KR20190123225A - 유기 영역을 에칭하는 방법 - Google Patents

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류이치 아사코
마사히로 다바타
다카오 후나쿠보
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

유기 영역의 플라즈마 에칭에 있어서 높은 면 내 균일성을 얻는 것이 가능한 방법을 제공한다. 일 실시형태의 방법에서는, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 표면 상에서 유기막이 형성된다. 유기막은, 기판이 배치되는 영역의 주위로 연장되어 있다. 이 방법에서는, 이어서, 유기 영역이 에칭된다. 유기 영역은, 챔버 내에서 플라즈마로부터의 화학종에 의해 에칭된다.

Description

유기 영역을 에칭하는 방법{METHOD FOR ETCHING ORGANIC REGION}
본 개시의 실시형태는 유기 영역을 에칭하는 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 기판에 대한 플라즈마 에칭이 실행된다. 플라즈마 에칭이 실행될 때에는, 기판은 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 배치된다. 챔버 내에서는 처리 가스의 플라즈마가 생성된다. 기판은 플라즈마로부터 공급되는 화학종(化學種)에 의해 에칭된다.
플라즈마 에칭에 있어서는, 기판이 그 면 내에서 균일하게 에칭되는 것이 요구된다. 즉, 플라즈마 에칭에는, 높은 면 내 균일성이 요구된다. 하기의 특허문헌 1은, 플라즈마 에칭에 있어서 높은 면 내 균일성을 얻기 위해, 기판의 중앙 영역에 대한 가스의 공급량과 기판의 주변 영역에 대한 가스의 공급량을 조정하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2006-269879 호 공보
플라즈마 에칭은 기판의 유기 영역의 에칭을 위해 실행되는 경우가 있다. 유기 영역의 플라즈마 에칭에 있어서도, 높은 면 내 균일성이 요구된다.
일 태양에 의하면, 기판의 유기 영역을 에칭하는 방법이 제공된다. 이 방법은, (i) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에서 기판이 배치되는 영역의 주위로 연장되는 표면 상에 유기막을 형성하는 공정과, (ii) 챔버 내에서 플라즈마로부터의 화학종에 의해 유기 영역을 에칭하는 공정을 포함한다.
일 태양에 따른 방법에서는, 화학종은 기판의 유기 영역의 플라즈마 에칭뿐만 아니라, 유기막의 에칭에서도 소비된다. 유기막은 기판이 배치되는 영역의 주위로 연장되는 표면 상에 형성되어 있다. 따라서, 챔버 내의 위치에 의존한 화학종의 소비량의 편차가 억제된다. 그 결과, 기판 상에서의 위치에 의존한 화학종의 밀도의 편차가 억제된다. 그 때문에, 일 태양에 따른 방법에 의하면, 유기 영역의 플라즈마 에칭에 있어서 높은 면 내 균일성이 얻어진다.
유기막을 형성하는 공정의 일 실시형태에서는, 제 1 유기 화합물을 포함하는 제 1 가스 및 제 2 유기 화합물을 포함하는 제 2 가스가 챔버 내에 공급되어도 좋다. 유기막은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합에 의해 형성되어도 좋다. 일 실시형태에 있어서, 상기 표면을 제공하는 부품 내에는 히터가 마련되어 있어도 좋다. 유기막을 형성하는 공정에 있어서, 해당 표면 상에서 선택적으로 중합이 생기도록, 히터에 의해 부품이 가열되어도 좋다.
일 실시형태에 있어서, 유기막을 형성하는 공정과 유기 영역을 에칭하는 공정을 포함하는 시퀀스가 반복되어도 좋다. 방법은, 유기 영역을 에칭하는 공정과 유기막을 형성하는 공정 사이에 있어서, 플라즈마 클리닝에 의해 유기막을 제거하는 공정을 추가로 포함하고 있어도 좋다.
일 실시형태에 있어서, 유기막을 형성하는 공정과 유기 영역을 에칭하는 공정을 포함하는 시퀀스가 반복되어도 좋다. 방법은, 유기 영역을 에칭하는 공정과 유기막을 형성하는 공정 사이에 있어서, 유기막의 해중합에 의해 유기막을 제거하는 공정을 추가로 포함하고 있어도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 기판의 유기 영역의 플라즈마 에칭에 있어서 높은 면 내 균일성이 얻어진다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판의 유기 영역을 에칭하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 방법을 적용 가능한 예시의 기판의 일부 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 방법의 실행에 이용 가능한 예시의 플라즈마 처리 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 방법이 실행 중인 예시된 플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 도 1에 나타내는 방법의 공정(ST2) 실행 후의 상태에 있어서의 예시된 기판의 일부 확대 단면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 방법이 실행 중인 예시된 플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 도 1에 나타내는 방법이 실행 중인 예시된 플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 도 1에 나타내는 방법이 실행 중인 예시된 플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은, 일 실시형태에 따른 기판의 유기 영역을 에칭하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 나타내는 방법(MT)은 기판의 유기 영역을 에칭하기 위해 실행된다. 도 2는, 도 1에 나타내는 방법을 적용 가능한 예시된 기판의 일부 확대 단면도이다. 도 2에 도시하는 기판(W)은 대략 원반 형상을 가질 수 있다. 기판(W)은 유기 영역(OR) 및 패터닝된 영역(PR)을 갖는다.
유기 영역(OR)은 유기 재료로 형성되어 있다. 영역(PR)은 유기 영역(OR) 상에 마련되어 있다. 영역(PR)은 유기 영역(OR)의 플라즈마 에칭을 위한 마스크로서 이용된다. 영역(PR)은 패터닝되어 있다. 영역(PR)은 1개 이상의 개구를 제공하고 있다. 영역(PR)의 1개 이상의 개구는, 유기 영역(OR)을 부분적으로 노출시키고 있다. 영역(PR)은 예를 들면, 실리콘을 함유하는 반사 방지막으로부터 형성된다. 영역(PR)은, 그 위에 레지스트 마스크가 마련된 반사 방지막에 대하여 플라즈마 에칭을 실행하는 것에 의해 형성된다.
기판(W)은 하지 영역(UR)을 추가로 가질 수 있다. 유기 영역(OR)은 하지 영역(UR) 상에 마련되어 있다. 기판(W)은 막(SF)을 추가로 가질 수 있다. 막(SF)은 유기 영역(OR)과 하지 영역(UR) 사이에 마련되어 있다. 막(SF)은 실리콘을 함유하는 단층막 또는 다층막일 수 있다. 막(SF)은 예를 들면, 실리콘 산화막과 실리콘막을 포함하는 적층체이다. 막(SF)은 후술하는 공정(ST2)의 실행에 의해 유기 영역(OR)으로부터 형성된 마스크를 거쳐서, 플라즈마 에칭에 의해 에칭되어도 좋다.
이하, 도 2에 도시하는 기판(W)의 유기 영역(OR)이 에칭되는 경우를 예로 들어 방법(MT)을 설명한다. 그렇지만, 방법(MT)은 유기 영역을 갖는 임의의 기판에 대하여 적용될 수 있다. 방법(MT)에서는 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 도 3은, 도 1에 나타내는 방법의 실행에 이용 가능한 예시된 플라즈마 처리 장치를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이다.
플라즈마 처리 장치(10)는 챔버(11)를 구비하고 있다. 챔버(11) 내에는 내부 공간(S)이 제공되어 있다. 내부 공간(S)은 제 1 공간(S1) 및 제 2 공간(S2)을 포함하고 있다. 챔버(11)는 챔버 본체(12)를 포함하고 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 챔버 본체(12) 내에는 내부 공간(S)이 제공되어 있다. 챔버 본체(12)는 예를 들면, 알루미늄으로 구성되어 있다. 챔버 본체(12)는 접지 전위로 접속되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면, 즉, 내부 공간(S)을 형성하는 챔버 본체(12)의 표면에는, 내부식성을 갖는 막이 형성되어 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막, 또는 산화 이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다.
챔버 본체(12) 내, 예를 들면, 챔버 본체(12)의 측벽 내에는, 히터(HT12)(예를 들면 저항 발열체)가 마련되어 있어도 좋다. 히터(HT12)는, 히터 컨트롤러(HC12)로부터 히터(HT12)로 전력이 부여되는 것에 의해 발열한다.
챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은, 내부 공간(S)과 챔버(11)의 외부 사이에서 반송될 때에, 통로(12p)를 통과한다. 통로(12p)는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐 가능하다. 게이트 밸브(12g)는 챔버 본체(12)의 측벽을 따라서 마련되어 있다.
내부 공간(S) 내에는, 격벽(14)이 마련되어 있다. 격벽(14)은 제 1 공간(S1)과 제 2 공간(S2)의 경계 상에서 연장되어 있다. 격벽(14)에는, 제 1 공간(S1)과 제 2 공간(S2)을 서로 연통시키도록, 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 격벽(14)은, 모재의 표면에 내부식성을 갖는 막을 형성하는 것에 의해 구성될 수 있다. 내부식성을 갖는 막은, 양극산화 처리에 의해 형성된 막, 또는 산화 이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다. 모재는 예를 들면, 알루미늄과 같은 재료로 형성된다. 격벽(14)에는, 통로(12p)에 대면하도록 개구가 형성되어 있다. 기판(W)은 제 1 공간(S1)과 챔버(11)의 외부 사이에서 반송될 때에, 통로(12p) 및 격벽(14)의 개구를 통과한다. 격벽(14)의 개구는 셔터(SH)에 의해 개폐 가능하다. 격벽(14) 내에는, 히터(HT14)(예를 들면 저항 발열체)가 마련되어 있다. 히터(HT14)는, 히터 컨트롤러(HC14)로부터 히터(HT14)로 전력이 부여되는 것에 의해 발열한다.
격벽(14)은 실드부(14a) 및 배플 플레이트(14b)를 포함할 수 있다. 실드부(14a)는 대략 통형상을 갖고 있다. 실드부(14a)는 내부 공간(S) 내에서 챔버 본체(12)의 측벽을 따라서 연직 방향으로 연장되어 있다. 실드부(14a)는 챔버 본체(12)의 측벽으로부터 이격되어 있다. 실드부(14a)의 상단은 챔버(11)의 상부까지 연장되어 있으며, 해당 상부에 고정되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 제 1 공간(S1) 내에서 플라즈마 에칭과 같은 기판 처리가 실행된다. 기판 처리에서는 반응 생성물과 같은 부생성물이 발생한다. 실드부(14a)에 의해, 챔버 본체(12)의 표면에 부착되는 부생성물의 양이 저감된다.
배플 플레이트(14b)는 실드부(14a)에 교차하는 방향으로 연장되어 있다. 배플 플레이트(14b)는 실드부(14a)와 후술하는 지지대 사이에서 연장되어 있다. 격벽(14)의 상술한 복수의 관통 구멍은, 배플 플레이트(14b)에 형성되어 있다. 또한, 실드부(14a) 및 배플 플레이트(14b)는 일체로 형성되어 있어도 좋고, 서로로부터 분리 가능하여도 좋다.
내부 공간(S) 내에서는, 지지부(15)가 챔버 본체(12)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지부(15)는 대략 원통 형상을 갖고 있으며, 석영과 같은 절연 재료로 형성되어 있다. 지지부(15) 상에는 지지대(16)가 탑재되어 있다. 지지대(16)는 지지부(15)에 의해 지지되어 있다. 지지대(16)는 제 1 공간(S1) 내에서 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 지지대(16)는 하부 전극(18) 및 정전 척(20)을 포함하고 있다. 지지대(16)는 전극 플레이트(21)를 추가로 포함하고 있어도 좋다. 전극 플레이트(21)는 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 하부 전극(18)은 전극 플레이트(21) 상에 마련되어 있다. 하부 전극(18)은 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 하부 전극(18)은 전극 플레이트(21)에 전기적으로 접속되어 있다.
하부 전극(18) 내에는, 유로(18f)가 마련되어 있다. 유로(18f)는 열교환 매체용의 유로이다. 열교환 매체로서는, 예를 들면, 액상(液狀)의 냉매, 또는 그 기화에 의해 하부 전극(18)을 냉각하는 냉매(예를 들면, 프레온)가 이용된다. 유로(18f)에는 칠러 유닛으로부터 배관(22a)을 거쳐서 열교환 매체가 공급된다. 칠러 유닛은 챔버 본체(12)의 외부에 마련되어 있다. 유로(18f)에 공급된 열교환 매체는 배관(22b)을 거쳐서 칠러 유닛으로 되돌려진다. 즉, 열교환 매체는 유로(18f)와 칠러 유닛 사이에서 순환되도록 공급된다.
정전 척(20)은 하부 전극(18) 상에 마련되어 있다. 정전 척(20)은, 본체 및 전극을 갖고 있다. 정전 척(20)의 본체는 유전체로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 정전 척(20)의 전극은 막 형상의 전극이며, 정전 척(20)의 본체 내에 마련되어 있다. 정전 척(20)의 전극에는, 직류 전원(23)이 스위치(24)를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(23)으로부터 정전 척(20)의 전극에 전압이 인가되면, 정전 척(20) 상에 탑재된 기판(W)과 정전 척(20) 사이에서 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)은 정전 척(20)에 끌어당겨지고, 정전 척(20)에 의해 보지된다.
플라즈마 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(25)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(25)은 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면, He 가스를 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 이면(하면) 사이에 공급한다.
정전 척(20) 내에는, 1개 이상의 히터(HT20)(예를 들면, 저항 발열체)가 마련되어 있어도 좋다. 1개 이상의 히터(HT20)에는, 히터 컨트롤러(HC20)로부터 전력이 부여된다. 1개 이상의 히터(HT20)와 히터 컨트롤러(HC20) 사이에는, 히터 컨트롤러(HC20)에 고주파 전력이 유입되는 것을 방지하기 위해, 고주파 필터(FT20)가 마련되어 있어도 좋다. 복수의 히터(HT20)가 정전 척(20) 내에 마련되어 있는 경우에는, 히터 컨트롤러(HC20)로부터 복수의 히터(HT20)로 부여되는 전력을 개별적으로 조정하는 것에 의해, 정전 척(20)의 복수의 영역의 각각의 온도를 개별적으로 조정하여, 정전 척(20)의 면 내(즉, 기판(W)의 면 내)의 온도 분포를 조정하는 것이 가능하다.
정전 척(20)의 외주 영역 상에는, 포커스 링(FR)이 배치된다. 포커스 링(FR)은 대략 환상판 형상을 갖고 있다. 포커스 링(FR)은 실리콘, 석영, 또는 탄화 실리콘과 같은 실리콘 함유 재료로 형성되어 있다. 포커스 링(FR)은 기판(W)의 엣지를 둘러싸도록 배치된다. 포커스 링(FR) 내에는, 히터(HTF)(예를 들면, 저항 발열체)가 마련되어 있어도 좋다. 히터(HTF)는 히터 컨트롤러(HCF)로부터 히터(HTF)로 전력이 부여되는 것에 의해 발열한다. 히터(HTF)와 히터 컨트롤러(HCF) 사이에는, 히터 컨트롤러(HCF)로 고주파 전력이 유입되는 것을 방지하기 위해, 고주파 필터(FTF)가 마련되어 있어도 좋다.
챔버 본체(12)의 저부로부터는, 통 형상부(26)가 상방으로 연장되어 있다. 통 형상부(26)는 지지부(15)의 외주를 따라서 연장되어 있다. 통 형상부(26)는 도전성 재료로 형성되어 있으며, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 통 형상부(26)는 접지 전위로 접속되어 있다. 통 형상부(26)의 표면은, 내부식성을 갖는 막으로 형성되어 있어도 좋다. 내부식성을 갖는 막은 양극산화 처리에 의해 형성된 막, 또는 산화 이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다.
통 형상부(26) 상에는, 절연부(28)가 마련되어 있다. 절연부(28)는 절연성을 갖고, 석영과 같은 세라믹으로 형성되어 있다. 절연부(28)는 대략 원통 형상을 갖고 있으며, 전극 플레이트(21)의 외주, 하부 전극(18)의 외주, 및 정전 척(20)의 외주를 따라서 연장되어 있다. 또한, 상술한 배플 플레이트(14b)의 연부(緣部)는, 통 형상부(26)와 절연부(28) 사이에 마련되며, 통 형상부(26)와 절연부(28)에 의해 협지되어 있어도 좋다.
지지부(15), 지지대(16), 통 형상부(26) 및 절연부(28)는 지지 어셈블리(SA)를 구성하고 있다. 지지 어셈블리(SA)는 제 1 공간(S1)으로부터 제 2 공간(S2)에 걸쳐서 연장되어 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는 상부 전극(30)을 추가로 구비하고 있다. 상부 전극(30)은 지지대(16)의 상방에 마련되어 있다. 상부 전극(30)은 부재(32)와 함께 챔버 본체(12)의 상부 개구를 폐쇄하고 있다. 부재(32)는 절연성을 갖고 있다. 부재(32) 내에는, 히터(HT32)(예를 들면 저항 발열체)가 마련되어 있어도 좋다. 히터(HT32)는, 히터 컨트롤러(HC32)로부터 히터(HT32)로 전력이 부여되면 발열한다. 상부 전극(30)은 이 부재(32)를 거쳐서 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다.
상부 전극(30)은 천정판(34) 및 지지체(36)를 포함하고 있다. 천정판(34)의 하면은 내부 공간(S)(또는 제 1 공간(S1))을 형성하고 있다. 천정판(34)에는 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 마련되어 있다. 복수의 가스 토출 구멍(34a)의 각각은 천정판(34)을 판 두께 방향(연직 방향)으로 관통하고 있다. 이 천정판(34)은, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 실리콘으로 형성되어 있다. 또는, 천정판(34)은 모재의 표면에 내부식성을 갖는 막을 마련한 구조를 가질 수 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막, 또는 산화 이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다. 모재는 예를 들면, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성된다.
지지체(36)는 천정판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 부품이다. 지지체(36)는 예를 들면, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성될 수 있다. 상부 전극(30) 중, 예를 들면, 지지체(36) 내에는, 히터(HT36)(예를 들면 저항 발열체)가 마련되어 있어도 좋다. 히터(HT36)는, 히터 컨트롤러(HC36)로부터 히터(HT36)로 전력이 부여되면 발열한다. 히터(HT36)와 히터 컨트롤러(HC36) 사이에는, 히터 컨트롤러(HC36)에 고주파 전력이 유입되는 것을 방지하기 위해, 고주파 필터(FT36)가 마련되어 있어도 좋다.
지지체(36)의 내부에는 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 복수의 가스 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 복수의 가스 구멍(36b)은 복수의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통되어 있다. 지지체(36)에는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입구(36c)는 가스 확산실(36a)에 연통되어 있다. 가스 도입구(36c)에는 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는 가스 공급부(40)가 접속되어 있다. 가스 공급부(40)는 후술하는 가스 공급부(42)와 함께, 가스 공급계를 구성하고 있다. 가스 공급계는 제 1 공간(S1)에 접속되어 있다. 가스 공급부(40)는 가스 소스군(40s), 밸브군(40a), 유량 제어기군(40b) 및 밸브군(40c)을 갖고 있다.
가스 소스군(40s)은 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 복수의 가스 소스는 방법(MT)에서 이용되는 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 복수의 가스 소스는 후술하는 유기막을 형성하기 위한 제 1 가스 및 제 2 가스 중 한쪽의 가스 소스를 포함하고 있다. 또한, 복수의 가스 소스는 기판(W)의 유기 영역(OR)의 에칭에 이용되는 1개 이상의 가스 소스를 포함하고 있다. 또한, 복수의 가스 소스는 후술하는 퍼지에서 이용되는 불활성 가스 소스를 포함할 수 있다.
밸브군(40a) 및 밸브군(40c)의 각각은, 복수의 밸브를 포함하고 있다. 유량 제어기군(40b)은 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기군(40b)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40s)의 복수의 가스 소스의 각각은, 밸브군(40a)의 대응 밸브, 유량 제어기군(40b)의 대응 유량 제어기 및 밸브군(40c)의 대응 밸브를 거쳐서, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다. 가스 공급부(40)로부터의 가스는 가스 공급관(38), 가스 확산실(36a), 복수의 가스 구멍(36b) 및 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 거쳐서, 제 1 공간(S1)에 공급된다.
플라즈마 처리 장치(10)는 가스 공급부(42)를 추가로 구비하고 있다. 가스 공급부(42)는 가스 소스(42s), 밸브(42a), 유량 제어기(42b) 및 밸브(42c)를 갖고 있다. 가스 소스(42s)는 제 1 가스 및 제 2 가스 중 다른쪽의 가스 소스이다. 유량 제어기(42b)는 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스(42s)는 밸브(42a), 유량 제어기(42b) 및 밸브(42c)를 거쳐서, 제 1 공간(S1)에 접속되어 있다. 가스 공급부(42)로부터의 가스는, 제 1 공간(S1)에 공급된다.
플라즈마 처리 장치(10)의 챔버 본체(12)의 저부에는, 배기관(50)이 접속되어 있다. 배기관(50)에는 배기 장치(52)가 접속되어 있다. 배기 장치(52)는, 배기관(50)을 거쳐서 제 2 공간(S2)에 접속되어 있다. 또한, 배기 장치(52)는 제 2 공간(S2) 및 격벽(14)의 복수의 관통 구멍을 거쳐서 제 1 공간(S1)에 접속되어 있다. 배기 장치(52)는 압력 조정 밸브 및 감압 펌프를 포함하고 있다. 감압 펌프는 압력 조정 밸브를 거쳐서 제 2 공간(S2)에 접속되어 있다. 감압 펌프는 터보 분자 펌프 및/또는 드라이 펌프일 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 제 1 공간(S1)에 공급되는 가스의 플라즈마를 제 1 공간(S1) 내에서 생성하는 것이 가능하다. 플라즈마 처리 장치(10)는 제 1 고주파 전원(61)을 추가로 구비하고 있다. 제 1 고주파 전원(61)은, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 1 고주파 전력은 예를 들면, 27㎒ 내지 100㎒의 범위 내의 주파수를 갖는다. 제 1 고주파 전원(61)은 정합기(63)를 거쳐서 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 정합기(63)는 제 1 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측(상부 전극(30)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 매칭 회로를 갖고 있다. 또한, 제 1 고주파 전원(61)은 정합기(63)를 거쳐서 하부 전극(18)에 접속되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 상부 전극(30)은 전기적으로 접지된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 제 2 고주파 전원(62)을 추가로 구비할 수 있다. 제 2 고주파 전원(62)은, 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스용의 제 2 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 2 고주파 전력의 주파수는 제 1 고주파 전력의 주파수보다 낮다. 제 2 고주파 전력의 주파수는 예를 들면, 400㎑ 내지 13.56㎒의 범위 내의 주파수이다. 제 2 고주파 전원(62)은 정합기(64)를 거쳐서 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 정합기(64)는 제 2 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극(18)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 매칭 회로를 갖고 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는 제 1 공간(S1)에 가스가 공급되어 있는 상태에서 제 1 고주파 전력이 공급되면, 해당 가스가 여기된다. 그 결과, 제 1 공간(S1) 내에서 플라즈마가 생성된다. 제 2 고주파 전력이 하부 전극(18)에 공급되면, 플라즈마 내의 이온이 기판(W)을 향하여 가속된다.
플라즈마 처리 장치(10)는 직류 전원(70)을 추가로 구비하고 있다. 직류 전원(70)은 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 직류 전원(70)은 부극성(負極性)의 직류 전압을 상부 전극(30)에 인가하도록 구성되어 있다. 상부 전극(30)에 부극성의 직류 전압이 인가되면, 제 1 공간(S1) 내에서 생성된 플라즈마 내의 양이온이 상부 전극(30)의 천정판(34)에 충돌한다. 양이온이 천정판(34)에 충돌하면, 천정판(34)에서 2차 전자가 방출된다. 천정판(34)이 실리콘으로 형성되어 있는 경우에는, 양이온이 천정판(34)에 충돌하면, 천정판(34)으로부터 실리콘이 방출될 수 있다.
일 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(80)를 추가로 구비할 수 있다. 제어부(80)는, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어하도록 구성되어 있다. 제어부(80)는 프로세서, 메모리와 같은 기억 장치, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(80)는 기억 장치에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행하고, 해당 기억 장치에 기억되어 있는 레시피 데이터에 근거하여 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 레시피 데이터에 의해 지정된 프로세스를 실행한다. 예를 들면, 제어부(80)는 방법(MT)의 실행에서 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다.
다시 도 1을 참조하여, 방법(MT)에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 플라즈마 처리 장치(10)가 이용되는 경우를 예로 하여, 방법(MT)에 대해 기술한다. 또한, 이하의 설명에서는 도 4 내지 도 8을 참조한다. 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8은, 도 1에 나타내는 방법이 실행 중인 예시된 플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 5는, 도 1에 나타내는 방법의 공정(ST2)의 실행 후 상태에 있어서의 예시된 기판의 일부 확대 단면도이다.
방법(MT)에서는, 공정(ST1)이 실행된다. 공정(ST1)의 실행시에는, 기판(W)은 챔버(11) 내에 배치되어 있지 않으며, 지지대(16) 상에 탑재되어 있지 않다. 공정(ST1)의 실행시에는, 셔터(SH)는 격벽(14)의 개구를 개방하고 있어도 좋고, 폐쇄되어 있어도 좋다. 공정(ST1)에서는 도 4에 도시하는 바와 같이, 유기막(OF)이 형성된다. 유기막(OF)은 영역(WR)의 주위로 연장되는 표면 상에 형성된다. 영역(WR)은, 그곳에 기판(W)이 배치되는 챔버(11) 내의 영역이다. 일 예에서는, 영역(WR)은 지지대(16)(정전 척(20))의 바로 위의 영역이다. 즉, 유기막(OF)은 적어도, 기판(W)의 중심에 대한 직경 방향에 있어서 기판(W)의 주위로 연장되는 표면 상에 형성된다.
플라즈마 처리 장치(10)가 이용되는 경우에는, 유기막(OF)은 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면 상에 형성된다. 구체적으로, 유기막(OF)은 격벽(14)의 표면(14e), 상부 전극(30)의 표면(30e) 및 부재(32)의 표면(32e) 상에 형성된다. 표면(14e)은 격벽(14)의 전체 표면 중 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면이다. 표면(30e)은 상부 전극(30)의 전체 표면, 예를 들면, 천정판(34)의 저면이다. 표면(32e)은 부재(32)의 전체 표면 중 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면이다. 유기막(OF)은 포커스 링(FR)의 표면 중 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면 상에 형성되어도 좋고, 형성되지 않아도 좋다. 유기막(OF)은 절연부(28)의 표면 중 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면 상에 형성되어도 좋고, 형성되지 않아도 좋다.
일 실시형태에 있어서의 공정(ST1)에서는, 유기막(OF)을 형성하기 위해, 제 1 가스 및 제 2 가스가 교대로 또는 동시에 제 1 공간(S1)에 공급된다. 제 1 가스 및 제 2 가스는 제 1 공간(S1)을 거쳐서 제 2 공간(S2)에도 공급된다. 제 1 가스 및 제 2 가스 중 한쪽은 가스 공급부(40)에 의해 공급된다. 제 1 가스 및 제 2 가스 중 다른쪽은 가스 공급부(42)에 의해 공급된다. 공정(ST1)에서는, 내부 공간(S) 내의 압력이 지정된 압력으로 설정되도록, 배기 장치(52)가 제어된다. 공정(ST1)에서는, 내부 공간(S) 내에서 플라즈마는 생성되지 않는다.
공정(ST1)에 있어서 제 1 가스 및 제 2 가스가 교대로 제 1 공간(S1)에 공급되는 경우에는, 제 1 가스의 공급 후, 제 2 가스의 공급 전에, 내부 공간(S)의 퍼지가 실행되어도 좋다. 또한, 공정(ST1)에 있어서 제 1 가스 및 제 2 가스가 교대로 제 1 공간(S1)에 공급되는 경우에는, 제 2 가스의 공급 후, 제 1 가스의 공급 전에, 내부 공간(S)의 퍼지가 실행되어도 좋다. 내부 공간(S)의 퍼지에서는, 내부 공간(S) 내의 가스가 배기 장치(52)에 의해 배기된다. 게다가, 내부 공간(S)의 퍼지에서는, 불활성 가스가 가스 공급부(40)로부터 내부 공간에 공급되어도 좋다. 불활성 가스는 예를 들면, 희(希)가스 또는 질소 가스이다.
제 1 가스는 제 1 유기 화합물을 포함한다. 제 2 가스는 제 2 유기 화합물을 포함한다. 유기막(OF)은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합에 의해 형성된다. 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합은, 제 1 온도 범위 내의 온도의 환경하에서 일어난다. 제 1 온도 범위는 예를 들면, 0℃ 이상, 150℃ 이하의 온도 범위이다. 즉, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합은, 제 1 온도 범위의 하한 온도보다 낮은 제 2 온도 범위의 온도에서는 일어나지 않는다. 또한, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합은, 제 1 온도 범위의 상한 온도보다 높은 제 3 온도 범위에서는 일어나지 않는다. 제 3 온도 범위는 예를 들면, 250℃ 이상, 400℃ 이하의 온도이다. 또한, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합에 의해 형성되는 유기 화합물은, 제 3 온도 범위 내의 온도의 환경하에서는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물로 해중합되어도 좋다.
일 실시형태에 있어서의 공정(ST1)에서는, 상술한 표면 상에 선택적으로 유기막(OF)을 형성하기 위해, 해당 표면을 제공하는 1개 이상의 부품이 가열된다. 구체적으로는, 해당 1개 이상의 부품의 각각은, 그 내부에 마련된 히터에 의해 제 1 온도 범위 내의 온도로 가열된다. 예를 들면, 격벽(14), 상부 전극(30), 부재(32)는 각각, 히터(HT14), 히터(HT30), 히터(HT32)에 의해 제 1 온도 범위 내의 온도로 가열된다. 그 결과, 유기막(OF)이 격벽(14)의 표면(14e), 부재(32)의 표면(32e) 및 상부 전극(30)의 표면(30e) 상에 형성된다. 또한, 유기막(OF)은 격벽(14)의 전체 표면 중 제 2 공간(S2)을 형성하는 표면(14f)에도 형성된다.
격벽(14)과 절연부(28)가 예를 들면, 나사에 의해 서로 체결되어 있는 경우에는, 절연부(28)의 온도도 제 1 온도 범위 내의 온도가 된다. 이 경우에, 공정(ST1)에 있어서, 유기막(OF)은, 절연부(28)의 표면 상에도 형성된다. 또한, 포커스 링(FR)이, 히터(HTF)에 의해 제 1 온도 범위 내의 온도로 가열되는 경우에는, 공정(ST1)에 있어서, 유기막(OF)은 포커스 링(FR)의 표면 상에도 형성된다.
한편, 공정(ST1)의 실행 중에는, 지지대(16)의 온도는 제 2 온도 범위 내 또는 제 3 온도 범위 내의 온도로 설정된다. 지지대(16)의 온도가 제 2 온도 범위 내의 온도로 설정되는 경우에는, 유로(18f)에 냉매가 공급된다. 지지대(16)의 온도가 제 3 온도 범위 내의 온도로 설정되는 경우에는, 히터(HT20)에 의해 정전 척(20)이 가열된다. 또한, 포커스 링(FR)과 지지대(16)(정전 척(20)) 및 절연부(28)의 각각의 사이의 접촉 면적은 작다. 따라서, 포커스 링(FR)은, 지지대(16) 및 절연부(28)로부터 열적으로 분리되어 있다. 절연부(28)와 지지대(16) 사이의 접촉 면적도 작다. 따라서, 절연부(28)는 지지대(16)로부터 열적으로 분리되어 있다. 따라서, 포커스 링(FR), 지지대(16), 및 절연부(28)의 온도는, 개별적으로 조정될 수 있다.
이하, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물과, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 중합에 의해 생성되는 유기 화합물, 즉 유기막(OF)을 구성하는 유기 화합물에 대해 예시한다.
제 1 유기 화합물은, 이하의 식 (1) 또는 식 (2)에 나타내는 이소시아네이트일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은, 이하의 식 (3) 또는 식 (4)에 나타내는 아민일 수 있다. 즉, 제 1 유기 화합물은 1관능성 이소시아네이트 또는 2관능성 이소시아네이트일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은 1관능성 아민 또는 2관능성 아민일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
식 (1) 및 식 (2)에 있어서, R은, 알킬기(직쇄(直鎖)상 알킬기 또는 환상 알킬기) 등의 포화 탄화수소기, 아릴기 등의 불포화 탄화수소기, 또는 N, O, S, F, 또는 Si 등의 헤테로 원자를 포함하는 기이다. 헤테로 원자를 포함하는 기는, 그 일부의 원소가 N, O, S, F, 또는 Si 등으로 치환된 포화 탄화수소기 또는 불포화 탄화수소기를 포함한다. 제 1 유기 화합물인 이소시아네이트로서는, 예를 들면, 지방족 화합물 또는 방향족 화합물을 이용할 수 있다. 지방족 화합물로서는, 지방족 쇄식 화합물 또는 지방족 환식 화합물을 이용할 수 있다. 지방족 화합물로서는, 예를 들면, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate)를 들 수 있다. 또한, 지방족 환식 화합물로서는, 예를 들면, 1, 3-비스(이소시아네이트 메틸) 시클로헥산(H6XDI)을 들 수 있다.
식 (3) 및 식 (4)에 있어서, R은, 알킬기(직쇄상 알킬기 또는 환상 알킬기) 등의 포화 탄화수소기, 아릴기 등의 불포화 탄화수소기, 또는 N, O, S, F, 또는 Si 등의 헤테로 원자를 포함하는 기이다. 헤테로 원자를 포함하는 기는, 그 일부의 원소가 N, O, S, F, 또는 Si 등으로 치환된 포화 탄화수소기 또는 불포화 탄화수소기를 포함한다. 또한, 식 (1) 및 식 (2)에 있어서 R로 나타내는 원자단은, 식 (3) 및 식 (4)에 있어서 R로 나타내는 원자단과 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 제 2 유기 화합물인 아민으로서는, 예를 들면, 지방족 화합물 또는 방향족 화합물을 이용할 수 있다. 지방족 화합물로서는, 지방족 쇄식 화합물 또는 지방족 환식 화합물을 이용할 수 있다. 지방족 화합물로서는, 예를 들면 1, 12－디아미노도데칸(DAD)을 들 수 있다. 지방족 환식 화합물로서는, 1, 3-비스(아미노메틸) 시클로헥산(H6XDA)을 들 수 있다. 또한, 제 2 유기 화합물인 아민은, 2급 아민이어도 좋다.
이소시아네이트와 아민의 중합(부가 축합)에 의해 얻어지는 유기 화합물로서는, 이하의 식 (5) 내지 식 (8)에 나타내는 요소 결합을 갖는 화합물을 들 수 있다. 식 (5)에 나타내는 화합물은, 식 (1)에 나타내는 화합물과 식 (3)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (6)에 나타내는 화합물은, 식 (1)에 나타내는 화합물과 식 (4)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 또는, 식 (6)에 나타내는 화합물은, 식 (2)에 나타내는 화합물과 식 (3)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (7)에 나타내는 화합물은, 식 (2)에 나타내는 화합물과 식 (4)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 또한, 식 (8)에 나타내는 화합물은, 식 (7)에 나타내는 폴리머의 양 말단을 각각, 이소시아네이트기를 갖는 모노머(예를 들면, 식 (1)에 나타내는 화합물), 아미노기를 갖는 모노머(예를 들면, 식 (3)에 나타내는 화합물)로 종단시킨 구조를 갖는다. 또한, 식 (7) 및 식 (8)에 있어서, n은 2 이상의 정수이다.
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
다른 예에서는, 제 1 유기 화합물은, 식 (1) 또는 식 (2)에 나타내는 이소시아네이트일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은, 이하의 식 (9) 또는 식 (10)에 나타내는 수산기를 갖는 화합물일 수 있다. 즉, 제 1 유기 화합물은, 1관능성 이소시아네이트 또는 2관능성 이소시아네이트일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은, 수산기를 갖는 1관능성 화합물 또는 수산기를 갖는 2관능성 화합물일 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00009
[화학식 10]
Figure pat00010
식 (9) 및 식 (10)에 있어서, R은, 알킬기(직쇄상 알킬기 또는 환상 알킬기) 등의 포화 탄화수소기, 아릴기 등의 불포화 탄화수소기, 또는 N, O, S, F, 또는 Si 등의 헤테로 원자를 포함하는 기이다. 헤테로 원자를 포함하는 기는, 그 일부의 원소가 N, O, S, F, 또는 Si 등으로 치환된 포화 탄화수소기 또는 불포화 탄화수소기를 포함한다. 또한, 식 (1) 및 식 (2)에 있어서 R로 나타내는 원자단은, 식 (9) 및 식 (10)에 있어서 R로 나타내는 원자단과 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 수산기를 갖는 화합물은 알코올 또는 페놀이다. 제 2 유기 화합물인 알코올로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜을 들 수 있다. 또한, 제 2 유기 화합물인 페놀로서는, 예를 들면, 하이드로퀴논을 들 수 있다.
이소시아네이트와 수산기를 갖는 화합물의 중합(중부가(重付加))에 의해 얻어지는 유기 화합물로서는, 이하의 식 (11) 내지 식 (15)에 나타나는 우레탄 결합을 갖는 화합물을 들 수 있다. 식 (11)에 나타내는 화합물은, 식 (1)에 나타내는 화합물과 식 (9)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (12)에 나타내는 화합물은, 식 (1)에 나타내는 화합물과 식 (10)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (13)에 나타내는 화합물은, 식 (2)에 나타내는 화합물과 식 (9)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (14)에 나타내는 화합물은, 식 (2)에 나타내는 화합물과 식 (10)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 또한, 식 (15)에 나타내는 화합물은, 식 (14)에 나타내는 폴리머의 양 말단을 각각, 이소시아네이트기를 갖는 모노머(예를 들면 식 (1)에 나타내는 화합물), 수산기를 갖는 모노머(예를 들면 식 (9)에 나타내는 화합물)로 종단시킨 구조를 갖는다. 또한, 식 (14) 및 식 (15)에 있어서, n은 2 이상의 정수이다.
[화학식 11]
Figure pat00011
[화학식 12]
Figure pat00012
[화학식 13]
Figure pat00013
[화학식 14]
Figure pat00014
[화학식 15]
Figure pat00015
또 다른 예에서는, 제 1 유기 화합물은, 이하의 식 (16) 또는 식 (17)에 나타내는 카르복실산일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은, 식 (3) 또는 식 (4)에 나타내는 아민일 수 있다. 즉, 제 1 유기 화합물은, 1관능성 카르복실산 또는 2관능성 카르복실산일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은, 1관능성 아민 또는 2관능성 아민일 수 있다.
[화학식 16]
Figure pat00016
[화학식 17]
Figure pat00017
식 (16) 및 식 (17)에 있어서, R은, 알킬기(직쇄상 알킬기 또는 환상 알킬기) 등의 포화 탄화수소기, 아릴기 등의 불포화 탄화수소기, 또는 N, O, S, F, 또는 Si 등의 헤테로 원자를 포함하는 기이다. 헤테로 원자를 포함하는 기는, 그 일부의 원소가 N, O, S, F, 또는 Si 등으로 치환된 포화 탄화수소기 또는 불포화 탄화수소기를 포함한다. 또한, 식 (3) 및 식 (4)에 있어서 R로 나타나는 원자단은, 식 (16) 및 식 (17)에 있어서 R로 나타내는 원자단과 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 제 1 유기 화합물인 카르복실산으로서는, 예를 들면, 테레프탈산을 들 수 있다.
카르복실산과 아민의 중합(중축합(重縮合))에 의해 얻어지는 유기 화합물로서는, 이하의 식 (18) 내지 식 (22)에 나타내는 아미드 결합을 갖는 화합물, 예를 들면, 폴리아미드를 들 수 있다. 식 (18)에 나타내는 화합물은, 식 (16)에 나타내는 화합물과 식 (3)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (19)에 나타내는 화합물은, 식 (16)에 나타내는 화합물과 식 (4)에 나타내는 화합물과의 중합에 의해, 생성된다. 식 (20)에 나타내는 화합물은, 식 (17)에 나타내는 화합물과 식 (3)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (21)에 나타내는 화합물은, 식 (17)에 나타내는 화합물과 식 (4)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 또한, 식 (22)에 나타내는 화합물은, 식 (21)에 나타내는 폴리머의 양 말단을 각각, 카르복실기를 갖는 모노머(예를 들면, 식 (16)에 나타내는 화합물), 아미노기를 갖는 모노머(예를 들면, 식 (3)에 나타내는 화합물)로 종단시킨 구조를 갖는다. 또한, 식 (21) 및 식 (22)에 있어서, n은 2 이상의 정수이다. 카르복실산과 아민의 중합 반응에서는, 물분자도 생성된다. 생성된 물분자는 감압 환경하에서는 처리 공간으로부터 배기된다. 따라서, 카르복실산과 아민의 중합 반응은 불가역이다.
[화학식 18]
Figure pat00018
[화학식 19]
Figure pat00019
[화학식 20]
Figure pat00020
[화학식 21]
Figure pat00021
[화학식 22]
Figure pat00022
또한, 식 (3) 또는 식 (4)에 나타내는 아민과의 중합에 이용되는 제 1 유기 화합물은, 이하의 식 (23)에 나타내는 카르복실산 할로겐화물이어도 좋다. 식 (23)에 있어서, X는 F, Cl, Br 또는 I이다. 또한, 식 (23)에 있어서 R로 나타내는 원자단은, 식 (16) 및 식 (17)에 있어서 R로 나타내는 원자단과 같은 원자단일 수 있다.
[화학식 23]
Figure pat00023
또 다른 예에서는, 제 1 유기 화합물은 식 (16) 또는 식 (17)에 나타내는 카르복실산일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은 식 (9) 또는 식 (10)에 나타내는 수산기를 갖는 화합물일 수 있다. 즉, 제 1 유기 화합물은 1관능성 카르복실산 또는 2관능성 카르복실산일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은 수산기를 갖는 1관능성 화합물 또는 수산기를 갖는 2관능성 화합물일 수 있다. 또한, 식 (16) 및 식 (17)에 있어서 R로 나타내는 원자단은, 식 (9) 및 식 (10)에 있어서 R로 나타내는 원자단과 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다.
카르복실산과 수산기를 갖는 화합물의 중합(중축합)에 의해 얻어지는 유기 화합물로서는, 이하의 식 (24) 내지 식 (28)에 나타내는 에스터 결합을 갖는 화합물, 예를 들면, 폴리에스터를 들 수 있다. 식 (24)에 나타내는 화합물은, 식 (16)에 나타내는 화합물과 식 (9)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (25)에 나타내는 화합물은, 식 (16)에 나타내는 화합물과 식 (10)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (26)에 나타내는 화합물은, 식 (17)에 나타내는 화합물과 식 (9)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (27)에 나타내는 화합물은, 식 (17)에 나타내는 화합물과 식 (10)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 또한, 식 (28)에 나타내는 화합물은, 식 (27)에 나타내는 폴리머의 양 말단을 각각, 카르복실기를 갖는 모노머(예를 들면, 식 (16)에 나타내는 화합물), 수산기를 갖는 모노머(예를 들면, 식 (9)에 나타내는 화합물)로 종단시킨 구조를 갖는다. 또한, 식 (27) 및 식 (28)에 있어서, n은 2 이상의 정수이다. 카르복실산과 수산기를 갖는 화합물의 중합 반응에서는, 물분자도 생성된다. 생성된 물분자는 감압 환경하에서는 처리 공간으로부터 배기된다. 따라서, 카르복실산과 수산기를 갖는 화합물의 중합 반응은 불가역이다.
[화학식 24]
Figure pat00024
[화학식 25]
Figure pat00025
[화학식 26]
Figure pat00026
[화학식 27]
Figure pat00027
[화학식 28]
Figure pat00028
또한, 식 (9) 또는 식 (10)에 나타내는 수산기를 갖는 화합물과의 중합에 이용되는 제 1 유기 화합물은, 상기의 식 (23)에 나타내는 카르복실산 할로겐화물이어도 좋다.
또한, 다른 예에서는, 제 1 유기 화합물은 이하의 식 (29) 또는 식 (30)에 나타내는 무수 카르복실산일 수 있으며, 제 2 유기 화합물은 식 (3) 또는 식 (4)에 나타내는 아민일 수 있다.
[화학식 29]
Figure pat00029
[화학식 30]
Figure pat00030
식 (29) 및 식 (30)에 있어서, R은, 알킬기(직쇄상 알킬기 또는 환상 알킬기) 등의 포화 탄화수소기, 아릴기 등의 불포화 탄화수소기, 또는 N, O, S, F, 또는 Si 등의 헤테로 원자를 포함하는 기이다. 헤테로 원자를 포함하는 기는, 그 일부의 원소가 N, O, S, F, 또는 Si 등으로 치환된 포화 탄화수소기 또는 불포화 탄화수소기를 포함한다. 또한, 식 (29) 및 식 (30)에 있어서 R로 나타내는 원자단은, 식 (3) 및 식 (4)에 있어서 R로 나타내는 원자단과 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 제 1 유기 화합물인 무수 카르복실산으로서는, 예를 들면, 무수 피로멜리트산을 들 수 있다.
무수 카르복실산과 아민의 중합에 의해 얻어지는 유기 화합물로서는, 이하의 식 (31) 또는 식 (32)에 나타내는 이미드 화합물을 예로 들 수 있다. 식 (31)에 나타내는 화합물은, 식 (29)에 나타내는 화합물과 식 (3)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 식 (32)에 나타내는 화합물은, 식 (30)에 나타내는 화합물과 식 (4)에 나타내는 화합물의 중합에 의해 생성된다. 또한 식 (31) 및 식 (32)에 있어서, n은 2 이상의 정수이다. 무수 카르복실산과 아민의 중합 반응에서는, 물분자도 생성된다. 생성된 물분자는 감압 환경하에서는 처리 공간으로부터 배기된다. 따라서, 무수 카르복실산과 아민의 중합 반응은 불가역이다. 또한, 무수 카르복실산과 아민의 중합에 있어서는, 1관능성 무수 카르복실산, 2관능성의 무수 카르복실산, 1관능성 아민 및 2관능성 아민을 이용하여도 좋다.
[화학식 31]
Figure pat00031
[화학식 32]
Figure pat00032
방법(MT)에서는 이어서, 기판(W)이 챔버(11) 내에 반입되고, 지지대(16) 상에 탑재된다. 기판(W)은 정전 척(20)에 의해 보지된다.
이어서, 방법(MT)에서는, 공정(ST2)이 실행된다. 공정(ST2)의 실행시에는, 셔터(SH)는 격벽(14)의 개구를 폐쇄하고 있다. 공정(ST2)에서는, 기판(W)의 유기 영역(OR)이 에칭된다. 유기 영역(OR)은 챔버(11) 내(제 1 공간(S1) 내)에서 플라즈마로부터의 화학종에 의해 에칭된다.
공정(ST2)에서는, 내부 공간(S)(제 1 공간(S1))에 처리 가스가 공급된다. 처리 가스는 유기 영역(OR)을 에칭할 수 있는 가스인 한, 임의의 가스를 포함할 수 있다. 처리 가스는 산소 함유 가스를 포함할 수 있다. 산소 함유 가스는 산소 가스(O2 가스), CO 가스 또는 CO2 가스일 수 있다. 또는, 처리 가스는 수소 가스(H2 가스) 및 질소 가스(N2 가스)의 혼합 가스일 수 있다. 또한, 공정(ST2)에서는, 내부 공간(S) 내의 압력이 지정된 압력으로 설정되도록, 배기 장치(52)가 제어된다. 또한, 공정(ST2)에서는, 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위해, 제 1 고주파 전력이 공급된다. 제 2 고주파 전력은 공급되어도 좋고, 공급되지 않아도 좋다.
공정(ST2)에서는, 내부 공간(S)(제 1 공간(S1)) 내에서 처리 가스의 플라즈마가 생성된다. 공정(ST2)에서는, 유기 영역(OR)이 처리 가스의 플라즈마로부터의 화학종에 의해 도 5에 도시하는 바와 같이 에칭된다. 플라즈마로부터의 화학종은 주로 라디칼을 포함할 수 있다. 플라즈마로부터의 화학종은 라디칼에 부가하여 이온을 포함하고 있어도 좋다. 플라즈마로부터의 화학종은 기판(W)의 유기 영역(OR)의 플라즈마 에칭뿐만 아니라, 유기막(OF)의 에칭에 대해서도 소비된다. 유기막(OF)은 기판(W)이 배치되는 영역(WR)의 주위로 연장되는 표면 상에 형성되어 있다. 따라서, 챔버(11) 내의 위치에 의존한 화학종의 소비량의 편차가 억제된다. 그 결과, 기판(W) 상에서의 위치에 의존한 화학종의 밀도의 편차가 억제된다. 따라서, 방법(MT)에 의하면, 유기 영역(OR)의 플라즈마 에칭에 있어서 높은 면 내 균일성이 얻어진다.
일 실시형태에 있어서는, 공정(ST1) 및 공정(ST2)을 포함하는 시퀀스가 반복되어도 좋다. 시퀀스의 반복에 의해, 복수의 기판의 유기 영역(OR)이 에칭되어도 좋다. 공정(ST2)의 종료시에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 유기막(OF)이 상술한 표면 상에 남겨지는 경우가 있다. 일 실시형태에 있어서는, 다음에 실행되는 시퀀스 전에, 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면 상의 유기막(OF)은 제거된다. 이 때문에, 방법(MT)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 공정(ST3)을 포함하고 있어도 좋다. 즉, 시퀀스는 공정(ST1) 및 공정(ST2)에 부가하여 공정(ST3)을 포함하고 있어도 좋다.
일 실시형태의 공정(ST3)에서는, 플라즈마 클리닝에 의해 유기막(OF)이 제거된다. 구체적으로는, 내부 공간(S)(제 1 공간(S1))에 클리닝 가스가 공급된다. 클리닝 가스는 유기막(OF)을 제거할 수 있는 가스인 한, 임의의 가스를 포함할 수 있다. 클리닝 가스는 산소 함유 가스를 포함할 수 있다. 산소 함유 가스는 산소 가스(O2 가스), CO 가스, 또는 CO2 가스일 수 있다. 또는, 클리닝 가스는 수소 가스(H2 가스) 및 질소 가스(N2 가스)의 혼합 가스일 수 있다. 공정(ST3)에서는, 내부 공간(S) 내의 압력이 지정된 압력으로 설정되도록, 배기 장치(52)가 제어된다. 또한, 공정(ST3)에서는 클리닝 가스의 플라즈마를 생성하기 때문에, 제 1 고주파 전력이 공급된다. 제 2 고주파 전력은 공급되어도 좋고, 공급되지 않아도 좋다. 공정(ST3)의 실행시에는, 셔터(SH)는 격벽(14)의 개구를 폐쇄하고 있다. 이 실시형태의 공정(ST3)에서는, 클리닝 가스의 플라즈마로부터의 활성종에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 공간(S1)을 형성하는 표면으로부터 유기막(OF)이 제거된다. 플라즈마로부터의 활성종은, 제 2 공간(S2)에는 공급되기 어려우므로, 제 2 공간(S2)을 형성하는 표면 상의 유기막(OF)은 남겨진다. 또한, 이 실시형태의 공정(ST3)의 실행 중에는, 지지대(16)(정전 척(20)) 상에 더미 기판(DW)이 탑재되어 있어도 좋다. 또는, 이 실시형태의 공정(ST3)의 실행 중에는, 지지대(16)(정전 척(20)) 상에 물체가 탑재되어 있지 않아도 좋다.
별도의 실시형태의 공정(ST3)은, 유기막(OF)이 이소시아네이트와 아민의 중합에 의해 생성된 유기 화합물로 구성되어 있는 경우, 또는 이소시아네이트와 수산기를 갖는 화합물의 중합에 의해 생성된 유기 화합물로 구성되어 있는 경우에 적용 가능하다. 이 실시형태의 공정(ST3)에서는, 그 표면 상에 유기막(OF)이 형성되어 있는 1개 이상의 부품의 각각이 제 3 온도 범위 내의 온도로 가열된다. 공정(ST3)의 실행시에는, 셔터(SH)는 격벽(14)의 개구를 폐쇄하고 있다. 이 실시형태의 공정(ST3)에 있어서는, 예를 들면, 격벽(14), 상부 전극(30), 부재(32)가 각각, 히터(HT14), 히터(HT30), 히터(HT32)에 의해 제 3 온도 범위 내의 온도로 가열된다. 포커스 링(FR) 상에도 유기막(OF)이 형성되어 있는 경우에는, 포커스 링(FR)은 히터(HTF)에 의해 제 3 온도 범위 내의 온도로 가열된다. 그 결과, 유기막(OF)을 구성하는 유기 화합물의 해중합이 일어난다. 해중합에 의해 생성된 유기 화합물의 기체는 배기된다. 따라서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 내부 공간(S)을 형성하는 표면으로부터 유기막(OF)이 제거된다.
이어지는 공정(ST4)에서는, 정지 조건이 충족되는지의 여부가 판정된다. 정지 조건은, 공정(ST1) 및 공정(ST2)을 포함하는 시퀀스의 실행 횟수가 소정 횟수에 이르는 경우에 충족된다고 판정된다. 공정(ST4)에 있어서 정지 조건이 충족되지 않는다고 판정된 경우에는, 공정(ST1) 및 공정(ST2)을 포함하는 시퀀스가 다시 실행된다. 한편, 공정(ST4)에 있어서 정지 조건이 충족된다고 판정된 경우에는, 방법(MT)이 종료된다.
이상, 여러 가지의 실시형태에 대해 설명했지만, 상술한 실시형태에 한정되는 일 없이 여러 가지의 변형 태양을 구성 가능하다. 예를 들면, 방법(MT)은 플라즈마 처리 장치(10) 이외의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되어도 좋다. 그와 같은 플라즈마 처리 장치로서는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치, 또는 마이크로파와 같은 표면파에 의해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치가 예시된다.
10 : 플라즈마 처리 장치 11 : 챔버
MT : 방법 W : 기판
OR : 유기 영역 OF : 유기막

Claims (5)

  1. 기판의 유기 영역을 에칭하는 방법에 있어서,
    플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 있어서 상기 기판이 배치되는 영역의 주위로 연장되는 표면 상에 유기막을 형성하는 공정과,
    상기 챔버 내에서 플라즈마로부터의 화학종에 의해 상기 유기 영역을 에칭하는 공정을 포함하는
    방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    유기막을 형성하는 상기 공정에서는, 제 1 유기 화합물을 포함하는 제 1 가스 및 제 2 유기 화합물을 포함하는 제 2 가스가 상기 챔버 내에 공급되고,
    상기 유기막은 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 중합에 의해 형성되는
    방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 장치에 있어서 상기 표면을 제공하는 부품 내에는 히터가 마련되어 있으며,
    유기막을 형성하는 상기 공정에 있어서, 상기 표면 상에서 선택적으로 상기 중합이 생기도록, 상기 히터에 의해 상기 부품이 가열되는
    방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    유기막을 형성하는 상기 공정과 상기 유기 영역을 에칭하는 상기 공정을 포함하는 시퀀스가 반복되며,
    상기 방법은, 상기 유기 영역을 에칭하는 상기 공정과 유기막을 형성하는 상기 공정 사이에 있어서, 플라즈마 클리닝에 의해 상기 유기막을 제거하는 공정을 추가로 포함하는
    방법.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    유기막을 형성하는 상기 공정과 상기 유기 영역을 에칭하는 상기 공정을 포함하는 시퀀스가 반복되며,
    상기 방법은, 상기 유기 영역을 에칭하는 상기 공정과 유기막을 형성하는 상기 공정 사이에 있어서, 상기 유기막의 해중합에 의해 상기 유기막을 제거하는 공정을 추가로 포함하는
    방법.
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