KR20230098336A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20230098336A
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다츠오 마츠도
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

개시되는 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 가스 공급부, 기판 지지부, 그라운드 전극, 상부 전극, 제1 및 제2고주파 전원, 및 정류기를 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 기판 지지부는, 챔버 내에 설치되어 있다. 그라운드 전극은, 챔버 내에 설치되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부 및 그라운드 전극의 위쪽에 설치되어 있다. 제1고주파 전원은, 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제2고주파 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 정류기는, 제2고주파 전원에 의한 상부 전극에 대한 부전압의 인가를 차단하도록 구성되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치
본 개시의 예시적 실시형태는, 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
용량 결합형의 플라즈마 처리 장치가, 성막 처리와 같은 플라즈마 처리에 있어서 이용되고 있다. 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지부, 상부 전극, 가스 공급부, 및 배기 장치를 구비한다. 기판 지지부는, 하부 전극을 포함하고 있고, 챔버 내에 설치되어 있다. 상부 전극은, 하부 전극의 위쪽에 설치되어 있다. 가스 공급부 및 배기 장치는, 챔버에 접속되어 있다. 아래와 같은 특허문헌 1은, 이러한 플라즈마 처리 장치를 개시하고 있다.
특허문헌 1의 플라즈마 처리 장치는, 제1고주파 전원 및 제2고주파 전원을 더 구비하고 있다. 제1고주파 전원은, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하기 위해서 상부 전극에 고주파 전력을 공급한다. 제2고주파 전원은, 플라즈마로부터 기판 지지부 상의 기판에 충돌하는 이온의 에너지를 제어하기 위해서 고주파 바이어스를 상부 전극에 인가한다.
[특허문헌 1] 일본특허공개 제2004－183071호 공보
본 개시는, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에서의 플라즈마의 밀도에 대한 영향을 억제하면서 기판에 충돌하는 이온의 에너지를 제어하는 기술을 제공한다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 가스 공급부, 기판 지지부, 그라운드 전극, 상부 전극, 제1고주파 전원, 제2고주파 전원, 및 정류기를 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 기판 지지부는, 챔버 내에 설치되어 있다. 그라운드 전극은, 전기적으로 접지되어 있고, 챔버 내에 설치되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부 및 그라운드 전극의 위쪽에 설치되어 있다. 제1고주파 전원은, 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제2고주파 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 정류기는, 제2고주파 전원에 의한 상부 전극에 대한 부전압의 인가를 차단하도록 구성되어 있다.
하나의 예시적 실시형태에 의하면, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에서의 플라즈마의 밀도에 대한 영향을 억제하면서 기판에 충돌하는 이온의 에너지를 제어하는 것이 가능해진다.
도 1은 하나의 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2(a)는, 상부 전극에 인가되는 일례의 제1고주파 전압의 파형을 나타내는 도면이며, 도 2(b)는, 상부 전극에 인가되는 일례의 제2고주파 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 3은 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 다른 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 또 다른 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 상부 전극에 인가되는 일례의 제1고주파 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 가스 공급부, 기판 지지부, 그라운드 전극, 상부 전극, 제1고주파 전원, 제2고주파 전원, 및 정류기를 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 기판 지지부는, 챔버 내에 설치되어 있다. 그라운드 전극은, 전기적으로 접지되어 있고, 챔버 내에 설치되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부 및 그라운드 전극의 위쪽에 설치되어 있다. 제1고주파 전원은, 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제2고주파 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 정류기는, 제2고주파 전원에 의한 상부 전극에 대한 부전압의 인가를 차단하도록 구성되어 있다.
상기 실시형태의 플라즈마 처리 장치에서는, 제1고주파 전원으로부터의 고주파 전력이 상부 전극에 공급되는 것에 의해, 챔버 내에서 플라즈마가 생성된다. 플라즈마로부터 기판 지지부 상의 기판에 충돌하는 이온의 에너지는, 제2고주파 전원으로부터 상부 전극에 인가되는 고주파 전압에 의해 제어된다. 제2고주파 전원으로부터의 고주파 전압의 부전압은 챔버 내에서의 플라즈마의 밀도에 영향을 줄 수 있지만, 부전압은 정류기에 의해 차단된다. 따라서, 상기 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 의하면, 제2고주파 전원으로부터 상부 전극에 인가되는 고주파 전압에 의한 플라즈마의 밀도에 대한 영향을 억제하면서, 기판에 충돌하는 이온의 에너지를 제어하는 것이 가능하다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는, 압력 제어부를 더 구비하고 있어도 좋다. 압력 제어부는, 챔버 내의 가스의 압력을 제어하도록 구성되어 있다. 압력 제어부는, 챔버 내에서의 플라즈마의 생성시에, 챔버 내의 가스의 압력을 13.3Pa(100mTorr) 이상으로 설정하도록 구성되어 있다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 정류기는, 다이오드를 포함하고 있어도 좋다. 다이오드의 캐소드는, 제2고주파 전원과 상부 전극과의 사이에 접속된 급전 라인에 접속되어 있다. 다이오드의 애노드는, 그라운드에 접속되어 있다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는, 제1고주파 전원에 의한 상부 전극에 대한 정전압의 인가를 차단하도록 구성된 다른 정류기를 더 구비하고 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 다른 정류기는, 다이오드를 포함하고 있어도 좋다. 다른 정류기의 다이오드의 애노드는, 제1고주파 전원과 상부 전극과의 사이에 접속된 급전 라인에 접속되어 있다. 다른 정류기의 다이오드의 캐소드는, 그라운드에 접속되어 있다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 기판 지지부는, 그라운드 전극인 하부 전극을 포함하고 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 기판 지지부는, 하부 전극을 포함하고 있어도 좋다. 플라즈마 처리 장치는, 하부 전극과 그라운드와의 사이에 접속된 임피던스 회로를 더 구비하고 있어도 좋다. 그라운드 전극은, 기판 지지부의 주위에 설치되어 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제2고주파 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주파수는, 100kHz 이상, 450kHz 이상, 또는 2MHz 이상이어도 좋다. 제2고주파 전원으로부터 출력되는 고주파 전압의 주파수는, 제1고주파 전원으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수보다 낮아도 좋고, 높아도 좋고, 제1고주파 전원으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수와 동일해도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은, 하나의 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치는, 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 갖고 있다. 챔버(10)의 측벽을 포함하는 벽은, 챔버 본체(12)에 의해 제공되고 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 있어도 좋다.
챔버(10)는, 그 측벽에 있어서 통로(10p)를 제공하고 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 처리되는 기판 W는, 챔버(10)의 내부와 외부 사이에 반송될 때, 통로(10p)를 통과한다. 통로(10p)의 개폐를 위해, 게이트 밸브(10g)가 챔버(10)의 측벽을 따라 설치되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(14)를 더 구비하고 있다. 기판 지지부(14)는, 챔버(10) 내에 설치되어 있다. 기판 지지부(14)는, 그 위에 탑재되는 기판 W를 지지하도록 구성되어 있다. 기판 지지부(14)는, 니켈과 같은 금속으로 형성되어 있고, 하부 전극(18)으로서 이용되고 있다. 기판 지지부(14)는, 원반 형상일 수 있다. 기판 지지부(14)의 외연부 상에는, 가이드 링(15)이 설치되어 있어도 좋다. 기판 지지부(14)는, 지지 부재(16)에 의해 지지되어 있어도 좋다. 지지 부재(16)는, 챔버(10)의 저부로부터 위쪽으로 연장되어 있다. 지지 부재(16)는, 원통 형상일 수 있다.
도 1에 나타내는 실시형태에서는, 기판 지지부(14), 즉 하부 전극(18)은, 그라운드에 접속되어, 접지되어 있다. 즉, 일 실시형태에 있어서, 하부 전극(18)은, 챔버(10) 내에 설치된 그라운드 전극이다. 기판 지지부(14)는, 히터(20)를 갖고 있어도 좋다. 히터(20)는, 기판 지지부(14) 안에 매립되어 있다. 히터(20)는, 저항 가열 소자이며, 예를 들면 몰리브덴 등의 고융점 금속으로 형성된다. 히터(20)는, 히터 전원(22)에 접속되어 있다. 히터 전원(22)은, 챔버(10)의 외부에 설치되어 있다. 히터(20)는, 히터 전원(22)로부터의 전력을 받아 발열하는 것에 의해, 기판 W를 가열한다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 상부 전극(30)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 기판 지지부(14)의 위쪽에 설치되어 있다. 상부 전극(30)은, 챔버(10)의 천부를 구성하고 있다. 상부 전극(30)은, 챔버 본체(12)와 전기적으로 분리되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 상부 전극(30)은, 절연 부재(32)를 거쳐 챔버 본체(12)의 상부에 고정되어 있다.
일 실시형태에 있어서, 상부 전극(30)은, 샤워 헤드로서 구성되어 있다. 상부 전극(30)은, 베이스 부재(33) 및 천판(34)을 포함하고 있어도 좋다. 상부 전극(30)은, 중간 부재(35)를 더 포함하고 있어도 좋다. 베이스 부재(33), 천판(34), 및 중간 부재(35)는, 도전성을 갖고, 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있다. 베이스 부재(33)는, 천판(34)의 위쪽에 설치되어 있다. 베이스 부재(33) 상에는, 단열 부재(37)가 설치되어 있어도 좋다. 중간 부재(35)는, 대략 고리 형상을 갖고 있고, 베이스 부재(33)와 천판(34) 사이에 협지되어 있다. 베이스 부재(33)와 천판(34)은, 그 사이에 가스 확산 공간(30d)을 제공하고 있다. 베이스 부재(33)는, 가스 확산 공간(30d)에 접속하는 가스 도입 포트(33a)를 제공하고 있다. 천판(34)은, 복수의 가스 구멍(34a)을 제공하고 있다. 복수의 가스 구멍(34a)은, 가스 확산 공간(30d)으로부터 아래쪽으로 연장되어 있고, 천판(34)을 그 판 두께 방향에 따라 관통하고 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 가스 공급부(36)를 더 구비하고 있다. 가스 공급부(36)는, 챔버(10) 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 가스 공급부(36)는, 배관(38)을 거쳐 가스 도입 포트(33a)에 접속되어 있다. 가스 공급부(36)는, 1개 이상의 가스 소스, 1개 이상의 유량 제어기, 및 1개 이상의 개폐 밸브를 갖고 있어도 좋다. 1개 이상의 가스 소스의 각각은, 대응하는 유량 제어기 및 대응하는 개폐 밸브를 거쳐, 가스 도입 포트(33a)에 접속된다.
일 실시형태에 있어서, 가스 공급부(36)는, 성막 가스를 공급해도 좋다. 즉, 플라즈마 처리 장치(1)는, 성막 장치여도 좋다. 성막 가스를 이용하여 기판 W상에 형성되는 막은, 절연막 또는 유전체막이어도 좋다. 다른 실시형태에 있어서, 가스 공급부(36)는, 에칭 가스를 공급해도 좋다. 즉, 플라즈마 처리 장치(1)는, 플라즈마 에칭 장치여도 좋다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 배기 장치(40)를 더 구비하고 있다. 배기 장치(40)는, 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 제어기, 즉 일 실시형태의 압력 제어부, 및 터보 분자 펌프 또는 드라이 펌프와 같은 진공 펌프를 포함하고 있다. 일 실시형태에 있어서, 배기 장치(40)의 압력 제어기는, 챔버(10) 내에서의 플라즈마의 생성시에, 챔버(10) 내의 가스의 압력을 100mTorr(13.3Pa) 이상의 압력으로 설정할 수 있다. 챔버(10) 내의 가스의 압력은, 1Torr(133Pa) 이상의 압력으로 설정되어도 좋다. 배기 장치(40)는, 배기관(42)에 접속되어 있다. 배기관(42)은, 챔버(10)의 저부에 접속되어 있고, 챔버(10)의 내부 공간에 연통하고 있다. 또, 배기관(42)은, 챔버(10)의 측벽에 접속되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 제1고주파 전원(51)을 더 구비하고 있다. 제1고주파 전원(51)은, 플라즈마 생성용의 제1고주파 전력을 발생한다. 제1고주파 전원(51)은, 급전 라인(51p)에 의해, 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 급전 라인(51p)은, 부분적으로 정합기(51m) 및 필터(51f)에 의해 제공되고 있다. 즉, 제1고주파 전원(51)은, 정합기(51m) 및 필터(51f)를 거쳐, 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 정합기(51m)는, 제1고주파 전원(51)의 부하의 임피던스를, 제1고주파 전원(51)의 출력 임피던스에 정합시키는 정합 회로를 갖고 있다. 필터(51f)는, 후술하는 제2고주파 전력을 차단하거나 감쇠시키는 전기 필터이다.
제1고주파 전원(51)은, 챔버(10) 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서, 제1고주파 전력을 상부 전극(30)에 공급하여, 제1고주파 전압(도 2(a)의 전압 V1을 참조)을 상부 전극(30)에 인가한다. 제1고주파 전력 및 제1고주파 전압의 주파수인 제1주파수는, 13.56MHz보다 작아도 좋다. 제1주파수는, 2MHz 이하여도 좋다. 제1주파수는, 200kHz 이상이어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 제2고주파 전원(52)을 더 구비하고 있다. 제2고주파 전원(52)은, 바이어스용의 제2고주파 전력을 발생한다. 제2고주파 전원(52)은, 급전 라인(52p)에 의해, 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 급전 라인(52p)은, 부분적으로 정합기(52m) 및 필터(52f)에 의해 제공되고 있다. 즉, 제2고주파 전원(52)은, 정합기(52m) 및 필터(52f)를 거쳐, 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 정합기(52m)는, 제2고주파 전원(52)의 부하의 임피던스를, 제2고주파 전원(52)의 출력 임피던스에 정합시키는 정합 회로를 갖고 있다. 필터(52f)는, 제1고주파 전력을 차단하거나 또는 감쇠시키는 전기 필터이다.
제2고주파 전원(52)은, 챔버(10) 내의 플라즈마로부터 기판 W에 충돌하는 이온의 에너지를 제어하기 위해서, 제2고주파 전력을 상부 전극(30)에 공급하여, 제2고주파 전압을 상부 전극(30)에 인가한다. 제2고주파 전력 및 제2고주파 전압의 주파수인 제2주파수는, 제1주파수와 달라도 좋고, 제1주파수와 동일해도 좋다. 제2고주파 전압의 주파수는, 제1주파수보다 낮아도 좋고, 제1주파수보다 높아도 좋다. 제2주파수는, 100kHz 이상의 주파수일 수 있다. 제2주파수는, 450kHz 이상의 주파수여도 좋고, 2MHz 이상의 주파수여도 좋다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 정류기(56)를 더 구비하고 있다. 정류기(56)는, 제2고주파 전원(52)에 의한 상부 전극(30)에 대한 부전압의 인가를 차단하도록 구성되어 있다. 즉, 정류기(56)는, 제2고주파 전압의 부전압을 차단하도록, 제2고주파 전원(52)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 제2고주파 전압의 파형을 정형한다(도 2(b)의 전압 V2를 참조). 일 실시형태에 있어서, 정류기(56)는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 다이오드를 포함하고 있다. 정류기(56)의 다이오드의 캐소드는, 급전 라인(52p)에 접속되어 있다. 정류기(56)의 다이오드의 캐소드는, 정합기(52m)와 필터(52f)와의 사이에서, 급전 라인(52p)에 접속되어 있어도 좋다. 정류기(56)의 다이오드의 애노드는, 그라운드에 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 제어부(80)를 더 구비하고 있어도 좋다. 제어부(80)는, 플라즈마 처리 장치(1)의 각부를 제어하도록 구성되어 있다. 제어부(80)는, 프로세서, 메모리와 같은 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비하는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(80)의 기억부에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 저장되어 있다. 제어부(80)의 프로세서는, 제어 프로그램을 실행하여 레시피 데이터에 따라 플라즈마 처리 장치(1)의 각부를 제어한다.
제어부(80)는, 챔버(10) 내에서의 플라즈마의 생성시에, 챔버(10) 내에서 가스의 압력이 100mTorr(13.3Pa) 이상 또는 1Torr(133Pa) 이상의 압력이 되도록, 가스 공급부(36) 및 배기 장치(40)를 제어한다. 그리고, 제어부(80)는, 제1고주파 전력을 상부 전극(30)에 공급하도록, 제1고주파 전원(51)을 제어한다. 제어부(80)는, 제2고주파 전력을 상부 전극(30)에 공급하도록, 제2고주파 전원(52)을 제어한다.
여기서, 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 행한 실험에 대해 설명한다. 실험에서는, 제1고주파 전력만을 상부 전극(30)에 공급하는 것에 의해, 챔버(10) 내에서 아르곤 가스와 산소 가스의 혼합 가스로부터 플라즈마를 생성했다. 제1고주파 전력의 파워 레벨은, 500W였다. 실험에서는, 제1고주파 전력의 주파수 및 챔버(10) 내의 가스의 압력을 변경하면서, 플라즈마 흡수 프로브를 이용하여 챔버(10) 내의 플라즈마 중의 전자 밀도를 측정했다. 제1고주파 전력의 주파수로서는, 450kHZ, 2MHz, 13.56MHz, 40.68MHz의 4종의 주파수를 이용했다.
도 3에 실험의 결과를 나타낸다. 도 3의 그래프에 있어서, 가로축은 실험에 있어서의 챔버(10) 내의 가스의 압력을 나타내고, 세로축은 플라즈마의 전자 밀도를 나타내고 있다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 챔버(10) 내의 가스의 압력이 100mTorr(13.3Pa) 이상의 고압으로 설정된 경우에는, 13.56MHz보다 낮은 주파수를 갖는 고주파 전력을 이용해도, 전자 밀도가 상승하고 있었다. 이 실험의 결과로부터, 제2고주파 전력의 주파수가 낮아도, 제2고주파 전압의 파형이 정형되지 않는 경우에는, 플라즈마의 밀도는, 제2고주파 전력의 영향을 받는 것이 확인되었다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 제1고주파 전원(51)으로부터의 제1고주파 전력이 상부 전극(30)에 공급되는 것에 의해, 챔버(10) 내에서 플라즈마가 생성된다. 플라즈마로부터 기판 지지부(14) 상의 기판 W에 충돌하는 이온의 에너지는, 제2고주파 전원(52)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 제2고주파 전압에 의해 제어된다. 제2고주파 전원(52)으로부터의 제2고주파 전압의 부전압은 챔버(10) 내에서의 플라즈마의 밀도에 영향을 줄 수 있지만, 부전압은 정류기(56)에 의해 차단된다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 제2고주파 전원(52)으로부터의 제2고주파 전압에 의한 플라즈마의 밀도에 대한 영향을 억제하면서, 기판 W에 충돌하는 이온의 에너지를 제어하는 것이 가능하다. 그러므로, 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 제1고주파 전원(51)으로부터의 제1고주파 전압에 의한 플라즈마 밀도의 제어의 독립성을 높일 수 있다.
다음에, 도 4를 참조하여, 다른 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 4는, 다른 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1B)는, 임피던스 회로(60) 및 그라운드 전극(70)을 더 구비하고 있는 점에서, 플라즈마 처리 장치(1)와 다르다. 또, 플라즈마 처리 장치(1B)는, 기판 지지부(14)가 아니라, 기판 지지부(14B)를 구비하고 있다.
기판 지지부(14B)는, 챔버(10) 내에 설치되어 있다. 기판 지지부(14B)는, 그 위에 탑재되는 기판 W를 지지하도록 구성되어 있다. 기판 지지부(14B)는, 본체를 갖고 있다. 기판 지지부(14B)의 본체는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 형성되어 있고, 원반 형상일 수 있다. 기판 지지부(14B)의 본체의 외연부 상에는, 가이드 링(15)이 설치되어 있어도 좋다. 기판 지지부(14B)는, 기판 지지부(14)와 마찬가지로, 지지 부재(16)에 의해 지지되어 있어도 좋다. 기판 지지부(14B)는, 하부 전극(18)을 포함하고 있다. 하부 전극(18)은, 기판 지지부(14B)의 본체 안에 매립되어 있다.
임피던스 회로(60)는, 하부 전극(18)과 그라운드와의 사이에 접속되어 있다. 임피던스 회로(60)는, 하부 전극(18)과 그라운드와의 사이에서, 제1주파수에 있어서의 가변 임피던스를 제공할 수 있다. 임피던스 회로(60)는, 인덕터와 콘덴서의 직렬 회로를 포함하고 있어도 좋다. 인덕터는 가변 인덕터여도 좋고, 콘덴서는 가변 콘덴서여도 좋다. 임피던스 회로(60)에 의해, 상부 전극(30)과 하부 전극(18) 사이의 전기적 커플링의 정도가 조정된다. 따라서, 임피던스 회로(60)에 의하면, 하부 전극(18)에 흐르는 전류가 조정되어, 기판 지지부(14) 상의 기판 W에 부여되는 에너지가 조정된다.
플라즈마 처리 장치(1B)에서는, 임피던스 회로(60)가 하부 전극(18)과 그라운드와의 사이에 접속되어 있으므로, 하부 전극(18)의 전위는 접지 전위로 되지 않는다. 그라운드 전극(70)은, 도시하지 않는 배선 등을 거쳐 접지되어 있고, 챔버(10) 내에 있어서 기준의 그라운드 전위를 제공하기 위해서, 챔버(10) 내에 설치되어 있다. 그라운드 전극(70)은, 그 위쪽에 상부 전극(30)이 위치하도록 설치되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 그라운드 전극(70)은, 기판 지지부(14)의 주위에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 그라운드 전극(70)은, 고리 형상을 갖고 있어도 좋다.
다음에, 도 5를 참조하여, 또 다른 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 5는, 또 다른 예시적 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1C)는, 정류기(55)를 더 구비하고 있는 점에서, 플라즈마 처리 장치(1)와 다르다.
정류기(55)는, 제1고주파 전원(51)에 의한 상부 전극(30)에 대한 정전압의 인가를 차단하도록 구성되어 있다. 즉, 정류기(55)는, 제1고주파 전압의 정전압을 차단하도록, 제1고주파 전원(51)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 제1고주파 전압의 파형을 정형한다(도 6의 전압 V1을 참조). 일 실시형태에 있어서, 정류기(55)는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 다이오드를 포함하고 있다. 정류기(55)의 다이오드의 애노드는, 급전 라인(51p)에 접속되어 있다. 정류기(55)의 다이오드의 애노드는, 정합기(51m)와 필터(51f)와의 사이에서, 급전 라인(51p)에 접속되어 있어도 좋다. 정류기(55)의 다이오드의 캐소드는, 그라운드에 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1C)에서는, 제1고주파 전원(51)으로부터 상부 전극(30)에 부전압이 인가되고 있을 때, 플라즈마로부터의 정이온이 상부 전극(30)에 충돌하여, 상부 전극(30)으로부터 2차 전자가 방출된다. 챔버(10) 내에서의 플라즈마의 밀도는, 상부 전극(30)으로부터 방출되는 2차 전자에 의해 결정된다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(1C)에서는, 정류기(55)에 의해, 제1고주파 전원(51)으로부터 부전압만이 상부 전극(30)에 인가되도록, 정류기(55)에 의해, 제1고주파 전압의 파형이 정형된다. 또, 플라즈마 처리 장치(1C)에서는, 제1고주파 전원(51)으로부터는 부전압만이 상부 전극(30)에 인가되고, 제2고주파 전원(52)으로부터 정전압만이 상부 전극(30)에 인가된다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(1C)에 의하면, 플라즈마의 밀도의 제어와 기판 W에 충돌하는 이온 에너지의 제어의 독립성을 높일 수 있다.
이상, 여러 가지의 예시적 실시형태에 대해 설명했지만, 상술한 예시적 실시형태로 한정되지 않고, 여러가지 추가, 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 좋다. 또, 다른 실시형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시형태를 형성하는 것이 가능하다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 여러 가지의 실시형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 여러 가지의 변경을 이룰 수 있는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 여러 가지의 실시형태는 한정하는 것을 의도하지 않고, 진정한 범위와 주지는 첨부의 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.
1 : 플라즈마 처리 장치 10 : 챔버
14 : 기판 지지부 18 : 하부 전극
30 : 상부 전극 36 : 가스 공급부
51 : 제1고주파 전원 52 : 제2고주파 전원
56 : 정류기

Claims (8)

  1. 챔버와,
    상기 챔버 내에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부와,
    상기 챔버 내에 설치된 기판 지지부와,
    전기적으로 접지되어 있고, 상기 챔버 내에 설치된 그라운드 전극과,
    상기 기판 지지부 및 상기 그라운드 전극의 위쪽에 설치된 상부 전극과,
    상기 챔버 내에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 상기 상부 전극에 전기적으로 접속된 제1고주파 전원과,
    상기 상부 전극에 전기적으로 접속된 제2고주파 전원과,
    상기 제2고주파 전원에 의한 상기 상부 전극에 대한 부전압의 인가를 차단하도록 구성된 정류기
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내의 가스의 압력을 제어하도록 구성된 압력 제어부를 더 구비하고,
    상기 압력 제어부는, 상기 챔버 내에서의 플라즈마의 생성시에, 상기 챔버 내의 가스의 압력을 13.3Pa 이상으로 설정하도록 구성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정류기는, 다이오드를 포함하고,
    상기 다이오드의 캐소드는, 상기 제2고주파 전원과 상기 상부 전극과의 사이에 접속된 급전 라인에 접속되어 있고,
    상기 다이오드의 애노드는, 그라운드에 접속되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1고주파 전원에 의한 상기 상부 전극에 대한 정전압의 인가를 차단하도록 구성된 다른 정류기를 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다른 정류기는, 다이오드를 포함하고,
    상기 다른 정류기의 상기 다이오드의 애노드는, 상기 제1고주파 전원과 상기 상부 전극과의 사이에 접속된 급전 라인에 접속되어 있고,
    상기 다른 정류기의 상기 다이오드의 캐소드는, 그라운드에 접속되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 상기 그라운드 전극인 하부 전극을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는, 하부 전극을 포함하고,
    해당 플라즈마 처리 장치는, 상기 하부 전극과 그라운드와의 사이에 접속된 임피던스 회로를 더 구비하고,
    상기 그라운드 전극은, 상기 기판 지지부의 주위에 설치되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2고주파 전원으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수는 100kHz 이상인 플라즈마 처리 장치.
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