KR20230040299A

KR20230040299A - 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법

Info

Publication number: KR20230040299A
Application number: KR1020220116449A
Authority: KR
Inventors: 나츠미 도리이; 고이치 나가미; 지시오 고시미즈; 쥰 아베
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2023-03-22
Also published as: CN115810531A; US20230078135A1; TW202331780A

Abstract

[과제] 플라스마 처리에 있어서의 기판의 에지 영역에서의 틸트 각도의 제어성과, 기판과 에지 링 사이의 이상 방전 중 적어도 한쪽을 개선한다.
[해결 수단] 기판에 플라스마 처리를 행하는 장치로서, 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지체로, 기대와, 상기 기대 상의 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 가지는 상기 기판 지지체와, 상기 챔버의 내부의 가스로부터 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 직류 전압의 파형을 제어하는 파형 제어 소자와, 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}

본 개시는, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.

특허 문헌 1에는, 챔버 내에 배치되어 웨이퍼를 탑재하는 탑재대와, 탑재대 상에 있어서 웨이퍼를 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 구비하고, 웨이퍼에 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치가 개시되어 있다. 이 플라스마 처리 장치에서는, 플라스마에 의해 소모된 에지 링에 음의 직류 전압을 인가하는 것으로, 시스의 일그러짐을 해소하고, 이온을 웨이퍼의 전면에 있어서 수직으로 입사시키는 것을 꾀하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2008－227063호 공보

본 개시에 따른 기술은, 플라스마 처리에 있어서의 기판의 에지 영역에서의 틸트 각도의 제어성과, 기판과 에지 링 사이의 이상 방전 중 적어도 한쪽을 개선한다.

본 개시의 일 태양은, 기판에 플라스마 처리를 행하는 장치로서, 챔버와, 상기 챔버 내에 배치된 기판 지지체로, 기대와, 상기 기대 상의 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 가지는 상기 기판 지지체와, 상기 챔버의 내부의 가스로부터 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 직류 전압의 파형을 제어하는 파형 제어 소자와, 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 제어부를 구비한다.

본 개시에 의하면, 플라스마 처리에 있어서의 기판의 에지 영역에서의 틸트 각도의 제어성과, 기판과 에지 링 사이의 이상 방전 중 적어도 한쪽을 개선할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 전원계의 설명도이다.
도 3a는 제 2 RF 필터의 내부 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3b는 제 2 RF 필터의 내부 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3c는 제 2 RF 필터의 내부 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3d는 제 2 RF 필터의 내부 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4는 에지 링의 소모에 따른 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다.
도 5는 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다.
도 6은 직류 전원으로부터의 직류 전압, 제 2 RF 필터의 임피던스, 및 틸트 보정 각도의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 실시 형태에 있어서의 고주파 전력과 직류 전압의 경시 변화를 나타내는 설명도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 전원계의 설명도이다.
도 9는 다른 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 전원계의 설명도이다.
도 10은 다른 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 전원계의 설명도이다.
도 11은 다른 실시 형태에 있어서의 고주파 전력과 직류 전압의 경시 변화를 나타내는 설명도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 있어서의 고주파 전력과 직류 전압의 경시 변화를 나타내는 설명도이다.

반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다.)에 플라스마 처리가 행해진다. 플라스마 처리에서는, 처리 가스를 여기시키는 것에 의해 플라스마를 생성하고, 해당 플라스마에 의해 웨이퍼를 처리한다.

플라스마 처리는, 플라스마 처리 장치에서 행해진다. 플라스마 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 플라스마를 생성하기 위해서, 제 1 고주파 전력을 공급한다. 제 2 고주파 전원은, 웨이퍼에 이온을 끌어들이기 위해서, 바이어스용의 제 2 고주파 전력을 하부 전극에 공급한다. 챔버의 내부 공간에서 플라스마가 생성된다. 스테이지는, 챔버 내에 마련되어 있다. 스테이지는, 하부 전극 및 정전 척을 가진다. 일례에서는, 정전 척 상에는, 해당 정전 척 상에 탑재된 웨이퍼를 둘러싸도록 에지 링이 배치된다. 에지 링은, 웨이퍼에 대한 플라스마 처리의 균일성을 향상시키기 위해서 마련된다.

에지 링은, 플라스마 처리가 실시되는 시간의 경과에 따라, 소모되어, 에지 링의 두께가 감소된다. 에지 링의 두께가 감소되면, 에지 링 및 웨이퍼의 에지 영역의 위쪽에 있어서 시스의 형상이 변화한다. 이와 같이 시스의 형상이 변화하면, 웨이퍼의 에지 영역에 있어서의 이온의 입사 방향이 연직 방향에 대해서 경사진다. 그 결과, 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 오목(凹)부가, 웨이퍼의 두께 방향에 대해서 경사진다.

웨이퍼의 에지 영역에 있어서 웨이퍼의 두께 방향으로 연장되는 오목부를 형성하기 위해서는, 에지 링 및 웨이퍼의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상을 제어하여, 웨이퍼의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기를 조정할 필요가 있다. 그래서, 에지 링 및 웨이퍼의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상을 제어하기 위해서, 예를 들면 특허 문헌 1에서는, 직류 전원으로부터 에지 링에 음의 직류 전압을 인가하도록 구성된 플라스마 처리 장치가 제안되어 있다.

그런데, 종래의 플라스마 처리 장치에서는, 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력 중 한쪽 또는 양쪽의 고주파 전력을 펄스 형상으로 공급하는 경우가 있다. 이러한 플라스마 처리에서는, 웨이퍼와 에지 링 사이의 전위차에 의한 방전이 생길 우려가 있다. 이 때문에, 플라스마 처리 장치는, 펄스 형상으로 공급되는 고주파 전력에 동기하여, 에지 링에 직류 전압을 인가하는 경우가 있다.

그렇지만, 고주파 전력을 펄스 형상으로 공급할 때에는, 고주파 전력의 반사(반사 전력)의 영향에 의해, 바이어스가 바로 일어나지 않는다. 이 때문에, 고주파 전력에 동기하여, 직류 전압을 에지 링에 인가했다고 해도, 웨이퍼와 에지 링 사이에 전위차가 생겨, 방전이 생기는 리스크를 충분히 저감할 수가 없는 경우가 있다. 그래서 그 결과, 웨이퍼가 데미지를 입는 경우가 있다.

본 개시에 따른 기술은, 기판과 에지 링 사이의 방전을 억제한다. 이하, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.

＜플라스마 처리 장치＞

먼저, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 플라스마 처리 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 도 2는, 에지 링(14)에 직류 전압을 인가하는 전원계의 설명도이다. 플라스마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치이다. 플라스마 처리 장치(1)에서는, 기판으로서의 웨이퍼 W에 대해서 플라스마 처리를 행한다. 플라스마 처리는 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 에칭 처리, 성막 처리, 확산 처리 등이 행해진다.

도 1에 나타내는 바와 같이 플라스마 처리 장치(1)는, 대략 원통 형상의 챔버(10)를 가지고 있다. 챔버(10)는, 그 내부에 있어서 플라스마가 생성되는 처리 공간 S를 구획한다. 챔버(10)는, 예를 들면 알루미늄으로 구성되어 있다. 챔버(10)는 그라운드 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 가지고 있다. 하부 전극은, 기대의 일예이다. 또한, 하부 전극(12)의 하면 측에는, 예를 들면 알루미늄으로 구성되는 전극 플레이트(도시하지 않음)가 마련되어 있어도 좋다.

하부 전극(12)은, 도전성의 재료, 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있고, 대략 원판 형상을 가지고 있다.

또한, 스테이지(11)는, 정전 척(13), 에지 링(14), 및 웨이퍼 W 중 적어도 1개를 소망하는 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 통하여 온도 조절 매체가 공급된다. 유로(15a)에 공급된 온도 조절 매체는, 출구 유로(15c)를 통하여 칠러 유닛으로 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 소망하는 온도로 냉각할 수가 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 절연재 사이에 전극(16a), (16b)을 끼운 구성을 가진다.

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.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 전극(16a)이 마련되는 정전 척(13)의 중앙부와, 제 2 전극(16b)가 마련되는 주연부는 일체로 되어 있지만, 이들 중앙부와 주연부는 별체여도 좋다. 또, 제 1 전극(16a) 및 제 2 전극(16b)은, 모두 단극이어도 좋고, 쌍극이어도 좋다.

또, 본 실시 형태에 있어서 에지 링(14)은, 제 2 전극(16b)에 직류 전압을 인가하는 것으로 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. 혹은, 에지 링(14)의 자중(自重)에 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, 플라스마 처리의 균일성을 향상시키기 위해서 마련된다. 이를 위해, 에지 링(14)은, 플라스마 처리에 따라 적의 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 면하여 배치되는 전극판(21), 및 전극판(21)의 위쪽에 마련되는 전극 지지체(22)를 가지고 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, 그라운드 전위에 접속된다. 또한, 샤워 헤드(20)는, 절연성 차폐 부재(23)를 통하여, 챔버(10)의 상부(천정면)에 지지되어 있다.

전극판(21)에는, 후술하는 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 줄열이 적은 낮은 전기 저항율을 가지는 도전체 또는 반도체로 구성된다.

전극 지지체(22)는, 전극판(21)을 착탈 자재로 지지한다. 전극 지지체(22)는, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 재료의 표면에 내플라스마성을 가지는 막이 형성된 구성을 가지고 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 유통 구멍(22b)가 형성되어 있다. 또, 가스 확산실(22a)에는, 후술하는 가스 공급관(33)에 접속되는 가스 도입 구멍(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), 가스 도입 구멍(22c)을 통하여 접속되어 있다.

가스 공급원군(30)은, 플라스마 처리에 필요한 복수 종의 가스 공급원을 가지고 있다. 유량 제어 기기군(31)은 복수의 유량 제어기를 포함하고, 밸브군(32)은 복수의 밸브를 포함하고 있다. 유량 제어 기기군(31)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 플라스마 처리 장치(1)에 있어서는, 가스 공급원군(30)으로부터 선택된 1 이상의 가스 공급원으로부터의 처리 가스가, 유량 제어 기기군(31), 밸브군(32), 가스 공급관(33), 가스 도입 구멍(22c)을 통하여 가스 확산실(22a)에 공급된다. 그리고, 가스 확산실(22a)에 공급된 처리 가스는, 가스 유통 구멍(22b), 가스 분출구(21a)를 통하여, 처리 공간 S 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.

챔버(10)의 저부로서, 챔버(10)의 내벽과 지지 부재(17) 사이에는, 배플 플레이트(40)가 마련되어 있다. 배플 플레이트(40)는, 예를 들면 알루미늄재에 산화 이트륨 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성된다. 배플 플레이트(40)에는, 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 처리 공간 S는 해당 배플 플레이트(40)를 통하여 배기구(41)에 연통되어 있다. 배기구(41)에는 예를 들면 진공 펌프 등의 배기 장치(42)가 접속되고, 해당 배기 장치(42)에 의해 처리 공간 S 내를 감압 가능하게 구성되어 있다.

또, 챔버(10)의 측벽에는 웨이퍼 W의 반입 출구(43)가 형성되고, 해당 반입 출구(43)는 게이트 밸브(44)에 의해 개폐 가능으로 되어 있다.

플라스마 처리 장치(1)는, 제 1 고주파 전원(50), 제 2 고주파 전원(51), 및 정합기(52)를 더 가지고 있다. 제 1 고주파 전원(50)과 제 2 고주파 전원(51)은, 정합기(52)를 통하여 하부 전극(12)에 결합되어 있다. 또한, 제 1 고주파 전원(50)과 제 2 고주파 전원(51)은, 본 개시에 있어서의 고주파 전원을 구성하고 있다.

제 1 고주파 전원(50)은, 플라스마 발생용의 고주파 전력 HF를 발생시켜, 해당 고주파 전력 HF를 하부 전극(12)에 공급한다. 고주파 전력 HF는, 27MHz~100MHz의 범위 내의 주파수이면 좋고, 일례에 있어서는 40MHz이다. 제 1 고주파 전원(50)은, 정합기(52)의 제 1 정합 회로(53)를 통하여, 하부 전극(12)에 결합되어 있다. 제 1 정합 회로(53)는, 제 1 고주파 전원(50)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(12) 측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다. 또한, 제 1 고주파 전원(50)은, 하부 전극(12)에 전기적으로 결합되어 있지 않아도 좋고, 제 1 정합 회로(53)를 통하여 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 이용하여도 좋다. 이 펄스 전원은, 후술하는 제 2 고주파 전원(51)을 대신하여 이용되는 펄스 전원과 같다.

제 2 고주파 전원(51)은, 웨이퍼 W에 이온을 끌어들이기 위한 고주파 전력(고주파 바이어스 전력) LF를 발생시켜, 해당 고주파 전력 LF를 하부 전극(12)에 공급한다. 고주파 전력 LF는, 400kHz~13.56MHz의 범위 내의 주파수이면 좋고, 일례에 있어서는 400kHz이다. 제 2 고주파 전원(51)은, 정합기(52)의 제 2 정합 회로(54)를 통하여, 하부 전극(12)에 결합되어 있다. 제 2 정합 회로(54)는, 제 2 고주파 전원(51)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(12) 측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다. 또한, 제 2 고주파 전원(51)을 대신하여, 고주파 전력 이외의 펄스 전압을 하부 전극(12)에 인가하도록 구성된 펄스 전원을 이용하여도 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, 구형파여도 좋고, 삼각파여도 좋고, 임펄스여도 좋고, 또는 그 외의 파형을 가지고 있어도 좋다. 펄스 전압의 주파수(펄스 주파수)는, 100kHz~ 2MHz의 범위여도 좋다. 상기 고주파 전력 LF 또는 펄스 전압(이하, 양자를 총칭하여 「바이어스 전력」이라고도 한다.)은, 정전 척(13)의 내부에 마련된 바이어스 전극에 공급 또는 인가되어도 좋다. 또, 펄스 전원은, 전력 제어의 전원으로 한정되지 않고, 전압 일정 제어의 전원이 이용되는 경우가 있다. 이러한 경우, 후술하는 고주파 전력 RF와, 전압 일정 제어 전원의 고주파 전압은 같은 뜻(同義)이다. 바이어스 전극은, 웨이퍼 탑재면에 대응하는 영역(제 1 영역)에 마련되는 제 1 바이어스 전극과, 에지링 탑재면에 대응하는 영역(제 2 영역)에 마련되는 제 2 바이어스 전극을 갖더라도 좋다. 이 경우, 제 1 바이어스 전극에 인가 또는 공급되는 바이어스 전력(제 1 바이어스 전력)과, 제 2 바이어스 전극에 인가 또는 공급되는 바이어스 전력(제 2 바이어스 전력)은, 독립적으로 제어되더라도 좋다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 고주파 전력 HF와 제 2 고주파 전원(51)으로부터의 고주파 전력 LF 중 한쪽 또는 양쪽을, 하부 전극(12)에 공급하는 상태를 「RF 온」이라고 하는 경우가 있다. 또, 고주파 전력 HF와 고주파 전력 LF 어느 것도 하부 전극(12)에 공급하지 않는 상태를 「RF 오프」라고 하는 경우가 있다. 또, 고주파 전력 HF와 고주파 전력 LF를 통합하여 「고주파 전력 RF」라고 하는 경우가 있다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 플라스마 처리 장치(1)는, 직류(DC：Direct Current) 전원(60), 전환 유닛(61), 제 1 RF 필터(62), 및 제 2 RF 필터(63)를 더 가지고 있다. 직류 전원(60)은, 경로(64)를 통하여, 에지 링(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 경로(64)에는, 전환 유닛(61), 제 2 RF 필터(63), 및 제 1 RF 필터(62)가, 직류 전원(60) 측으로부터 이 순서로 마련되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 직류 전원(60)에 대해서 2개의 RF 필터(62), (63)를 마련했지만, RF 필터의 수는 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면 1개여도 좋다.

또, 본 실시 형태에서는, 직류 전원(60)은, 전환 유닛(61), 제 1 RF 필터(62), 및 제 2 RF 필터(63)를 통하여, 에지 링(14)에 접속되어 있었지만, 에지 링(14)에 직류 전압을 인가하는 전원계는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 직류 전원(60)은, 전환 유닛(61), 제 2 RF 필터(63), 제 1 RF 필터(62), 및 하부 전극(12)을 통하여, 에지 링(14)에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.

직류 전원(60)은, 에지 링(14)에 인가되는 음극성의 직류 전압 DC를 발생시키는 전원이다. 또, 직류 전원(60)은, 가변 직류 전원으로, 직류 전압 DC의 고저를 조정 가능하다. 직류 전원(60)의 내부에는, 직류 전압 DC의 펄스를 생성하는 펄스 생성부(65)가 마련되어 있다. 펄스 생성부(65)는, 후술하는 펄스 신호원(80)으로부터의 펄스 신호에 근거하여, 직류 전압 DC를 펄스 형상으로 인가한다. 또한, 펄스 생성부(65)는, 직류 전원(60)과 독립한 디바이스로서, 직류 전원(60)의 하류 측에 배치되어도 좋다.

전환 유닛(61)은, 에지 링(14)에 대한 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC의 인가를 정지 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로 전환 유닛(61)은, 에지 링(14)과, 직류 전원 회로(66) 또는 제전 회로(67)의 접속을 전환한다. 또한, 예를 들면 직류 전원(60)이 2 이상의 직류 전압 DC의 출력을 가지는 전원인 경우, 제전 회로가 내장되는 경우가 있다. 예를 들면 제 1 직류 전압 DC의 출력이 제 2 직류 전압 DC의 출력보다 큰 경우, 제 1 직류 전압 DC의 출력으로부터 제 2 직류 전압 DC의 출력으로 변화시키려면, 제 1 직류 전압 DC를 출력 후, 제전하여 제 2 직류 전압 DC와 동등까지 전하를 빼낸 후, 제 2 직류 전압 DC를 출력한다. 그 때문에, 전원 출력 수에 따라서는 직류 전원(60)의 내부 또는 외부에, 2개의 직류 전압 DC의 출력의 전환 시의 전위차를 해소하는 제전 회로를 내장해도 좋다. 이 제전 회로는, 제전 회로(67)와 겸용시키는 것도 가능하다.

직류 전원 회로(66)는, 직류 전원(60)에 접속되고, 해당 직류 전원(60)으로부터 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하기 위한 회로이다. 일례에서는, 직류 전원 회로(66)는, 전환 소자(66a)와 덤핑 소자(66b)를 가지고 있다. 전환 소자(66a)로는, 예를 들면 전계 효과 트랜지스터(FET)가 이용된다. 단, 전환 소자(66a)로는, FET 이외에도 절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터(IGBT)나 릴레이를 이용하여도 좋다. 그리고, 전환 소자(66a)를 클로우즈한 상태(온한 상태)에서, 에지 링(14)과 직류 전원(60)이 접속되어, 에지 링(14)에 직류 전압 DC가 인가된다. 한편, 전환 소자(66a)를 오픈한 상태(오프한 상태)에서는, 에지 링(14)에 직류 전압 DC는 인가되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 전환 소자(66a)를 온한 상태를 「DC 온」이라고 하고, 전환 소자(66a)를 오프한 상태를 「DC 오프」라고 하는 경우가 있다. 또, 덤핑 소자(66b)는, 예를 들면 저항이나 코일 등이며, 그 값이나 위치에 대해서는 설계자에 의해 자유롭게 결정할 수가 있다.

제전 회로(67)는, 에지 링(14)을 제전하기 위한 회로이다. 일례에서는, 제전 회로(67)는, 전환 소자(67a)와 덤핑 소자(67b)를 가지고 있다. 전환 소자(67a)로는, 예를 들면 전계 효과 트랜지스터(FET)가 이용된다. 단, 전환 소자(67a)로는, FET 이외에도 절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터(IGBT)나 릴레이를 이용하여도 좋다. 그리고, 전환 소자(67a)를 클로우즈한 상태(온한 상태)에서, 에지 링(14)과 제전 회로(67)가 접속되어, 에지 링(14)의 전하가 제전 회로(67)에 흘러, 에지 링(14)이 제전된다. 한편, 전환 소자(67a)를 오픈한 상태(오프한 상태)에서는, 에지 링(14)은 제전되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 전환 소자(67a)를 온한 상태를 「제전 온」이라고 하고, 전환 소자(67a)를 오프한 상태를 「제전 오프」라고 하는 경우가 있다. 또, 덤핑 소자(67b)는, 예를 들면 저항이나 코일 등이며, 그 값이나 위치에 대해서는 설계자에 의해 자유롭게 결정할 수가 있다.

제 1 RF 필터(62)와 제 2 RF 필터(63)는 각각, 고주파 전력 RF를 감쇠하여, 직류 전원(60)을 보호하기 위해서 마련된다. 제 1 RF 필터(62)는, 예를 들면 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 40MHz의 고주파 전력 RF를 감쇠한다. 제 2 RF 필터(63)는, 예를 들면 제 2 고주파 전원(51)으로부터의 400kHz의 고주파 전력 RF를 감쇠한다.

제 2 RF 필터(63)는, 파형 제어 소자(70)와 비(非)파형 제어 소자(71)를 가지고 있다. 파형 제어 소자(70)는, 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 소자이다. 비파형 제어 소자(71)는, 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 기능 이외의 다른 기능을 가지는 소자로서, 예를 들면 후술하는 바와 같이 제 2 RF 필터(63)의 임피던스를 가변으로 하기 위한 가변 소자 등이다. 혹은 비파형 제어 소자(71)는, 예를 들면 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 그것들과 동등의 기능을 구비한 소자 전반, 전자기 에너지 변환기, 전송 선로 중 어느 하나, 혹은 복수의 조합, 혹은 모두여도 좋다. 또한, 도 2의 예에서는, 파형 제어 소자(70)와 비파형 제어 소자(71)는 직류 전원(60) 측으로부터 이 순서로 마련되어 있지만, 배열 순서는 반대라도 좋다. 이들 파형 제어 소자(70)와 비파형 제어 소자(71)의 배열 순서는, 당업자가 적의 설계할 수가 있다.

도 3a~도 3d는, 제 2 RF 필터(63)의 내부 구성의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 3a에 나타내는 바와 같이 제 2 RF 필터(63)의 내부에는, 핫 측 경로(72)와 리턴 측 경로(73)가 마련되어 있다. 핫 측 경로(72)는, 예를 들면 직류 전원(60)과 에지 링(14)을 접속하는 경로(64)이다. 리턴 측 경로(73)는, 예를 들면 그라운드에 접속되는 하우징이나 쉴드 선, 어스 선 등이다.

파형 제어 소자(70)는, 용량성 소자(파형 제어 소자(70b)), 유도성 소자(파형 제어 소자(70a)), 저항 소자(파형 제어 소자(70b)), 그것들과 동등의 기능을 구비한 소자 전반, 전자기 에너지 변환기, 전송 선로 중 어느 것이어도 좋다. 또, 파형 제어 소자(70)는, 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 전자기 에너지 변환기, 전송 선로의 복수의 조합이어도 좋고, 혹은 이것들 모두로 구성되어 있어도 좋다. 또한 파형 제어 소자(70)는, 도 3b에 나타내는 바와 같이 예를 들면 핫 측 경로(72)에 있어서 비파형 제어 소자(71)와 직렬로 마련되어 있어도 좋고, 도 3c에 나타내는 바와 같이 예를 들면 핫 측 경로(72)에 있어서 비파형 제어 소자(71)와 병렬로 마련되어도 좋다. 이와 같이 파형 제어 소자(70)의 수나 배치는, 당업자가 적의 설계할 수가 있다.

파형 제어 소자(70)의 상수는 변경 가능하게 되어 있다. 이러한 경우, 파형 제어 소자(70)는, 예를 들면 코일(인덕터) 또는 콘덴서(캐패시터) 중 어느 하나이어도 좋다. 또, 코일, 콘덴서로 한정되지 않고, 전압이나 전류에 의해 상수를 가변할 수 있는 소자(예를 들면 다이오드 등)이면 어떠한 것이어도 동일한 기능을 달성할 수 있다. 이 파형 제어 소자(70)의 상수가 가변인 것에 의해, 후술하는 바와 같이 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어할 수가 있다. 또한, 파형 제어 소자(70) 자체의 상수가 가변일 필요는 없고, 도 3d에 나타내는 바와 같이 전환 회로(74)를 이용하여 고정치의 상수를 구비하는 파형 제어 소자(70)의 조합을 전환하는 것으로, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여도 좋다. 이러한 경우, 제 2 RF 필터(63)의 내부에는, 상수가 다른 파형 제어 소자(70)가 복수 마련된다.

제 2 RF 필터(63)는, 임피던스를 변경 가능하게 구성되어도 좋다. 즉, 제 2 RF 필터(63)의 비파형 제어 소자(71)를 가변 소자로 하는 것으로, 임피던스가 가변으로 되어 있어도 좋다. 비파형 제어 소자(71)는, 예를 들면 코일(인덕터) 또는 콘덴서(캐패시터) 중 어느 것이어도 좋다. 또, 코일, 콘덴서로 한정되지 않고, 전압이나 전류에 의해 상수를 가변할 수 있는 소자(예를 들면 다이오드 등) 등 가변 임피던스 소자이면 어떠한 것이어도 동일한 기능을 달성할 수 있다. 비파형 제어 소자(71)의 수나 위치도, 당업자가 적의 설계할 수가 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. 또한, 이 제 2 RF 필터(63) 및 상기 제 1 RF 필터(62)의 회로 구성은 각각, 당업자가 적의 설계할 수가 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제 2 RF 필터(63)의 내부에 있어서, 기존의 제 2 RF 필터(63)의 구성에 대해서, 파형 제어 소자(70)를 새롭게 마련한다. 이러한 경우, 파형 제어 소자(70)의 설계의 자유도는 높다. 한편, 제 2 RF 필터(63)의 내부에 기존의 비파형 제어 소자(71)의 상수를 변경하는 것으로, 파형 제어 소자(70)로서 기능시켜도 좋다. 이러한 경우, 파형 제어 소자(70)는, 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 기능 이외의 다른 기능을 가진다. 예를 들면 파형 제어 소자(70)는, 고주파 전력 RF를 감쇠하는 기능이나, 임피던스 제어에 의한 후술의 틸트 각도를 조정하는 기능을 가진다. 또한, 이것들 각각의 기능은 독립시키는 것이 바람직하고, 그 경우는, 회로 상수를 조정하여, 파형 제어에는 효과 있지만, 임피던스 조정에는 효과가 없게 하는 등의 설계가 필요하다. 이것들 각각의 기능에 대한 영향도나 기능의 분리, 독립은, 당업자가 임의로 설계할 수가 있다. 그리고 이러한 경우, 파형 제어 소자(70)를 신설하지 않는 만큼, 설비 코스트를 저렴화할 수가 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 제 2 RF 필터(63)의 내부에 파형 제어 소자(70)를 마련했지만, 제 1 RF 필터(62)의 내부에 파형 제어 소자(70)를 마련해도 좋다. 혹은, 파형 제어 소자(70)가 복수 마련되는 경우, 제 2 RF 필터(63)와 제 1 RF 필터(62)의 각각에 파형 제어 소자(70)를 마련해도 좋다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 플라스마 처리 장치(1)는, 펄스 신호원(80)을 더 가지고 있다. 펄스 신호원(80)은, 제 1 고주파 전원(50), 제 2 고주파 전원(51), 및 직류 전원(60)(펄스 생성부(65))에, 펄스 신호, 즉 펄스 타이밍을 제어하는 신호를 발신한다. 제 1 고주파 전원(50)과 제 2 고주파 전원(51)의 각각에서는, 펄스 신호에 근거하여, 고주파 전력 HF와 고주파 전력 LF를 펄스 형상으로 공급한다. 또, 직류 전원(60)에서는, 펄스 신호에 근거하여, 직류 전압 DC를 펄스 형상으로 인가한다. 그리고, 펄스 신호원(80)에서는, 고주파 전력 HF 및 고주파 전력 LF와, 직류 전압 DC의 동기 타이밍을 제어할 수가 있다. 또한, 이 펄스 신호원은, 제 1 고주파 전원(50), 제 2 고주파 전원(51), 직류 전원(60)의 각각에 내장되어 있어도 좋다.

플라스마 처리 장치(1)는, 에지 링(14)의 자기 바이어스 전압(또는, 하부 전극(12) 혹은 웨이퍼 W의 자기 바이어스 전압)을 측정하는 측정기(도시하지 않음)를 더 가지고 있다. 또한, 측정기의 구성은, 당업자가 적의 설계할 수가 있다.

이상의 플라스마 처리 장치(1)에는, 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)는, 예를 들면 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의 플라스마 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 해당 기억 매체로부터 제어부(100)에 인스톨된 것이어도 좋다.

＜플라스마 처리 방법＞

다음에, 이상과 같이 구성된 플라스마 처리 장치(1)를 이용하여 행해지는 플라스마 처리에 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 클롱력에 의해 정전 척(13)에 정전 흡착되어, 유지된다. 또, 웨이퍼 W의 반입 후, 배기 장치(42)에 의해 챔버(10)의 내부를 소망하는 진공도까지 감압한다.

다음에, 가스 공급원군(30)으로부터 샤워 헤드(20)를 통하여 처리 공간 S에 처리 가스를 공급한다. 또, 제 1 고주파 전원(50)에 의해 플라스마 생성용의 고주파 전력 HF를 하부 전극(12)에 공급하여, 처리 가스를 여기시켜, 플라스마를 생성한다. 이때, 제 2 고주파 전원(51)에 의해 이온 인입용의 고주파 전력 LF를 공급해도 좋다. 그리고, 생성된 플라스마의 작용에 의해, 웨이퍼 W에 플라스마 처리가 실시된다.

플라스마 처리를 종료할 때에는, 먼저, 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 고주파 전력 HF의 공급 및 가스 공급원군(30)에 의한 처리 가스의 공급을 정지한다. 또, 플라스마 처리 중에 고주파 전력 LF를 공급하고 있었던 경우에는, 해당 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 플라스마 처리가 종료한다.

또한, 플라스마 처리에 있어서는, 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 고주파 전력 HF를 사용하지 않고, 제 2 고주파 전원(51)으로부터의 고주파 전력 LF만을 이용하여, 플라스마를 생성하는 경우도 있다.

＜틸트 각도 제어 방법＞

다음에, 상술한 플라스마 처리에 있어서, 틸트 각도를 제어하는 방법에 대해 설명한다. 틸트 각도는, 웨이퍼 W의 에지 영역에 있어서, 플라스마 처리에 의해 형성되는 오목부의 웨이퍼 W의 두께 방향에 대한 기울기(각도)이다. 틸트 각도는, 웨이퍼 W의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 연직 방향에 대한 기울기와 거의 동일한 각도가 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 웨이퍼 W의 두께 방향에 대해서 내측(중심 측)의 방향을 이너 측이라고 하고, 웨이퍼 W의 두께 방향에 대해서 외측의 방향을 아우터 측이라고 한다.

도 4는, 에지 링의 소모에 따른 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다. 도 4(a)에 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 발생하여 두께가 감소한 에지 링(14)을 나타내고 있다. 또, 도 4(a)에 있어서 실선으로 나타나는 시스 SH는, 에지 링(14)이 소모되어 있지 않은 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 4(a)에 있어서 화살표는, 에지 링(14)이 소모된 상태에 있을 때의, 이온의 입사 방향을 나타내고 있다.

도 4(a)에 나타내는 바와 같이 일례에 있어서는, 에지 링(14)이 소모되어 있지 않은 상태에 있는 경우, 시스 SH의 형상은, 웨이퍼 W 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서 플랫으로 유지되어 있다. 따라서, 웨이퍼 W의 전면에 대략 수직인 방향(연직 방향)으로 이온이 입사한다. 따라서, 틸트 각도는 0(제로)도가 된다.

한편, 에지 링(14)이 소모되어, 그 두께가 감소하면, 웨이퍼 W의 에지 영역 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서, 시스 SH의 두께가 작아져, 해당 시스 SH의 형상이 아래쪽 볼록(凸) 형상으로 변화한다. 그 결과, 웨이퍼 W의 에지 영역에 대한 이온의 입사 방향이 연직 방향에 대해서 경사진다. 이하의 설명에서는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 이온의 입사 방향이 연직 방향 대해 내측으로 각도 θ1만큼 경사진 경우에, 플라스마 처리에 의해 형성되는 오목부가 이너 측으로 각도 θ1만큼 경사지는 현상을, 이너 틸트(Inner Tilt)라고 한다. 이너 틸트가 발생하는 원인은, 상술한 에지 링(14)의 소모로 한정되지 않는다. 예를 들면, 에지 링(14)에 발생하는 전압이 웨이퍼 W 측의 전압에 비해 낮은 경우에는, 초기 상태에서 이너 틸트가 된다. 또 예를 들면, 에지 링(14)의 초기 상태에 있어서 의도적으로 이너 틸트가 되도록 조정하고, 후술하는 직류 전원(60)의 조정에 의해 틸트 각도를 보정하는 경우도 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W의 중앙 영역에 대해, 웨이퍼 W의 에지 영역 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서, 시스 SH의 두께가 커져, 해당 시스 SH의 형상이 위쪽 볼록 형상이 되는 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 에지 링(14)에 발생하는 전압이 높은 경우, 시스 SH의 형상이 위쪽 볼록 형상이 될 수 있다. 도 5(a)에 있어서 화살표는, 이온의 입사 방향을 나타내고 있다. 이하의 설명에 있어서는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 이온의 입사 방향이 연직 방향에 대해서 외측으로 각도 θ2만큼 경사진 경우에, 플라스마 처리에 의해 형성되는 오목부가 아우터 측으로 각도 θ2만큼 경사지는 현상을, 아우터 틸트(Outer Tilt)라고 한다.

본 실시 형태의 플라스마 처리 장치(1)에서는, 틸트 각도를 제어한다. 구체적으로, 틸트 각도의 제어는, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC와, 제 2 RF 필터(63)의 임피던스를 조정하여, 이온의 입사 각도를 제어하는 것에 의해 행한다. 이 경우, 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 파형 제어 소자(70)와, 임피던스를 가변하기 위한 비파형 제어 소자(71)는 독립되어 있다, 혹은 기능이 분리되어 있다. 파형 제어 소자(70)와 비파형 제어 소자(71)는 다른 소자일 필요는 없지만, 이들의 기능은 분리되어 있을 필요가 있고, 그 때문의 회로 구성은, 당업자가 임의로 설계할 수가 있다.

［직류 전압의 조정］

먼저, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC의 조정에 대해 설명한다. 직류 전원(60)에서는, 에지 링(14)에 인가하는 직류 전압 DC가, 자기 바이어스 전압 Vdc(이하, 「바이어스 전압 Vdc」라고 하는 경우가 있다.)의 절대치와 설정치 ΔV의 합을 그 절대치로서 가지는 음극성의 전압, 즉, －(｜Vdc｜＋ΔV)로 설정된다. 바이어스 전압 Vdc는, 웨이퍼 W의 자기 바이어스 전압으로, 한쪽 또는 양쪽의 고주파 전력 RF가 공급되고 있고, 또한, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC가 하부 전극(12)에 인가되고 있지 않을 때의 하부 전극(12)의 자기 바이어스 전압이다. 설정치 ΔV는, 제어부(100)에 의해 주어진다.

제어부(100)는, 미리 정해진 함수 또는 테이블을 이용하여, 에지 링(14)의 소모량(에지 링(14)의 두께의 초기치로부터의 감소량)과 플라스마 처리의 프로세스 조건(예를 들면 처리 시간)으로부터 추정되는 에지 링(14)의 소모량으로부터, 설정치 ΔV를 특정한다. 즉, 제어부(100)는, 에지 링(14)의 소모량과 바이어스 전압을 상기 함수에 입력하거나, 에지 링(14)의 소모량과 바이어스 전압을 이용하여 상기 테이블을 참조하는 것에 의해, 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 차를, 에지 링(14)의 소모량으로서 이용하여도 좋다. 또, 예를 들면, 질량계 등의 측정기에 의해 측정된 에지 링(14)의 질량의 변화로부터, 에지 링(14)의 소모량을 추정하여도 좋다. 혹은, 제어부(100)는, 설정치 ΔV의 결정을 위해서, 미리 정해진 다른 함수 또는 테이블을 이용하여, 특정의 파라미터로부터, 에지 링(14)의 소모량을 추정해도 좋다. 이 특정의 파라미터는, 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 것일 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 것일 수 있다. 다른 함수 또는 테이블은, 특정의 파라미터와 에지 링(14)의 소모량의 관계를 정하도록 미리 정해져 있다. 에지 링(14)의 소모량을 추정하기 위해서, 실제의 플라스마 처리의 실행 전 또는 플라스마 처리 장치(1)의 메인트넌스 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, 플라스마 처리 장치(1)가 동작된다. 그리고, 상기 특정의 파라미터가 취득되고, 이 해당 특정의 파라미터를 상기 다른 함수에 입력하는 것에 의해, 혹은, 해당 특정의 파라미터를 이용하여 상기 테이블을 참조하는 것에 의해, 에지 링(14)의 소모량이 특정된다.

플라스마 처리 장치(1)에서는, 플라스마 처리 중, 즉, 고주파 전력 HF 및 고주파 전력 LF 중 한쪽 또는 양쪽의 고주파 전력 RF가 공급되는 기간에 있어서, 직류 전원(60)으로부터 에지 링(14)에 직류 전압 DC가 인가된다. 이것에 의해, 에지 링(14) 및 웨이퍼 W의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상이 제어되어, 웨이퍼 W의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기가 저감되어 틸트 각도가 제어된다. 그 결과, 웨이퍼 W의 전 영역에 걸쳐서, 해당 웨이퍼 W의 두께 방향으로 대략 평행한 오목부가 형성된다.

보다 상세하게는, 플라스마 처리 중, 측정기(도시하지 않음)에 의해 바이어스 전압 Vdc가 측정된다. 또, 직류 전원(60)으로부터 에지 링(14)에 직류 전압 DC가 인가된다. 에지 링(14)에 인가되는 직류 전압 DC의 값은, 상술한 바와 같이 -(｜Vdc｜＋ΔV)이다. ｜Vdc｜는, 직전에 측정기에 의해 취득된 바이어스 전압 Vdc의 측정치의 절대치이며, ΔV는 제어부(100)에 의해 결정된 설정치이다. 이와 같이 플라스마 처리 중에 측정된 바이어스 전압 Vdc로부터 에지 링(14)에 인가되는 직류 전압 DC가 결정된다. 그러면, 바이어스 전압 Vdc에 변화가 생겨도, 직류 전원(60)에 의해 발생되는 직류 전압 DC가 보정되어, 틸트 각도가 적절히 보정된다.

［임피던스의 조정］

다음에, 제 2 RF 필터(63)의 임피던스의 조정에 대해 설명한다.

도 6은, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC, 제 2 RF 필터(63)의 임피던스, 및 틸트 각도의 보정 각도(이하, 「틸트 보정 각도」라고 한다.)의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 6의 세로축은 틸트 보정 각도를 나타내고, 가로축은 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC를 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC의 절대치를 높게 하면, 틸트 보정 각도는 커진다. 또, 제 2 RF 필터(63)의 임피던스를 조정하는 것으로도, 틸트 보정 각도는 커진다. 즉, 이와 같이 임피던스를 조정하는 것에 의해, 직류 전압 DC와 틸트 보정 각도의 상관을, 틸트 보정 각도가 커지는 측으로 오프셋(offset)할 수가 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 에지 링(14)이 소모되면, 이온의 입사 각도가 연직 방향에 대해서 내측으로 기울고, 이너 틸트가 된다. 그래서, 도 6에 나타낸 바와 같이 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC의 절대치를 높게 하면, 틸트 보정 각도가 커져, 이너 측으로 경사진 틸트 각도를 아우터 측으로 변화시켜, 해당 틸트 각도를 0(제로)도로 보정할 수가 있다. 그렇지만, 직류 전압 DC의 절대치를 높게 너무 높게 하면, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에서 방전이 생긴다. 따라서, 에지 링(14)에 인가할 수 있는 직류 전압 DC에는 제한이 있고, 직류 전압 DC의 조정만으로 틸트 각도를 제어하려고 해도, 그 제어 범위에는 한계가 있다.

그래서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 2 RF 필터(63)의 임피던스를 조정하여, 직류 전압 DC와 틸트 보정 각도의 상관을, 틸트 보정 각도가 커지는 측으로 오프셋한다. 이러한 경우, 재차, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC의 절대치를 높게 하여, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 틸트 각도를 보정할(0으로 되돌린다) 수가 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 임피던스를 조정하는 것으로, 직류 전압 DC의 조정 범위를 변경하지 않고, 틸트 각도의 제어 범위를 크게 할 수가 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압 DC와 제 2 RF 필터(63)의 임피던스를 조정하여 틸트 각도를 제어했지만, 직류 전압 DC만으로 틸트 각도를 제어해도 좋다.

＜직류 전압의 파형 제어 방법＞

여기서, 상술한 바와 같이 틸트 각도를 제어하기 위해, 직류 전원(60)으로부터 에지 링(14)에 인가하는 직류 전압 DC를 조정하여, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 전위차인 설정치 ΔV를 설정한다. 이때, 예를 들면 직류 전압 DC를 인가하는 타이밍이 어긋나 의도하지 않는 전위차가 생기면, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 방전이 생길 우려가 있다. 그리고 그 결과, 웨이퍼 W가 데미지를 입는 경우가 있다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어하여, 직류 전압 DC가 소망하는 값, 즉, 바이어스 전압 Vdc의 절대치와 설정치 ΔV의 합을 그 절대치로서 가지는 음극성의 전압(=－(｜Vdc｜＋ΔV))에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 것으로, 에지 링(14)에 있어서 웨이퍼 W의 전위 변화에의 추종성을 갖게 한다.

도 7은, 고주파 전력 RF와 직류 전압 DC의 경시 변화를 나타내는 설명도이다. 도 7 중 상 그래프의 세로축은 고주파 전력 RF이며, 가로축은 시간 t이다. 도 7 중 하 그래프의 세로축은 직류 전압 DC이며, 가로축은 시간 t이다. 도 7 중 하 그래프에 있어서, 실선의 「Bias Voltage」는 고주파 전력 RF에 의해 발생하는 바이어스 전압을 나타낸다. 점선의 「Controlled Waveform」은, 본 실시 형태에 있어서 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 파형 제어를 행한 직류 전압 DC를 나타낸다. 일점 쇄선의 「Non－Controlled Waveform」는, 본 실시 형태의 비교예로서, 종래에 있어서 파형 제어를 행하고 있지 않은 경우의 직류 전압 DC를 나타낸다.

(스텝 S1)

스텝 S1은, 에지 링(14)의 제전을 행하는 스텝이다. 스텝 S1에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈으로 하고(DC 오프), 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 클로우즈한다(제전 온). 그러면, 에지 링(14)과 제전 회로(67)가 접속되어, 에지 링(14)의 전하가 제전 회로(67)을 통하여 제거된다. 이 스텝 S1에서는, 하부 전극(12)으로의 고주파 전력 RF의 공급은 정지되어 있다(RF 오프). 또한, 스텝 S1의 에지 링(14)의 제전 처리는 생략되는 경우도 있다.

(스텝 S2)

스텝 S2는, 하부 전극(12)에 고주파 전력 RF를 공급하고(RF 온), 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하여(DC 온), 해당 직류 전압 DC를 소망하는 값, 즉 -(｜Vdc｜＋ΔV)까지 상승시키는 스텝이다. 스텝 S2에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 클로우즈하고(DC 온), 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈으로 한다(제전 오프).

스텝 S2에서는, RF 온하면, 고주파 전력 RF의 반사가 발생하여 하부 전극(12)에 공급되는 고주파 전력 RF는 완만하게 상승한다. 이 때문에, 실선의 「Bias Voltage」에 나타내는 바와 같이 고주파 전력 RF에 의해 발생하는 바이어스 전압, 즉 웨이퍼 W에 발생하는 전위도, RF 온의 타이밍에 대해서 완만하게 천천히 상승한다. 이것에 대해서, 일점 쇄선의 「Non－Controlled Waveform」에 나타내는 바와 같이 직류 전원(60)은 통상 시동이 빠르고, 직류 전압 DC는 급격하게 상승한다. 그러면, 에지 링(14)의 전위는 직류 전원(60)의 전위에 추종하여 동일하게 되어, 급격하게 상승한다. 이 때문에, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 있어서, 의도하고 있는 것보다 큰 전위차가 생겨, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에서 방전이 생길 우려가 있다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어한다. 구체적으로는, 직류 전압 DC의 인가를 개시한 때(DC 온), 점선의 「Controlled Waveform」에 나타내는 바와 같이 직류 전압 DC의 상승 속도가, 실선의 「Bias Voltage」의 상승 속도와 동일하게 되도록, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정한다. 또한, 상승 속도는 도 7 중의 그래프의 기울기이다. 이러한 경우, 바이어스 전압(웨이퍼 W의 전위)과 직류 전압 DC(에지 링(14)의 전위) 사이의 전위차를 억제한다. 그리고, 이 전위차를 미리 정해진 임계치 이내로 두는 것으로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 방전을 억제할 수가 있다.

또 본 실시 형태에서는, 직류 전압 DC가 -(｜Vdc｜＋ΔV)의 정상 상태가 되어, 해당 직류 전압 DC가 에지 링(14)에 인가되는 인가 시간이 최대가 되도록, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정한다. 인가 시간의 최대치는, 고주파 전력 RF를 공급하는(RF 온) 시간과 동일하다. 이러한 경우, 후술하는 스텝 S3의 플라스마 처리를 행하는 시간을 최대로 할 수 있어, 해당 플라스마 처리를 효율적으로 행할 수가 있다.

(스텝 S3)

스텝 S3은, 하부 전극(12)에 고주파 전력 RF를 공급하면서(RF 온), 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하여(DC 온, 제전 오프), 웨이퍼 W에 플라스마 처리를 행하는 스텝이다. 이때, 직류 전압 DC는, －(｜Vdc｜＋ΔV)의 정상 상태로 유지된다.

(스텝 S4)

스텝 S4는, 하부 전극(12)으로의 고주파 전력 RF의 공급을 정지하고(RF 오프), 에지 링(14)으로의 직류 전압 DC의 인가를 정지하여(DC 오프), 해당 직류 전압 DC를 소망하는 값까지 하강시키는 스텝이다. 이때, 에지 링(14)을 제전한다(제전 온). 스텝 S4에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈으로 하고, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 클로우즈한다(제전 온).

스텝 S4에서는, RF 오프하면, 하드(장치)나 플라스마의 시정수로 완만하게 제전되기 때문에, 실선의 「Bias Voltage」에 나타내는 바와 같이 바이어스 전압, 즉 웨이퍼 W의 전위는 완만하게 천천히 하강한다. 이것에 대해서, 일점 쇄선의 「Non－ Controlled Waveform」에 나타내는 바와 같이 직류 전압 DC는 급격하게 하강하여, 에지 링(14)의 전위도 급격하게 하강한다. 이 때문에, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 있어서, 의도하고 있는 것보다 큰 전위차가 생겨, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에서 방전이 생길 우려가 있다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어한다. 구체적으로는, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 클로우즈한 때(제전 온), 바이어스 전압과 직류 전압 DC의 전위차가 가까와지도록, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정한다. 또한 이때, 사전에 바이어스 전압을 계측해도 좋고, 혹은 계산된 시정수 등으로부터 결정해도 좋다. 이러한 경우, 바이어스 전압(웨이퍼 W의 전위)과 직류 전압 DC(에지 링(14)의 전위) 사이의 전위차를 억제할 수가 있다. 그리고, 이 전위차를 미리 정해진 임계치 이내로 두는 것으로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 방전을 억제할 수가 있다.

또한, 전환 유닛(61)에 제전 회로(67)가 없는 경우, 전환 유닛(61)을 오픈하거나, 혹은 직류 전압 DC의 인가를 정지한(DC 오프) 경우, 플라스마 전위에 추종하여, 바이어스 전압(웨이퍼 W의 전위)과 직류 전압 DC(에지 링(14)의 전위) 사이의 전위차를 억제할 수가 있다. 또, 다른 예로서, 직류 전원(60)이 2 이상의 직류 전압 DC의 출력을 가지는 전원인 경우로서, DC 온으로 인가한 제 1 직류 전압 DC와 다른 제 2 직류 전압 DC로 전환하는 경우, 해당 제 2 직류 전압 DC로 전환하는 속도에 대해서 제어가 행해진다.

본 실시 형태에 의하면, RF 온과 RF 오프의 어느 것에 있어서도, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 것으로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 전위차를 억제할 수가 있다.

여기서, 파형 제어 소자(70)의 최적화를 행할 때의 조건에 대해 설명한다. 파형 제어 소자(70)의 상수는, 프로세스 처리 전에 사전에 상수를 변동시켜, 최적인 상수를 결정해 두어도 좋다.

구체예로는, 이하의 5개의 조건을 모두 만족시키도록 파형 제어 소자(70)를 최적화해도 좋고, 사양에 따라 5개의 조건 중 어느 하나 또는 복수를 만족시키도록 파형 제어 소자(70)를 최적화해도 좋다.

(1) 1번째의 조건은, 상술한 바와 같이 직류 전압 DC의 상승 속도를 바이어스 전압의 상승 속도와 동일하게 하면서, 직류 전압 DC의 인가 시간을 최대로 하는 것이다. 이 조건을 달성하도록, 파형 제어 소자(70)의 상수나, 사용하는 파형 제어 소자(70)의 구성 등을 최적화한다.

(2) 2번째의 조건은, 새롭게 파형 제어 소자(70)를 추가하는 것으로 웨이퍼 W와 에지 링(14)의 전위차에 의한 방전(아킹)이 생겼을 때에, 아킹 규모가 커지지 않는 것이다. 이 조건을 달성하도록, 파형 제어 소자(70)의 상수의 최적화나, 특정의 파형 제어 소자(70)를 채용하는 것, 혹은 특정의 파형 제어 소자(70)의 조합을 채용하는 것 등을 행한다.

(3) 3번째의 조건은, 직류 전원(60)의 전력 소비량이 커지지 않는 것이다. 이 조건을 달성하도록, 파형 제어 소자(70)의 상수의 최적화나, 특정의 파형 제어 소자(70)만으로 구성하는 것 등을 행한다.

(4) 4번째의 조건은, 기존의 소자와의 균형이다. 예를 들면, 본 실시 형태에 있어서 제 2 RF 필터(63)의 내부에 기존의 비파형 제어 소자(71)가 있는 경우, 이 비파형 제어 소자(71)의 상수를 고려한 후에, 파형 제어 소자(70)의 상수를 최적화한다.

(5) 5번째의 조건은, 고주파 전력 RF의 영향을 억제하는 것이다. 예를 들면, 본 실시 형태와 같이 제 2 RF 필터(63)의 내부에 파형 제어 소자(70)를 마련하는 경우, 제 2 RF 필터(63)에 의한 고주파 전력 RF를 감쇠하는 기능을 해치지 않는 범위에서, 파형 제어 소자(70)의 상수나, 사용하는 파형 제어 소자(70)의 구성 등을 최적화한다.

또, 본 실시 형태와 같이 파형 제어 소자(70)의 상수를 가변으로 하는 경우, 고주파 전력 RF나 직류 전압 DC의 펄스 주파수마다 파형 제어 소자(70)의 상수를 최적화할 수가 있다. 이러한 경우, 파형 제어 소자(70)의 상수를 임의의 타이밍에 변경해도 좋다.

또, 파형 제어 소자(70)의 상수를 피드백 제어해도 좋다. 예를 들면, 고주파 전력 RF나 직류 전압 DC의 펄스 주파수마다 파형 제어 소자(70)의 상수를 변경하는 경우, 고주파 전력 RF나 직류 전압 DC의 펄스 주파수를 측정하고, 해당 측정 결과에 근거하여 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여도 좋다. 또 예를 들면, 파형 제어 소자(70)와 함께, 직류 전압 DC의 파형에 관해서 전압과 전류를 모니터하는 측정기(도시하지 않음)를 마련하고, 해당 측정기의 측정 결과에 근거하여, 직류 전압 DC가 임의의 파형 형상이나 값이 되도록 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여도 좋다. 또 예를 들면, 직류 전원(60)의 모니터 기능을 사용하여 직류 전압 DC의 파형을 측정하고, 해당 결과에 근거하여 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여도 좋다. 더 예를 들면, 제 2 RF 필터(63)에 파형 형상을 측정하는 센서를 마련하고, 해당 센서의 측정 결과(파형 형상)에 근거하여 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여도 좋다.

＜파형 제어 소자의 다른 실시 형태＞

이상의 실시 형태에서는, 제 2 RF 필터(63)의 내부에 파형 제어 소자(70)를 마련했지만, 파형 제어 소자(70)의 설치 위치는 이것으로 한정되지 않고, 직류 전원(60)과 에지 링(14) 사이에 있어서 당업자가 적의 설계할 수가 있다. 이하, 파형 제어 소자(70)의 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

도 8에 나타내는 바와 같이 파형 제어 소자(70)는, 직류 전원(60)의 내부에 마련되어 있어도 좋다. 파형 제어 소자(70)는, 펄스 생성부(65)보다 에지 링(14) 측에 마련된다. 또, 예를 들면 전환 유닛(61)을 생략하고, 해당 전환 유닛(61)에 상당하는 전환 회로(도시하지 않음)가 직류 전원(60)의 내부에 마련되어 있는 경우, 파형 제어 소자(70)는, 전환 회로보다 에지 링(14) 측에 마련된다. 이러한 경우, 도 3a~도 3d에 나타낸 바와 같이, 파형 제어 소자(70)의 수나 배치는 당업자가 적의 설계할 수가 있다. 또, 파형 제어 소자(70)는 직류 전원(60)의 내부의 기존의 소자에 대해서 새롭게 마련해도 좋고, 기존의 소자의 상수를 변경하여 파형 제어 소자(70)로서 기능시켜도 좋다.

도 9에 나타내는 바와 같이 파형 제어 소자(70)는, 전환 유닛(61)의 내부에 마련되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 도 3a~도 3d에 나타낸 바와 같이, 파형 제어 소자(70)의 수나 배치는 당업자가 적의 설계할 수가 있다. 또, 파형 제어 소자(70)는 전환 유닛(61)의 기존의 소자, 즉 덤핑 소자(66b), (67b)에 대해서 새롭게 마련해도 좋다. 혹은, 기존의 덤핑 소자(66b), (67b)의 상수를 변경하는 것으로, 파형 제어 소자(70)로서 기능시켜도 좋다. 또한, 전환 유닛(61)에 덤핑 소자를 새롭게 추가하고, 해당 추가한 덤핑 소자의 상수를 변경하는 것으로, 파형 제어 소자(70)로서 기능시켜도 좋다.

도 10에 나타내는 바와 같이 파형 제어 소자(70)는, 직류 전원(60)과 에지 링(14)을 전기적으로 접속하는 경로(64)에 마련되어 있어도 좋다. 단, 고주파 전력 RF의 영향을 감안하면, 파형 제어 소자(70)는, 직류 전원(60)과 제 2 RF 필터(63)를 접속하는 경로(64), 또는 제 2 RF 필터(63)와 제 1 RF 필터(62)를 접속하는 경로(64)에 마련하는 것이 바람직하다.

＜직류 전압의 파형 제어 방법의 다른 실시 형태＞

이상의 실시 형태에서는, RF 온 시와 RF 오프 시에 있어서 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어했지만, 이 파형 제어에 더하여, 직류 전원(60) 측의 펄스 타이밍에 대한 지연 시간(Dead Time) 기능을 응용하여 이용하여도 좋다. 이러한 경우, 지연 시간을 마련하는 것으로, 직류 전원(60)의 출력단에 있어서 부유 전위 상태를 형성하여, 에지 링(14)에 있어서 웨이퍼 W의 전위 변화에의 추종성을 갖게 한다.

또한, 전환 유닛(61)이 통상 구비하는 지연 시간 기능은, 직류 전원 회로(66)와 제전 회로(67)가 전환할 때에, 이것들 2개의 회로가 동시에 온이 되지 않게, 한쪽의 회로로의 전환에 지연을 갖게 하는 기능이다. 2개의 회로가 동시에 온하면, 단락이 생기기 때문에, 이러한 지연 시간 기능이 마련되어 있다. 고주파 전력 RF를 펄스 형상으로 공급할 때, 펄스 신호는 펄스 신호원(80)으로부터 발신되고, 제 1 고주파 전원(50), 제 2 고주파 전원(51), 및 직류 전원(60)에 있어서 동기 신호로서 사용된다. 상기 지연 시간 기능은, 이 펄스 신호에 대해서 지연 시간을 마련한다. 그리고 이 지연 시간 중, 직류 전원(60)은 온 상태도 오프 상태도 아니고, 부정 상태가 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 통상의 지연 시간을 「지연 시간 Dо」라고 칭하고, 본 실시 형태의 지연 시간을 「지연 시간 Dt」라고 칭하는 경우가 있다.

도 11은, 고주파 전력 RF와 직류 전압 DC의 경시 변화를 나타내는 설명도이다. 도 11은, 도 7과 동일한 그래프이다. 도 11 중 하 그래프에 있어서, 실선의 「Bias Voltage」는 고주파 전력 RF에 의해 발생하는 바이어스 전압을 나타낸다. 점선의 「Controlled Waveform」은, 본 실시 형태에 있어서 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 파형 제어를 행한 직류 전압 DC를 나타낸다. 일점 쇄선의 「Non－Controlled Waveform」는, 본 실시 형태의 비교예로서 종래에 있어서 파형 제어를 행하지 않은 경우의 직류 전압 DC를 나타낸다.

(스텝 T1)

스텝 T1은, 에지 링(14)의 제전을 행하는 스텝이다. 이 스텝 T1의 제전 처리는, 상기 스텝 S1과 동일하다. 또, 스텝 T1의 에지 링(14)의 제전 처리는 생략되는 경우도 있다.

(스텝 T2)

스텝 T2는, 하부 전극(12)에 고주파 전력 RF를 공급한 후(RF 온), 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하기(DC 온)까지의 동안, 즉 제 1 지연 시간 Dt1의 스텝이다. 스텝 T2에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈으로 유지하면서(DC 오프), 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈으로 한다(제전 오프). 즉, 에지 링(14)을 직류 전원 회로(66)와 제전 회로(67)의 양쪽 모두에 접속하지 않는 상태로 한다.

여기서, 통상의 전환 유닛(61)이 구비하는 지연 시간 Dо의 경우, 직류 전원(60)은 온 상태도 오프 상태도 아닌 부정 상태이기 때문에, 지연 시간 Dо는 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하다. 이것에 대해서, 스텝 T2의 제 1 지연 시간 Dt1에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈하면서, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈 상태로 해 두는 것으로, 부정 상태 시에 직류 전원(60)의 출력단을 부유 전위로 한다. 즉, 직류 전원 회로(66)와 제전 회로(67)를 양쪽 모두 사용하지 않는 아이들 상태를 설정해 두는 것으로, 제 1 지연 시간 Dt1 동안, 직류 전원(60)의 출력단은 부유 전위가 된다. 이 부유 전위 상태에서는, 에지 링(14)의 전위는, 웨이퍼 W의 전위에 추종하여 완만하게 상승한다. 따라서, 제 1 지연 시간 Dt1이 경과한 시점에서는, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 전위차는 작아진다.

(스텝 T3)

스텝 T3은, 하부 전극(12)에 고주파 전력 RF를 공급한 상태에서(RF 온), 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하여(DC 온), 해당 직류 전압 DC를 소망하는 값, 즉 -(｜Vdc｜＋ΔV)까지 상승시키는 스텝이다. 스텝 T3에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 클로우즈하고(DC 온), 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈으로 한다(제전 오프).

스텝 T3에서는, 에지 링(14)의 전위는, 웨이퍼 W의 전위(플라스마 및 시스의 전위)와 동일해져, 즉, 고주파 전력 RF(발생하고 있는 반사를 제외한 것)에 준한 바이어스 전압 Vdc로 할 수가 있다.

또, 스텝 T3의 DC 온 시에는, 상기 실시 형태와 동일하게 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어한다. 구체적으로는, 직류 전압 DC의 인가를 개시한 때(DC 온), 점선의 「Controlled Waveform」에 나타내는 바와 같이 직류 전압 DC의 상승 속도가, 실선의 「Bias Voltage」의 상승 속도와 동일하게 되도록, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정한다. 이러한 경우, 바이어스 전압(웨이퍼 W의 전위)과 직류 전압 DC(에지 링(14)의 전위) 사이의 전위차를 억제할 수가 있다. 그리고, 이 전위차를 미리 정해진 임계치 이내로 두는 것으로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 방전을 억제할 수가 있다.

(스텝 T4)

스텝 T4는, 하부 전극(12)에 고주파 전력 RF를 공급하면서(RF 온), 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하여(DC 온, 제전 오프), 웨이퍼 W에 플라스마 처리를 행하는 스텝이다. 이때, 직류 전압 DC는, －(｜Vdc｜＋ΔV)의 정상 상태로 유지된다.

(스텝 T5)

스텝 T5는, 하부 전극(12)으로의 고주파 전력 RF의 공급을 정지한 후(RF 오프), 에지 링(14)으로의 직류 전압 DC의 인가를 정지하기(DC 오프)까지의 동안, 즉 제 2 지연 시간 Dt2의 스텝이다. 스텝 T5에서는, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈으로 유지하면서(제전 오프), 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈으로 한다(DC 오프). 즉, 에지 링(14)을 직류 전원 회로(66)와 제전 회로(67)의 양쪽 모두에 접속하지 않는 상태로 한다.

스텝 T5의 제 2 지연 시간 Dt2에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈하면서, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈 상태로 해두는 것으로, 부정 상태 시에 직류 전원(60)의 출력단을 부유 전위로 한다. 즉, 직류 전원 회로(66)와 제전 회로(67)를 양쪽 모두 사용하지 않는 아이들 상태를 설정해 두는 것으로, 제 2 지연 시간 Dt2 동안, 직류 전원(60)의 출력단은 부유 전위가 된다. 이 직류 전원(60)이 부유 전위 상태에서는, 에지 링(14)의 전위는, 웨이퍼 W의 전위에 추종하여 완만하게 하강한다. 따라서, 제 2 지연 시간 Dt2가 경과한 시점에서는, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 전위차가 작아진다.

(스텝 T6)

스텝 T6은, 하부 전극(12)으로의 고주파 전력 RF의 공급을 정지한 상태에서(RF 오프), 에지 링(14)으로의 직류 전압 DC의 인가를 정지하여(DC 오프), 해당 직류 전압 DC를 소망하는 값까지 하강시키는 스텝이다. 스텝 T6에서는, 직류 전원 회로(66)의 전환 소자(66a)를 오픈으로 하고, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 오픈으로 한다(제전 오프).

스텝 T6의 DC 오프 시에는, 상기 실시 형태와 동일하게 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정하여, 직류 전압 DC의 파형을 제어한다. 구체적으로는, 제전 회로(67)의 전환 소자(67a)를 클로우즈한 때(제전 온), 바이어스 전압과 직류 전압 DC의 전위차가 가까와지도록, 파형 제어 소자(70)의 상수를 조정한다. 이러한 경우, 바이어스 전압(웨이퍼 W의 전위)과 직류 전압 DC(에지 링(14)의 전위) 사이의 전위차를 억제할 수가 있다. 그리고, 이 전위차를 미리 정해진 임계치 이내로 두는 것으로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 방전을 억제할 수가 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 지연 시간 Dt1, Dt2에 공통되는 제약 조건은, 에지 링(14)에 직류 전압 DC를 인가하는 시간(DC 온 시간)에 대한 지연 시간 Dt1, Dt2의 비율이다. 지연 시간 Dt1, Dt2는 직류 전압 DC를 인가하지 않는 시간이기 때문에, 지연 시간 Dt1, Dt2가 길어지면, 고주파 전력 RF와 동기한 직류 전압 DC의 인가 상태로부터 괴리해 버린다. 그래서, DC 온 시간에 근거하여, 지연 시간 Dt1, Dt2를 결정한다. 또한, 지연 시간 Dt1, Dt2의 필요 최소한의 비율은, 플라스마 처리의 프로세스 평가 결과로부터 판단한다.

RF 온 시의 제 1 지연 시간 Dt1의 구체적인 결정 방법은 다음과 같다. 즉, 고주파 전력 RF를 공급하고 나서의 반사 시간을 사전에 측정하고, 이 반사 시간 이상을 제 1 지연 시간 Dt1로 결정한다. 혹은, 에지 링(14)의 전위를 측정하고, 고주파 전력 RF와 에지 링(14)의 전위에 근거하여, 제 1 지연 시간 Dt1을 결정해도 좋다.

RF 오프 시의 제 2 지연 시간 Dt2의 구체적인 결정 방법은 다음과 같다. 즉, 에지 링(14)의 전위를 측정하고, 해당 에지 링(14)의 전위가 다 충분히 내려가고 나서 에지 링(14)을 제전하도록, 제 2 지연 시간 Dt2를 결정한다. 혹은, 고주파 전력 RF를 측정하고, 해당 고주파 전력 RF에만 근거하여 제 2 지연 시간 Dt2를 결정해도 좋다.

본 실시 형태에 의하면, RF 온 시에 있어서, 파형 제어 소자(70)에 의한 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 것에 더하여 RF 온과 DC 온 사이에 제 1 지연 시간 Dt1을 마련하고 있으므로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 전위차를 더 억제할 수가 있다. 또, RF 오프 시도 동일하게, 파형 제어 소자(70)에 의한 직류 전압 DC의 파형을 제어하는 것에 더하여, RF 오프와 DC 오프의 사이에 제 2 지연 시간 Dt2를 마련하고 있으므로, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이의 전위차를 더 억제할 수가 있다.

여기서, 본 실시 형태의 스텝 T2, T5의 기능을 기존 기능으로 마련하는 경우, 통상은 펄스의 타이밍 신호를 2개 사용하는 등, DC 온 상태, DC 오프 상태, 부유 전위 상태를 포함하는 3 상태를 판단할 수 있는 타이밍 신호가 필요하다. 따라서, 장치 구성이 매우 번잡이 된다.

이 점, 본 실시 형태에서는 지연 시간 Dt1, Dt2를 이용하는 것으로, 어떠한 직류 전원에서도, 웨이퍼 W의 전위로의 에지 링(14)의 전위의 추종 타이밍을 결정할 수가 있다. 또, 직류 전원(60) 측에서 부유 전위의 타이밍을 형성하고 있기 때문에, 고주파 전력 RF와 동일한 펄스 타이밍 신호를 이용할 수가 있다. 환언하면, 기존의 펄스 신호원(80)을 이용할 수가 있어, 펄스 신호원(80)을 다시 만들 필요가 없다.

또한, RF 온 시와 RF 오프 시의 직류 전압 DC의 제어 방법은, 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, RF 온 시에는 스텝 T2를 생략하여 스텝 T3의 직류 전압 DC의 파형 제어만을 행하고, RF 오프 시에는 스텝 T5의 제 2 지연 시간 Dt2에 의한 직류 전압 DC의 제어와 스텝 T6의 직류 전압 DC의 파형 제어를 행해도 좋다. 또 예를 들면, RF 온 시에는 스텝 T2의 제 1 지연 시간 Dt1에 의한 직류 전압 DC의 제어와 스텝 T3의 직류 전압 DC의 파형 제어를 행하고, RF 오프 시에는 스텝 T5를 생략하여 스텝 T6의 직류 전압 DC의 파형 제어만을 행해도 좋다.

＜다른 실시 형태＞

이상의 실시 형태는, 직류 전원(60)이 2 이상의 직류 전압 DC의 출력을 가지는 전원인 경우에도 적용할 수 있다. 도 12는, 고주파 전력 RF와 직류 전압 DC의 경시 변화를 나타내는 설명도이다. 도 12는, 도 7 및 도 11과 동일한 그래프이며, 상세 설명을 생략한다. 또한, 도 12에 있어서, 제 1 바이어스 전압 1은, 제 1 고주파 전력 RF1에 의해 발생하는 바이어스 전압을 나타낸다. 제 1 바이어스 전압 1과 제 1 직류 전압 DC1 사이에는 제 1 전위차 1이 있다. 제 2 바이어스 전압 2는, 제 2 고주파 전력 RF2에 의해 발생하는 바이어스 전압을 나타낸다. 제 2 바이어스 전압 2와 제 2 직류 전압 DC2 사이에는 제 2 전위차 2가 있다. 웨이퍼 W의 전위와의 제 1 전위차 1과 제 2 전위차 2는, 동일한 값이어도 좋고, 다른 값이어도 좋다.

이러한 경우, 제 1 직류 전압 DC1의 출력이 제 2 직류 전압 DC2의 출력보다 큰 경우, 제 1 직류 전압 DC1의 출력으로부터 제 2 직류 전압 DC2의 출력으로 변화시키려면, 제 1 직류 전압 DC1을 출력 후, 제전하여 제 2 직류 전압 DC2와 동등까지 전하를 빼낸 후, 제 2 직류 전압 DC1을 출력한다. 그 때문에, 전원 출력 수에 따라서는 직류 전원(60)의 내부 또는 외부에, 2개의 직류 전압 DC의 출력의 전환 시의 전위차를 해소하는 제전 회로를 내장해도 좋다. 이 제전 회로는, 제전 회로(67)와 겸용시키는 것도 가능하다. 본 실시 형태도, 제 1 직류 전압 DC1과 제 2 직류 전압 DC2의 전환에 대해서, 상술한 파형 제어의 효과를 향수할 수가 있다.

이상의 실시 형태의 플라스마 처리 장치(1)는 용량 결합형의 플라스마 처리 장치였지만, 본 개시가 적용되는 플라스마 처리 장치는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 플라스마 처리 장치는, 유도 결합형의 플라스마 처리 장치여도 좋다.

　또 예를 들면, 본 개시는, 이하의 실시 형태를 포함한다.

　(부기 1)

기판에 플라스마 처리를 행하는 장치로서,

챔버와,

상기 챔버 내에 배치된 기판 지지체로, 기대와, 상기 기대 상의 정전 척과,

상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 가지는 상기 기판 지지체와,

상기 챔버의 내부의 가스로부터 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,

상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과,

상기 직류 전압의 파형을 제어하는 파형 제어 소자와,

상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 제어부

를 구비하는, 플라스마 처리 장치.

　(부기 2)

상기 에지 링과 전기적으로 접속하는 RF 필터를 구비하고,

상기 파형 제어 소자는, 상기 RF 필터 내에 배치되는, 부기 1에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 3)

상기 파형 제어 소자는, 상기 직류 전원 내에 배치되는, 부기 1에 기재된 플라스마 처리 장치.

(부기 4)

상기 직류 전원은, 상기 직류 전압의 펄스를 생성하는 펄스 생성부를 포함하고,

상기 파형 제어 소자는, 상기 펄스 생성부보다 상기 에지 링 측에 배치되는, 부기 3에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 5)

상기 에지 링에 상기 직류 전압을 인가하기 위한 직류 전원 회로와,

상기 에지 링을 제전하기 위한 제전 회로와,

상기 에지 링과 상기 직류 전원 회로의 접속 및, 상기 에지 링과 상기 제전 회로의 접속을 전환하는 전환 유닛

을 더 구비하고,

상기 파형 제어 소자는, 상기 전환 유닛 내에 배치되는, 부기 1에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 6)

상기 파형 제어 소자는, 상기 직류 전원과 상기 RF 필터 사이의 경로에 배치되는, 부기 1에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 7)

상기 직류 전원과 상기 에지 링을 접속하는 핫 측 경로와, 상기 에지 링을 그라운드에 접속하는 리턴 측 경로를 갖고,

상기 파형 제어 소자는, 상기 핫 측 경로, 또는 상기 핫 측 경로와 상기 리턴 측 경로 사이에 배치되는, 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 전자기 에너지 변환기, 전송 선로 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는, 부기 1~6 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 8)

상기 직류 전압의 파형을 제어하는 기능 이외의 다른 기능을 가지는 비파형 제어 소자를 더 구비하고,

상기 다른 기능은, 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 전자기 에너지 변환기 및 전송 선로로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기능을 포함하는,

부기 1~7 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 9)

상기 파형 제어 소자는, 상기 직류 전압의 파형을 제어하는 기능 이외의 다른 기능을 갖고,

부기 1~8 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 10)

상기 비파형 제어 소자는, 상기 RF 필터의 임피던스를 가변으로 하기 위한 가변 소자를 포함하는, 부기 2에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 11)

상기 파형 제어 소자의 상수는 변경 가능한, 부기 1~9 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 12)

상기 파형 제어 소자의 상수는 고정치이며,

상기 상수가 상이한 상기 파형 제어 소자를 복수 구비하고,

상기 복수의 파형 제어 소자를 전환하는 전환 회로를 더 구비하는, 청구항 1~9 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 13)

상기 제어부는, 직류 전압과 바이어스 전압이 가까워지도록 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압의 파형을 제어하는, 부기 1~12 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 14)

상기 제어부는,

(a) 상기 고주파 전력의 공급을 개시하고, 미리 정해진 지연 시간이 경과한 후, 상기 직류 전압의 인가를 개시하는 공정과,

(b) 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압의 파형을 제어하고, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 공정

을 포함하는 처리를 실행하도록 상기 장치를 제어하는, 부기 1~12 중 어느 한 항에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 15)

상기 제어부는,

(c) 상기 고주파 전력의 공급을 정지하고, 미리 정해진 지연 시간이 경과한 후, 상기 에지 링의 제전을 개시하는 공정과,

(d) 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압의 파형을 제어하고, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 공정

을 포함하는 처리를 실행하도록 상기 장치를 제어하는, 부기 14에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 16)

상기 제어부는, 상기 직류 전압의 인가 시간에 대한 상기 지연 시간의 비율에 근거하여, 해당 지연 시간을 결정하는, 부기 14 또는 15에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 17)

상기 제어부는, 상기 고주파 전력을 공급하고 나서의 반사 시간을 측정하고, 해당 반사 시간 이상을 상기 지연 시간으로 결정하는, 부기 16에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 18)

상기 제어부는, 상기 에지 링의 전위를 측정하고, 해당 에지 링의 전위에 근거하여 상기 지연 시간을 결정하는, 청구항 16 또는 17에 기재된 플라스마 처리 장치.

　(부기 19)

플라스마 처리 장치를 이용하여 기판에 플라스마 처리를 행하는 방법으로서,

상기 플라스마 처리 장치는,

챔버와,

상기 챔버 내에 배치된 기판 지지체로, 기대와, 상기 기대 상의 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 가지는 상기 기판 지지체와,

상기 에지 링과 전기적으로 접속하는 RF 필터와,

상기 직류 전압의 파형을 제어하는 파형 제어 소자

를 구비하고,

상기 방법에 있어서, 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는, 플라스마 처리 방법.

이번 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 상기의 실시 형태는, 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

1 플라스마 처리 장치
10 챔버
11 스테이지
12 하부 전극
13 정전 척
14 에지 링
50 제 1 고주파 전원
51 제 2 고주파 전원
60 직류 전원
62 제 1 RF 필터
63 제 2 RF 필터
70 파형 제어 소자
100 제어부
W 웨이퍼

Claims

기판에 플라스마 처리를 행하는 장치로서,
챔버와,
상기 챔버 내에 배치된 기판 지지체로, 기대와, 상기 기대 상의 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 가지는 상기 기판 지지체와,
상기 챔버의 내부의 가스로부터 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과,
상기 직류 전압의 파형을 제어하는 파형 제어 소자와,
상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 제어부
를 구비하는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 에지 링과 전기적으로 접속하는 RF 필터를 구비하고,
상기 파형 제어 소자는, 상기 RF 필터 내에 배치되는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 파형 제어 소자는, 상기 직류 전원 내에 배치되는 플라스마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 직류 전원은, 상기 직류 전압의 펄스를 생성하는 펄스 생성부를 포함하고,
상기 파형 제어 소자는, 상기 펄스 생성부보다 상기 에지 링 측에 배치되는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 에지 링에 상기 직류 전압을 인가하기 위한 직류 전원 회로와,
상기 에지 링을 제전하기 위한 제전 회로와,
상기 에지 링과 상기 직류 전원 회로의 접속 및, 상기 에지 링과 상기 제전 회로의 접속을 전환하는 전환 유닛
을 더 구비하고,
상기 파형 제어 소자는, 상기 전환 유닛 내에 배치되는 플라스마 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 파형 제어 소자는, 상기 직류 전원과 상기 RF 필터 사이의 경로에 배치되는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 직류 전원과 상기 에지 링을 접속하는 핫 측 경로와, 상기 에지 링을 그라운드에 접속하는 리턴 측 경로를 가지고,
상기 파형 제어 소자는, 상기 핫 측 경로, 또는 상기 핫 측 경로와 상기 리턴 측 경로 사이에 배치되는, 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 전자기 에너지 변환기, 전송 선로 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 직류 전압의 파형을 제어하는 기능 이외의 다른 기능을 가지는 비(非)파형 제어 소자를 더 구비하고,
상기 다른 기능은, 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 전자기 에너지 변환기 및 전송 선로로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기능을 포함하는
플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 파형 제어 소자는, 상기 직류 전압의 파형을 제어하는 기능 이외의 다른 기능을 갖고,
상기 다른 기능은, 용량성 소자, 유도성 소자, 저항 소자, 전자기 에너지 변환기 및 전송 선로로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 기능을 포함하는
플라스마 처리 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 비파형 제어 소자는, 상기 RF 필터의 임피던스를 가변으로 하기 위한 가변 소자를 포함하는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 파형 제어 소자의 상수는 변경 가능한 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 파형 제어 소자의 상수는 고정치이고,
상기 상수가 상이한 상기 파형 제어 소자를 복수 구비하고,
상기 복수의 파형 제어 소자를 전환하는 전환 회로를 더 구비하는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는, 직류 전압과 바이어스 전압이 가까워지도록 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압의 파형을 제어하는 플라스마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
(a) 상기 고주파 전력의 공급을 개시하고, 미리 정해진 지연 시간이 경과한 후, 상기 직류 전압의 인가를 개시하는 공정과,
(b) 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압의 파형을 제어하고, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 공정
을 포함하는 처리를 실행하도록 상기 장치를 제어하는 플라스마 처리 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는,
(c) 상기 고주파 전력의 공급을 정지하고, 미리 정해진 지연 시간이 경과한 후, 상기 에지 링의 제전을 개시하는 공정과,
(d) 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압의 파형을 제어하고, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 공정
을 포함하는 처리를 실행하도록 상기 장치를 제어하는 플라스마 처리 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 직류 전압의 인가 시간에 대한 상기 지연 시간의 비율에 근거하여, 해당 지연 시간을 결정하는 플라스마 처리 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 고주파 전력을 공급하고 나서의 반사 시간을 측정하고, 해당 반사 시간 이상을 상기 지연 시간으로 결정하는 플라스마 처리 장치.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 에지 링의 전위를 측정하고, 해당 에지 링의 전위에 근거해 상기 지연 시간을 결정하는 플라스마 처리 장치.
플라스마 처리 장치를 이용하여 기판에 플라스마 처리를 행하는 방법으로서,
상기 플라스마 처리 장치는,
챔버와,
상기 챔버 내에 배치된 기판 지지체로, 기대와, 상기 기대 상의 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 가지는 상기 기판 지지체와,
상기 챔버의 내부의 가스로부터 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과,
상기 에지 링과 전기적으로 접속하는 RF 필터와,
상기 직류 전압의 파형을 제어하는 파형 제어 소자
를 구비하고,
상기 방법에 있어서, 상기 파형 제어 소자의 상수를 조정하여, 상기 직류 전압이 소망하는 값에 도달할 때까지의 시간을 제어하는 플라스마 처리 방법.