特開 2024-25643 プラズマ処理装置を制御する方法及びプラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025643

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置を制御する方法及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240216BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H05H1/46 R

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023059918

(22)【出願日】2023-04-03

(31)【優先権主張番号】10-2022-0100116

(32)【優先日】2022-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】598123150

【氏名又は名称】セメス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＥＭＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】７７，４ｓａｎｄａｎ ５－ｇｉｌ，Ｊｉｋｓａｎ－ｅｕｐ，Ｓｅｏｂｕｋ－ｇｕ，Ｃｈｅｏｎａｎ－ｓｉ，Ｃｈｕｎｇｃｈｅｏｎｇｎａｍ－ｄｏ，３３１－８１４ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ツァン，アイシャン

(72)【発明者】

【氏名】イ，ジュン ファン

(72)【発明者】

【氏名】べ，ミン キュン

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB02

2G084BB27

2G084BB28

2G084CC05

2G084CC08

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF04

2G084FF15

2G084HH06

2G084HH11

2G084HH19

2G084HH20

2G084HH21

2G084HH22

2G084HH24

2G084HH25

2G084HH27

2G084HH30

2G084HH42

2G084HH43

5F004AA01

5F004BA09

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004CA06

5F004CB05

5F004EB01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】下部電極の電位が負のピークとなるタイミングで、ＤＣ電源が負の直流電圧をフォーカスリングに入力するプラズマ処理装置及びその制御する方法を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、プラズマ処理空間を提供する反応チャンバ１０と、反応チャンバ内にプラズマを形成するように配置された下部電極をであるステージ２３０と、下部電極と対向するように配置される上部電極と、下部電極に２つのＲＦ電源を供給する高周波電源１２１、１２２と、ウエハＷのエッジ領域を囲むように配置されるフォーカスリング２４０と、フォーカスリングに連結されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電源１００と、を含む。方法は、高周波電源がプラズマを発生させ、発生したプラズマ内のイオンを制御するように下部電極に高周波電源の電力を供給し、電極に配置されたウエハの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、電源がフォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理空間が提供される反応チャンバと、前記反応チャンバ内に配置され、前記反応チャンバ内にプラズマを形成するように配置された下部電極を含むステージと、前記反応チャンバ内に前記下部電極と対向するように配置される上部電極と、前記ステージに連結され、前記下部電極に２つのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を供給する高周波電源と、前記ステージに配置されたウエハのエッジ領域を囲むように配置されるフォーカスリングと、前記フォーカスリングに連結されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電源と、を含むプラズマ処理装置を制御する方法であって、
前記高周波電源が前記下部電極に正弦波の電力を供給してプラズマを発生させる段階と、
発生した前記プラズマ内のイオンを制御するように、前記下部電極に前記高周波電源の電力が供給され、前記下部電極に配置されたウエハの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、前記ＤＣ電源が前記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する段階と、を含む、プラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項2】

前記下部電極に配置されたウエハの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、前記ＤＣ電源が前記フォーカスリングに前記下部電極に配置されたウエハの電圧の大きさに応じて異なる負のＤＣ電圧を入力することを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項3】

前記ＤＣ電圧が第１電圧値を供給する第１電圧状態と、前記第１電圧値よりも低い少なくとも一つの電圧値を有する第２電圧状態とを周期的に繰り返し、
前記高周波電源の電力供給に応じて、前記下部電極に配置されたウエハの電位が負のピークとなる区間で前記第２電圧状態を保持し、その他の区間で前記第１電圧状態を保持する段階を含む、請求項２に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項4】

前記位相領域は、前記下部電極に配置されたウエハの電位が３π／２領域であることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項5】

前記ウエハの処理パラメータに応じて、前記下部電極に配置されたウエハの電位の３π／２領域で前記ＤＣ電圧が第２状態を保持する時間を決定する段階をさらに含む、請求項４に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項6】

前記高周波電源がデューティサイクルに応じて異なる電圧の大きさを有するパルス状の電力（Ｐｕｌｓｅｄ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を前記下部電極に供給する場合、
前記パルス状の電力が既設定の大きさ未満で供給されるデューティサイクルの間に既設定の最小ＤＣ電圧を印加する段階をさらに含む、請求項２に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項7】

前記最小ＤＣ電圧は、前記ＤＣ電源が電源供給を停止させるか、又は前記ＤＣ電源が一定臨界値以下の電源を供給したものと対応する値であることを特徴とする、請求項６に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項8】

前記ＤＣ電源が前記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する段階で、
前記下部電極に配置されたウエハの電圧が有する負の電圧の大きさと同一であるか又は小さい大きさの負のＤＣ電圧を少なくとも一定区間、前記フォーカスリングに入力する、請求項１に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項9】

前記フォーカスリングに下部の支持ユニットを介して連結されたセンサ部によって前記フォーカスリングに流れるイオン電流を測定する段階と、
前記フォーカスリングの面積、厚さ、構造、及び材質のうち少なくとも一つを含むフォーカスリング情報によって計算された前記フォーカスリングのキャパシタンスを取得する段階と、
前記イオン電流及び前記キャパシタンスを用いた電圧勾配を有し、前記下部電極に配置されたウエハの電圧が有する負の電圧の大きさよりも小さいか又は同じ負のＤＣ電圧を、前記フォーカスリングに少なくとも一定区間入力する段階と、をさらに含む、請求項８に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項10】

前記ＤＣ電源が前記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する段階で、
前記負のＤＣ電圧は、前記位相領域の間、前記電圧勾配に応じて絶対値の大きさが一定に大きくなり、前記位相領域以外の領域では電圧を０とするか、又は
エッチング工程で前記フォーカスリングがエッチングされながら変化した前記フォーカスリングのキャパシタンスに応じて前記負のＤＣ電圧の電圧勾配値を調節する、請求項９に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項11】

前記高周波電源は、プラズマを発生させるＨＦ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源及び前記プラズマのイオンエネルギーを制御するＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を含み、前記ＤＣ電源が前記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する段階の前に、
前記ＨＦ電源の位相を基準に前記ＬＦ電源を同期化する段階と、
前記ＬＦ電源の位相を基準に前記ＤＣ電源の位相を同期化する段階と、
前記高周波電源に連結されたセンサを介して前記ＬＦ電源によって前記下部電極に供給される電圧又は電流波形を取得する段階と、をさらに含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項12】

エッチング工程によって前記フォーカスリングがエッチングされるとき、前記フォーカスリング及び前記ウエハの段差に対応する電位を追加供給する、請求項８に記載のプラズマ処理装置を制御する方法。

【請求項13】

請求項１に記載のプラズマ処理装置を制御する方法をコンピュータ上で行うようにするコンピュータプログラムを記録したコンピュータ記録媒体。

【請求項14】

プラズマ処理空間が提供される反応チャンバと、
前記反応チャンバ内に配置され、前記反応チャンバ内にプラズマを形成するように配置された下部電極を含むステージと、
前記反応チャンバ内に前記下部電極と対向するように配置される上部電極と、
前記ステージに連結され、前記下部電極にＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を供給してプラズマを発生させるＨＦ電源及び前記プラズマ内のイオンを制御するＬＦ電源を含む高周波電源と、
ウエハのエッジ領域を囲むように配置されるフォーカスリングと、
前記フォーカスリングに連結されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電源と、
前記ＤＣ電源及び前記高周波電源の電圧又は電流を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、前記下部電極に前記ＬＦ電源の電力が供給され、前記下部電極に配置されたウエハの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、前記ＤＣ電源が前記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力するように構成された、プラズマ処理装置。

【請求項15】

前記位相領域は、前記下部電極に配置されたウエハの電位が３π／２領域であることを特徴とする、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項16】

前記高周波電源の前記ＬＦ電源及び前記ＨＦ電源に統合連結された単一の整合器と、
前記整合器と前記下部電極との間に連結され、前記ＬＦ電源と前記ＨＦ電源によって生成された電圧又は電流波形を測定するセンサと、を含み、
前記制御部は、前記センサを介して前記ＬＦ電源が前記下部電極に供給するパルス状の電力の大きさを取得し、取得した電力の大きさが既設定の大きさ未満で供給される区間で前記ＤＣ電源が既設定の最小ＤＣ電圧を印加するように制御し、
前記最小ＤＣ電圧は、前記ＤＣ電源の電源供給を停止させるか、又は前記ＤＣ電源が一定臨界値以下の電源を供給したものと対応する値である、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項17】

前記フォーカスリングに流れるイオン電流を測定するように、前記フォーカスリングに下部の支持ユニットを介して連結されたセンサ部と、
前記フォーカスリングの面積、厚さ、構造、及び材質のうち少なくとも一つを含む前記フォーカスリング情報を格納した格納部と、をさらに含む、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項18】

前記制御部は、前記イオン電流及び前記フォーカスリング情報を用いた電圧勾配を有し、前記下部電極に配置されたウエハの電圧が有する負の電圧の大きさよりも小さいか又は同じ負のＤＣ電圧を、前記フォーカスリングに少なくとも一定区間入力するように構成された、請求項１７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項19】

前記制御部は、前記ＬＦ電源、前記ＨＦ電源、及び前記ＤＣ電源のうち少なくとも一つの波形を他の一つの波形に同期化させる同期信号を発生する信号発生回路、及び前記波形を確認するためのオシロスコープを含む、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項20】

前記ＤＣ電源及び前記フォーカスリングの間に連結されたＲＦフィルタをさらに含む、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エッチング装置に関し、特にプラズマ処理装置を制御する方法及び上記方法を行うプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のプラズマ処理装置では、高周波電力によりガスから生成されたプラズマによってエッチング処理を行い、ウエハに微細なホール等を形成する。高周波電源を処理容器内に印加してプラズマを生成すると、ウエハの表面でイオンを加速させることができるシース領域が発生するが、ウエハの最外郭領域では、シースが均一でないためイオンの入射角がずれてしまい、その結果、ウエハの表面に垂直なホールを形成することができなくなる。

【0003】

したがって、特許文献１は、ステージに載置されたウエハの周縁部の環状フォーカスリングにより、外周側が内周側より高くなる傾斜部を形成してバイアス電位の不連続性を緩和し、処理の面内均一性を向上させることができるプラズマ処理装置を提供している。

【0004】

しかし、上記プラズマ処理装置のみでは、プラズマ電位によりウエハの上部のシース厚さが可変するという問題を解決することが困難であり、ウエハのエッジ部とフォーカスリングとの間に形成された間隔Ｃ１にプラズマが入り込んでシースに歪みが生じるという問題点を解決することができなかった。

【0005】

具体的に、シース厚さが可変してシースの厚さが厚いときは、間隔Ｃ１とプラズマとの間の距離が長くなり、イオンがシースを通過しながら高い運動エネルギーを取得し、高い運動エネルギーを有するエッチング担当イオンが斜めに入射するようになる。一方、シースの厚さが薄くなるときは、イオンが十分に加速することができず、間隔Ｃ１においてウエハの外周側のイオンがウエハのエッジ部からウエハの内側に向かって斜めに入射してもイオンがチルトされる効果は大きくない。

【0006】

すなわち、フォーカスリングエッチングによってシース長さが一定ではなく、繰り返してその厚さが変化しながら、フォーカスリングとウエハとの間に流入するイオンのチルト角度及びイオンのチルト効果も変化し続けるという問題が発生しており、その結果、ウエハのエッジ部におけるホールが楕円形状になるという問題点が存在した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５－２７７３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来の問題点を解決するために、ステージに含まれた電極の電位が負のピークとなるタイミングであるときに、ＤＣ電源が負の直流電圧をフォーカスリングに入力するように制御するプラズマ処理装置を制御する方法及びプラズマ処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一実施例によると、プラズマ処理空間が提供される反応チャンバと、上記反応チャンバ内に配置され、上記反応チャンバ内にプラズマを形成するように配置された下部電極を含むステージと、上記反応チャンバ内に上記下部電極と対向するように配置される上部電極と、上記ステージに連結され、上記下部電極に２つのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を供給する高周波電源と、上記ステージに配置されたウエハのエッジ領域を囲むように配置されるフォーカスリングと、上記フォーカスリングに連結されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電源とを含むプラズマ処理装置を制御する方法において、上記高周波電源が上記下部電極に正弦波の電力を供給してプラズマを発生させる段階と、発生した上記プラズマ内のイオンを制御するように上記下部電極に上記高周波電源の電力が供給され、上記下部電極に配置されたウエハの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源が上記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する段階と、を含むことができる。

【0010】

このとき、上述したプラズマ処理装置を制御する方法をコンピュータ上で行うようにするコンピュータプログラムを記録したコンピュータ記録媒体を提供することができる。

【0011】

また、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理空間が提供される反応チャンバと、上記反応チャンバ内に配置され、上記反応チャンバ内にプラズマを形成するように配置された下部電極を含むステージと、上記反応チャンバ内に上記下部電極と対向するように配置される上部電極と、上記ステージに連結され、上記下部電極にＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を供給してプラズマを発生させるＨＦ電源及び上記プラズマ内のイオンを制御するＬＦ電源を含む高周波電源と、上記ウエハのエッジ領域を囲むように配置されるフォーカスリングと、上記フォーカスリングに連結されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電源と、上記ＤＣ電源及び上記高周波電源の電圧又は電流を制御する制御部と、をさらに含み、上記制御部は、上記下部電極に上記ＬＦ電源の電力が供給され、上記下部電極に配置されたウエハの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源が上記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力するように構成されることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一実施例によると、ウエハの外郭で真円のホールを生成するにあたり、イオンのチルトを低減し、形成されたアスペクト比を高め、ウエハとフォーカスリングの境界におけるシース長さを一定に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の構成を示す構成図である。

【図2】従来のプラズマ処理装置において、各構成の電位及びイオンエネルギー分布関数（ＩＥＤＦ）を示すものである。

【図3】従来のプラズマ処理装置において、電極に供給される電源の位相によるウエハとフォーカスリングとの間の電位差を示すものである。

【図4】従来のプラズマ処理装置において、電極に供給される電源の位相に応じたウエハとフォーカスリングとの間のイオンのチルト角度を示すものである。

【図5】本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法に従って印加された負の電圧を示すものである。

【図6】ウエハとその支持部材、フォーカスリングとその支持部材のキャパシタンスの差を示すものである。

【図7】図５による負の電圧が印加されていないときの実際のフォーカスリングの電位を示すものである。

【図8】ウエハに電位の大きさが異なる複数のパルス状の電位が入力されるときに、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法が行われたフォーカスリングに印加される電圧波形を示すものである。

【図9】本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法のフローチャートを示すものである。

【図10】本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法のフローチャートを示すものである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付の図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように好ましい実施例について詳細に説明する。ただし、本発明の好ましい実施例を詳細に説明するにあたり、関連する公知の機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、類似の機能及び作用をする部分に対しては、図面全体にわたって同じ符号を用いる。なお、本明細書において、「上」、「上部」、「上面」、「下」、「下部」、「下面」、「側面」等の用語は図面を基準としたものであり、実際には素子や構成要素が配置される方向によって異なることがある。

【0015】

さらに、明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているというとき、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある構成要素を「含む」とは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0016】

図１は、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）であってもよい。

【0017】

図１を参照すると、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置は、プラズマを用いてウエハＷを乾式エッチングすることができる。プラズマ処理装置は、反応チャンバ１０、基板支持アセンブリ２００、シャワーヘッドユニット３００、ガス供給ユニット５００を含むことができる。

【0018】

反応チャンバ１０は、内部に基板処理工程が行われる処理空間を提供することができる。反応チャンバ１０の内部は密閉された形状であってもよい。反応チャンバ１０は金属材質であってもよく、例えば、アルミニウム材質であってもよい。また、工程の安定性のために、反応チャンバ１０は接地されることができる。反応チャンバ１０の底面には排気孔１０２が形成されることができる。排気孔１０２は排気ライン１５１と連結されることができる。工程過程で発生した反応副産物及び反応チャンバ１０の内部空間に滞留するガスは、排気ライン１５１を介して外部に排出されることができる。排気過程によって、反応チャンバ１０の内部は所定の圧力に減圧されることができる。

【0019】

反応チャンバ１０の内部にはライナー13が提供されることができる。ライナー13は、上面及び下面が開放された円筒形状を有することができる。ライナー13は、反応チャンバ１０の内側面と接触するように提供されることができる。ライナー13は、反応チャンバ１０の内側壁を保護して、反応チャンバ１０の内側壁がアーク放電により損傷することを防止することができる。また、基板処理工程中に発生した不純物が、反応チャンバ１０の内側壁に蒸着することを防止することができる。選択的に、ライナー13は提供されなくてもよい。

【0020】

反応チャンバ１０の内部には基板支持アセンブリ２００が位置することができる。基板支持アセンブリ２００はウエハＷを支持することができる。基板支持アセンブリ２００は、静電気力を利用してウエハＷを吸着する支持ユニット２１０を含むことができる。基板支持アセンブリ２００は、支持ユニット２１０、下部カバー２５０、及びプレート２７０を含むことができる。

【0021】

反応チャンバ１０内には、ウエハＷを支持する支持ユニット２１０が配置される。支持ユニット２１０は、静電気力を利用してウエハＷを吸着する静電チャック（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈｕｃｋ）であってもよい。具体的に、支持ユニット２１０内には直流電極２２３が形成されている。直流電極２２３は直流電源１５０と電気的に連結される。直流電極２２３に印加された直流電流により直流電極２２３とウエハＷとの間には静電気力が作用し、静電気力によりウエハＷは支持ユニット２１０に吸着されることができる。

【0022】

すなわち、ステージ２３０の上面には、ウエハＷを静電力で吸着保持する静電チャックが設置されてウエハＷを吸着し、ウエハＷの周縁部には、例えば、シリコンを含む導電性のフォーカスリング２４０が配置されている。

【0023】

具体的に、支持ユニット２１０は、誘電板２２０、ステージ２３０、フォーカスリング２４０を含むことができる。支持ユニット２１０はウエハＷを支持することができる。

【0024】

誘電板２２０は支持ユニット２１０の上部に位置することができる。誘電板２２０は、円板形状の誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）として提供されることができる。誘電板２２０の上面にはウエハＷが載置されることができる。誘電板２２０の上面は、ウエハＷよりも小さい半径を有することができる。ウエハＷの端部領域は誘電板２２０の外側に位置することができる。

【0025】

誘電板２２０は、内部に直流電極２２３、ヒータ２２５、及び第１供給流路２２１を含むことができる。第１供給流路２２１は、誘電板２１０の上面から底面に提供されることができる。第１供給流路２２１は、互いに離隔して複数個形成され、ウエハＷの底面に熱伝達媒体が供給される通路として提供されることができる。

【0026】

直流電極２２３は直流電源１５０と電気的に連結されることができる。直流電極２２３と直流電源１５０との間にはスイッチが設置されることができる。このとき、直流電極２２３と直流電源１５０との間にＲＦフィルタ１６０を設置することができる。これは、高周波電源１２１、１２２によって生成されたＲＦ電力成分、例えば、ＬＦ、ＨＦ及びそのハーモニック（Ｈａｒｍｏｎｉｃ）成分が直流電源１５０に影響を及ぼさないように遮断するためである。

【0027】

ステージ２３０は金属板を含むことができる。例えば、ステージ２３０全体を金属板として提供されることができる。ステージ２３０は、高周波電力を発生させる高周波電源１２１、１２２と電気的に連結されることができる。高周波電源１２１、１２２はＲＦ電源として提供されてもよく、図１に示すように、ＬＦ電源１２１及びＨＦ電源１２２であってもよい。ステージ２３０と高周波電源１２１、１２２との間にスイッチが配置されることができる。スイッチがオン（ＯＮ）される間、ステージ２３０は高周波電源１２１、１２２から高周波電力の印加を受けることができ、ステージ２３０は電極（すなわち、バイアス電極）としての役割を果たす。整合器１３０は、高周波電源１２１、１２２とステージ２３０（すなわち、バイアス電極）との間に配置されることができる。

【0028】

シャワーヘッドユニット３００のうち、シャワーヘッド３１０は第４電源３５１ａと電気的に連結されることができる。第４電源３５１ａは高周波電源であってもよい。シャワーヘッド３１０は、第４電源３５１ａと電気的に連結又は接地されて電極（すなわち、ソース電極）として機能することができる。第２整合器３５１ｄは、プラズマ電力の反射損失を除去するためのインピーダンス整合を行わせる回路であって、シャワーヘッド３１０（すなわち、ソース電極）と第４電源３５１ａとの間に位置する。

【0029】

すなわち、ステージ２３０の上部にステージ２３０と対向するように平行に上部電極が設置され、ステージ２３０に設置された下部電極と上記シャワーヘッド３１０の上部電極との間の空間はプラズマ処理空間となる。

【0030】

ガス供給ユニット５００は、反応チャンバ１０の内部に工程ガスを供給する。ガス供給ユニット５００は、ガスフィーダ５１０、ガス供給配管５２０、及びガス貯蔵部５３０を含む。ガスフィーダ５１０は、反応チャンバ１０の上面の中央部に設置される。ガスフィーダ５１０から反応チャンバ１０の内部に工程ガスが供給される。

【0031】

一方、フォーカスリング２４０には、ＤＣ電源１００が電気的に接続され、ＤＣ電源１００から直流電圧が印加される。ＤＣ電源１００から供給される直流電圧及び直流電流の極性及び電流・電圧と、これらをオン・オフする電子スイッチの制御は、制御部４００により行われる。また、ＤＣ電源１００及び上記フォーカスリング２４０の間にＲＦフィルタ１１０を連結することができ、フォーカスリング２４０とＲＦフィルタ１１０との間にセンサ部１１１を連結することができる。これは、ＲＦフィルタ１１０を介して高周波電源１２１、１２２によって生成されたＲＦ電力成分が、例えば、ＬＦ、ＨＦ及びそのハーモニック（Ｈａｒｍｏｎｉｃ）成分、ＤＣ電源１００に影響を及ぼさないように遮断するためであり、センサ部１１１を介して上記フォーカスリング２４０に流れるイオン電流を測定するためである。

【0032】

ステージ２３０には、一つの整合器１３０を介してＬＦ電源１２１とＨＦ電源１２２を含む高周波電源１２１、１２２が接続されている。高周波電源１２１、１２２は、ステージ２３０にＬＦ電源１２１を介してＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力を印加し、ステージ２３０上のウエハＷにイオンが引き込まれる。このとき、ＬＦ電力が一定でなく揺れが発生し、イオンが引き込まれる際に、一定の方向にバーティカルに入射できなくなることがある。

【0033】

高周波電源１２１、１２２は、ステージ２３０にＨＦ電源１２２を介してＨＦ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力を印加する。ＨＦの周波数は、数十ＭＨｚで、１３．５６ＭＨｚ以上、例えば、１００ＭＨｚであれば好ましい。あるいは、ＬＦ電源１２１が供給するＬＦの周波数は、ＨＦの周波数より低い数百ＫＨｚ、数ＭＨｚであり、例えば、４００ｋＨｚであれば好ましい。単一の整合器１３０は、高周波電源の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。ステージ２３０には、予め定められた高周波をグランドに通過させるためのフィルタが接続されることができる。また、高周波電源のうちＨＦ電源１２２から供給されるＨＦ電力を上部電極に印加することもできる。

【0034】

このとき、ステージ２３０に備えられた下部電極と連結される単一の整合器１３０は、その間にセンサ１４０を配置することができる。センサ１４０は、高周波電源がステージ２３０に備えられた下部電極に供給する電圧、電流の波形を測定することができる。

【0035】

反応チャンバ１０内にエッチングガスを導入した状態で、ＨＦ電源１２２からＨＦ電力をステージ２３０に印加する。また、ＬＦ電源１２１からＬＦ電力をステージ２３０に印加する。

【0036】

シャワーヘッド３１０の上部電極のガス吐出孔から吐出された処理ガスは、主にＨＦ電力によって解離及び電離してプラズマが生成される。プラズマ内のラジカルやイオンによりウエハＷの被処理面がエッチングされる。また、ステージ２３０にＬＦ電力を印加することにより、プラズマ内のイオンを制御し、高アスペクト比のホールのエッチングを可能にするなど、プラズマの制御マージンを広げることができる。

【0037】

このような構成のプラズマ処理装置において、エッチング処理を行う際には、まず、エッチング対象のウエハＷを反応チャンバ１０内に搬入し、ステージ２３０上に配置する。そして、ガス供給ユニット５００が、シャワーヘッド３１０である上部電極を介してガスを反応チャンバ１０内に供給する。また、排気装置により反応チャンバ１０内の処理ガスを排気することができる。ここで、処理ガスとしては、従来用いられている種々のものを採用することができる。

【0038】

このように反応チャンバ１０内に処理ガスを導入した状態で、高周波電源１２１、１２２からＨＦ電力及びＬＦ電力をステージ２３０に印加する。また、直流電源１５０から直流電圧を直流電極２２３に印加し、ウエハＷをステージ２３０に保持する。また、ＤＣ電源１００から負の電圧をフォーカスリング２４０に印加する。

【0039】

このとき、本発明の一実施例に係る制御部４００は、ＤＣ電源１００から出力される負の電圧を、高周波電源１２１、１２２の電力供給経路に応じて、電圧、電流、発生したプラズマの発光周期又はウエハＷ（下部電極）上におけるプラズマのシース厚さの変化の各周期内の特定位相領域に印加し、負の電圧のオンとオフとを交互に繰り返して制御することができる。

【0040】

高周波電源１２１、１２２の電力供給経路は、ＬＦ電源１２１、整合器１３０、センサ１４０、ステージ２３０、反応チャンバ１０内の処理空間、上部電極、グランドを意味することができる。高周波電源１２１、１２２の電力供給経路に応じて測定される電圧、電流とは、ＬＦ電源１２１からステージ２３０に至るまでの部分経路及び上部電極で測定される電圧、電流を含むことができる。

【0041】

また、プラズマの発光周期、ウエハＷ上のプラズマのシース厚さの変化の周期を指標としてもよい。プラズマの発光周期は、フォトダイオード、フォトマイクロセンサなどにより検出することができる。シース厚さについては、ＩＣＣＤカメラ等を用いてナノｓｅｃの間隔でシャッターを押し、これによって、シース厚さの変化を測定することができる。

【0042】

あるいは、別途の格納部６００にウエハＷの種類、実行するエッチング工程タイプ、イオンのチルト程度に応じて対応する電位などを含むウエハＷの処理パラメータを格納することができる。格納部６００に既に格納されたパラメータを制御部４００の制御実行に用いることができる。上記格納部６００は、本発明のために別途に備えたデータベースであってもよいが、工程を進行するための工程情報が格納されたメインデータベースであってもよい。

【0043】

また、ステージ２３０は、ウエハＷを配置する電極（下部電極）の一実施例である。上部電極は、下部電極と対向する電極の一実施例である。高周波電源１２１、１２２は、下部電極にバイアス電力を供給するバイアス電源と、下部電極又は上部電極にバイアス電力よりも高い周波数のソースパワーを供給するソース電源の一実施例である。ＤＣ電源１００は、フォーカスリング２４０に直流電圧を供給する直流電源の一例である。ソース電源は、反応チャンバ１０内にプラズマを供給するプラズマ発生源に相当する。

【0044】

制御部４００は、バイアス電源、ソース電源及び直流電源を制御する制御部の一実施例である。バイアスパワーを印加する下部電極（ステージ２３０）の電位を、電極電位ともいう。

【0045】

本発明の一実施例に係る制御部４００は、上記高周波電源１２１の電力が供給されて上記下部電極が負のピーク電圧を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源１４０が上記フォーカスリング２４０に負のＤＣ電圧を入力するように制御することができる。すなわち、毎周期の特定位相領域ごとに入力を制御することができる。

【0046】

このとき、上記特定位相領域は、上記下部電極電位の位相が３π／２領域であり、上記３π／２領域とは、上記下部電極電位の位相のうち、３π／２の位相を基準に既設定の幅を有する領域を意味することができる。

【0047】

すなわち、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理空間が提供される反応チャンバ１０、上記反応チャンバ１０内に配置され、上記反応チャンバ１０内にプラズマを形成するように配置された下部電極を含むステージ２３０、上記反応チャンバ１０内に上記下部電極と対向するように配置される上部電極、上記ステージ２３０に連結され、上記下部電極にＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を供給してプラズマを発生させるＨＦ電源１２２及び上記プラズマ内のイオンを制御するＬＦ電源１２１を含む高周波電源１２１、１２２、上記ウエハＷのエッジ領域を囲むように配置されるフォーカスリング２４０、上記フォーカスリング２４０に連結されてＤＣ電圧を供給するＤＣ電源１００、並びに上記ＤＣ電源１００及び上記高周波電源１２１、１２２の電圧又は電流を制御する制御部４００をさらに含み、上記制御部４００は、上記下部電極に上記ＬＦ電源１２１の電力が供給され、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源１００が上記フォーカスリング２４０に負のＤＣ電圧を入力するように構成されることができる。

【0048】

具体的に、図２～図４は、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法を行わない時のウエハＷとフォーカスリング２４０との間の関係を示すものであり、図５は、これを解決するために、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法に従って印加された負の電圧を示すものである。

【0049】

図２に示すように、高周波電源のうち、ＨＦ電源１２２が下部電極を介してウエハＷに入力されると、プラズマが発生し、図２（ａ）に示すようにプラズマ電位が形成され、高周波電源のうち、ＬＦ電源１２１が下部電極を介してウエハＷに入力されると、プラズマ内のイオンを制御してエッチングを行い、ウエハＷの電位とフォーカスリング２４０の電位との差が生じる。プラズマ電位は、ウエハ電位の最も高い電位よりも少し高い電位を有し、ウエハＷの電位は、ＨＦ電源１２２よりも低周波数であるＬＦ電源１２１によって決定される。

【0050】

図２（ｂ）に示すように、ウエハＷに入射するイオンは、第１イオンエネルギー４１と第２イオンエネルギー４２とに区分され、イオンエネルギー分布関数（ＩＥＤＦ）においてエネルギー分布を形成し、第１イオンエネルギー４１は、ウエハ電位とフォーカスリング電位が正電圧として最も大きいとき、第２イオンエネルギー４２は、ウエハ電位とフォーカスリング電位が負電圧として最も大きいときに形成される。絶対的な電位値が大きいときは、ウエハ電位とフォーカスリング電位が負電圧として最も大きいときである第２イオンエネルギー４２を有するときである。

【0051】

具体的に、第１イオンエネルギー４１及び第２イオンエネルギー４２は、ＬＦ電源１２１のＬＦ電位が一定ではなく、波形を形成することによって発生するものであり、第１イオンエネルギー４１を有する領域においてウエハＷに入射するイオンと、第２イオンエネルギー４２を有する領域においてウエハＷに入射するイオンは、いずれもエッチングを行うエッチング担当イオンエネルギーであるが、第１イオンエネルギー４１を有する領域のイオンは、シースを通過することでエネルギーが弱くなり、エッチングを進行するには不足するのに対し、第２イオンエネルギー４２を有する領域のイオンは、シースを通過してからも十分に高いエネルギーを有するため、トレンチホールをバーティカルに形成することができる。

【0052】

特に、図３では、ＲＦの１周期内において各位相別のウエハＷとフォーカスリング２４０との間の電位差を示しているが、ＬＦ電源１２１から供給される電源の位相がπ／２のとき及びπのときよりも、３π／２のときにウエハＷとフォーカスリング２４０との間の電位差がより急激に変化する。ＬＦ電源１２１から供給される電源の位相がπ／２のとき及びπのときは、同じ高さで電位が正の電位であれ負の電位であれ１０Ｖ内外の差が発生するとすれば、ＬＦ電源１２１から供給される電源の位相が３π／２のときには、同じ高さで３０～４０Ｖ内外の電位差が発生する。図３を参照すると、ウエハ電位は－３００Ｖであり、フォーカスリング２４０電位は－２７０Ｖ～－２６０Ｖである。特に、ウエハＷとフォーカスリング２４０の上部では、高さが同一であるときにウエハ電位とフォーカスリング２４０との電位差が大きくなく、一定に変化するが、ウエハＷとフォーカスリング２４０との間の隙間では急激に電位差が発生する。

【0053】

問題は、図４に示すように、ウエハＷとフォーカスリング２４０との間の隙間で急激に電位差が発生すると、シースの厚さが不均一に変化するということである。

【0054】

まず、ＬＦ電源１２１から供給される電源の電位とウエハＷの電位とが同一であると仮定する。

【0055】

図４（ａ）のように、ウエハＷの電位が正弦波の波長で供給されるとき、上記電位の位相はπ／２のときと０、πのとき、３π／２のときとに分けられることができる。０、πのとき（図４（ｂ））のプラズマのシース長さを基準にすると、π／２のとき（図４（ｃ））はシース長さがより短くなり、３π／２のとき（図４（ｄ））はシース長さがより長くなる。図４（ｃ）に示すように、シース長さが短くなると、ウエハＷとフォーカスリング２４０との間の隙間に入射するイオンの角度が傾くようになるが、この位相でのシース長さは、数十マイクロメートル程度と非常に短く、シース電圧も数十ボルト程度と非常に低いため、イオンが傾いてウエハＷに入射したとしても、上記運動エネルギーは図２（ｂ）中の第１イオンエネルギー４１程度に低くなる。したがって、エッチング過程を行うにあたり、図２（ｂ）中の第２イオンエネルギー４２を有するイオンに比べてイオンのチルト効果が大きくないと見なすことができる。

【0056】

一方、図４（ｄ）に示すように、シース長さが長くなると、ウエハＷとフォーカスリング２４０との間の隙間に入射するイオンの角度が多く傾いて、このとき、シース電圧は数百ボルト、数キロボルトとなることができ、その長さも数ミリメートルに相当するようになる。この位相で、イオンはシースを通過しながら非常に高い運動エネルギーを得るようになり、上記運動エネルギーは図２（ｂ）中の第２イオンエネルギー４２に該当する。すなわち、ウエハＷのエッジ領域でエッチングを担当するイオンは、第２イオンエネルギー４２であって、斜めに入射するため、ホールの真円度が大きく保持されにくく、深くてバーティカル（ｖｅｒｔｉｃａｌ）なトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）を形成することが困難である。

【0057】

すなわち、各位相（ｐｈａｓｅ）別にウエハＷとフォーカスリング２４０との間に電位差が発生することによって、ウエハＷのエッジ領域に入射するイオン入射角と入射エネルギーが変化する。

【0058】

したがって、シース長さが一定に保持されると同時にイオンのウエハＷエッジ入射角度が垂直に形成されるように、図４（ｄ）のようにウエハＷの電位の位相が３π／２であるとき、ウエハＷ及びフォーカスリング２４０間の電位差を小さく形成するように制御する必要がある。

【0059】

このために、図５に示すように、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法は、発生した上記プラズマ内のイオンを制御するように下部電極に上記高周波電源１２１、１２２の電力が供給され、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧が負のピーク値を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源１００が上記フォーカスリング２４０に負のＤＣ電圧（７１又は７２）を入力する段階を含むことができる。すなわち、毎周期の特定位相領域であるときに入力を制御するものである。

【0060】

具体的な一実施例として、上記特定位相領域は、上記下部電極に配置されたウエハＷの電位の３π／２領域であり、３π／２領域とは、ウエハＷ電位の位相が３π／２である地点を基準とする領域を意味する。

【0061】

図５に示すように、高周波電源１２１、１２２から供給された電力によりウエハＷの電位が発生し、線ａに示すＬＦ電圧の振幅と、線ｂに示すＨＦ電圧とが互いに重なって振動する。このとき、位相がπ／２の領域では、ウエハＷの電位が正のピークとなり、３π／２の領域では、ウエハＷの電位が負のピークとなる。ウエハＷの電位が負のピークとなるとき、シース厚さが厚くなり、第２イオンエネルギー４２（図２（ｂ）参照）を有するイオンが入射するチルト角度が大きくなることを防止するために、フォーカスリング２４０にＤＣ電圧（７１又は７２）を入力してウエハＷとフォーカスリング２４０との間の電位差を低減することができる。

【0062】

具体的に、フォーカスリング２４０に供給されるＤＣ電圧７１は、ウエハＷの電位の大きさと同一であることができる。

【0063】

言い換えれば、ＤＣ電源１００が上記フォーカスリング２４０に負のＤＣ電圧を入力する段階で、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧が有する負の電圧の大きさと同じ大きさの負のＤＣ電圧を少なくとも一定区間、上記フォーカスリング２４０に入力することができ、図５には、ＤＣ電圧の大きさ及び一定区間を表すＤＣ電圧７１が示されている。

【0064】

一実施例として、ＤＣ電圧７１は、ウエハＷとフォーカスリング２４０との電位差だけ入力されるべきであるが、フォーカスリング２４０にＤＣ電圧７１が供給されることでプラズマ密度にも影響を及ぼし、実質的には、ウエハＷの電位と同じ大きさの電圧であるＤＣ電圧７１を入力するか、又はそれより小さい電圧を入力することができる。

【0065】

このとき、上記ＤＣ電圧７１が第１電圧値を供給する上記第１電圧状態と、上記第１電圧値より低い少なくとも一つの電圧値を有する第２電圧状態とを周期的に繰り返し、上記高周波電源１２１、１２２の電力供給によって、上記下部電極に配置されたウエハＷの電位が負のピークとなる区間で上記第２電圧状態を保持し、その他の区間では上記第１電圧状態を保持する段階を含むことができる。

【0066】

また、本発明の一実施例によると、上記ウエハＷの処理パラメータに応じて上記下部電極に配置されたウエハＷの電位の３π／２領域で上記ＤＣ電圧が第２状態を保持する時間を決定する段階をさらに含むことができる。

【0067】

図５に示すように、フォーカスリング２４０に供給されるＤＣ電圧７１は、ウエハＷの電位の３π／２領域で瞬間的に発生するだけでなく、一定時間の間保持されて一定の幅を有することができ、図５に示されるＤＣ電圧７１のようなスクエア形状であることができる。ＤＣ電圧７１が第２電圧状態であり、その他のウエハＷ電位が０である領域が第１電圧状態である。

【0068】

したがって、ウエハＷ電位の周期が繰り返されるとき、ＤＣ電圧７１も第１電圧状態及び第２電圧状態を連続的に繰り返すことができる。

【0069】

また、第２電圧状態を保持する時間は、ウエハＷの処理パラメータによって決定されることができ、例えば、ウエハＷの種類及び注入されるガスの種類など、エッチング工程のパラメータによって予想されるウエハＷのエッジ領域のイオンのチルト程度が定められており、本発明の一実施例に係る制御部４００は、ウエハＷの電位の３π／２領域におけるウエハＷの電圧の大きさ、及び予測されるか又は格納部６００に格納されたイオンのチルト程度に対応する第２状態を保持する時間を決定して、図５のようにＤＣ電圧ｄ１、７１を供給することができる。

【0070】

一方、本発明の一実施例によると、上記ＤＣ電源１００が上記フォーカスリング２４０に負のＤＣ電圧ｄ２、７２を入力する段階で、上記負のＤＣ電圧７２は、上記位相領域の間、上記電圧勾配に応じて絶対値の大きさが一定に大きくなり、上記位相領域以外の領域では電圧が０であり得る。

【0071】

図５に示すように、実際のフォーカスリング２４０に供給されるＤＣ電圧がＤＣ電圧ｄ１、７１になるためには、フォーカスリング２４０に供給されるＤＣ電源１００のＤＣ電圧はＤＣ電圧ｄ２、７２でなければならない。これについては、図６及び図７で後述する。

【0072】

図６は、ウエハＷとその支持部材２１１、フォーカスリング２４０とその支持部材２１２を簡略化した回路図であり、図７は、図５による負の電圧ｄ２、７２が印加されていないときの実際のフォーカスリング２４０の電位を示すものである。

【0073】

図６に示すように、ウエハＷ及びフォーカスリング２４０を支持する支持ユニット２１０において、ウエハＷを支持するウエハ支持部材２１１、フォーカスリング２４０を支持するフォーカスリング支持部材２１２が含まれ、ウエハＷとウエハ支持部材２１１は直列連結されたキャパシタと同様であり、フォーカスリング２４０とフォーカスリング支持部材２１２も直列連結されたキャパシタと同様である。ウエハＷとフォーカスリング２４０とが支持ユニット２１０を介して互いに連結されるが、その間に複数の構成要素が配置されてウエハＷ及びウエハ支持部材２１１と、フォーカスリング２４０及びフォーカスリング支持部材２１２との間にカップリングキャパシタＣが存在することができ、その結果、上記高周波電源１２１、１２２の電力は、上記カップリングキャパシタを介してフォーカスリング２４０に印加できることを意味する。ウエハＷ及びウエハ支持部材２１１と、フォーカスリング２４０及びフォーカスリング支持部材２１２とはそれぞれ、その面積、厚さ及び構成材質等が異なることができ、フォーカスリング２４０及びフォーカスリング支持部材２１２のキャパシタンスは、ウエハＷ及びウエハ支持部材２１１のキャパシタンスよりも小さくなる。

【0074】

言い換えれば、シース長さの長いウエハ電位の位相が３π／２領域においてシース境界がプラズマ本体側へ移動しながら、より多くのイオンがウエハＷとフォーカスリング２４０に入射するようになり、このとき、フォーカスリング２４０がより速くチャージされることで、ウエハＷとフォーカスリング２４０との間に電位ムラが生じる。

【0075】

例えば、図７に示すように、フォーカスリング２４０に連結されたＤＣ電源１００から一定の負のＤＣ電圧９２を供給する場合、実際のフォーカスリング２４０の電位は、図７に示す電位９１を有するようにより、本来の目的達成の効率が低下することがある。言い換えれば、ＤＣ電源１００が一定のＤＣ電圧９２を供給すると、時間に応じてイオン（電流）がフォーカスリング２４０をチャージさせながらフォーカスリング２４０の電位は次第に上昇し、その結果、フォーカスリング２４０は、図７のような不均一な形態の電位９１を有するようになる。

【0076】

したがって、ウエハＷ電位とフォーカスリング２４０電位との不均一な電位差を低減し、フォーカスリング２４０に一定のＤＣ電圧を提供するために、図５に示すように電圧勾配を有するＤＣ電圧ｄ２、７２を供給することができる。

【0077】

本発明の一実施例によると、電圧勾配を有するＤＣ電圧ｄ２、７２を供給するために、上記フォーカスリング２４０に下部の支持ユニット２１０を介して連結されたセンサ部１１１によって上記フォーカスリング２４０に流れるイオン電流を測定する段階と、上記フォーカスリング２４０の面積、構造、及び材質のうち少なくとも一つを含むフォーカスリング情報によって計算された上記フォーカスリング２４０のキャパシタンスを取得する段階と、上記イオン電流及び上記キャパシタンスを用いた電圧勾配を有し、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧が有する負の電圧の大きさより小さいか又は同じ負のＤＣ電圧を、上記フォーカスリング２４０に少なくとも一定区間入力する段階と、を含むことができる。

【0078】

上記計算されたキャパシタンス値は格納部６００に格納されることができ、上記電圧勾配の計算のために格納部６００から制御部４００にキャパシタンスを伝達することができる。

【0079】

言い換えれば、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置は、上記フォーカスリング２４０に流れるイオン電流を測定するように、上記フォーカスリング２４０に下部の支持ユニット２１０を介して連結されたセンサ部１１１と、上記フォーカスリング２４０のキャパシタンスを含む上記ウエハＷの処理パラメータを格納した格納部６００と、をさらに含むことができる。

【0080】

一方、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧が負の電圧を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源１００が上記フォーカスリング２４０に、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧の大きさに応じて異なる負のＤＣ電圧を入力することができる。

【0081】

図８は、ウエハＷに電位の大きさが異なる複数のパルス状の電位が入力されるときに、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法が行われたフォーカスリング２４０に印加される電圧波形を示すものである。

【0082】

図８（ａ）に示すように、上記高周波電源１２１、１２２がデューティサイクルに応じて異なる電圧の大きさを有するパルス状の電力（Ｐｕｌｓｅｄ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を上記下部電極に供給する場合、上記パルス状の電力が既設定の大きさ未満で供給されるデューティサイクルの間に既設定の最小ＤＣ電圧を印加する段階を含むことができる。図８（ｂ）のように、上記ＤＣ電源１００が一定臨界値以下の電源を供給したものと対応する値であるか、又は図８（ｃ）のように、上記ＤＣ電源１００が電源の供給を停止させてＤＣ電圧が０となることができる。

【0083】

具体的に、図８（ａ）に示すように、ウエハＷ電位として上記高周波電源１２１、１２２がパルス状の電力（Ｐｕｌｓｅｄ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を供給する際、ｈｉｇｈ ｓｔａｔｅとｌｏｗ ｓｔａｔｅを有することができ、ｈｉｇｈ ｓｔａｔｅとｌｏｗ ｓｔａｔｅとに単なる２つに分けられるものではなく、一定の電力範囲内で段階別のｓｔａｔｅを有することができる。例えば、電位が最も大きい１段階、中間電位を有する２段階、電位が最も低い３段階を繰り返すことができ、これは、例示的な数値に過ぎず、特許請求の範囲は、上記数値に制限されない。

【0084】

本発明の一実施例によると、フォーカスリング２４０に印加されるＤＣ電圧が第１電圧値Ｖｂ１を供給する第１電圧状態と、上記第１電圧値よりも低い少なくとも一つの電圧値Ｖｂ２を有する第２電圧状態を周期的に繰り返し、高周波電源１２１の電力供給によって上記下部電極に配置されたウエハＷの電位が負のピークとなる区間で上記第２電圧状態を保持し、その他の区間では上記第１電圧状態を保持することができる。

【0085】

したがって、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ウエハ電位の３π／２の位相領域であるとき、負の電圧であるＶｂ２を供給し、その他の位相ではＶｂ１を供給する。

【0086】

ただし、ウエハの電位が最も低い３段階領域は、エッチングのための電力を供給する段階ではなく、プラズマを保持するためにＲＦ電力を供給する段階であって、イオンエネルギーが他の段階に比べて非常に小さくなるため、別途に負のＤＣ電圧を供給してイオンエネルギーを別途制御する必要性が低い。

【0087】

したがって、３段階のような一定のオフセットウエハ電位では、ＤＣ電圧として０を印加するか、又は非常に小さい基本ＤＣ電圧のみを提供することができる。上述した内容と重複する内容は、説明の簡略化のために省略する。

【0088】

言い換えれば、本発明の一実施例によると、上記高周波電源１２１、１２２の上記ＬＦ電源１２１及び上記ＨＦ電源１２２に統合連結された単一の整合器１３０及び上記整合器１３０と上記下部電極との間に連結され、上記ＬＦ電源１２１と上記ＨＦ電源１２２によって生成された電圧又は電流波形を測定するセンサ１４０を含み、上記制御部４００は上記センサ１４０を介して上記ＬＦ電源１２１が上記下部電極に供給するパルス状の電力の大きさを取得し、取得した電力の大きさが既設定の大きさ未満で供給される区間において、上記ＤＣ電源１００が既設定の最小ＤＣ電圧を印加するように制御し、上記最小ＤＣ電圧は、上記ＤＣ電源１００の電源供給を停止させるか、又は上記ＤＣ電源１００が一定臨界値以下の電力を供給したものと対応する値である。

【0089】

一方、本発明の一実施例によると、エッチング工程により上記フォーカスリング２４０がエッチングされるとき、上記フォーカスリング２４０及び上記ウエハＷの段差に対応する電位をさらに供給することができる。フォーカスリング２４０のエッチングによるＤＣ電圧補償は、工程時間に応じたテーブル値に対応する値で決定することができ、上記工程時間に応じたテーブル値は格納部６００に格納されることができる。このとき、フォーカスリング２４０に印加される電圧の勾配は、格納部６００に格納された、エッチングされたフォーカスリング２４０に対応するキャパシタンスに応じて変更されることができる。

【0090】

また、本発明の一実施例に係る制御部４００は、上記ＬＦ電源１２１、上記ＨＦ電源１２２、及び上記ＤＣ電源１００のうち少なくとも一つの波形を、他の一つの波形に同期化させる同期信号を発生する信号発生回路（図示せず）、及び上記波形を確認するためのオシロスコープ（図示せず）を含むことができる。ＬＦ電源１２１の電力の一部を受けて波形を取得し、それに応じた同期信号又は波形の特定位相領域と対応するタイミングと同様にＤＣ電圧を提供するなどの制御を行うことができる。

【0091】

図９及び図１０は、本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法のフローチャートを示すものである。

【0092】

図９に示すように、本発明の一実施例によると、発生した上記プラズマ内のイオンを制御するように、上記下部電極に上記高周波電源１２１、１２２の電力が供給され、上記下部電極に配置されたウエハＷの電圧が負の電圧を有する位相領域であるとき、上記ＤＣ電源１００が上記フォーカスリング２４０に負のＤＣ電圧を入力する段階Ｓ１１４０を行うことができる。

【0093】

上記高周波電源は、プラズマ密度を制御するＨＦ（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源１２２及び上記プラズマにおいてイオンエネルギーを制御するＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源１２１を含むことができる。

【0094】

一実施例として、上記高周波電源のうち、ＨＦ電源１２２が上記下部電極に正弦波の電力を供給してプラズマを発生させる段階の後に段階Ｓ１１４０を行うことができ、段階Ｓ１１４０でプラズマ内のイオンを制御するために、高周波電源のうち、ＬＦ電源１２１が電力を供給して形成されたウエハＷの電圧の位相が３π／２領域のとき、上記ウエハＷの電圧の大きさと対応する負のＤＣ電源をフォーカスリング２４０に供給することができる。これは、初期の１回で位相（Ｐｈａｓｅ）を補正するための過程であり、位相補正が終了すると、ＬＦ電源１２１、ＨＦ電源１２２、及びＤＣ電源１００は同時にオン／オフを行うことができる。

【0095】

下部電極の電位によるウエハ電位とフォーカスリング２４０の電位とを同期化させるためには、図１０に示すように、上記ＤＣ電源１００が上記フォーカスリングに負のＤＣ電圧を入力する段階の前に、上記ＨＦ電源１２２の位相を基準に上記ＬＦ電源１２１を同期化する段階（Ｓ１１１０）、上記ＬＦ電源１２１の位相を基準に上記ＤＣ電源１００の位相を同期化する段階（Ｓ１１２０）及び上記高周波電源１２１、１２２に連結されたセンサ１４０を介して上記ＬＦ電源１２１によって上記下部電極に供給される電圧又は電流波形を取得する段階（Ｓ１１３０）を行うことができる。

【0096】

その後、段階Ｓ１１４０で指定された時間であるＲＦ位相領域では、ＤＣ電圧が負のＤＣ電圧である第２電圧値を有する第２電圧状態を保持するようにＤＣ電源１００を駆動するか（Ｓ１１４１）、又は指定された時間以外の区間では、ＤＣ電圧が第１電圧状態を保持するようにＤＣ電源１００を駆動することができる（Ｓ１１４２）。

【0097】

このとき、段階Ｓ１１４２において、高周波電源の電圧が一定の電圧オフセット以下の値である場合、ＤＣ電源１００を停止させてＤＣ電圧が０となるようにすることができる。

【0098】

したがって、シース長さを一定に保持し、ウエハの外郭で高いアスペクト比のホールを開けるために、ＬＦ電圧の大きさに応じてシース長さが大きく変化する位置でＤＣ電圧を印加し、上記ＤＣ電圧のオン／オフ及び勾配を調節することが必要である。

【0099】

さらに、本発明は、上述の方法をコンピュータ上で行うためのコンピュータプログラムを格納するコンピュータ記録媒体を提供することができる。

【0100】

上述した本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置を制御する方法は、コンピュータで実行されるためのプログラムで作製され、コンピュータが読み出し可能な記録媒体に格納されることができる。コンピュータが読み出し可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ記憶装置などが含まれる。また、コンピュータが読み出し可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータが読み出し可能なコードを格納され実行されることができる。そして、上記方法を実現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野におけるプログラマによって容易に推論されることができる。

【0101】

なお、本発明の説明において、「～部」は、様々な方式、例えば、プロセッサ、プロセッサによって行われるプログラム命令、ソフトウェアモジュール、マイクロコード、コンピュータプログラム生成物、ロジック回路、アプリケーション専用集積回路、ファームウェアなどにより実現されることができる。

【0102】

本出願の実施例に開示された方法の内容は、ハードウェアプロセッサで直接実現されることができ、又はプロセッサのうち、ハードウェア及びソフトウェアモジュールの組み合わせで実現されて実行完成することができる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ、プログラマブル読み取り専用メモリ、又は電気的消去可能プログラマブルメモリ、レジスタなどのような従来の格納媒体に格納することができる。上記格納媒体はメモリに位置し、プロセッサはメモリに格納された情報を読み取り、そのハードウェアと結合して上述した方法の内容を完成させる。重複を防止するために、ここでは詳細な説明を省略する。

【0103】

本発明は、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されない。添付の特許請求の範囲によって権利範囲を限定するものとし、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更できることは、当技術分野における通常の知識を有する者に自明である。

【符号の説明】

【0104】

１０：反応チャンバ
１００：ＤＣ電源
１１０、１６０：ＲＦフィルタ
１１１：センサ部
１２１、１２２：高周波電源
１３０：整合器
１４０：センサ
１５０：直流電源
２００：基板支持アセンブリ
２１０：支持ユニット
２１１：ウエハ支持部材
２１２：フォーカスリング支持部材
２２０：誘電板
２２３：直流電極
２３０：ステージ
２４０：フォーカスリング
３００：シャワーヘッドユニット
３１０：シャワーヘッド
４００：制御部
５００：ガス供給ユニット
６００：格納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】