KR100415226B1 - 플라즈마처리장치 - Google Patents

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KR100415226B1
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Abstract

본 발명은 펄스 플라즈마에 의한 처리를 최적화하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스(도 4a)의 온 타이밍(on-timing)에 맞춰서, 각 펄스에 있어서의 상승 초기의 주파수를 정상시보다도 높게 쉬프트시킨다(도 4b). 이에 따라, 처리실내에 플라즈마가 없는 상태, 혹은 희박한 상태하에서의 높은 공진 주파수에서, 고주파 전력 펄스는 정합(整合)되어져서 펄스 플라즈마의 착화(着火) 성능은 높아진다.
본 발명은, 피처리체의 처리면상에서의 전위의 최대값 또는 최소값, 혹은 평균값이 소정값 이하로 되도록, 바이어스용의 고주파 전력 펄스를 제어한다. 이 제어의 수단으로서는, 바이어스용의 고주파 전력 펄스의 출력 파형을 제어하는 수단 및 바이어스용의 고주파 전력 펄스의 주파수를 제어하는 수단 등이 있다. 이 제어에 의해, 피처리체에 이온이 충돌하는 것에 의한, 피처리체로의 손상(damage)이 경감되어 균일한 플라즈마 처리가 실행된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼나 LCD용 기판 등의 피처리체에 대하여 에칭 처리, 애싱(ashing) 처리 혹은 CVD 처리 등의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 반도체 웨이퍼나 LCD용 기판 등의 피처리체에 대하여 에칭 처리 등의 플라즈마 처리를 실행하는 장치로서는, 평행 평판형 플라즈마 처리 장치, ECR 플라즈마 처리 장치 및 유도 결합형 플라즈마 처리 장치 등의 여러가지의 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다.
예를 들어, 평행 평판형 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다. 평행 평판형 플라즈마 처리 장치는 기밀한 처리 용기내에 마련된 처리실 및 처리실내에 대향 배치된 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대, 상부 전극과 하부 전극을 겸한탑재대 중 어느 한쪽에 일정 주파수의 고주파 전력을 인가하는 전원을 구비하고 있고, 처리실내에 도입되는 소정의 처리 가스는 고주파 전력에 의해 플라즈마화되며, 해당 플라즈마에 의해 피처리체는 소정의 플라즈마 처리가 실시된다.
이 플라즈마 처리 장치에 있어서, 일정 주파수의 고주파 전력이 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대 중 어느 한쪽의 전극에 연속하여 인가되면, 처리실내의 전자(電子) 온도가 상승하여, 처리 가스의 해리가 과도하게 진행된다. 이 결과, 선택비 및 홀내의 에칭율이 저하한다고 하는 문제가 발생한다. 종래의 처리 장치에서는, 선택비 혹은 홀내의 에칭율의 향상에 대해서는 자연히 한계가 있다. 최근의 반도체 장치의 초고집적화 및 소형화에 대응하기 위해서, 초미세 가공(예컨대, 고 애스펙트비(aspect ratio)의 홀 가공 등)을 가능하게 하는 기술이 요구되고 있고, 이 요구에 대응하기 위해서, 상기 한계를 극복하는 것이 필요로 되어 있다.
개량된 장치는 고주파 펄스열(고주파 신호에 온-오프 제어, 하이 레벨-로우 레벨 제어 중 어느 하나를 실시함으로써 형성되는 펄스열이며, 그 펄스열 중의 각 펄스는 고주파 성분을 포함함)을 형성하고, 이 고주파 펄스열을 증폭하여 고주파 전력 펄스열을 형성하며, 해당 고주파 전력 펄스열을 해당 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대 중 어느 한쪽의 전극에 인가하여, 펄스 플라즈마(간헐적으로 형성된 플라즈마)를 형성하고 있다.
이 장치는 간헐적인 펄스 플라즈마를 처리실내에 형성하여, 처리실내의 전자 온도의 상승을 억제하면서, 또한 처리 가스를 임의의 속도로 해리할 수 있으므로, 선택비 및 홀내의 에칭율을 향상시킬 수 있다.
고주파 전력이 오프(off)인 경우에는, 해당 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대 사이에 플라즈마가 존재하지 않는 기간이 발생한다. 또한, 고주파 전력이 로우 레벨인 경우나 애프터 글로우(after glow) 방전인 경우에는, 해당 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대 사이의 플라즈마 밀도가 희박한 기간이 발생한다. 이들 기간 동안에는, 해당 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대 사이의 캐패시턴스는 플라즈마 발생시에 비해 작기 때문에, 플라즈마 발생시와는 공진 조건이 상위하다. 이 때문에, 일정 주파수의 고주파 전력 펄스열이 해당 상부 전극 혹은 하부 전극을 겸한 탑재대에 인가되는 종래의 장치에서는, 비(非)매칭되어 상기 기간 동안에 플라즈마를 발생시키는 효율이 저하되고, 플라즈마 처리의 비율이 저하된다는 과제가 있었다.
해당 고주파 전력 펄스열의 각 펄스의 상승 직후 혹은 오프인 기간 동안에는, 해당 상부 전극과 하부 전극을 겸한 탑재대 사이의 임피던스가 급격히 변화한다. 종래의 매칭 회로는, 이 임피던스의 급격한 변화에 추종할 수 없어서, 고주파 전력의 해당 전극으로의 입력에 의해 발생하는 반사파를 완화하는 것이 곤란하다는 과제도 있었다.
종래의 장치에서는, 고주파 전력 펄스열의 각 펄스의 상승 직후의 기간 동안에, 전자 온도가 급격히 상승하여 피처리체가 손상을 받을 우려도 있었다.
피처리체를 탑재한 하부 전극을 겸한 탑재대에, 바이어스용의 고주파 전력 펄스열을 인가함으로써, 펄스 플라즈마가 균일하게 피처리체에 인입(引入)되도록 한 플라즈마 처리 장치가 제안되어 있다. 이 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마 발생용의 고주파 전력 펄스열의 각 펄스가 상승할 때 혹은 오프로 되어 있을 때에, 피처리체에 인가되는 고주파 전력의 최대 전압값, 최소 전압값(Vpp) 및 피처리체에 인가되는 고주파 전력의 평균 전압값(VDC)은 급격히 변화하여, 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 게이트 산화막이 파괴되는 등, 피처리체가 손상을 받는다고 하는 과제도 있었다.
본 발명의 목적은 고주파 신호를 온-오프 제어하거나, 하이 레벨-로우 레벨 제어함으로써 고주파 펄스열을 형성하고, 이 고주파 펄스열을 증폭하여 고주파 전력 펄스열을 형성하며, 해당 고주파 전력 펄스열을 플라즈마원에 인가하여, 간헐적인 펄스 플라즈마를 형성하는, 종래의 플라즈마 처리 장치를 개량하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 상기한 바와 같은 과제를 해결·경감하는 데 있다.
또, 본 발명의 목적은 특히, 종래의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마의 착화 및 여기를 원활하게 실시하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 플라즈마 처리의 비율이 저하되는 과제를 해결하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 플라즈마 처리에 있어서, 피처리체가 손상을 받는 과제를 해결하는 데 있다.
도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 플라즈마 처리 장치의 일례를 도시하는 개략적인 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 처리 장치의 모식적인 회로도.
도 3a 및 도 3b는 플라즈마 여기용 고주파 펄스의 온 타이밍과 그 반사파와의 관계를 도시하는 타이밍 차트.
도 4a 및 도 4b는 본 발명을 적용한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 고주파 전원으로부터의 고주파 펄스열(列)의 각 펄스의 주파수가 제어되는 형태를 나타내는 타이밍 차트.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d 및 도 5e는 평행 평판형 플라즈마 처리 장치에 있어서의 하부 전극을 겸한 탑재대에 일정한 바이어스용 고주파 전력을 인가한 경우에 있어서, 플라즈마의 전자 온도, 전자 밀도 및 피처리체의 처리면상에서의 전위의 최대값과 최소값(Vpp)의 상황을 나타내는 타이밍 차트.
도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d는 본 발명에 근거하는 플라즈마 처리 장치에 의해 바이어스용 고주파 전력 펄스열의 출력 및 주파수가 제어되는 형태를 나타내는 타이밍 차트.
도 7은 2개의 플라즈마원(源)을 갖는 평행 평판형 플라즈마 처리 장치의 모식적인 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
120 : 가스원125 : 매칭 회로126 : 증폭기
129 : 제어기130 : 증폭기132 : 매칭 회로
청구항 1 내지 청구항 23에 기재된 발명은, 고주파 신호를 온-오프 제어 및 하이 레벨-로우 레벨 제어 중의 하나의 제어에 의해 고주파 펄스열(train)을 생성하는 고주파 전원, 해당 고주파 전원에 접속되어 있고, 해당 고주파 전원으로부터의 해당 고주파 펄스열을 증폭하여 고주파 전력 펄스열을 생성하는 증폭 수단, 해당 증폭 수단으로부터의 해당 고주파 전력 펄스열이 인가되는 것에 의해 펄스 플라즈마가 여기되는 플라즈마원, 및 해당 플라즈마원과 피처리체를 탑재하는 하부 전극을 겸한 탑재대(즉, 하부 전극)를 그 실내에 갖고, 해당 플라즈마원으로부터의 해당 펄스 플라즈마에 의해 탑재대에 탑재된 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실을 구비하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 하기에 기재하는 바와 같은 여러가지의 특징·개선에 의해 상기 과제를 해결한다.
본 발명의 제 1 특징·개선은, 고주파 전원으로부터의 고주파 펄스열 중 적어도 하나의 고주파 펄스의 포락선(包絡線) 파형이 상승하는 당초의 소정 기간에 있어서의 해당 고주파 펄스의 주파수를, 해당 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 주파수 제어 수단을 마련한 점에 있다.
이 특징·개선에 관련하여, 본 발명은 상기한 바와 같이 고주파 펄스의 주파수를 높게 설정하는 수단으로서, 높은 주파수로부터 서서히 감소시켜 해당 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수로 되도록 제어하는 수단을 구비하는 점에도 특징·개선을 가지고 있다.
이 제 1 특징·개선에 의하면, 플라즈마원의 캐패시턴스가 작은 시기, 즉,고주파 펄스열의 최초의 펄스가 온(on)으로 되어 플라즈마가 착화되는 시기, 그 후의 각 펄스가 온으로 되어 플라즈마가 여기되는 시기 혹은 해당 양시기의, 고주파 전력의 주파수는 펄스 플라즈마가 발생하고 있는 정상시의 주파수보다도 높은 주파수로 쉬프트되어, 공진 조건을 갖추기 쉽게 된다. 따라서, 플라즈마 처리 장치로 채용되어 있는 기계식의 매칭 회로는, 플라즈마원의 콘덕턴스의 변화에 추종하는 스피드가 비교적 느린 회로이지만, 매칭 회로에 의존하지 않고, 공진 조건이 정합되기 때문에, 펄스 플라즈마의 착화 및 여기가 원활히 실행되어, 소망하는 간격으로 펄스 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있어, 안정된 플라즈마 처리가 실행된다.
본 발명의 제 2 특징·개선은, 피처리체의 처리면상에서의 전위에 상당하는 전위(즉, 피처리체의 처리면상에서의 전위 및 해당 전위에 상당하는 전위)의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나가 소정값 이하로 되도록, 피처리체가 탑재된 탑재대에 인가하는 바이어스용 고주파 전력을 제어하는 점에 있다.
이 제 2 특징·개선에 관해서, 본 발명은 상기 소정값은 플라즈마중의 이온의 충돌에 의해 피처리체에 부여하는 손상을 경감하는 관점에서 설정된 값으로 하는 점에도 특징·개선을 가지고 있다.
또한, 상기 "소정값 이하"를 실시하는 수단에 관하여, 본 발명은 해당 탑재대에 대하여 일정 진폭의 바이어스용 고주파 전력을 인가한 경우에, 해당 피처리체의 처리면상에 발생하는 전위에 상당하는 전위의 요철의 변화에 대하여 상대적으로 반전된 파형으로 서로 유사한 포락선 파형을 해당 바이어스용 고주파 전력이 갖도록 제어하는 점 및 해당 바이어스용 고주파 전력의 주파수를 제어하는 점에도 특징·개선을 가지고 있다. 이 제 2 특징·개선에 의하면, 플라즈마원에 인가되는 고주파 전력 펄스열의 최초의 펄스가 온으로 되어 플라즈마가 착화되는 시기 및 그 후 각 펄스가 온으로 되어 플라즈마가 여기되는 시기에, 피처리체의 처리면상에서의 전위가 급격히 변화하는 현상이 완화되어, 피처리체가 받는 손상이 경감된다.
이외에도, 본 발명은 2개 이상의 플라즈마원을 갖는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 각 플라즈마원은 타이밍을 서로 어긋난 고주파 전력 펄스열이 인가되는 점 및 피처리체가 탑재되는 탑재대가, 플라즈마원에 인가되는 고주파 전력 펄스열보다도 소정의 지연을 가지고 있는 바이어스용 고주파 전력 펄스열을 인가하는 점을 특징·개선으로 하고 있다.
전자(前者)의 특징·개선점에 의해, 2개 이상의 플라즈마원에 인가되는 고주파 전력 펄스가 헌팅(hunting)하는 것을 피할 수 있다.
후자(後者)의 특징·개선점에 의해, 처리실내에 최적의 상태에서 펄스 플라즈마가 발생한 후에, 해당 펄스 플라즈마가 효율적으로 피처리체상에 인입되어, 효과적이면서 또한 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.
본 발명은 이들 특징·개선 중 어느 하나의 특징·개선을 채용하여 구성될 수 있고, 또한 이들 특징·개선 중 두개 이상의 특징·개선을 채용하여 구성될 수 있다.
첨부한 도면은, 명세서의 일부와 서로 연대하면서 또한 일부를 구성하며, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 그리고, 해당 도면은 상기에서 기술한 일반적인 기술과 이하에 기술하는 바람직한 실시예에 관한 상세한 설명에 의해, 본 발명의 설명에 제공하는 것이다.
(실시예)
본 발명은 평행 평판형 에칭 장치를 비롯하여, 여러가지 형태의 플라즈마 처리 장치에 적용될 수 있다. 이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 평행 평판형 에칭 장치에 적용한 실시예를 상세히 설명한다.
또, 이하의 설명에 있어서, 중복된 설명을 생략하기 위해 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에는 동일 번호가 부여되어 있다.
도 1을 참조하면, 평행 평판형 에칭 장치(100)의 처리 용기(102)는, 도전성 소재(예컨대, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄)로 이루어지며, 대략 원통 형상을 하고 있다. 이 처리 용기(102)내에는, 피처리체(예컨대, 반도체 웨이퍼)가 탑재되는 탑재대(104), 해당 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실(106)이 마련되어 있다.
상기 처리실(106)의 바닥부에는, 절연성 소재(예컨대, 세라믹스)의 절연 지지판(103), 이 절연 지지판(103)의 상부에 피처리체를 위한 탑재대(104)가 마련되어 있다. 탑재대(104)는 대략 원주 형상이며, 도전성 소재(예컨대, 알루마이트 처리된 알루미늄)로 형성되어 있다. 탑재대(104) 상에는, 피처리체를 흡착 유지하기 위한 정전척(chuck)(111)이 마련되어 있다. 이 하부 전극을 겸한 탑재대(104)는 하부 전극의 기능도 가지며, 고주파 전원(136)으로부터 증폭기(130)및 매칭 회로(132)를 거쳐서 바이어스용 고주파 전력 펄스열이 인가된다.
탑재대(104)내에는, 냉매 순환 수단(105)이 마련되어 있고, 탑재대(104)에 탑재된 피처리체 W는 냉각되어, 그 피처리면의 온도는 소정의 온도로 조절된다. 정전척(111)내에는, 전열(傳熱) 가스 공급 구멍(도시하지 않음)이 대략 동심원상으로 형성되어 있다. 각 전열 가스 공급 구멍에는 전열 가스 공급관(113)을 거쳐서 전열가스(예컨대, 헬륨 가스)가 공급되고, 해당 전열 가스는 상기 피처리체 W와 정전척(111)과의 사이에 형성되는 미소 공간에 공급되어, 해당 냉매 순환 수단(105)과 피처리체 W 사이의 전열 효율을 높이고 있다.
해당 탑재대(104)의 상단 주연부는, 해당 정전척(111)상에 탑재된 해당 피처리체 W를 둘러싸도록, 피처리체의 외주 형상에 거의 합치한 포커스 링(115)을 가지고 있다. 해당 포커스 링(115)은 절연성의 재질(예컨대, 석영)으로 이루어지고, 플라즈마 중의 반응성 이온 등을 끌어당기지 않는 작용을 가지고 있어, 해당 반응성 이온 등은 해당 포커스 링(115)의 내측의 피처리체 W에만 입사한다.
해당 탑재대(104)와 해당 처리 용기(102)의 내벽과의 사이에는, 복수의 개방 구멍을 갖는 배기링(117)이 해당 탑재대(104)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 해당 배기링(117)은 배기류의 흐름을 정돈하는 기능을 가지고 있어, 처리 가스 등은 해당 처리 용기(102)내로부터 균일하게 배기된다.
배기관(108)이 해당 처리실(106)의 바닥부 측벽에 접속되어 있다. 해당 배기관(108)의 다른 단부에는, 밸브 등(도시하지 않음)을 거쳐서 진공 흡입 수단(110)이 접속되어 있다. 해당 처리실(106)내는, 해당 진공 흡입 수단(110)에 의해 소정의 감압력(예컨대 1∼100mTorr)으로 유지된다.
탑재대(104)(도 1에 도시된 장치에서는 하부전극도 겸하고 있기 때문에 이하 하부 전극을 겸하는 탑재대라 함)와 대향하는 처리실(106)내의 상부 벽부에는, 대략 원통 형상의 상부 전극(112)이 마련되어 있다. 해당 상부 전극(112)은 도전성 소재(예컨대, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄)로 구성되어 있다. 해당 상부 전극(112)에는 가스 공급관(114)이 접속되어 있고, 해당 가스 공급관(114)은 밸브(116) 및 매스 플로우 콘트롤러(MFC)(118)를 거쳐서, 가스 공급원(120)에 접속되어 있다.
해당 상부 전극(112)의 내부는 중공부(中空部)(112a)를 가지고 있고, 피처리체 W에 대향하는 면(112b)은, 다수의 가스 토출구(吐出口)(112c)를 가지고 있다. 가스 공급원(120)으로부터의 처리 가스(예컨대, C4F8가스)는, 해당 상부 전극(112)내의 해당 중공부(112a)로 도입되어 해당 토출구(112c)로부터 해당 처리실(106)내로 균일하게 도입된다.
상부 전극(112)으로 플라즈마 발생·여기용의 고주파 전력 펄스열을 인가하기 위한 구성에 대하여 설명한다. 상부 전극(112)은 매칭 회로(125), 증폭기(126)를 거쳐서, 고주파 펄스 전원(128)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 펄스 전원(128)으로부터의 소정 주파수 및 출력값을 갖는 고주파 펄스열은, 증폭기(126)에 의해 증폭되고, 증폭기(126)로부터의 고주파 전력 펄스열은 매칭 회로(125)에 의해 처리실(106)내의 공진 조건에 매칭되도록 처리되어, 상부전극(112)에 인가된다. 해당 고주파 전력 펄스열이 인가되는 상부 전극(112)의 공급점 근방에, 해당 고주파 전력 펄스열의 상태를 검출하는 센서(121)가 마련되고, 해당 센서에서 검출된 값은 제어기(129)로 귀환된다.
제어기(129)는 고주파 전원(128) 및 증폭기(126)에 접속되어, 각각을 제어한다. 이 제어에 의해, 소정의 주파수 및 출력값을 갖는 고주파 전력 펄스열이 고주파 전원(128) 및 증폭기(126)에 의해 형성되어, 상부 전극(112)에 인가된다.
바이어스용 고주파 전력 펄스열을 하부 전극을 겸한 탑재대(104)에 인가하기 위한 구성에 대하여 설명한다. 하부 전극을 겸한 탑재대(104)은 매칭 회로(132), 증폭기(130)를 거쳐서, 고주파 펄스 전원(136)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 펄스 전원(136)으로부터의 소정 주파수 및 출력값의 바이어스용 고주파 펄스열은, 증폭기(130)에 의해 증폭되고, 증폭기(130)로부터의 바이어스용 고주파 전력 펄스열은 공진 조건으로의 매칭 회로(125)를 경유하여, 상부 전극(112)에 인가된다. 제어기(129)는 증폭기(130) 및 고주파 전원(136)에 전기적으로 접속되어, 증폭기(130) 및 고주파 전원(136)을 제어하며, 소정의 주파수 및 출력값을 갖는 바이어스용 고주파 전력 펄스열을 형성한다.
해당 바이어스용 고주파 전력 펄스열이 인가되는 하부 전극을 겸한 탑재대(104)의 공급점 근방에, 해당 고주파 전력 펄스열의 상태를 검출하는 센서(133)가 마련되어, 해당 센서에 의해 하부 전극을 겸한 탑재대(104)으로 인가되는 바이어스용 고주파 전력 펄스열의 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나를 측정하고, 이 측정된 값은 제어기(129)로 귀환된다. 제어기(129)는 이 귀환된 측정값에 따라서, 상부 전극(112) 및 하부 전극을 겸한 탑재대(104)에 인가되는 고주파 전력 펄스의 형성을 적절히 제어한다. 이 제어기(129)의 제어에 의해, 처리실(106)내에는 최적의 펄스 플라즈마가 생성되고, 피처리체는 손상이 경감된 상태에서 해당 펄스 플라즈마에 의해 균일하게 처리될 수 있다.
도시한 실시예에서는, 바이어스용 고주파 전력 펄스열의 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나를 측정하는 상기 센서를, 해당 바이어스용 고주파 전력 펄스열이 인가되는 하부 전극을 겸한 탑재대(104)의 공급점 근방에 마련되어 있다. 그러나, 해당 센서를 설치하는 위치 등은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.
즉, 본 발명은 피처리체 W의 처리면상에 나타내는 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나를 소정값 이하로 제어함으로써, 피처리체 W로의 손상을 경감하면서, 또한 균일한 플라즈마 처리를 달성한다. 이 관점에서, 피처리체 W의 처리면 상부의 이온 에너지가 반영되는 플라즈마 전위를 직접 측정하는 것이 바람직하다. 도시한 실시예의 플라즈마 장치에서는, 해당 플라즈마 전위를 직접 측정하는 것은 곤란하기 때문에, 해당 바이어스용 고주파 전력 펄스열이 인가되는 하부 전극을 겸한 탑재대(104)의 공급점 부근의 전위를, 혹은 해당 전위에 소정의 보정 처리를 실시한 값을, 피처리체 W의 처리면상의 전위에 상당하는 전위로서 이용하고 있다.
이러한 측정 방법 이외에도, 피처리체의 이면(裏面) 부근에 마련된 센서나 피처리체 W의 외부 둘레에 마련된 포커스 링에 마련한 센서에 의해 측정한 전위를, 혹은 해당 전위에 소정의 보정 처리를 실시한 값을, 피처리체 W의 처리면상의 전위에 상당하는 전위로서 이용할 수 있다. 또한, 피처리체 W의 처리면 상부의 플라즈마 영역의 중간 전위를 적당한 센서(예컨대, 에미시브 프로브, 적외선 분광 흡수법을 이용한 스펙트럼 분석형 센서)에 의해 측정하여, 상기와 마찬가지로 사용할 수 있다.
상부 전극(112)에 인가되는 플라즈마 발생·여기용의 고주파 전력 펄스열 및 하부 전극을 겸한 탑재대(104)에 인가되는 바이어스용 고주파 전력 펄스열을 제어하는 형태에 대하여 구체적으로 설명한다.
(1) 플라즈마 발생·여기용의 고주파 전력 펄스의 제어에 대하여,
도 1에 도시된 본 발명의 실시예의 플라즈마 처리 장치는, 도 2에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 인덕턴스 소자(L)와 캐패시턴스 소자(C)로 구성되는 LC 공진회로로 간주되며, 그 공진 주파수 f는,
f=1/2πL×C
에 의해 구해진다.
플라즈마가 처리실(106)내에 발생·여기되어 있지 않은 상태에 있어서는, 상부 전극(112)과 하부 전극을 겸한 탑재대(104) 사이의 공간은, 고진공 상태에 있고, 그 캐패시턴스(C)는 작다. 이에 대해서, 플라즈마가 처리실(106)내에 발생·여기되어 있는 상태에 있어서는, 상부 전극(112)과 하부 전극을 겸한 탑재대(104) 사이의 공간은, 플라즈마에 의해 도통 상태로 되고, 외견상의 대향 전극간의 거리가 짧아져서, 캐패시턴스(C)는 커진다. 이와 같이, 플라즈마 처리 장치(100)의 양(兩) 전극간 공간의 상태에 따라서, 양 전극간의 캐패시턴스(C)는변화하고, 공진 주파수 f도 변화한다. 플라즈마가 발생·여기하지 않은 상태에 있어서, 플라즈마가 발생·여기한 상태에 매칭된 고주파 전력 펄스열을 인가하여 플라즈마를 착화시키는 경우, 플라즈마가 착화되기 어렵다고 하는 과제가 있다. 또한, 고주파 전력 펄스열의 각 펄스간의 오프 기간이 비교적 긴 경우, 혹은 각 펄스 사이에서 플라즈마 밀도가 희박하게 되는 경우, 플라즈마가 발생·여기한 상태에 매칭된 고주파 전력 펄스열을 인가하여 플라즈마를 착화시키는 경우에도, 플라즈마가 착화되기 어렵다고 하는 과제가 있다.
도 3a에 도시하는 고주파 전력 펄스열을 플라즈마 처리 장치에 인가하면, 도 3b에 도시하는 바와 같이 해당 펄스의 상승 및 하강 시점에서 반사파가 발생한다. 고주파 전력 펄스열에 의해 펄스 플라즈마를 양 전극 사이에서 여기시키고자 하는 경우에는, 매칭 회로(125)는 해당 반사파의 영향을 제거하면서, 최적의 공진 조건으로의 매칭를 실현할 필요가 있다. 매칭 회로(125)는, 그 구성 요소인 인덕턴스(L)와 캐패시턴스(C)를 기계적으로 조정하는 기구를 구비하고 있기 때문에, 고주파 전력 펄스열에 기인하는 상기 양 전극간의 캐패시턴스(C)의 빠른 변화에 추종하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다. 그 결과, 플라즈마의 여기에 기여하지 않은 고주파 전력 성분이 발생하여, 전력 소비의 낭비가 발생함과 동시에, 피처리체 W에 대한 손상이나, 플라즈마 밀도의 변동에 따른 처리의 균일성의 저하 등의 문제가 발생되고 있었다.
도 4a 및 도 4b에는, 상부 전극(112)에 인가되는 고주파 전력 펄스열의 모든 각 펄스의 당초의 소정 기간에 있어서, 그 주파수를 높은 주파수로 쉬프트하고, 서서히 정상시의 주파수까지 감소시키는 실시예가 도시되어 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 상부 전극(112)에 인가되는 고주파 전력 펄스열의 주파수를 제어기(129)에 의해 제어하고, 고주파 전력 펄스열 중 적어도 하나의 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간에 있어서의 주파수를, 펄스 플라즈마가 여기되어 있는 정상시의 주파수(예컨대, 13.56MHZ)보다도 상대적으로 높은 주파수(예컨대, 15MHZ)로 쉬프트시킨다.
이러한 구성에 의하면, 플라즈마가 처리실(106)내에 발생·여기되어 있지 않은 상태에서, 및 플라즈마가 희박한 상태에서, 상기 양 전극간의 캐패시턴스(C)가 작고, 공진 주파수가 큰 조건에 대응하여, 해당 기간 동안 고주파 전력 펄스의 주파수는 높게 쉬프트된다. 이 쉬프트에 의해, 해당 기간 동안 공진 조건이 쉽게 갖춰져서, 매칭 회로(125)의 추종성이 나쁜 경우이었어도 플라즈마의 여기에 기여하지 않는 고주파 전력의 비율을 경감하고, 플라즈마를 용이하게 착화시켜서, 고주파 전력의 이용 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 설명에 있어서는, 각 펄스 플라즈마의 착화·여기시(즉, 각 고주파 전력 펄스가 온일 때)에, 고주파 전력 펄스의 주파수를 정상시보다도 상대적으로 높은 주파수로 쉬프트시키는 구성을 도시하였다. 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 내용에 따라서는, 소정의 플라즈마 처리의 종료 후에, 애프터 글로우 플라즈마를 여기시킨다. 이 애프터 글로우 플라즈마가 여기되어 있을 때에는, 상기 양 전극간의 플라즈마는 대단히 희박한 상태에 있다. 이 플라즈마가 대단히 희박한 상태에 있어서도, 플라즈마는 착화되기 어렵다.본 발명에 의하면, 양 전극 사이에 플라즈마가 존재하지 않는 경우뿐만 아니라, 애프터 글로우 플라즈마 여기시와 같이, 양 전극간의 플라즈마가 희박한 경우에도, 각 펄스 플라즈마의 착화 타이밍에 맞춰서 고주파 전력 펄스의 주파수를 상대적으로 높은 주파수로 쉬프트시키기 때문에, 플라즈마는 용이하게 착화된다.
본 발명에서는, 각 고주파 전력 펄스의 해당 기간 동안의 주파수는, 높은 주파수로 쉬프트되지만, 이 높은 주파수로부터 정상시의 낮은 주파수로 낮추는 형태로서는, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 서서히 낮은 주파수로 쉬프트시키는 것도 가능하고, 혹은, 1 또는 2 이상의 단계에 걸쳐 단계적으로 낮은 주파수로 쉬프트하여도 무방하다.
(2) 바이어스용 고주파 전력 펄스의 제어에 대하여,
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d 및 도 5e를 참조하면, 상부 전극(112)에 대하여 소정 주파수의 고주파 전력 펄스열이 인가되고(도 5a), 하부 전극을 겸한 탑재대(104)에 대하여 일정 출력의 바이어스용 고주파 전력이 인가되는(도 5b) 경우에는 비교예로서 설명할 수 있다. 이 경우에 있어서, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스가 온되는 타이밍에 따라서, 처리실(106)내의 전자 온도는, 도 5c에 도시하는 바와 같이 급격히 상승한다. 그에 따라서, 처리실(106)내의 펄스 플라즈마의 밀도는, 도 5d에서 전자 밀도를 이용하여 나타낸 파형을 도시한다. 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스가 오프인 기간 동안에는 플라즈마 밀도가 감소되기 때문에, 피처리체 W의 처리면 부근의 전위는 급격히 상승하고, 그 최대값 및 최소값(Vpp)은, 도 5e에 도시한 바와 같이, 도 5d에 도시된 전자 밀도의 파형과 서로반대로 변화한다.
이 경우와 같이, 바이어스용 고주파 전력을 일정하게 유지한 종래 장치에 있어서는, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스가 오프인 기간 동안에, 상승한 Vpp에 의해 이온은 급격히 가속되고, 피처리체 W의 처리면에 강하게 충돌하여 피처리체 W에 손상을 입힐 우려가 있다.
본 발명은 해당 피처리체의 처리면상에서의 전위에 상당하는 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나가 소정값 이하로 되도록, 바이어스용 고주파 전력을 제어함으로써 상기 문제점을 해결한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d에 있어서, 상부 전극(112)(및 하부 전극을 겸한 탑재대(104))에 대하여, 주파수 또는 출력을 제어한 고주파 전력 펄스열이 인가된다. 피처리체 W가 소정의 프로세스 조건이 갖추어진 처리실(106)내의 탑재대(104)상에 탑재된다. 상부 전극(112)에 고주파 전력 펄스열(예컨대, 온시에는 2kW, 오프시에는 0kW)이 인가된다(도 3a). 고주파 펄스열을 발진하는 고주파 전원(126) 및 해당 펄스를 증폭하는 증폭기(126)는 제어기(129)에 의해 제어되고 있다. 본 발명에 따라서, 플라즈마의 착화 성능을 높이기 위해서, 펄스가 상승하는(온) 기간 동안의, 고주파 전력 펄스열의 주파수는 정상시의 주파수(예컨대, 13.56MHZ)보다도 높은 주파수(예컨대, 15MHz)로 쉬프트된다(도 4b). 처리실(106)에 처리 가스가 도입되고, 고주파 전력 펄스열이 상부 전극(112)에 인가됨으로써, 처리실(106)내에서 해당 펄스와 처리 가스가 반응하여 펄스 플라즈마가 생성된다. 도 5d의 전자 밀도가 나타내는 바와 같이, 이 펄스 플라즈마는 고주파 전력 펄스의 상승(온)과 동시에는 생성되지 않고, 타임 래그을 갖고 생성된다. 해당 펄스 플라즈마는 해당 고주파 전력 펄스가 하강(오프)과 동시에는, 소멸하지 않고, 잠시동안 애프터 글로우로서 잔류하고 있다.
본 발명의 장치는, 해당 고주파 전력 펄스가 온으로 될 때와, 펄스 플라즈마가 생성될 때와의 사이의 타임 래그를 감안하여, 바이어스용 고주파 전력 펄스열을 하부 전극을 겸한 탑재대(104)으로 인가하는 타이밍을 제어한다. 즉, 상부 전극(112)과 하부 전극을 겸한 탑재대(104)과의 사이의 공간에 펄스 플라즈마가 생성되면, 양 전극간의 캐패시턴스는 커지고, Vpp는 저하한다. 이 변화는 Vpp 또는 VDC의 변화로서 센서(133)에 의해 검출되어, 제어기(129)로 귀환된다. 제어기(129)는 Vpp 또는 VDC가 소정값 이하로 되도록, 바이어스용 고주파 펄스를 발진하는 고주파 전원(136) 및 증폭기(130)를 제어한다.
이 제어의 형태로서는, 일정한 바이어스용 고주파 전력을 하부 전극을 겸한 탑재대에 인가한 경우에 발생하는 전자 밀도의 변화(도 5d)를 상쇄하도록, 바이어스용 고주파 전력 펄스의 전력값은 제어된다. 보다 구체적으로는, 검출된 Vpp 또는 VDC의 파형에 나타내는 변화(도 5e)를 상대적으로 반전한 파형(도 6c)에 상호 유사한 파형을 갖도록, 바이어스용 고주파 전력을, 예를 들어, 800W와 0W와의 사이에서 제어함으로써, 도 6d에 도시하는 바와 같이, Vpp 또는 VDC를 일정하게 하거나, 혹은, Vpp 또는 VDC의 변화를 완화할 수 있다. 이에 따라, 펄스 플라즈마를 소정의 에너지 범위에서 피처리체 W에 인입하여 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.
상기 실시예에서는, 상기 Vpp 또는 VDC를 소정값 이하로 하기 위한 수단으로서, 바이어스용 고주파 전력 펄스의 출력 파형을 제어하였다. 본 발명은 이 수단에 한정되는 것이 아니라, 상기 Vpp 또는 VDC의 값을 제어할 수 있는 어떠한 수단도 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 바이어스용 고주파 전력 펄스의 주파수를 제어하여, Vpp 또는 VDC의 레벨을 제어하는 수단도 채용할 수 있다. 도 6c를 참조하면, 바이어스용 고주파 전력 펄스의 주파수를 검출된 Vpp 또는 VDC의 파형으로 나타내는 변화(도 5e)와 상호 유사한 파형을 실질적으로 갖도록(도 6b), 예를 들어, 1.2MHz와 80OkHz와의 사이에서 제어함으로써, 도 6d에 도시하는 바와 같이, Vpp 또는 VDC의 레벨을 일정하게 하거나, 혹은 Vpp 또는 VDC의 변화를 완화할 수 있다.
상기 예에서는, 바이어스용 고주파 전력 펄스열의 출력 전력 또는 주파수 중 어느 한쪽을 제어하는 수단을 나타내었지만, 출력 전력과 주파수의 양쪽을 동시에 제어하는 것도 가능하다.
요컨대, 본 발명의 요지는, 피처리체 W를 플라즈마 처리할 때에, 상기 양 전극간의 임피던스의 변화에 따라 발생하는 피처리체 W의 처리면상에서의 이온 에너지의 급격한 변동을 완화하도록, 바이어스용 고주파 전력 펄스를 제어하는 것에 있다. 이러한 목적을 달성하는 것이면, 상기 예에 한정되지 않고, 여러가지의 바이어스용 고주파 전력 펄스를 제어하는 수단을 채용할 수 있고, 그들 수단의 채용에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예로서의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 상부 전극(112) 및 하부 전극을 겸한 탑재대(104)에 각각 인가되는 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열 및 바이어스용의 고주파 전력 펄스열의 주파수 및 출력을, 각각 제어함으로써 펄스 플라즈마의 착화성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 플라즈마 처리중, Vpp 또는 VDC를 소정값 이하로 제어함으로써, 피처리체 W는 손상을 경감할 수 있고, 생성된 펄스 플라즈마를 소정의 에너지로 피처리체 W에 인입하여, 균일한 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
바이어스용 고주파 전력 펄스열을 인가하는데 있어서는, 플라즈마 여기용 고주파 전력 펄스와는 약간의 지연을 갖게 하는 것이 바람직하다. 도 5d에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열에 의해 여기되는 펄스 플라즈마의 밀도는, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스의 온 타이밍에 대하여 약간의 지연을 갖고 피크(peak)에 도달하고, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스의 오프 타이밍에 대하여 약간의 지연을 갖고 감쇠하여 간다. 이러한 플라즈마 밀도의 변화에 맞춰서 바이어스용의 고주파 전력 펄스의 온/오프 전환 타이밍 또는 하이/로우 전환 타이밍이 제어됨으로써 펄스 플라즈마를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주에 있어서, 해당업자라면, 각종 변경예 및 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것이며, 그들 변경예 및 수정예에 관해서도 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들어, 상기 실시예에 있어서, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열 및 바이어스용의 고주파 전력 펄스열의 주파수 및 출력을 동시에 제어한 구성을 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 프로세스에 따라서, 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열과 바이어스용의 고주파 전력 펄스열 중 어느 한쪽만을 제어하는 구성으로 하여도 무방하다.
또, 상기 실시예에 있어서는, 센서(121 및 133)에 의해 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열 및 바이어스용의 고주파 전력 펄스열의 변화를 검출하여, 제어기(129)에 의해 피드백 제어하는 구성을 설명하였다. 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않고, 미리 시험적으로 필요한 제어 파라미터를 구해 놓고, 그 제어 파라미터에 따라서, 오픈 루프(open loop) 제어를 실행하는 구성을 채용하여도 무방하다.
오픈 루프 제어를 실행하는 경우에 있어서도, 상기 센서(121 및 133)에 의해 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열 및 바이어스용의 고주파 전력 펄스열의 변화를 검출하여, 그 검출치가 소정값을 초과하지 않도록, 제어 내용을 다단에 걸쳐, 혹은 연속적으로 변화시켜도 무방하다.
상기 실시예에 있어서는, 상부 전극(112) 및 하부 전극을 겸한 탑재대(104)에 각각 인가하는 플라즈마 여기용의 고주파 전력 펄스열 및 바이어스용의 고주파 전력 펄스열로서, 온/오프의 상태를 변화하는 펄스를 이용한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고, 하이/로우의 상태를 변화하는 펄스를 이용하는 것도 가능하다.
상기 실시예에 있어서, 평행 평판형 에칭 장치에 의해 피처리체를 에칭하는 장치를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 장치에 한정되지 않고, 고주파 전력 펄스열을 이용하여 플라즈마를 여기하는 여러가지 플라즈마원, 예를 들어, ECR 플라즈마원이나 유도 결합 플라즈마원 등을 채용한 플라즈마 처리 장치에 당연히 적용하는 것도 가능하다.
본 발명은, 하나의 플라즈마원만을 갖는 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 2개 이상의 플라즈마원을 갖는 플라즈마 처리 장치에 대해서 적용하는 것도 가능하다(도 7). 그 경우에, 각 플라즈마원에 고주파 펄스를 인가하는 타이밍은, 헌팅을 피하기 위해서, 다소의 어긋남을 가지게 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는, 피처리체 W로서 웨이퍼를 처리하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 LCD용 유리 기판에 대하여 에칭하는 장치에 적용하는 것도 가능하다.
상기 실시예에서는, 플라즈마 처리 장치로서, 에칭 장치를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 에칭 장치에 한정되지 않고, 펄스 플라즈마를 이용하여 피처리체에 대하여 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 여러가지 장치, 예를 들어 애싱(ashing) 장치나 플라즈마 CVD 장치에 적용하는 것도 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 대한 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 각 펄스 플라즈마의 착화시나 애프터 글로우 플라즈마의 여기시에, 펄스 플라즈마가여기되어 있는 정상시보다도 상대적으로 높은 주파수로 쉬프트시키기 때문에, 공진 조건이 쉽게 갖춰지고, 추종성이 느린 매칭 회로를 이용한 경우에도, 펄스 플라즈마의 착화가 용이해져서, 소망하는 간격으로 균일한 펄스 플라즈마를 생성시킬 수 있다.
피처리체를 탑재한 탑재대에, Vpp 또는 VDC가 소정값을 초과하지 않도록 출력이 제어된 바이어스용의 고주파 전력 펄스열을 인가하기 때문에, 그 펄스의 온 혹은 오프시에 피처리체의 Vpp 혹은 VDC가 급격히 변화하여 피처리체에 손상을 입히는 일 없이, 손상을 입히지 않는(damageless) 균일한 플라즈마 처리를 피처리체에 실시할 수 있다.
피처리체를 탑재한 탑재대에, Vpp 또는 VDC가 실질적으로 일정하게 되도록 주파수가 제어된 바이어스용 고주파 전력의 펄스를 인가하기 때문에, 그 펄스의 온 혹은 오프시에 피처리체의 Vpp 혹은 VDC가 급격히 변화하여 피처리체에 손상을 입히는 일 없이, 손상을 입히지 않는 균일한 플라즈마 처리를 피처리체에 실시할 수 있다.

Claims (23)

  1. 고주파 신호를 온-오프 제어 및 하이 레벨-로우 레벨 제어 중 하나의 제어에 의해 고주파 펄스열(train)을 생성하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원에 접속되어 있고, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중 적어도 하나의 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안에 있어서의 상기 고주파 펄스의 주파수를, 상기 소정 기간 이후의 주파수보다 높게 설정하는 주파수 제어 수단과,
    상기 주파수 제어 수단에 의해 제어된 상기 고주파 펄스열을 증폭하여 고주파 전력 펄스열을 생성하는 증폭 수단과,
    상기 증폭 수단으로부터의 상기 고주파 전력 펄스열이 인가됨으로써 펄스 플라즈마가 여기되는 플라즈마원 및,
    상기 플라즈마원 및 피처리체를 탑재한 탑재대를 그 실내에 갖고, 상기 플라즈마원으로부터의 상기 펄스 플라즈마에 의해 탑재대에 탑재된 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실을 포함하고 있는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중의, 플라즈마 착화시의 고주파 전력 펄스에 대하여, 상기 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    그 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중의, 플라즈마가 착화된 후의 상기 고주파 펄스열 중의, 각 고주파 전력 펄스에 대하여, 각 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    그 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중의, 플라즈마 착화시의 고주파 전력 펄스 및 플라즈마가 착화된 후의 각 고주파 전력 펄스에 대하여, 각 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안에 있어서, 상기 고주파 펄스의 주파수를 높은 주파수로부터 서서히 감소시켜, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수로 되도록 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마원은 2개 이상의 플라즈마원이고,
    상기 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중 적어도 하나의 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안에 있어서의 상기 고주파 펄스의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정함과 동시에, 상기 2개 이상의 플라즈마원의 각 플라즈마원에 인가되는 상기 고주파 전력 펄스열의 타이밍을 서로 어긋나도록 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  7. 고주파 신호를 온-오프 제어 및 하이 레벨-로우 레벨 제어 중 하나의 제어에 의해 고주파 펄스열(train)을 생성하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열을 증폭하여 고주파 전력 펄스열을 생성하는 증폭 수단과,
    상기 증폭 수단으로부터의 상기 고주파 전력 펄스열이 인가됨으로써 펄스 플라즈마가 여기되는 플라즈마원과,
    상기 플라즈마원 및 피처리체를 탑재한 탑재대를 그 실내에 갖고, 상기 플라즈마원으로부터의 상기 펄스 플라즈마에 의해 탑재대에 탑재된 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실과,
    상기 탑재대에 바이어스용 고주파 전력을 공급하는 바이어스용 전력원과,
    상기 바이어스용 전력원에 접속되어, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위가 일정해지도록, 바이어스용 고주파 전력을 설정하기 위한 바이어스용 전력 제어 수단을 포함하고 있는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소정값은 플라즈마 중의 이온의 충돌에 의해 피처리체에 부여되는 손상을 경감하는 관점에서 설정된 값인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스용 전력 제어 수단은, 상기탑재대에 대하여 일정 진폭의 바이어스용 고주파 전력을 인가한 경우에, 상기 피처리체의 처리면상에 발생되는 전위에 상당하는 전위의 요철의 변화에 대하여 상대적으로 반전된 파형과 서로 유사한 포락선 파형을 상기 바이어스용 고주파 전력이 갖도록 제어함으로써, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위가 일정해지도록, 바이어스용 고주파 전력을 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스용 전력 제어 수단은, 상기 바이어스용 고주파 전력의 주파수를 제어함으로써, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위가 일정해지도록, 바이어스용 고주파 전력을 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스용 전력 제어 수단은, 상기 탑재대에 대하여 일정 진폭의 바이어스용 고주파 전력을 인가한 경우에 상기 피처리체의 처리면상에 발생하는 전위에 상당하는 전위의 요철의 변화에 대하여 상대적으로 반전된 파형과 서로 유사한 포락선 파형을 상기 바이어스용 고주파 전력이 갖도록, 상기 바이어스용 고주파 전력의 주파수를 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스 전력 제어 수단은, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위에 상당하는 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나가 소정값 이하로 되도록, 바이어스용 고주파 전력을 제어하기 위한 바이어스용 전력 제어 수단으로서, 상기 바이어스용 고주파 전력이 상기 플라즈마원에 인가되는 고주파 전력 펄스열보다도 소정의 지연을 갖도록 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  13. 고주파 신호를 온-오프 제어 및 하이 레벨-로우 레벨 제어 중 하나의 제어에 의해 고주파 펄스열(train)을 생성하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원에 접속되어 있고, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중 적어도 하나의 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안에 있어서의 상기 고주파 펄스의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 주파수 제어 수단과,
    상기 주파수 제어 수단에 의해 제어된 상기 고주파 펄스열을 증폭하여 고주파 전력 펄스열을 생성하는 증폭 수단과,
    상기 증폭 수단으로부터의 상기 고주파 전력 펄스열이 인가됨으로써 펄스 플라즈마가 여기되는 플라즈마원과,
    상기 플라즈마원 및 피처리체를 탑재하는 탑재대를 그 실내에 갖고, 상기 플라즈마원으로부터의 상기 펄스 플라즈마에 의해 탑재대에 탑재된 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실과,
    상기 탑재대에 바이어스용 고주파 전력을 공급하는 바이어스용 전력원과,
    상기 바이어스용 전력원에 접속되어, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위가 일정해지도록, 바이어스용 고주파 전력을 제어하기 위한 바이어스용 전력 제어 수단을 포함하고 있는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    그 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중의, 플라즈마 착화시의 고주파 전력 펄스에 대하여, 상기 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    그 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중의, 플라즈마가 착화된 후의 각 고주파 전력 펄스에 대하여, 각 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    그 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 플라즈마 착화시의 고주파 전력 펄스 및 플라즈마가 착화된 후의 각 고주파 전력 펄스에 대하여, 각 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안에 있어서, 상기 고주파 펄스의 주파수를 높은 주파수에서부터 서서히 감소시켜서, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수로 되도록 제어하는 수단인 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 플라즈마원은 2개 이상의 플라즈마원이고,
    상기 주파수 제어 수단은, 상기 고주파 전원으로부터의 상기 고주파 펄스열 중 적어도 하나의 고주파 펄스의 포락선 파형이 상승하는 당초의 소정 기간 동안에 있어서의 상기 고주파 펄스의 주파수를, 펄스 플라즈마 여기되어 있는 정상 시의 주파수보다 높게 설정함과 동시에, 상기 2개 이상의 플라즈마원의 각 플라즈마원에 인가되는 상기 고주파 전력 펄스열의 타이밍을 서로 어긋나도록 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 소정값은 플라즈마 중의 이온의 충돌에 의해 피처리체에 부여되는 손상을 경감하는 관점에서 설정된 값인 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스용 전력 제어 수단은, 상기 탑재대에 대하여 일정 진폭의 바이어스용 고주파 전력을 인가한 경우에, 상기 피처리체의 처리면상에 발생하는 전위에 상당하는 전위의 요철의 변화에 대하여 상대적으로 반전된 파형과 서로 유사한 포락선 파형을 상기 바이어스용 고주파 전력이 갖도록 제어함으로써, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위에 상당하는 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나가 소정값 이하로 되도록, 바이어스용 고주파 전력을 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스용 전력 제어 수단은, 상기 바이어스용 고주파 전력의 주파수를 제어함으로써, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위에 상당하는 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나가 소정값 이하로 되도록, 바이어스용 고주파 전력을 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스용 전력 제어 수단은, 상기 탑재대에 대하여 일정 진폭의 바이어스용 고주파 전력을 인가한 경우에 상기 피처리체의 처리면상에 발생하는 전위에 상당하는 전위의 요철의 변화에 대하여 상대적으로 반전된 파형과 서로 유사한 포락선 파형을 상기 바이어스용 고주파 전력이 갖도록, 상기 바이어스용 고주파 전력의 주파수를 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 바이어스용 전력원에 접속된 상기 바이어스 전력 제어 수단은, 상기 피처리체의 처리면상에서의 전위에 상당하는 전위의 최대값, 최소값 및 평균값 중 하나가 소정값 이하로 되도록, 바이어스용 고주파 전력을 제어하기 위한 바이어스용 전력 제어 수단으로서, 상기 바이어스용 고주파 전력이 상기 플라즈마원에 인가되는 고주파 전력 펄스열보다도 소정의 지연을 갖도록 설정하는 제어 수단인 플라즈마 처리 장치.
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