KR100757528B1 - 플라즈마처리방법 및 플라즈마처리장치 - Google Patents

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다카히로 아베
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

본 발명은 정전 흡착방식을 사용한 플라즈마를 사용하는 처리장치에 있어서, 플라즈마 전위의 상승을 방지하여 이상방전의 발생을 저지하는 것이다.
이를 위하여 진공실(110) 내에 플라즈마(106)를 발생시키는 고주파원(101)과, 시료(107)에 고주파 바이어스전력을 인가하는 고주파원(115)과, 정전 흡착전극(114)을 가지는 시료대(108)와, 정전 흡착전압을 상기 전극에 인가하는 직류전원(113)을 가지는 플라즈마처리장치에 있어서, 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위하여 정전 흡착전압을 고주파 바이어스전력의 피크 투 피크 전압의 4분의 1 내지 2분의 1의 전위만큼 마이너스측으로 이행하는 제어하는 제어수단을 구비한다.

Description

플라즈마처리방법 및 플라즈마처리장치{PLASMA PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 플라즈마처리장치의 상세를 나타내는 도,
도 2는 도 1의 장치에 있어서 측정된 흡착전압에 대한 플라즈마 전위의 측정예를 나타내는 도,
도 3은 도 1의 장치에 있어서 측정된 피크 투 피크 전압에 대한 플라즈마 전위의 측정예를 나타내는 도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 플라즈마처리장치의 상세를 나타내는 도,
도 5는 도 4의 장치에 있어서 측정된 외부 흡착전압을 파라미터로 한 내전극 전압에 대한 플라즈마 전위의 측정예를 나타내는 도,
도 6은 도 4의 장치에 있어서 측정된 내전극과 외전극의 인가전압을 파라미터로 한 피크 투 피크 전압에 대한 플라즈마 전위의 측정예를 나타내는 도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예의 플라즈마처리장치의 상세를 나타내는 도,
도 8은 도 7의 장치에 있어서 측정된 흡착전압에 대한 플라즈마 전위의 측정예를 나타내는 도면이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 고주파 전원 102 : 매칭박스
103 : 안테나 104 : 유도결합창
106 : 플라즈마 107 : 시료
108 : 시료대 109 : 유전막
110 : 진공용기 111 : 원통
112 : 어스전극 113 : 직류전원
113A : 내측 직류전원 113B : 외측 직류전원
114 : 전극 114A : 내전극
114B : 외전극 115 : 바이어스용 고주파 전원
116 : 열매체 온도 컨트롤러 117 : 관찰창
1000 : 도전성 부재
본 발명은 플라즈마 에칭장치 등의 플라즈마를 이용한 반도체 표면 처리장치에서 플라즈마 전위의 상승에 의한, 상기 반도체 표면 처리장치의 진공처리실 내벽에의 손상을 억제하는 데 적합한 시료의 플라즈마처리방법 및 플라즈마처리장치에 관한 것이다.
정전기를 이용하여 물체를 유지하는 방법은, 특히 반도체제조장치의 웨이퍼의 반송이나 각 처리 프로세스 중의 웨이퍼의 고정에 사용되고 있다. 정전기력을 사용하는 방법에서는, 클램프 등에 의한 기계적인 유지방법에 대하여 접촉에 의한 웨이퍼의 오염이 없는, 웨이퍼 이면의 전체면으로 흡착하기 때문에, 웨이퍼의 온도제어가 용이하게 되는 등의 이점이 있다. 이상에 나타내는 바와 같이 정전흡착은 웨이퍼의 유지방법으로서 유리한 점이 많기 때문에, 특히 드라이에처나 CVD 라는 장치 내의 웨이퍼처리전극으로서 널리 이용되고 있다. 일반적으로 정전 흡착방식으로서는 통상 하나의 전극에 흡착전압을 인가하는 모노폴(단극) 방식과, 2개 이상의 전극을 설치하여 일반적으로 다른 극성의 흡착전압을 인가하는 다이폴(쌍극) 방식이 있다.
상기한 종래기술을 사용하여, 예를 들어 반도체 웨이퍼를 플라즈마 에칭하는 처치장치의 경우 다음과 같은 과제가 있다. 최근 피처리 장치의 고미세화에 따라 처리 플라즈마에 혼입되는 미량 중금속을 적극 배제할 필요가 생기고 있어, 종래의 SUS 등의 도전성 부재 대신에 고순도 석영이나 알루미나 세라믹스 또는 표면을 양극 산화시킨 알루미늄 등의 표면 절연성 부재가 많이 사용된다. 즉, 대부분의 경우 플라즈마에 노출되는 처리실의 내벽 표면은 내플라즈마성이 높은 절연체 재료로 덮여져 있고, 처리실 내의 플라즈마는 직류적으로는 거의 플로팅 상태로 되어 있다. 이와 같은 환경하에서 정전 흡착을 위하여 반도체 웨이퍼를 탑재하는 전극에, 예를 들어 양의 흡착전압을 인가하여 반도체 웨이퍼의 처리를 위한 플라즈마를 발생시키면, 전극 표면의 유전체막 및 반도체 웨이퍼를 경유하여 플라즈마에 직류의 미소한 리크전류가 흘러들어(플라즈마로부터 전자가 유출되어), 그 결과 플라즈마가 더욱 양의 전위로 차지 업(charge-up) 되어 간다.
상기 리크전류치에 관해서는 여러 가지 인자가 있으나, 웨이퍼 표면의 전위(플라즈마로부터의 전자의 입사에 의해 음측으로 차지(charge)되고 있다)와, 정전 흡착전원의 출력측 전위와의 전위차에 크게 의존한다는 것을 알고 있다. 상기 리크전류에 의해 플라즈마의 양으로의 차지 업이 진행되어, 플라즈마 전위가 일정한 레벨보다도 높아지면, 예를 들어 처리실 내벽의 표면의 일부, 특히 양극 산화된 알루미늄 부재의 표면에서 처리실 내벽 표면의 절연체층의 절연파괴에 따르는 스파크 상태의 이상방전이 발생되는 경우가 있다. 이와 같은 이상방전은 플라즈마의 방전 안정성에 영향을 미치는 것 외에, 이상방전에 의하여 비산된 금속입자가 반도체 웨이퍼의 장치결함의 증가나 금속오염으로 연결되는 경우가 있다.
상기한 현상은 모노폴 방식으로 양의 흡착전압을 인가한 경우의 예이나, 다이폴 방식의 경우는, 예를 들어 전기적으로 분리된 2개의 전극에 각각 극성이 다른 전압(예를 들면 +500V와 -500V)을 인가하여 정전흡착을 행하고 있어, 모노폴 방식과 마찬가지로 양전압측 전극으로부터 플라즈마에의 리크전류가 발생한다. 이때 모노폴 방식의 경우와 마찬가지로 플라즈마로부터의 전자공급에 의해 웨이퍼 표면은 음으로 차지되어 있어, 플라즈마로부터 웨이퍼, 유전체층을 경유하여 음측 전극으로 흘러 나오는 리크전류치는 양측 전극으로부터 플라즈마로 흘러드는 리크전류치보다도 작고, 플라즈마의 양전위로의 차지 업이 진행되어 플라즈마 전위가 상승한 결과, 챔버 내벽 표면의 절연체층의 절연파괴 등에 이른다.
본 발명의 목적은, 상기한 플라즈마 전위의 지나친 상승에 의한 챔버 처리실에의 손상을 억제할 수 있는 시료의 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적은 진공실 내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에 상기 플라즈마에 의하여 시료를 처리하는 플라즈마처리장치에서 시료대에 배치한 상기 시료를 모노폴 방식 또는 다이폴 방식으로 상기 시료대에 정전 흡착시키는 장치에 있어서, 상기 플라즈마의 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위하여 상기 정전흡착의 전압을 이행시킴으로써 달성된다.
즉, 본 발명은 진공실 내에 플라즈마를 발생시키는 제 1 고주파원과, 시료에 고주파 바이어스전력을 인가하는 제 2 고주파원과, 상기 시료를 정전흡착시키는 정전 흡착전극을 가지는 시료대와, 정전 흡착전압을 상기 전극에 인가하는 직류전원을 가지는 플라즈마처리장치의 플라즈마처리방법에 있어서, 상기 플라즈마의 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위하여 상기 정전 흡착전압을 음측으로 변화시키는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 이 플라즈마처리방법에 있어서, 정전 흡착전압을 상기 고주파 바이어스전력의 피크 투 피크 전압(peak to peak)의 4분의 1 내지 2분의 1 전위만큼 음측으로 이행하는 것을 특징으로 한다. 또 본 발명은 상기 플라즈마처리방법에 있어서, 상기 정전 흡착전압의 이행을 상기 고주파 바이어스전력의 피크 투 피크 전압의 모니터에 의한 결과, 또는 이행전압의 레시피 설정에 의해 행하는 것을 특징으로 한다. 또 본 발명은 상기 플라즈마처리방법에 있어서 시료대에 배치한 정전 흡착전극은 모노폴 방식 또는 다이폴 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고, 정전 흡착전극이 다이폴 방식일 때에 정전 흡착전압을 쌍극 모두 마이너스측으로 50∼500V 어긋나게 하는 것을 특징으로 한다. 또 본 발명은 상기 플라즈마처리방법에 있어서, 플라즈마처리장치 내의 플라즈마를 둘러싸는 면을 절연성 부재로 둘러싸거나 절연성 부재와 일부 도전성 부재로 둘러싼 것을 특징으로 한다.
본 발명은 진공실 내에 플라즈마를 발생시키는 제 1 고주파원과, 시료에 고주파 바이어스전력을 인가하는 제 2 고주파원과, 상기 시료를 정전흡착시키는 정전 흡착전극을 가지는 시료대와, 정전 흡착전압을 상기 전극에 인가하는 직류전원을 가지는 플라즈마처리장치에 있어서, 상기 플라즈마의 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위하여 상기 정전 흡착전압을 음측으로 변화시키는 제어수단을 구비하였다. 또 본 발명은 상기 제어수단이 정전 흡착전압을 상기 고주파 바이어스전력의 피크 투 피크 전압의 4분의 1 내지 2분의 1 전위만큼 음측으로 이행하도록 제어하는 수단이며, 상기 정전 흡착전압의 이행을 상기 고주파 바이어스전력의 피크 투 피크 전압의 모니터에 의한 결과, 또는 이행전압의 레시피 설정에 의해 행하는 수단으로 하였다. 또한 본 발명은 상기 플라즈마처리장치에 있어서, 상기 정전 흡착전극은 모노폴 방식 또는 다이폴 방식 중 어느 하나이며, 정전 흡착전극이 다이폴 방식일 때 상기 제어수단이 정전 흡착전압을 쌍극 모두 마이너스측으로 50∼500V 어긋나게 하도록 제어하는 수단인 것을 특징으로 한다. 또 본 발명은 상기 플라즈마처리장치에 있어서, 플라즈마처리장치 내의 플라즈마를 둘러싸는 면을 절연성 부재로 둘러싸거나, 절연성 부재와 일부 도전성 부재로 둘러싼 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 관한 플라즈마처리장치 및 처리방법을 도 1 내지 도 8을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 적용하는 플라즈마처리장치의 플라즈마생성부의 상세를 나타낸 도면이다. 본 실시예는 플라즈마를 생성하는 수단으로서 유도 안테나를 가지는 유도결합 플라즈마의 예를 나타낸다. 또한 본 실시예에서 설명하는 발명은, 플라즈마를 생성하는 수단이 유도결합 플라즈마생성수단이어도 되고, 유자장(有磁場) 마이크로파 플라즈마 등 다른 일반적으로 사용되는 플라즈마생성수단이어도 된다.
이 플라즈마처리장치는, 고주파 전원(101)으로부터 매칭박스(동축 케이블)(102) 및 안테나(103) 및 유도 결합창(예를들면 석영 평판)(104)을 거쳐 진공용기(110)에 고주파가 도입된다. 진공용기(110)의 주위는 석영 또는 알루미나 또는 양극 산화된 알루미늄부재의 원통(111)으로 덮고, 그 안쪽에는 표면에 유전체막을 용사한 금속 또는 양극 산화된 금속의 어스전극(112)이 있다. 유도 결합창(104)으로부터 진공용기 내로 들어간 고주파는 유도결합작용을 통하여 플라즈마(106)를 발생시키는 구조로 되어 있다. 예를 들면 φ200mm 또는 φ300mm의 시료(107)는 시료대(108) 상에 설치되고, 직류전원(113)에 의하여 전극(114)에 인가된 직류전압에 의하여 유전막(109)과 함께 정전 흡착된다. 유전막(109) 및 시료(107)를 정전 흡착하는 시료대는 이른바 모노폴 방식의 정전흡착형 시료대로 되어 있다. 상기 시료대(108)에는 연속적 또는 주기적으로 온 ·오프할 수 있는 고주파 전원(115)과, 상기 시료대(108)의 온도조정을 위한 열매체 온도 컨트롤러(116)가 접속되어 있다. 또 진공용기(110)의 하부에는 관찰창(117)이 있어 플라즈마의 방전상태를 관찰할 수 있다.
상기한 에칭장치를 사용하여 정전 흡착전압과 플라즈마 전위의 상관에 대해 실험을 행하여 조사하였다. 이 때 플라즈마 전위를 DC 프로브에 의해 측정하여 양의 직류전원(113)에 의해 전극(114)에 인가하는 전압을 조사한 결과, 도 2와 같이 전극(114)에 인가하는 전압이 큰 경우, 플라즈마 전위가 상승한다는 것을 알 수 있었다. 또 동시에 진공용기 내를 관찰창(117)으로 관찰한 결과, 플라즈마 전위가 50V 이상인 영역에서 이상방전이 발생하기 쉽다는 것을 알 수 있었다.
다음에 시료대(108)에 인가하는 고주파 전원(115)의 파워(피크 투 피크 전압)를 가변으로 하여, 고주파 전원(115)의 피크 투 피크 전압에 대한 플라즈마 전위를 측정하였다. 앞서 설명한 바와 같이 리크전류치는 웨이퍼 표면 전위에 의존하나, 웨이퍼 표면의 전위는 상기 피크 투 피크 전압에 크게 의존하기 때문에, 피크 투 피크 전압이 변함에 따라 리크전류치가, 나아가서는 플라즈마 전위가 변한다. 측정의 결과, 도 3에 나타내는 바와 같이, 피크 투 피크 전압이 클수록 플라즈마 전위가 높아지는 경향이 있다는 것을 알 수 있었다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 피크 투 피크 전압의 값에 따라, 플라즈마 전위의 상승에 의한 이상방전을 억제하기 위한, 즉 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위한 적정한 흡착 전압치가 다르다.
실험으로부터, 기준의 흡착전압에 대하여 피크 투 피크 전압치의 약 4분의 1 내지 2분의 1 정도만큼 흡착 전압치를 음측으로 이행시키면, 충분한 마진을 확보하면서 플라즈마 전위가 50V를 넘지 않아 이상방전이 발생하지 않게 할 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들어 기준의 흡착전압이 +500V이고 피크 투 피크 전압이 600V인 경우, 흡착전압을 200V 음측으로 시프트시켜 +300V로 하였다. 또 상기한 장치에 있어서 피크 투 피크 전압에 대하여 흡착전압을 변경할 수 있는 제어회로를 설치함으로써 자동적으로 이상방전을 억제할 수 있다.
상기한 현상은 다음과 같은 매카니즘으로 일어난다고 보여진다. 정전흡착을 하기 위해 전극에 인가하는 직류전위에 의하여 시료(107)와 플라즈마(106)의 사이에 0.1 ∼ 1mA 정도의 직류전류가 흐르려고 하나, 플라즈마처리실 내가 절연성의 용기로 구성되어 있는 경우 그 직류전류를 어스 측에서 충분히 흡수할 수 없어 플라즈마 전위가 상승에 이른다. 처리실 내의 벽 중, 양극 산화된 알루미늄과 같은 비교적 얇은 절연성 부재가 있는 경우, 얇은 절연성 부재에는 플라즈마 전위와 어스전위(통상 0V)와의 차(差)전압이 인가되어, 강한 전계강도가 절연성 부재에 인가된다. 예를 들면 플라즈마 전위가 80V, 절연성 부재의 두께가 20㎛ 이었다고 하면, 부재에는 4 ×106V/m의 전계강도가 되어 절연파괴에 이르기 때문에 이상방전으로서 관찰되는 것이다.
이러한 플라즈마 전위의 상승을 회피하기 위해서는 전극(114)으로부터 흐르려고 하는 직류전류의 크기를 억제하면 된다. 고주파 전원에 의하여 시료에 바이어스전압을 인가할 때 시료 표면은 직류적으로 음전압측으로 저하되는 것이 알려져 있고, 발명자들은 이 저하가 피크 투 피크 전압의 약 1/4 내지 1/2 정도인 것을 발견하였다. 이 저하량은 어스전극(112)의 실효적인 면적이나 전원 주파수 등의 요인에 따라 다르다. 전극을 흐르는 직류전류는 이처럼 음으로 저하된 시료 표면 전압과 시료대에 인가되는 직류전압과의 차에 의하여 결정되기 때문에, 이 차를 작게 하도록 하면 된다는 것에 생각이 이르렀다. 장치의 구조, 방식 등에 따라 적정한 값이 달라질 수 있으나, 본 방법을 사용하여 원하는 값의 직류전압을 제하여 인가하면 된다. 이 경우, 시료 표면은 음측으로 저하되어 있기 때문에, 정전 흡착전극에 인가하는 직류전압을 제하여도 충분한 흡착력을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 자동적으로 피크 투 피크 전압을 검출하고 그것의 1/4 ∼ 1/2의 전압을, 원래의 직류전압치로부터 제하여 인가하는 제어회로를 설치하거나, 또는 미리 피크 투 피크 전압의 예상값을 알고 있는 경우 그것에 따른 정전 흡착전압을 에칭 각 단계에서 레시피 설정함으로서 이상방전을 회피한다.
다음에 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 도 4는 본 발명을 적용하는 플라즈마처리장치의 플라즈마생성부의 상세를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서 플라즈마를 생성하는 수단은 도 1에 나타낸 것과 동일하다. 또 도 1에 나타낸 것과 상이한 점은, 정전 흡착용으로서 시료대(108)에 설치하는 전극(114)이 내전극(114A)과 외전극(114B)으로 나뉘어짐과 동시에, 직류전원(113A) 및 직류전원(113B)으로부터 각각 다른 방향의 직류전압이 인가되어 있는 점이다. 예를 들면 φ200mm 또는 φ300mm의 시료(107)는 시료대(108) 상에 설치되고, 직류전원(113A)에 의해 내전극(114A)에 인가된 양의 직류전압과, 직류전원(113B)에 의해 외전극(114B)에 인가된 음의 직류전압에 의하여 유전막(109)과 상기 시료(107)를 정전 흡착하고 있는 이른바 다이폴 방식의 정전 흡착형 시료대로 되어 있다. 상기 시료대(108)에는 고주파 전원(115)과 시료(108)의 온도조정을 위한 열매체 온도 컨트롤러(116)가 접속되어 있는 점은 도 1과 동일하다.
상기한 에칭장치를 사용하여 정전 흡착전압과 플라즈마 전위의 상관에 대하여 실험을 행하여 조사하였다. 본 평가에서는 진공용기(110) 내에 HBr과 O2 가스를 도입하여 고주파전원(101)의 파워를 500W, 시료대에 인가하는 고주파 전원(115)의 파워는 35W로 하였다. 이 때 플라즈마 전위는 DC 프로브를 사용하여 측정하고, 양의 직류전원(113A)에 의해 내전극(114A)에 인가하는 전압과 음의 직류전원(113B)에 의하여 외전극(114B)에 인가되는 전압과의 관계를 조사한 결과, 도 5와 같이 내전극(114A)에 인가하는 전압이 큰 경우와 외전극(114B)에 인가하는 전압의 절대치가 작을수록 플라즈마 전위가 상승한다는 것을 알 수 있었다. 또 동시에 진공용기 내를 관찰창(117)으로부터 관찰한 결과, 플라즈마 전위가 50V 이상의 영역에서 이상방전이 발생하기 쉽다는 것을 알 수 있었다.
다음에 시료대(108)에 인가하는 고주파 전원(115)의 파워(피크 투 피크 전압)를 가변하여, 고주파 전원(115)의 피크 투 피크 전압에 대한 플라즈마 전위를 측정하였다. 측정 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 피크 투 피크 전압이 클수록 플라즈마 전위가 높아지는 경향이 있다는 것을 알 수 있었다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 피크 투 피크 전압의 값에 따라, 플라즈마 전위의 상승에 의한 이상방전을 억제하기 위한, 즉 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위한 적정한 흡착 전압치가 다르다. 실험으로부터, 기준의 흡착전압에 대하여 피크 투 피크 전압치의 약 3분의 1 정도 흡착전압치를 음측으로 이행시키면, 충분한 마진을 확보하면서 플라즈마 전위가 50V를 넘지 않아 이상방전이 발생하지 않는다는 것을 알 수 있었다. 예를 들면 기준의 흡착전압이 안쪽 : +500V, 바깥쪽 : -500V이고 피크 투 피크 전압이 600V인 경우, 흡착전압을 200V 음측으로 이행시켜 안쪽 : +300V, 바깥쪽 : -700V로 하였다.
또, 상기한 장치에 있어서, 피크 투 피크 전압에 대하여 양 및 음의 흡착전압을 변경할 수 있는 제어회로를 설치하고, 이상방전 억제 실험을 행하였다. 본 평가에서는 진공용기(110) 내에 HBr과 O2 가스를 도입하여, 고주파 전원(101)의 파워를 500W, 시료대에 인가하는 고주파 전원(115)의 파워를 증가하여, 피크 투 피크 전압이 약 500V 내지 1000V의 범위에서 증가하도록 하여, 이상방전의 유무를 관찰창(117)으로 관찰하였다. 그 결과, 방전개시 직후의 피크 투 피크 전압치의 4분의 1 내지 2분의 1, 정전 흡착전압을 마이너스측으로 이행시킴으로써 상기 피크 투 피크 전압의 범위에서 이상방전의 발생은 보이지 않았다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시예를 적용하는 플라즈마처리장치의 플라즈마생성부의 상세를 나타낸 도면이다. 본 실시예는 플라즈마를 생성하는 수단으로서는 도 1 또는 도 4에 나타낸 것과 동일하다. 예를 들면 φ200mm 또는 φ300mm의 시료(107)를 탑재하는 시료대(108)는 도 1 또는 도 4에서 설명한 모노폴형 또는 다이폴형의 전극을 가지고 있다.
제 3 실시예에서는 진공용기(리액터)(110) 내부에 직류적으로 도통 가능한 도전성 부재를 배치하는 것을 특징으로 한다. 이 도전성 부재는 Cl2나 HBr, CF4 등의 부식성 가스 플라즈마 하에서 내식성을 가지고, 또한 중금속 오염을 발생시키지 않는 부재일 필요가 있다. 본 실시예에서는, 예를 들어 SiC 소결 세라믹스를 링 형상으로 배치한 도전성 부재(1000)를 리액터 하부에 배치하고 있다.
도전성 부재(1000)의 설치장소는 플라즈마의 밀도가 비교적 높은 장소일 필요가 있어, 극단적으로 리액터 하부와 같은 플라즈마가 도달하지 않는 장소는 적절하지 않다. 부재의 면적은, 플라즈마(106)로부터의 리크전류를 처리하는 데 충분한 면적이 필요하고, 실험적으로는 50㎠ 이상 필요하다. 도전성 부재(1000)의 저항은 1 KΩ 이하이면 되고, 양도체일 필요는 없다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 도전성 부재(1000)를 리액터 내에 도입한 경우의 실험을 실시하였다. 도전성 부재를 도입한 경우, 도입하지 않은 경우에 비하여 정전 흡착전압을 어떠한 값으로 운전하여도 이상방전을 야기하는 플라즈마 전위에는 도달하지 않음을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 HBr과 O2의 가스에 의한 유도결합 플라즈마처리장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 기술은 플라즈마의 가스종류나 방전방식을 불문하고 반응성 이온 에칭, 마그네트론 에칭, 유도결합형 플라즈마 에칭 등의 처리장치에도 응용 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하여 플라즈마 전위의 지나친 상승에 의한 챔버 처리실에의 손상을 억제할 수 있는 시료의 처리방법 및 처리장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 진공실 내에 플라즈마를 발생시키는 제 1 고주파원과, 시료에 고주파 바이어스전력을 인가하는 제 2 고주파원과, 상기 시료를 정전흡착시키는 정전 흡착전극을 가지는 시료대와, 정전 흡착전압을 상기 전극에 인가하는 직류전원을 가지는 플라즈마처리장치의 플라즈마처리방법에 있어서,
    상기 플라즈마의 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위하여 상기 정전 흡착전압을 상기 고주파 바이어스 전력의 피크 투 피크 전압(peak to peak)의 4분의 1 내지 2분의 1 전위만큼 음측으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고주파 바이어스 전력의 피크 투 피크 전압의 모니터에 의한 결과에 의해, 또는 이행전압의 레시피 설정에 의해 상기 정전 흡착전압의 이행을 행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    시료대에 배치한 정전 흡착전극은, 모노폴 방식 또는 다이폴 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마처리방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    시료대에 배치한 정전 흡착전극은, 모노폴 방식 또는 다이폴 방식 중 어느 하나이고, 정전 흡착전극이 다이폴 방식일 때는 정전 흡착전압을 쌍극 모두 마이너스측으로 50∼500V 어긋나게 하고, 정전 흡착전극이 모노폴 방식일 때는 정전 흡착전압을 마이너스측으로 50∼500V 어긋나게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    플라즈마처리장치 내의 플라즈마를 둘러싸는 면을 절연성 부재로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    플라즈마처리장치 내의 플라즈마를 둘러싸는 면을 절연성 부재와 일부 도전성 부재로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리방법.
  8. 진공실 내에 플라즈마를 발생시키는 제 1 고주파원과, 시료에 고주파 바이어스전력을 인가하는 제 2 고주파원과, 상기 시료를 정전흡착시키는 정전 흡착전극을 가지는 시료대와, 정전 흡착전압을 상기 전극에 인가하는 직류전원을 가지는 플라즈마처리장치에 있어서,
    상기 플라즈마의 플라즈마 전위의 상승을 억제하기 위하여 상기 정전 흡착전압을 음측으로 변화시키는 제어수단을 구비하고,
    상기 제어수단이, 상기 정전 흡착전압을 상기 고주파 바이어스 전력의 피크 투 피크전압의 4분의 1 내지 2분의 1 전위만큼 음측으로 이행하도록 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어수단이, 상기 고주파 바이어스 전력의 피크 투 피크 전압의 모니터에 의한 결과에 의해, 또는 이행전압의 레시피 설정에 의해 상기 정전 흡착전압의 이행을 행하는 수단인 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 정전 흡착전극은, 모노폴 방식 또는 다이폴 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 정전 흡착전극은, 모노폴 방식 또는 다이폴 방식 중 어느 하나이고, 상기 제어수단이, 정전 흡착전극이 다이폴 방식일 때는 정전 흡착전압을 쌍극 모두 마이너스측으로 50∼500V 어긋나게 하고, 정전 흡착전극이 모노폴 방식일 때는 정전 흡착전압을 마이너스측으로 50∼500V 어긋나게 하도록 제어하는 수단인 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    플라즈마처리장치 내의 플라즈마를 둘러싸는 면을 절연성 부재로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    플라즈마처리장치 내의 플라즈마를 둘러싸는 면을 절연성 부재와 일부 도전성 부재로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
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