KR20230056589A - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

플라스마 처리 장치 Download PDF

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KR20230056589A
KR20230056589A KR1020220128259A KR20220128259A KR20230056589A KR 20230056589 A KR20230056589 A KR 20230056589A KR 1020220128259 A KR1020220128259 A KR 1020220128259A KR 20220128259 A KR20220128259 A KR 20220128259A KR 20230056589 A KR20230056589 A KR 20230056589A
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diode
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다카히로 신도
히로키 아라이
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 하부 전극 위에 탑재되는 기판을 향해 입사하는 이온의 에너지를 저감하는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치가 제공된다. 하부 전극은 챔버 내에 마련되고 기판이 탑재되도록 구성된 기판 지지부에 포함되고, 상부 전극은 챔버 내에 마련되고 하부 전극에 대향하도록 배치되고, 가스 공급부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 처리 가스를 공급하도록 구성되고, 고주파 전원은 상부 전극에 전기적으로 접속되고 상부 전극에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해 처리 가스의 플라스마를 생성하도록 구성되고, 회로부는 고주파 전원 및 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되고, 고주파 전원의 전위가 하부 전극의 전위보다 높은 경우에 고주파 전원으로부터 하부 전극을 향해 전류를 흘리는 것에 의해 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되어 있다.

Description

플라스마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시의 예시적 실시 형태는, 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판에 대한 처리로서 플라스마 처리가 다용되고 있다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에는, 플라스마 생성에 이용되는 고주파 전류의 하부 전극에 연결되는 전류로의 임피던스를 제어하는 기술이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 2021－108413호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개 2015－124398호 공보
본 개시는, 하부 전극 위에 탑재되는 기판을 향해 입사하는 이온의 에너지를 저감하는 기술을 제공한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버와, 하부 전극과, 상부 전극과, 가스 공급부와, 고주파 전원과, 회로부를 구비한다. 하부 전극은, 챔버 내에 마련되고 기판이 탑재되도록 구성된 기판 지지부에 포함된다. 상부 전극은, 챔버 내에 마련되고 하부 전극에 대향하도록 배치되어 있다. 가스 공급부는, 상부 전극 및 하부 전극 사이에 처리 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 고주파 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되고 상부 전극에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해 처리 가스의 플라스마를 생성하도록 구성되어 있다. 회로부는, 고주파 전원 및 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고, 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되어 있다. 회로부는, 고주파 전원의 전위가 하부 전극의 전위보다 높은 경우에 고주파 전원으로부터 하부 전극을 향해 전류를 흘리는 것에 의해 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되어 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 의하면, 하부 전극 위에 탑재되는 기판을 향해 입사하는 이온의 에너지가 저감된다.
도 1은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일례의 회로부를 나타내는 도면이다.
도 3은 일례의 전력 조절기를 구비하는 플라스마 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 일례의 회로부를 나타내는 도면이다.
도 5는 일례의 회로부를 나타내는 도면이다.
도 6은 일례의 회로부를 나타내는 도면이다.
도 7은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래의 플라스마 처리 장치에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 의한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버와, 하부 전극과, 상부 전극과, 가스 공급부와, 고주파 전원과, 회로부를 구비한다. 하부 전극은, 챔버 내에 마련되고 기판이 탑재되도록 구성된 기판 지지부에 포함된다. 상부 전극은, 챔버 내에 마련되고 하부 전극에 대향하도록 배치되어 있다. 가스 공급부는, 상부 전극 및 하부 전극 사이에 처리 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 고주파 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되고 상부 전극에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해 처리 가스의 플라스마를 생성하도록 구성되어 있다. 회로부는, 고주파 전원 및 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고, 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되어 있다. 회로부는, 고주파 전원의 전위가 하부 전극의 전위보다 높은 경우에 고주파 전원으로부터 하부 전극을 향해 전류를 흘리는 것에 의해 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되어 있다.
회로부를 구비한 플라스마 처리 장치에 의하면, 회로부에 의해 하부 전극의 전위는 상부 전극에 전위를 제공하는 고주파 전원의 전위와 동등 또는 이상이 된다. 따라서, 플라스마 생성 중에 하부 전극 위에 탑재되는 기판과 플라스마의 경계에 형성되는 시스 영역의 시스 전압은 낮아진다. 이 때문에, 기판에 충돌할 수 있는 플라스마 중의 이온의 에너지는 저감된다.
또한, 전기적으로 접지된 챔버의 측벽과 하부 전극 사이의 공간에 있어서 플라스마가 형성되면, 하부 전극으로부터 측벽을 통하여 그라운드에 전력이 흐를 수 있다. 하나의 예시적 실시 형태에 따른 회로부를 가지는 플라스마 처리 장치에서는, 하부 전극의 전위가 상부 전극에 전위를 제공하는 고주파 전원의 전위와 동등 또는 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 측벽을 통하여 하부 전극으로부터 그라운드에 전력이 흐르는 경우에 생길 수 있는 시스 전압은, 측벽을 통하여 하부 전극으로부터 그라운드에 전력이 흐르지 않는 경우에 생길 수 있는 시스 전압과 동일한 정도가 된다. 이와 같이, 측벽을 통하여 하부 전극으로부터 그라운드에 전력이 흐르는 경우이어도, 시스 전압의 상승을 회피할 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 회로부는, 다이오드를 가질 수 있다. 다이오드의 애노드는, 고주파 전원에 전기적으로 접속될 수 있다. 다이오드의 캐소드는, 하부 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 회로부는, 다이오드 및 제너 다이오드를 가질 수 있다. 다이오드 및 제너 다이오드는, 직렬로 접속될 수 있다. 다이오드의 애노드는, 고주파 전원에 전기적으로 접속될 수 있다. 다이오드의 캐소드는, 제너 다이오드의 캐소드에 전기적으로 접속될 수 있다. 제너 다이오드의 애노드는, 하부 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 회로부는, 다이오드 및 저항기를 가질 수 있다. 다이오드 및 저항기는, 직렬로 접속될 수 있다. 다이오드의 애노드는, 고주파 전원에 전기적으로 접속될 수 있다. 다이오드의 캐소드는, 저항기를 통하여 하부 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 회로부는, 다이오드 및 인덕터를 가질 수 있다. 다이오드 및 인덕터는, 직렬로 접속될 수 있다. 다이오드의 애노드는, 고주파 전원에 전기적으로 접속될 수 있다. 다이오드의 캐소드는, 인덕터를 통하여 하부 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 회로부는, 제 1 전위 측정기, 제 2 전위 측정기, 스위치 소자, 및 구동 회로를 가질 수 있다. 스위치 소자는, 고주파 전원 및 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고, 고주파 전원 및 하부 전극 사이의 도통을 온·오프하도록 구성될 수 있다. 제 1 전위 측정기는, 고주파 전원 및 구동 회로 사이에 전기적으로 접속되고, 고주파 전원의 전위를 측정하여 제 1 측정 결과를 생성하고, 제 1 측정 결과를 구동 회로에 출력할 수 있다. 제 2 전위 측정기는, 하부 전극 및 구동 회로 사이에 전기적으로 접속되고, 하부 전극의 전위를 측정하여 제 2 측정 결과를 생성하고, 제 2 측정 결과를 구동 회로에 출력할 수 있다. 구동 회로는, 제 1 측정 결과 및 제 2 측정 결과에 근거하여, 고주파 전원의 전위가 하부 전극의 전위보다 높은 경우에 스위치 소자를 구동하여 고주파 전원 및 하부 전극 사이의 도통을 온으로 할 수 있다. 구동 회로는, 제 1 측정 결과 및 제 2 측정 결과에 근거하여, 고주파 전원의 전위가 하부 전극의 전위 이하인 경우에 스위치 소자를 구동하여 고주파 전원 및 하부 전극 사이의 도통을 오프로 하도록 구성될 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 고주파 전원 및 상부 전극 사이에 전기적으로 접속되고 고주파 전원으로부터 상부 전극에 공급되는 전력을 조절하도록 구성된 전력 조절기를 더 구비할 수 있다. 회로부는, 고주파 전원 및 전력 조절기를 전기적으로 접속하는 라인과 하부 전극 사이에 전기적으로 접속될 수 있다. 전력 조절기는, 고주파 전원으로부터 상부 전극에 공급되는 전력을 측정하고, 측정 결과에 따라 고주파 전원이 출력하는 전력을 증감하도록 고주파 전원을 제어하도록 구성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다. 도 1은, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치(1)는, 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는, 그 안에 내부 공간을 제공하고 있다. 챔버(10)는, 챔버 본체(12)를 포함할 수 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 챔버(10)의 내부 공간은, 챔버 본체(12) 안에 제공되어 있다. 챔버 본체(12)는, 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 챔버 본체(12)는, 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 챔버 본체(12)의 측벽은, 기판 W가 반송될 때에 거기를 통과하는 통로를 제공하고 있어도 좋다. 또, 이 통로를 개폐하기 위해서, 게이트 밸브가 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련되어 있어도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(14)를 더 구비하고 있다. 기판 지지부(14)는, 챔버(10)의 내부에 설치되어 있다. 기판 지지부(14)는, 그 위에 탑재되는 기판 W를 지지하도록 구성되어 있다. 기판 지지부(14)는, 본체를 가지고 있다. 기판 지지부(14)의 본체는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 형성되어 있고, 원반 형상을 가질 수 있다. 기판 지지부(14)는, 지지 부재(16)에 의해 지지되어 있어도 좋다. 지지 부재(16)는, 챔버(10)의 저부로부터 위쪽으로 연장하고 있다. 기판 지지부(14)는, 하부 전극(18)을 포함하고 있다. 하부 전극(18)은, 기판 지지부(14)에 포함되어 있고, 기판 지지부(14)의 본체 안에 삽입되어 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 상부 전극(20)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(20)은, 챔버(10) 내에 마련되고, 기판 지지부(14)의 위쪽에 마련되어 있다. 상부 전극(20)은, 하부 전극(18)에 대향하도록 배치되어 있다. 상부 전극(20)은, 챔버(10)의 천장을 구성하고 있다. 상부 전극(20)은, 챔버 본체(12)와 전기적으로 분리되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 상부 전극(20)은, 절연 부재(21)를 개재시켜 챔버 본체(12)의 상부에 고정되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상부 전극(20)은, 샤워 헤드로서 구성되어 있다. 상부 전극(20)은, 그 내부에 있어서 가스 확산 공간(20d)을 제공하고 있다. 또, 상부 전극(20)은, 복수의 가스 구멍(20h)을 더 제공하고 있다. 복수의 가스 구멍(20h)은, 가스 확산 공간(20d)으로부터 아래쪽으로 연장되어 있고, 챔버(10)의 내부 공간을 향해 개구되어 있다. 즉, 복수의 가스 구멍(20h)은, 가스 확산 공간(20d)과 챔버(10)의 내부 공간을 접속하고 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 가스 공급부(22)를 더 구비하고 있다. 가스 공급부(22)는, 챔버(10) 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 가스 공급부(22)는, 상부 전극(20) 및 하부 전극(18) 사이에 처리 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 가스 공급부(22)는, 배관(23)을 통하여 가스 확산 공간(20d)에 접속되어 있다. 가스 공급부(22)는, 1개 이상의 가스 소스, 1개 이상의 유량 제어기, 및 1개 이상의 개폐 밸브를 가지고 있어도 좋다. 1개 이상의 가스 소스의 각각은, 대응의 유량 제어기 및 대응의 개폐 밸브를 통하여, 배관(23)에 접속된다.
일 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(22)는, 성막 가스를 공급해도 좋다. 즉, 플라스마 처리 장치(1)는, 성막 장치이어도 좋다. 성막 가스를 이용하여 기판 W 상에 형성되는 막은, 절연막이어도 좋다. 다른 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(22)는, 에칭 가스를 공급해도 좋다. 즉, 플라스마 처리 장치(1)는, 플라스마 에칭 장치이어도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 배기 장치(24)를 더 구비하고 있다. 배기 장치(24)는, 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 제어기 및 터보 분자 펌프 또는 드라이 펌프와 같은 진공 펌프를 포함하고 있다. 배기 장치(24)는, 챔버 본체(12)의 측벽에 마련된 배기구(12e)로부터 배기관을 통하여 챔버(10)의 내부 공간에 접속되어 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 고주파 전원(26)을 더 구비하고 있다. 고주파 전원(26)은, 상부 전극(20)에 정합기(28)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(26)은, 정합기(28)를 포함하고 있는 구성이어도 좋다. 고주파 전원(26)은, 상부 전극(20)에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해, 가스 공급부(22)로부터 상부 전극(20) 및 하부 전극(18) 사이에 공급되는 처리 가스의 플라스마를 생성하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 고주파 전원(26)은, 고주파 전력을 발생한다. 고주파 전력의 주파수는, 임의의 주파수이어도 좋다. 고주파 전력의 주파수는, 13.56MHz 이하이어도 좋다. 고주파 전력의 주파수는, 2MHz 이하이어도 좋다. 고주파 전력의 주파수는, 20kHz 이상이어도 좋다.
고주파 전원(26)은, 정합기(28)를 통하여, 상부 전극(20)에 접속되어 있다. 고주파 전원(26)으로부터의 고주파 전력은, 정합기(28)를 통하여 상부 전극(20)에 공급된다. 정합기(28)는, 고주파 전원(26)의 부하의 임피던스를, 고주파 전원(26)의 출력 임피던스에 정합시키는 정합 회로를 가지고 있다.
다른 실시 형태에 있어서, 고주파 전원(26)은, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 상부 전극(20)에 인가하도록 구성되어 있어도 좋다. 고주파 전원(26)으로부터의 직류 전압의 펄스가 상부 전극(20)에 인가되는 주기를 규정하는 주파수는, 예를 들면 10kHz 이상, 10MHz 이하이다. 또한, 고주파 전원(26)이 직류 전압의 펄스를 주기적으로 상부 전극(20)에 인가하도록 구성되어 있는 경우에는, 플라스마 처리 장치(1)는 정합기(28)를 구비하고 있지 않아도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 링 전극(30)을 더 구비하고 있다. 링 전극(30)은, 고리 형상을 가진다. 링 전극(30)은, 둘레 방향을 따라 배열된 복수의 전극으로 분할되고 있어도 좋다. 링 전극(30)은, 기판 지지부(14)의 외주를 둘러싸도록, 기판 지지부(14)의 주위에 마련되어 있다. 링 전극(30)과 기판 지지부(14)의 외주 사이에는 간극이 마련되어 있지만, 해당 간극은 마련되지 않아도 좋다. 링 전극(30)은, 전기적으로 접지되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 가스 공급부(32)를 더 구비하고 있다. 가스 공급부(32)는, 링 전극(30)과 기판 지지부(14) 사이의 간극을 통하여 위쪽으로 퍼지 가스가 흐르도록 퍼지 가스를 공급한다. 가스 공급부(32)는, 가스 도입 포트(12p)를 통하여 챔버(10) 내에 퍼지 가스를 공급한다. 도시된 예에서는, 가스 도입 포트(12p)는, 기판 지지부(14)의 아래쪽에 있어서 챔버 본체(12)의 벽에 마련되어 있다. 가스 공급부(32)에 의해 공급되는 퍼지 가스는, 불활성 가스이어도 좋고, 예를 들면 희가스이어도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)에 있어서 기판 W에 대한 플라스마 처리가 행해질 때에는, 처리 가스가, 가스 공급부(22)로부터 챔버(10) 내에 공급된다. 그리고, 고주파 전원(26)으로부터의 고주파 전력 또는 직류 전압의 펄스가 상부 전극(20)에 주어진다. 그 결과, 플라스마가, 챔버(10) 내에서 처리 가스로부터 생성된다. 기판 지지부(14) 상의 기판 W는, 생성된 플라스마로부터의 화학종에 의해 처리된다. 예를 들면, 플라스마로부터의 화학종은, 기판 W 상에 막을 형성한다. 혹은, 플라스마로부터의 화학종은, 기판 W를 에칭한다.
일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 회로부(4)를 더 구비한다. 회로부(4)는, 고주파 전원(26) 및 하부 전극(18) 사이에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(4)는, 하부 전극(18)에 전위를 제공하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 회로부(4)는, 고주파 전원(26)의 전위가 하부 전극(18)의 전위보다 높은 경우에 고주파 전원(26)으로부터 하부 전극(18)을 향해 전류를 흘리는 것에 의해 하부 전극(18)에 전위를 제공하도록 구성되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 회로부(4)는, 다이오드(4a)를 가질 수 있다. 다이오드(4a)의 애노드는, 고주파 전원(26)에 정합기(28)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 다이오드(4a)의 캐소드는, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있다.
회로부(4)를 구비한 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, 회로부(4)에 의해 하부 전극(18)의 전위는 상부 전극(20)에 전위를 제공하는 고주파 전원(26)의 전위와 동등 또는 이상이 된다. 따라서, 플라스마 생성 중에 하부 전극(18) 위에 탑재되는 기판 W와 플라스마의 경계에 형성되는 시스 영역의 시스 전압은 낮아진다. 이 때문에, 기판 W에 충돌할 수 있는 플라스마 중의 이온의 에너지는 저감된다.
또한, 전기적으로 접지된 챔버 본체(12)의 측벽(12S)과 하부 전극(18) 사이의 공간에 있어서 플라스마가 형성되면, 전력 유로 EP를 따라 하부 전극(18)으로부터 측벽(12S)을 통하여 그라운드에 전력이 흐를 수 있다. 여기서 도 8을 참조한다. 회로부(4)를 갖지 않는 플라스마 처리 장치(1)에서는 하부 전극(18)으로부터 측벽(12S)을 통하여 그라운드에 전력이 흐르는 경우에 생길 수 있는 시스 전압(파형 G3)은 하부 전극(18)으로부터 측벽(12S)을 통하여 그라운드에 전력이 흐르지 않는 경우에 생길 수 있는 시스 전압(파형 G4)보다 높다. 이것에 대해, 회로부(4)를 가지는 플라스마 처리 장치(1)에서는, 하부 전극(18)의 전위가 상부 전극(20)에 전위를 제공하는 고주파 전원(26)의 전위와 동등 또는 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 하부 전극(18)으로부터 측벽(12S)을 통하여 그라운드에 전력이 흐르는 경우에 생길 수 있는 시스 전압(파형 G1)은, 하부 전극(18)으로부터 측벽(12S)을 통하여 그라운드에 전력이 흐르지 않는 경우에 생길 수 있는 시스 전압(파형 G2)과 동일한 정도가 된다. 이와 같이, 하부 전극(18)으로부터 측벽(12S)을 통하여 그라운드에 전력이 흐르는 경우이어도, 시스 전압의 상승을 회피할 수 있다.
회로부(4)를 구비한 플라스마 처리 장치(1)에 의한 상기 효과는, 도 2에 나타내는 회로부(4)를 구비한 플라스마 처리 장치(1)뿐만이 아니라 후술하는 도 3~도 6의 각각에 나타내는 회로부(4)를 구비한 플라스마 처리 장치(1)에서도 마찬가지이다.
일 실시 형태에 있어서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 플라스마 처리 장치(1)는, 전력 조절기(5)를 구비할 수 있다. 전력 조절기(5)는, 고주파 전원(26) 및 상부 전극(20) 사이에 전기적으로 접속되어 있다. 전력 조절기(5)는, 정합기(28)를 통하여 고주파 전원(26)에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(4)는, 고주파 전원(26) 및 전력 조절기(5)를 전기적으로 접속하는 라인과 하부 전극(18) 사이에 전기적으로 접속되어 있다. 해당 라인은, 정합기(28)를 통하여 고주파 전원(26)에 전기적으로 접속되어 있다. 전력 조절기(5)는, 고주파 전원(26)으로부터 상부 전극(20)에 공급되는 전력을 조절하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 전력 조절기(5)는, 고주파 전원(26)으로부터 상부 전극(20)에 공급되는 전력을 측정하고, 측정 결과에 따라 고주파 전원(26)이 출력하는 전력을 증감하도록 고주파 전원(26)을 제어하도록 구성되어 있다.
전력 조절기(5)에 의하면, 고주파 전원(26)으로부터 상부 전극(20)에 공급되는 전력이 매우 적합하게 제어될 수 있다. 예를 들면, 하부 전극(18)의 하측의 공간에 있어서 전력 유로 EP에 따라 측벽(12S)을 통하여 전력이 그라운드에 흘러 고주파 전원(26)으로부터 상부 전극(20)으로의 전력이 저감 되는 경우가 있다. 이 경우에서도, 전력 조절기(5)는, 고주파 전원(26)으로 하여금 출력 전력을 증가하게 하는 것에 의해 이 전력의 저감을 보충할 수가 있다.
일 실시 형태에 있어서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 회로부(4)는, 다이오드(4a) 및 제너 다이오드(4b)를 가질 수 있다. 다이오드(4a) 및 제너 다이오드(4b)는, 직렬로 접속될 수 있다. 다이오드(4a)의 애노드는, 고주파 전원(26)에 정합기(28)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 다이오드(4a)의 캐소드는, 제너 다이오드(4b)의 캐소드에 전기적으로 접속되어 있다. 제너 다이오드(4b)의 애노드는, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 도 4에 나타내는 회로부(4)를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)는, 도 3에 나타내는 전력 조절기(5)를 더 구비할 수 있다.
회로부(4)의 제너 다이오드(4b)는, 고주파 전원(26) 및 하부 전극(18) 사이에 전위차를 제공한다. 도 9의 그래프에 나타내는 바와 같이, 이 전위차(도 9의 그래프의 횡축)를 증감하는 것에 의해, 하부 전극(18) 상의 기판 W와 플라스마의 경계에 형성되는 시스 영역의 시스 전위(도 9의 그래프의 세로축)가 증감된다. 따라서, 제너 다이오드(4b)를 가지는 회로부(4)에 의하면, 시스 전위를 매우 적합한 값으로 조절할 수가 있다. 제너 다이오드(4b)를 가지는 회로부(4)에 의한 이러한 효과는, 후술하는 도 5에 나타내는 저항기(4c)나 인덕터를 가지는 회로부(4)에 의해도 마찬가지이다.
일 실시 형태에 있어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 회로부(4)는, 다이오드(4a) 및 저항기(4c)를 가질 수 있다. 다이오드(4a) 및 저항기(4c)는, 직렬로 접속될 수 있다. 다이오드(4a)의 애노드는, 고주파 전원(26)에 정합기(28)를 통하여 전기적으로 접속될 수 있다. 다이오드(4a)의 캐소드는, 저항기(4c)를 통하여 하부 전극(18)에 전기적으로 접속될 수 있다. 또, 도 5에 나타내는 회로부(4)를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)는, 도 3에 나타내는 전력 조절기(5)를 더 구비할 수 있다. 저항기(4c)는, 가변 저항기이어도 좋고, 예를 들면 플라스마 처리 장치(1)의 동작을 제어하는 제어 장치(도시하지 않음)에 의해 가변 저항기인 저항기(4c)의 저항값이 매우 적합하게 조정될 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 도 5에 나타내는 회로부(4)는, 저항기(4c)를 대신하여, 인덕터를 구비할 수 있다. 이 인덕터는, 다이오드(4a)에 직렬로 접속될 수 있다. 다이오드(4a)의 애노드는, 고주파 전원(26)에 정합기(28)를 통하여 전기적으로 접속될 수 있다. 다이오드(4a)의 캐소드는, 인덕터를 통하여 하부 전극(18)에 전기적으로 접속될 수 있다. 또, 도 5에 나타내는 회로부(4)가 저항기(4c)를 대신하여 인덕터를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)는, 도 3에 나타내는 전력 조절기(5)를 더 구비할 수 있다. 이 인덕터는, 가변 인덕터이어도 좋고, 예를 들면 플라스마 처리 장치(1)의 동작을 제어하는 제어 장치(도시하지 않음)에 의해 해당 가변 인덕터의 인덕턴스가 매우 적합하게 조정될 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회로부(4)는, 전위 측정기(4f), 전위 측정기(4g), 스위치 소자(4d), 및 구동 회로(4e)를 가질 수 있다. 스위치 소자(4d)는, 고주파 전원(26) 및 하부 전극(18) 사이에 전기적으로 접속될 수 있다. 스위치 소자(4d)는, 정합기(28)를 통하여 고주파 전원(26)에 전기적으로 접속될 수 있다. 스위치 소자(4d)는, 고주파 전원(26) 및 하부 전극(18) 사이의 도통을 온·오프하도록 구성될 수 있다.
전위 측정기(4f)는, 고주파 전원(26) 및 구동 회로(4e) 사이에 전기적으로 접속될 수 있다. 전위 측정기(4f)는, 정합기(28)를 통하여 고주파 전원(26)에 전기적으로 접속될 수 있다. 전위 측정기(4f)는, 고주파 전원(26)의 전위를 측정하여 제 1 측정 결과를 생성하고, 이 제 1 측정 결과를 구동 회로(4e)에 출력할 수 있다. 전위 측정기(4g)는, 하부 전극(18) 및 구동 회로(4e) 사이에 전기적으로 접속될 수 있다. 전위 측정기(4g)는, 하부 전극(18)의 전위를 측정하여 제 2 측정 결과를 생성하고, 이 제 2 측정 결과를 구동 회로(4e)에 출력할 수 있다.
구동 회로(4e)는, 상기의 제 1 측정 결과 및 제 2 측정 결과에 근거하여, 고주파 전원(26)의 전위가 하부 전극(18)의 전위보다 높은 경우에 스위치 소자(4d)를 구동하여 고주파 전원(26) 및 하부 전극(18) 사이의 도통을 온으로 하도록 구성될 수 있다. 구동 회로(4e)는, 상기의 제 1 측정 결과 및 제 2 측정 결과에 근거하여, 고주파 전원(26)의 전위가 하부 전극(18)의 전위 이하인 경우에 스위치 소자(4d)를 구동하여 고주파 전원(26) 및 하부 전극(18) 사이의 도통을 오프로 하도록 구성될 수 있다.
도 6에 나타내는 회로부(4)를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)는, 도 3에 나타내는 전력 조절기(5)를 더 구비할 수 있다.
이상, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시 형태로 한정되지 않고, 여러 가지 추가, 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 좋다. 또, 다른 실시 형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시 형태를 형성하는 것이 가능하다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 여러 가지의 실시 형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되고 있고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 여러 가지의 변경을 이룰 수 있음이, 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 여러 가지의 실시 형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않고, 진정한 범위와 주지는, 첨부의 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.
1…플라스마 처리 장치, 10…챔버, 12S…측벽, 14…기판 지지부, 18…하부 전극, 20…상부 전극, 22…가스 공급부, 26…고주파 전원, 32…가스 공급부, 4…회로부, 4a…다이오드, 4b…제너 다이오드, 4c…저항기, 4d…스위치 소자, 4 e…구동 회로, 4f…전위 측정기, 4g…전위 측정기, 5…전력 조절기, W…기판.

Claims (7)

  1. 챔버와,
    상기 챔버 내에 마련되고 기판이 탑재되도록 구성된 기판 지지부에 포함되는 하부 전극과,
    상기 챔버 내에 마련되고 상기 하부 전극에 대향하도록 배치된 상부 전극과,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 처리 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부와,
    상기 상부 전극에 전기적으로 접속되고 그 상부 전극에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해 상기 처리 가스의 플라스마를 생성하도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원 및 상기 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고, 그 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성된 회로부를 구비하고,
    상기 회로부는, 상기 고주파 전원의 전위가 상기 하부 전극의 전위보다 높은 경우에 그 고주파 전원으로부터 그 하부 전극을 향해 전류를 흘리는 것에 의해 그 하부 전극에 전위를 제공하도록 구성되어 있는
    플라스마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로부는, 다이오드를 갖고,
    상기 다이오드의 애노드는, 상기 고주파 전원에 전기적으로 접속되고,
    상기 다이오드의 캐소드는, 상기 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있는
    플라스마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로부는, 다이오드 및 제너 다이오드를 갖고,
    상기 다이오드 및 상기 제너 다이오드는, 직렬로 접속되고,
    상기 다이오드의 애노드는, 상기 고주파 전원에 전기적으로 접속되고,
    상기 다이오드의 캐소드는, 상기 제너 다이오드의 캐소드에 전기적으로 접속되고,
    상기 제너 다이오드의 애노드는, 상기 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있는
    플라스마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로부는, 다이오드 및 저항기를 갖고,
    상기 다이오드 및 상기 저항기는, 직렬로 접속되고,
    상기 다이오드의 애노드는, 상기 고주파 전원에 전기적으로 접속되고,
    상기 다이오드의 캐소드는, 상기 저항기를 통하여 상기 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있는
    플라스마 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로부는, 다이오드 및 인덕터를 갖고,
    상기 다이오드 및 상기 인덕터는, 직렬로 접속되고,
    상기 다이오드의 애노드는, 상기 고주파 전원에 전기적으로 접속되고,
    상기 다이오드의 캐소드는, 상기 인덕터를 통하여 상기 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있는
    플라스마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로부는, 제 1 전위 측정기, 제 2 전위 측정기, 스위치 소자, 및 구동 회로를 갖고,
    상기 스위치 소자는, 상기 고주파 전원 및 상기 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고, 그 고주파 전원 및 그 하부 전극 사이의 도통을 온·오프하도록 구성되고,
    상기 제 1 전위 측정기는, 상기 고주파 전원 및 상기 구동 회로 사이에 전기적으로 접속되고, 그 고주파 전원의 전위를 측정하여 제 1 측정 결과를 생성하고, 그 제 1 측정 결과를 그 구동 회로에 출력하고,
    상기 제 2 전위 측정기는, 상기 하부 전극 및 상기 구동 회로 사이에 전기적으로 접속되고, 그 하부 전극의 전위를 측정하여 제 2 측정 결과를 생성하고, 그 제 2 측정 결과를 그 구동 회로에 출력하고,
    상기 구동 회로는, 상기 제 1 측정 결과 및 상기 제 2 측정 결과에 근거하여, 상기 고주파 전원의 전위가 상기 하부 전극의 전위보다 높은 경우에 상기 스위치 소자를 구동하여 그 고주파 전원 및 그 하부 전극 사이의 도통을 온으로 하고, 그 고주파 전원의 전위가 그 하부 전극의 전위 이하인 경우에 그 스위치 소자를 구동하여 그 고주파 전원 및 그 하부 전극 사이의 도통을 오프로 하도록 구성되어 있는
    플라스마 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고주파 전원 및 상기 상부 전극 사이에 전기적으로 접속되고 그 고주파 전원으로부터 그 상부 전극에 공급되는 전력을 조절하도록 구성된 전력 조절기를 더 구비하고,
    상기 회로부는, 상기 고주파 전원 및 상기 전력 조절기를 전기적으로 접속하는 라인과 상기 하부 전극 사이에 전기적으로 접속되고,
    상기 전력 조절기는, 상기 고주파 전원으로부터 상기 상부 전극에 공급되는 전력을 측정하고, 측정 결과에 따라 그 고주파 전원이 출력하는 전력을 증감하도록 그 고주파 전원을 제어하도록 구성되어 있는
    플라스마 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015124398A (ja) 2013-12-25 2015-07-06 東京エレクトロン株式会社 Ｔｉ膜の成膜方法
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