KR100945829B1 - 플라즈마 처리장치, 고주파 전원의 교정 방법, 고주파 전원 - Google Patents

Abstract

고주파전원의 출력전력을 예를 들면 전송 경로에 의한 전력손실을 보충하도록 교정할 때에, 그 전원교정에 걸리는 시간을 종래에 비해서 대폭 단축한다.

고주파전력의 전력 설정값과 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 인터페이스 수단(204)을 갖고, 전력 설정값과 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력을 전력 출력단자(202)로부터 송출하는 고주파전원(200)과, 동축 케이블(102)을 거쳐서 전송된 고주파전력이 정합기(104)를 거쳐서 공급되는 처리실(300)과, 고주파전원을 교정할 때에 전력 설정값과 정합기의 입력 전력의 값의 차분값에 따라 오프셋 값을 구하고, 전력 설정값과 오프셋 값을 고주파전원의 데이터 입력 단자에 디지털 전송함으로써, 정합기의 입력 전력의 값이 전력 설정값으로 되도록, 고주파전원의 출력전력을 제어하는 전원 제어수단(400)을 마련했다.

Description

플라즈마 처리장치, 고주파 전원의 교정 방법, 고주파 전원{PLASMA PROCESSING APPARATUS, RADIO FREQUENCY GENERATOR AND CORRECTION METHOD THEREFOR}

본 발명은 플라즈마 처리장치, 고주파전원의 교정 방법, 고주파전원에 관한 것이다．

종래, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에서는 비교적 저압의 분위기 내에서 고밀도의 플라즈마를 생성해서 반도체 웨이퍼(이하 , 단지 「웨이퍼」라고도 함)에 에칭 처리나 성막처리를 실행하는 플라즈마 처리장치가 이용되고 있다. 예를 들면, 평행 평판 플라즈마 처리장치는 처리실 내에 한 쌍의 평행 평판전극(상부전극 및 하부전극)을 배치하고, 처리 가스를 이 처리실 내에 도입함과 동시에, 고주파전원으로부터 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파를 공급해서 전극 간에 고주파 전기장을 생성하고, 이 고주파 전기장에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성해서 웨이퍼에 대하여 에칭 등의 소정의 처리를 실행하고 있다.

이러한 종류의 플라즈마 처리장치에 있어서, 양호한 처리결과를 얻기 위해서 는 처리 중에 상기 전극에 인가하는 고주파전력의 값을 소정의 값으로 유지하여 처리실 내에 발생하는 플라즈마를 안정화시키는 것이 중요하다. 그런데, 예컨대 복수의 플라즈마 처리장치를 가동시킬 경우 등에는 가령 각 처리장치에 부착되어 있는 고주파전원의 출력전력의 값이 일정했다고 하더라도, 고주파전원으로부터 처리실 내의 전극까지의 고주파전력의 전송 경로에서 소비되는 손실 전력이 장치마다 다르므로, 그의 전극에 인가되는 실제의 고주파전력의 값은 반드시 일정하게 되지 않는다. 이 전송 손실 편차의 원인은 예를 들면 전송 경로를 구성하는 전력 케이블의 길이나 그의 전기적 특성이 다른 플라즈마 처리장치 주위의 환경의 변동에 있다.

이와 같이, 플라즈마 처리장치마다 처리실 내의 전극에 인가되는 실제의 고주파전력의 값이 달라 버리면, 처리실 내에 형성되는 플라즈마의 상태에 장치 간 차가 발생하여 플라즈마 처리장치마다 처리결과의 정밀도에 편차가 있을 염려가 있다. 이 때문에, 종래부터 예를 들면 전원을 부착하거나 교환하거나 할 때에 고주파전원의 교정을 실행하는 것에 의해, 전송 경로에 의한 전력손실 등을 보충하도록 고주파전원의 출력전력을 조정하는 것이 행하여지고 있다.

여기서, 이러한 종래의 고주파전원의 교정에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은 종래의 고주파전원의 교정을 실행하기 위한 고주파전원 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 종래 교정을 실행할 때는 고주파전원(10)은 전력 출력단자(12)에 접속된 동축 케이블(20)을 거쳐서 더미 로드(가상 부하, 30)에 접속된다. 이 더미 로드(30)는 고주파전원(10)이 접속되는 실제의 정합기와 플라즈마 처리장치의 합성 임피던스와 다름없는 임피던스, 예를 들면 50Ω을 갖는 것이다. 이와 같이, 실제의 정합기와 플라즈마 처리장치를 이용하지 않고 더미 로드(30)를 접속하는 것에 의해, 고주파전원(10)의 교정 작업을 효율적으로 실행할 수 있다. 또, 교정 작업 중의 부하 측의 임피던스의 변동이 없기 때문에 교정 결과의 신뢰성도 높아진다.

또, 동축 케이블(20)의 종단과 더미 로드(30)의 접속 위치에는 전력계(40)가 개재되어 있다. 이 전력계(40)에 의해, 더미 로드(30)에 입력되는 고주파전력의 값을 검출할 수 있다.

고주파전원(10)에는 출력전력을 제어하는 전원 제어수단(50)이 접속되어 있다. 전원 제어수단(50)은 예를 들면 플라즈마 처리장치를 제어하는 제어부 기능의 일부로서 구성된다. 전원 제어수단(50)은 고주파전원(10)에 대하여 전력설정 전압신호(60)를 출력한다. 이 전력설정 전압신호(60)는 아날로그 신호이며, 예컨대, 0 V에서 10 V 사이의 값을 취한다. 고주파전원(10)은 수신한 전력설정 전압신호(60)의 전압값에 따른 값의 고주파전력을 전력 출력단자(12)로부터 출력한다.

또, 고주파전원(10)은 출력단자(12)로부터 실제로 출력되는 고주파전력의 전압값(예를 들면, 진행파 전압값 및 반사파 전압값)을 나타내는 전력 모니터 전압신호(62)를 전원 제어수단(50)에 송신한다. 이 전력 모니터 전압신호(62)는 아날로그 신호로서, 예를 들면 0 V로부터 10 V 사이의 값을 취한다. 고주파전원(10)은 전력 출력단자(12)로부터 출력한 고주파전력의 값에 따른 전력 모니터 전압신호(62)를 출력한다.

전원 제어수단(50)은 디스플레이 등의 표시 수단(도시하지 않음)을 구비하고, 고주파전원(10)으로부터 수신한 전력 모니터 전압신호(62)의 전압 레벨에 따라, 전력 출력단자(l2)로부터 실제로 출력되는 고주파전력의 값(전력 출력값)과 전력 설정값을 표시 수단에 표시한다. 이 경우, 전력 설정값은 미리 설정되어 있는 값을 그대로 표시하므로 변화하지 않지만, 전력 출력단자(12)로부터 실제로 출력되는 고주파전력의 값은 출력전력의 교정 시에 그 출력전력이 조정될 때 마다 변화한다. 이 때문에, 출력 전력을 교정하고 나면, 전력 설정값의 표시와 실제로 출력되는 고주파전력 값의 표시는 달라져 버리므로, 이 경우에는 실제로 출력되는 고주파전력 값의 표시가 전력 설정값으로 되도록 수정할 필요가 있다.

이러한 고주파전력 시스템에 의해 고주파전원(10)의 교정을 실행하는 방법에 대해서 설명한다. 여기에서는 더미 로드(30)에 실제로 입력되는 전력이 고주파전력의 전력 설정값으로 되도록 고주파전원(10)의 출력전력을 아날로그 신호로서의 전력설정 전압신호(60)에 의해 조정하는 경우에 대하여 설명한다.

우선, 오퍼레이터에 의해 고주파전력의 전력 설정값에 대응하는 전력설정 전압값이 전원 제어수단(50)의 입력 수단(도시하지 않음)에 세트되면, 전원 제어수단(50)은 입력 수단에 세트된 전력설정 전압을 나타내는 전력설정 전압신호(60)를 고주파전원(10)에 송신한다.

도 9는 출력 전력을 교정하기 전에 있어서 고주파전원(10)의 출력전력을 조정하기 위한 전력설정 전압값과, 고주파전원(10)의 전력 출력단자(12)로부터 실제로 출력되는 고주파전력의 값(전력 출력값)의 관계를 나타내는 그래프이다. 고주 파전원(10)의 정격출력이 예를 들면 3000 W의 경우, 도 9에 도시하는 바와 같이, 전력설정 전압 0∼10 V는 고주파전원(10)이 출력하는 고주파전력 0∼3000 W로 할당된다. 따라서 고주파전원(10)이 예를 들면 1700 W의 고주파전력을 출력하고 있을 때에는 그 고주파전원(10)에는 5.67V (≒1700÷3000×10)의 전력설정 전압신호(60)가 입력되어 있게 된다.

고주파전원(10)은 전력설정 전압신호(60)에 대응하는 1700 W의 고주파전력을 출력하고, 동축 케이블(20)을 거쳐서 더미 로드(30)에 공급한다. 이 때, 동축 케이블(20)에 있어서 전력의 전송 손실이 발생하기 때문에, 실제로 더미 로드(30)에 공급되는 고주파전력의 값은 고주파전원(10)이 출력한 고주파전력의 값 1700 W보다도 작아진다.

그 때문에, 실제로 더미 로드(30)에 공급되는 고주파전력의 값, 즉 전력계(40)에 의해 검출되는 고주파전력의 값이 상기 전력 설정값에 도달하도록, 오퍼레이터는 전원 제어수단(50)의 입력 수단에 세트되는 전력설정 전압값을 조정함으로써 전력 출력단자(12)의 전력 출력값을 조정한다. 이러한 고주파전원(10)의 교정이 행하여지는 것에 의해, 더미 로드(30)에는 고주파전력의 전력 설정값으로 교정된 고주파전력이 공급되도록 된다. 이에 따라, 더미 로드(30)를 분리하고, 대신에 정합기를 동축 케이블(20)에 재접속하는 것에 의해 그 정합기에 전력 설정값으로 교정된 고주파전력이 공급되게 된다.

(특허문헌 1) 일본 특허공개 평성 제5-205898호 공보

(특허문헌 2) 일본 특허공개 평성 제11-149996호 공보

(특허문헌 3) 일본 특허공개 2003-224112호 공보

(특허문헌 4) 일본 특허공개 2003-32064호 공보

그러나 이러한 종래의 고주파전원(10)의 교정 작업에 있어서는 상술한 바와 같이, 더미 로드(30)에 공급되는 고주파전력의 값이 상기 전력 설정값으로 될 때 까지, 오퍼레이터가 전원 제어수단(50)의 입력 수단에 세트하는 전력설정 전압값을 조정하지 않으면 안되었다. 더구나, 이 경우 크게 조정하면 오버 슈트해 버리기 때문에, 전력계(40)를 보면서 조금씩 몇 번이고 전력설정 전압값을 변경하여 조정하지 않으면 안 되므로, 그 교정 작업에는 장시간을 요한다는 문제가 있었다.

또 종래는 상술한 바와 같이, 전력 제어수단(50)의 디스플레이에는 출력단자(12)로부터 실제로 출력되는 고주파전력의 값(전력 출력값)이 표시되도록 되어 있었기 때문에, 출력전력이 조정될 때 마다 출력단자(12)로부터 실제로 출력되는 고주파전력 값의 디스플레이 표시도 변해 버린다. 이 때문에, 출력전력을 조정할 때 마다 디스플레이 표시에 대해서도 실제로 출력되는 고주파전력 값의 표시를 전력 설정값의 표시와 동일하게 되도록 수정하지 않으면 안되었다. 이래서는 매우 번거로우며 그 결과, 교정 작업의 시간이 더 길어진다는 문제가 있었다.

또한, 종래 전원 제어수단(50)으로부터 고주파전원(10)에 송신되는 전력설정 전압신호(60)가 아날로그 신호이기 때문에, 노이즈의 영향을 받기 쉽다. 특히 고주파전력의 전력 설정값이 낮을수록, 출력전력을 조정하기 위한 전력설정 전압의 크기도 작아지므로, 노이즈의 영향이 커진다는 문제가 있었다.

예를 들면, 도 9에 나타낸 예에서는 전력설정 전압신호(60)에 가령 10mV의 노이즈가 중첩해 버리면, 고주파전원(10)은 10mV의 전력설정 전압에 대응하는 30 W의 고주파전력을 정규의 고주파전력에 가해서 출력해 버리게 된다. 예를 들면, 정규의 고주파전력의 값이 1700 W의 경우에는 노이즈 분의 30 W는 그의 약 1.8%에 불과하지만, 정규의 고주파전력의 값이 저전력 출력영역의 예를 들면, 100 W의 경우에는 노이즈 분의 30 W는 그의 30%가 되어버린다.

이와 같이 특히 고주파전력의 목표값이 낮은 경우에는 전력 설정 전압신호(60)에 중첩하는 노이즈의 영향을 강하게 받아서, 고주파전원(10)의 전력출력을 정확하게 제어할 수 없을 염려가 있었다.

그런데, 종래는 전송경로에 의한 전력손실 등을 보충하기 위하여, 플라즈마 처리 중에 처리실 내의 전극에 인가되는 실제의 고주파전력의 값이 소정의 값으로 되도록 고주파전원을 제어하는 기술도 제안되어 있다. 예를 들면, 상기 특허문헌 1에는 고주파전원으로부터 출력되는 고주파전력을 케이블을 거쳐서 전송하고, 정합기를 거쳐서 처리실 내의 전극에 공급함으로써 처리실 내에서 플라즈마 처리를 실행하고, 그 플라즈마 처리의 실행 중에 전극에 실제로 공급되는 전력 검출값이 소정의 값으로 되도록 고주파전원을 제어하는 기술이 기재되어 있다.

또, 상기 특허문헌 2에는 고주파전원으로부터 출력되는 고주파전력을 전송 선로를 거쳐서 전송하고, 정합기를 거쳐서 플라즈마 리액터의 전극에 공급함으로써 플라즈마 처리를 실행하고, 그 플라즈마 처리의 실행 중에 전극으로부터 실제로 반사한 고주파전력(반사파 전력)의 값을 검출하여, 고주파전원으로부터 상기 반사파 전력의 값을 부가한 전력을 출력시키는 기술이 기재되어 있다.

이 외에, 고주파전원과 전극 사이에 설치되는 정합기 자체를 제어하는 것에 의해 처리실 내의 전극에 인가되는 실제의 고주파전력의 값을 소정의 값으로 유지하는 기술도 안출되어 있다. 예를 들면, 상기 특허문헌 3에는 플라즈마 처리 중에 실제로 전극에 흐르는 전류값을 검출하여, 이 검출값에 따라 고주파전원 또는 정합기를 제어함으로써 전극에 공급되는 실제 전력의 크기를 일정하게 유지하는 기술이 기재되어 있다. 또, 상기 특허문헌 4에는 플라즈마 처리 중에 부하에 실제로 공급되는 전력의 값에 따라, 내장하는 ２차 인덕턴스 회로에 있어서의 소비 전력의 크기를 조정하는 것에 의해, 단락 저항의 회로 통과 전력손실을 전력 설정값으로 유지함으로써, 부하에 공급되는 실제의 전력 크기를 소정의 값으로 유지하는 임피던스 정합장치가 기재되어 있다.

그러나 상술한 바와 같은 기술은 모두 플라즈마 처리 중에, 더구나 전극 자체에 인가되는 고주파전력의 값을 제어하기 위하여, 고주파전력이 최종적으로 공급되는 전극에 될 수 있는 한 가까운 포인트, 즉 정합기로부터 전극 측의 포인트에서의 고주파전력의 값을 소정의 값으로 유지하는 것을 주된 목표로 안출된 것으로, 상술한 바와 같은 고주파전원의 교환시 등에 정합기에 입력되는 전력이 전력 설정값으로 되도록 출력전력을 조정함으로써 고주파전원을 교정하는 것과는 다르다.

또, 실제로는 고주파전원으로부터 출력된 고주파전력이 처리실 내의 전극까지 도달하는 동안, 그 전송 중의 고주파전력의 감쇠 특성은 한결같지 않다. 예를 들면, 고주파전원으로부터 출력된 고주파전력이 동축 케이블을 통해서 정합기에 들어가고, 거기로부터 처리실 내의 전극에 공급되는 구성을 고려하면, 동축 케이블에 서의 고주파전력의 감쇠 특성과 비교해서, 정합기 및 그 앞에서의 고주파전력의 감쇠 특성은 그것을 정하는 파라미터(parameter)가 많다. 구체적으로는 예컨대 동축 케이블에서의 감쇠 특성은 고주파전력의 전력값에 거의 의존하지 않고, 어떠한 전력값으로 조정되어도 거의 일정한 비율로 감쇠한다. 이에 대하여, 정합기에서의 감쇠 특성은 고주파전력의 크기에도 의존하고 있어 고주파전력의 전력값이 변화하면, 그의 감쇠율이 크게 변할 가능성이 있다.

이 때문에, 상술한 바와 같은 플라즈마 처리 중에 출력전력을 조정하는 기술만 이용하면, 처리실의 전극에 인가되는 고주파전력의 값을 소정의 값으로 유지하는 것은 용이하지 않다. 더구나, 고주파전원을 부착할 때나 교환 시 등에, 우선 고주파전원의 교정을 완료시켜 정합기에 입력되는 고주파전력의 값을 정확하게 조정한 후에, 정합기로부터 후의 전력조정을 실행하지 않으면, 최종적으로 처리실 내의 전극에 공급되는 고주파전력의 값을 정밀도 좋게 조정하는 것은 상당히 어려워진다.

따라서 이러한 플라즈마 처리 중에 출력전력을 조정하는 기술에 대해서는, 고주파전원으로부터 전송 선로를 경유해서 정합기에 입력되는 고주파전력의 값이 전력 설정값으로 되도록 고주파전원을 교정하는 작업을 실행함으로써, 그 후에 플라즈마 처리를 실행할 때에 상기한 기술 등을 이용하면, 그 효과를 더욱 발휘 할 수 있다.

그래서 본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 고주파전원의 출력전력을 예를 들면 전송 경로에 의한 전력손실을 보충하 도록 교정할 때에 그 전원교정에 걸리는 시간을 종래에 비해서 대폭 단축할 수 있고, 또 고주파전원을 교정할 때의 노이즈의 영향을 억제할 수 있는 플라즈마 처리장치 등을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어떤 관점에 의하면, 적어도 고주파전력의 전력 설정값과, 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 데이터 입력 단자와, 상기 고주파전력을 출력하는 전력 출력단자를 갖고, 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력을 상기 전력 출력단자로부터 송출하는 고주파전원과, 상기 고주파전원으로부터 전송 경로를 거쳐서 전송된 고주파전력이 정합기를 거쳐서 공급되고, 그것에 의해 생성된 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리기판에 대한 플라즈마 처리를 실행하는 처리실과, 상기 전송 경로와 상기 정합기 사이에 개재되어, 상기 정합기에 입력되는 고주파전력의 값을 검출하는 전력값 검출수단과, 상기 고주파전원을 교정할 때에, 상기 전력 설정값과 상기 전력값 검출수단에 의해 검출된 전력 검출값의 차분값에 따라 상기 오프셋 값을 구하여, 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값을 상기 고주파전원의 데이터 입력 단자에 디지털 전송함으로써, 상기 정합기에 입력되는 고주파전력의 값이 상기 전력 설정값으로 되도록, 상기 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력을 제어하는 전원 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.

이러한 본 발명에 의하면, 고주파전원에 출력전력을 오프셋 값에 의해 조정할 수 있는 기능을 마련함으로써, 고주파전원의 출력전력을 교정하는 데에 고주파전원으로부터 출력되고 또한 전송 경로를 경유해서 정합기에 입력되는 고주파전력의 값이 고주파전력의 전력 설정값으로 되도록, 오프셋 값에 의해 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력의 값을 조정할 수 있다.

이에 따라, 전력 설정값에 대응하는 전력값에, 예컨대 그의 오프셋 값에 대응하는 전력값을 부가한 값으로 조정된 고주파전력을 출력시킬 수 있으므로, 고주파전원에 대한 전력 설정값을 바꾸는 일 없이 오프셋 값을 가감함으로써 용이하게 출력전력을 조정할 수 있다.

더구나, 고주파전원의 교정 시에, 전원 제어수단에 의해 정합기에 입력되는 고주파전력의 값을 전력값 검출수단에 의해 검출하고, 그 전력 검출값과 전력 설정값의 차분값에 따라 오프셋 값을 구하고, 이 오프셋 값과 전력 설정값으로부터 출력전력을 오프셋 조정하므로, 전원 제어수단에 의해 고주파전원의 교정 자체를 자동적으로 실행시킬 수 있다. 이에 따라, 종래와 같이 오퍼레이터가 전력 설정값을 차례로 바꾸면서 아날로그 조정을 실행할 경우에 비해서 고주파전원의 교정에 걸리는 시간을 대폭 단축 할 수 있다.

또, 전력 설정값과 오프셋 값은 전원 제어수단으로부터 고주파전원 으로 디지털 데이터로서 전송되기 때문에 전송 데이터에의 노이즈 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 이 때문에, 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력의 조정 정밀도를 높이는 할 수 있어, 결과적으로 전송 손실의 크기와 상관없이 정 합기에 입력되는 고주파전력의 값이 전력 설정값으로 되도록 고주파전원을 정확하게 교정할 수 있다.

또, 전원 제어수단은 전력값 검출수단으로부터 정합기에 입력되는 고주파전력의 값을 직접 얻을 수 있기 때문에, 그 값을 예를 들면 전원 제어수단의 표시부에 그대로 표시할 수 있다. 따라서 종래와 같이 고주파전원으로부터의 전력 출력값을 그대로 표시하는 것이 아니기 때문에, 전력 설정값을 아날로그 조정할 때 마다 그 전력 출력값의 표시를 정합기에 입력되는 고주파전력의 값이 표시되도록 조정할 필요도 없으므로, 종래의 번거로움을 해소할 수 있어 표시 조정에 걸리는 시간을 없게 할 수 있다.

또, 상기 전송 경로에 대해서는 예를 들면 동축 케이블로 구성할 수 있다. 이렇게 동축 케이블을 전송 경로로서 채용하면, 여기에 전송되는 고주파전력으로부터의 고주파 노이즈의 누설을 억제할 수 있다.

또한, 상기 디지털 데이터를 시리얼 데이터로 해도 좋다. 이것에 의해 범용성 및 확장성이 높은 통신망을 이용하여 전력 설정값이나 오프셋 값을 전송할 수 있다.

상기 고주파전원은 전력 설정값과 오프셋 값을 곱함으로써 목표 전력 출력값을 구하도록 해도 좋다. 이에 의하면, 목표 전력 출력값의 산출을 위해 많은 연산 리소스를 확보할 필요가 없어진다.

또, 고주파전원은 그 내부에 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력의 값이 상기 목표 전력 출력값이 되도록 안정시키기 위한 고주파전력 안정화 회로를 갖 도록 해도 좋다. 이에 의하면, 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되어, 전송 경로를 경유해서 정합기에 입력되는 고주파전력을 보다 안정시킬 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 고주파전력을 출력하는 전력 출력단자를 갖고, 상기 고주파전력의 전력 설정값과 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력을 상기 전력 출력단자로부터 송출하는 고주파전원과, 상기 고주파전원으로부터 전송 경로를 거쳐서 전송된 고주파전력이 정합기를 거쳐서 공급되고, 그것에 의해 생성된 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리기판에 대한 플라즈마 처리를 실행하는 처리실과, 상기 전송 경로와 상기 정합기 사이에 개재되어 상기 정합기에 입력되는 고주파전력의 값을 검출하는 전력값 검출수단을 구비하고, 상기 고주파전원은 상기 전력값 검출수단에 의해 검출된 전력 검출값을 입력받고, 이 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값에 따라 오프셋 값을 구하고, 이 오프셋 값과 상기 전력 설정값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정함으로써, 상기 정합기에 입력되는 고주파전력의 값이 상기 전력 설정값으로 되도록, 상기 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력을 조정하는 자동교정 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치가 제공된다.

이러한 본 발명에 의하면, 고주파전원은 상기 전력값 검출수단에 의해 검출된 전력 검출값을 입력받는 것만으로, 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력의 값을 자동적으로 오프셋 조정할 수 있다. 이에 따라, 고주파전원만이로도 출력전력을 자동적으로 오프셋 조정하는 자동교정을 실행할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 다른 관점에 의하면, 전송 경로를 거쳐서 부하가 접속되어 있는 고주파전원을 전원 제어수단에 의해 교정하는 고주파전원의 교정 방법으로서, 상기 고주파전원은 적어도 고주파전력의 전력 설정값과 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 데이터 입력 단자와, 상기 고주파전력을 출력하는 전력 출력단자를 갖고, 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력을 상기 전력 출력단자로부터 송출하도록 구성되고 있고, 상기 전원 제어수단에 의해 상기 고주파전원의 상기 데이터 입력 단자에 교정용의 전력 설정값과 교정용의 오프셋 값을 입력해서 상기 목표 전력 출력값을 조정하여, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력을 상기 전력 출력단자로부터 송출시키는 공정과, 상기 전원 제어수단에 의해 상기 전송 경로와 상기 부하 사이에 개재시킨 전력값 검출수단에 의해 검출된 상기 부하에 공급되는 고주파전력의 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값에 따라 상기 교정용의 오프셋 값을 변경해서, 상기 고주파전원의 데이터 입력 단자에 상기 변경한 교정용의 오프셋 값을 공급하는 공정을 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달할 때 까지 반복하고, 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달하면, 그 때의 교정용 오프셋 값을 상기 고주파전원의 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고주파전원의 교정 방법이 제공된다.

이러한 본 발명에 의하면, 상기 각 공정이 반복될 때마다 오프셋 값이 변경되어, 부하에 공급되는 고주파전력의 값(전력 검출값)을 서서히 전력 설정값에 근 접시킬 수 있다. 그리고 부하에 공급되는 고주파전력의 값(전력 검출값)이 전력 설정값에 도달한 시점에서, 그 때의 교정용의 오프셋 값을 고주파전원의 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로 한다. 이에 따라, 이후 이 오프셋 값을 이용하면 전력 설정값이 어떤 값이더라도 전송 경로에 의한 전력손실을 보충할 수 있어, 최종적으로 부하에 입력되는 고주파전력이 전력 설정값으로 되도록 할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 다른 관점에 의하면, 전송 경로를 거쳐서 부하가 접속되어 있는 고주파전원의 교정 방법으로서, 상기 고주파전원은 고주파전력을 출력하는 전력 출력단자를 갖고, 상기 고주파전력의 전력 설정값과 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 상기 고주파전력을 상기 전력 출력단자로부터 송출하도록 구성되어 있고, 상기 고주파전원에 의해 교정용의 전력 설정값과 교정용의 오프셋 값에 근거하여 상기 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 상기 고주파전력을 상기 고주파전원의 상기 전력 출력단자로부터 송출하는 공정과, 상기 고주파전원에 의해 상기 전송 경로와 상기 부하 사이에 개재시킨 전력값 검출수단에 의해 검출된 상기 부하에 공급되는 고주파전력의 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값에 따라 상기 교정용의 오프셋 값을 변경하는 공정을 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달할 때 까지 반복하여, 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달하면, 그 때의 교정용 오프셋 값을 상기 고주파전원의 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고주파전원의 교정 방법이 제공된다.

이러한 본 발명에 의하면, 상기 각 공정이 반복될 때 마다, 오프셋 값이 변경되어, 부하에 공급되는 고주파전력의 값(전력 검출값)을 서서히 전력 설정값에 근접시킬 수 있다. 그리고 부하에 공급되는 고주파전력의 값(전력 검출값)이 전력 설정값에 도달한 시점에서, 그 때의 교정용의 오프셋 값을 고주파전원의 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로 한다. 이에 따라, 이후 이 오프셋 값을 이용하면, 전력 설정값이 어떤 값이더라도, 전송 경로에 의한 전력손실을 보충할 수 있어, 최종적으로 부하에 입력되는 고주파전력이 전력 설정값으로 되도록 할 수 있다. 더구나, 본 발명에 관한 고주파전원에 의하면, 상기 전력값 검출수단에 의해 검출된 전력 검출값으로부터, 고주파전원의 전력 출력단자로부터 출력되는 고주파전력의 값을 자동적으로 교정할 수 있다. 이에 따라, 고주파전원 측만이라도 출력전력을 자동적으로 오프셋 조정하는 자동교정을 실행할 수 있다.

또, 상기 교정용의 오프셋 값은 상기 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값의 1/2에 따라 변경하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 각 공정을 되풀이할 때 마다, 부하에 입력되는 고주파전력의 값과 전력 설정값의 차가 1/2 씩 작아지게 된다. 이 결과, 부하에 입력되는 고주파전력의 값을 전력 설정값에 의해 정확에 맞추어 넣을 수 있다.

또, 상기 부하는 상기 부하는 상기 고주파전원으로부터 상기 전송 경로를 거쳐서 전송된 고주파전력이 공급되고, 그것에 의해 생성된 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리기판에 대한 플라즈마 처리를 실행하는 처리실과,

상기 전송 경로와 상기 처리실 사이에 설치되어, 상기 처리실 측의 임피던스 와 상기 전송 경로 측의 임피던스를 정합시키기 위한 정합기로 구성되어 있어도 좋다. 이와 같이, 실제의 플라즈마 처리장치의 구성에서 고주파전원의 교정을 실행하는 것에 의해, 상기 고주파전원의 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값이 확정된 후, 바로 플라즈마 처리장치를 가동시킬 수 있다. 또, 부하는 유사 부하(더미 로드)로 구성해도 좋다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 관점에 의하면, 발진기와, 상기 발진기로부터의 출력레벨을 조정하는 레벨 조정 수단과, 상기 레벨 조정 수단을 거친 출력을 증폭하는 증폭 수단과, 상기 증폭 수단으로부터의 고주파전력을 출력하는 전력 출력단자와, 적어도 상기 고주파전력의 전력 설정값과 상기 전력 출력단자로부터 출력되는 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 데이터 입력 단자와, 상기 데이터 입력 단자로부터 입력된 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 구하고, 이 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력이 상기 전력 출력단자로부터 출력되도록 상기 레벨 조정 수단을 제어하는 전력제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 고주파전원이 제공된다.

이러한 본 발명에 의하면, 데이터 입력 단자로부터 입력된 전력 설정값과 오프셋 값에 근거하여 출력전력을 조정할 수 있다. 이에 따라, 예를 들면 고주파전원을 교정할 때에 외부로부터 데이터 입력 단자에 전력 설정값과 오프셋 값을 입력시킴으로써, 전송 경로에 의한 전력손실을 보충할 수 있어, 최종적으로 부하에 입력되는 고주파전력이 전력 설정값으로 되도록 출력전력을 조정할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 관점에 의하면, 발진기와 상기 발진기로부터의 출력레벨을 조정하는 레벨 조정 수단과, 상기 레벨 조정 수단을 거친 출력을 증폭하는 증폭 수단과, 상기 증폭 수단으로부터의 고주파전력을 전송 경로에 출력하는 전력 출력단자와, 상기 전송 경로의 종단에 접속된 전력값 검출수단에서 검출된 전력 검출값을 입력하고, 이 전력 검출값과 상기 고주파전력의 전력 설정값의 차분값에 따라 오프셋 값을 구하고, 이 오프셋 값과 상기 전력 설정값에 근거하여 목표 전력 출력값을 구하고, 이 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력이 상기 전력 출력단자로부터 출력되도록 상기 레벨 조정 수단을 제어하는 전력제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 고주파전원이 제공된다.

이러한 본 발명에 의하면, 전송 경로의 종단에 접속된 전력값 검출수단에서 검출된 전력 검출값을 입력하는 것만으로, 자동적으로 출력전력을 조정할 수 있다. 이에 따라, 고주파전원 측만으로도 전송 경로에 의한 전력손실을 보충할 수 있어, 전송 경로의 종단의 고주파전력이 전력설정값으로 도록 출력전력을 조정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 고주파전원의 출력전력을 예를 들면, 전송 경로에 의한 전력손실을 보충하도록 교정할 때에, 그의 전원 교정에 걸리는 시간을 종래에 비해서 대폭 단축할 수 있다. 또, 고주파전원을 교정할 때의 노이즈의 영향을 억제할 수 있으므로, 고전력 출력영역의 출력뿐만 아니라, 저전력 출력영역의 출력전력의 교정에 대해서도 고정밀도로 실행할 수 있다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세에 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.

(제 1 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 구성예)

우선, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(100)의 구성예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(100)의 구성예를 나타내는 블럭도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 이 플라즈마 처리장치(100)는 고주파전원(200)과 고주파전원(200)의 전력 출력단자(202)에 한쪽 단부가 접속된 동축 케이블(102)과, 이 동축 케이블(102)의 다른 쪽 단부에 접속된 정합기(104)와, 이 정합기(104)에 접속된 플라즈마 처리실(이하, 단지 「처리실」이라고 함, 300)과, 동축 케이블(102)과 정합기(104)의 접속 위치에 개재된 전력값 검출수단(106)과, 전력값 검출수단(106)과 고주파전원(200)에 접속된 전원 제어수단(400)으로 구성되어 있다.

고주파전원(200)은 발진기(212)와, 발진기(212)로부터 출력된 고주파신호의 레벨을 조정하는 감쇠기(레벨 조정 수단, 214)와, 감쇠기(214)에 의해 레벨이 조정된 고주파신호를 증폭해서 고주파전력으로서 전력 출력단자(202)로부터 출력하는 전력 출력수단(증폭 수단, 216)과, 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력의 값(후술하는 바와 같이, 이 값은 「목표 전력 출력값」으로 유지됨)을 검출하는 전력 센서(218)와, 이 전력 센서(218)와 감쇠기(214)에 접속된 전력 제어수단(220)을 갖고 있다.

전력 출력수단(216)은 예를 들면 프리앰프나 로우 패스 필터로 구성된다. 또, 전력 제어수단(220)은 예컨대 DSP (Digital Signal Processor)로 구성된다. 이와 같이, 전력 제어수단(220)을 DSP로 구성함으로써, 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력의 값을 고정밀도로 또한 고속으로 제어할 수 있다.

또, 고주파전원(200)은 외부기기와 디지털 통신을 실행하기 위한 데이터 입력 단자로서의 인터페이스(이하, 「I/F」라고 함) 수단(204)을 구비하고 있다. 이 인터페이스 수단(204)은 전력 제어수단(220)과 내부회로에서 접속되고 있어, 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(420)를 수신하면, 이것을 전력 제어수단(220)으로 전송한다.

도 2는 전원 제어신호(420)가 예를 들면 시리얼 전송될 경우의 데이터의 일예를 나타내고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 전원 제어신호(420)에는 플라즈마 처리의 처리조건 등으로서 설정되는 고주파전력의 전력 설정값(424a)을 포함하는 전력 설정값 데이터(420a)와 전력손실에 따라 고주파전원(200)의 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값(424b)을 포함하는 오프셋 값 데이터(420b)의 2개의 데이터가 있다. 전원 제어수단(400)에 의해 고주파전원(200)을 제어할 경우에는 필요에 따라 전력 설정값 데이터(420a)와 오프셋 값 데이터(420b)의 한쪽 또는 양쪽을 고주파전원(200)에 송신한다. 도 1에 나타내는 구성의 고주파전원(200)을 교정할 때는 전원 제어신호(420)로서 전력 설정값 데이터(420a)와 오프셋 값 데이터(420b)의 양쪽을 송신한다.

이들의 데이터구조에서는 전력 설정값 데이터(420a)에 대해서는 예를 들면 전력 설정값(424a)을 나타내는 데이터의 뒤에는 패리티 비트 (426a)가 부가되고, 또한 이들의 전후에는 스타트 비트(422)와 스톱 비트(428)가 부가된다. 오프셋 값 데이터(420b)에 대해서도 전력 설정값 데이터(420a)와 마찬가지로, 예를 들면 오프셋 값(424b)을 나타내는 데이터의 뒤에는 패리티 비트(426b)가 부가되고, 또한 이들의 전후에는 스타트 비트(422)와 스톱 비트(428)가 부가된다.

또, 전력 설정값(424a)을 나타내는 데이터와 오프셋 값(424b)을 나타내는 데이터의 송신 순서는 도 2의 예에 한정되지 않는다. 또, 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)을 1개의 데이터로 해서 전원 제어신호(420)를 구성하도록 해도 좋다.

전력 제어수단(220)은 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(420)로서 디지털 전송되는 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)에 근거하여 목표 전력 출력값을 제어하는 기능을 갖고 있다. 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)은 예를 들면 전력 제어수단(220)에 마련되는 메모리 등의 기억 수단(도시하지 않음)에 기억된다.

여기서, 전력 설정값에 대한 전력 출력값(전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력의 출력값)의 비를 오프셋 값으로 한 경우를 예를 들어 설명한다. 도 3은 전력 설정값(424a)과 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 전력 출력값(목표 전력 출력값)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 파선은 전원 제어신호(420)에 포함되어 있는 오프셋 값(424b)이 초기값(여기서는 “1”)의 경우의 전력 설정값(424a)과 전력 출력값의 관계를 나타내고 있다. 이 경우, 예를 들면 전력 설정값(424a)이 1700 W이면, 전력 출력값은 전력 설정값(424a)의 값 1700 W에 오프셋 값인 “1”을 곱한 값 1700 W가 된다.

통상의 고주파전원은 전력 설정값을 목표 전력 출력값으로 하고, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파전력이 전력 출력단자로부터 출력되도록 되어 있으므로, 본 실시예에 관한 고주파전원(200)에 대해서도 오프셋 값의 초기값은 통상의 고주파전원의 출력과 동일하게 되도록 디폴트 값(여기서는 “1”)으로 하고 있다.

그리고 고주파전원(200)의 사용 상태에 따라 (예를 들면 전력손실에 따라), 오프셋 값을 조정함으로써, 고주파전원(200)의 전원 출력단자(202)로부터 출력되는 출력전력을 교정할 수 있도록 되어 있다. 예컨대, 도 3에 도시하는 바와 같이, 오프셋 값을 “1” 보다 크게 하면, 전력 설정값(424a)과 목표 전력 출력값의 관계를 나타내는 직선의 경사가 커진다. 도 3에 나타내는 실선은 상기 오프셋 값을 “1.0850”으로 한 경우의 전력 설정값(424a)과 전력 출력값의 관계를 나타내고 있다. 이 경우, 예를 들면 전력 설정값(424a)이 1700 W이면, 전력 출력값은 전력 설정값(424a)의 값 1700 W에 오프셋 값 “1.0850”을 곱한 값, 약 1845 W가 된다.

또, 전력 제어수단(220)은 전력 센서(218)에서 검출된 전력 검출값에 근거하여 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작(예컨대, 전력 출력값을 피드백해서 발신기(212)의 출력의 이득을 조정하는 동작)을 제어하여, 목표 전력값을 일정하게 유지하는 이른바 컨트롤 루프를 구성하고 있다. 따라서 전원 제어신호(420)에 포함되어 있는 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)에 의해 목표 전력 출력값이 정해지면, 이 컨트롤 루프(고주파전력 안정화 회로)에 의해, 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력이 목표 전력 출력값으로 정확하게 유지되게 된다.

또, 고주파전원(200)과 정합기(104)를 접속하는 동축 케이블(102)은 고주파전원(200)이 출력한 고주파전력을 정합기(104)로 전송하기 위한 고주파전력의 전송 경로를 구성하는 것이다.

정합기(104)는 인덕터나 캐패시터로 구성되어 있고, 고주파전원(200) 측의 임피던스와 처리실(300) 측의 임피던스를 정합시키기 위한 것이다. 이 정합기(104)를 이용하여 상기의 임피던스 정합을 도모하는 것에 의해, 고주파전원(200)이 출력한 고주파전력의 반사를 억제하여, 이 고주파전력을 처리실(300) 내의 전극(도시하지 않음)에 효율적으로 전송할 수 있다.

처리실(300)은 고주파전원(200)이 출력한 고주파전력이 공급되는 전극을 구비하고 있다. 이 전극에 소정 값의 고주파전력이 공급되면 처리실(300) 내에 플라즈마가 형성되어, 수용하고 있는 웨이퍼에 대하여 소정의 플라즈마 처리가 실시된다. 이 처리실(300)의 내부 구성의 상세에 대해서는 후술한다.

전력값 검출수단(106)은 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 검출해서 이 검출 결과를 나타내는 전력값 검출 신호(108)를 전원 제어수단(400)에 송신한다. 이때, 전력값 검출수단(106)은 전력값 검출 신호(108)를 디지털화 해서 전원 제어수단(400)에 전송하는 것이 바람직하다.

전원 제어수단(400)은 외부기기와 시리얼 통신을 실행하기 위한 I/F 수단(402)과, 이 I/F 수단(402)이나 후술하는 입력 수단(412)으로부터 입력되는 각종 데이터에 대하여 소정의 데이터처리를 실시해서, 그 처리결과인 데이터를 I/F 수단(402) 또는 후술하는 표시 수단(414)에 송신하는 데이터 처리수단(410)과, 전원 설정 파라미터 등 여러 가지 데이터의 입력이나 편집을 오퍼레이터가 실행할 수 있는 입력 수단(412)과, 조작화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(414)과, 상기입력 수단(412)으로부터 입력되고 상기 데이터 처리수단(410)에서 처리되는 데이터 및 상기 데이터 처리수단(410)의 연산에 의해 얻어진 데이터 등을 기억하는 기억 수단(416)을 구비하고 있다.

이 전원 제어수단(400)은 예컨대, 플라즈마 처리장치(100) 전체의 동작을 제어하는 제어부의 하나의 기능부로서 구성된다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니며, 전원 제어수단(400)을 독립한 유닛으로서 구성해도 좋다.

그리고 전원 제어수단(400)은 데이터 처리수단(410)에 있어서 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)을 포함하는 전원 제어신호(420)를 형성하는 기능을 갖는다. 전력 설정값(424a)에 대해서는 미리 전원 제어수단(400)의 기억 수단(416)에 기억해 두어도 좋고, 오퍼레이터에 의해 입력 수단(412)으로부터 입력되도록 해도 좋다.

또, 전원 제어수단(400)의 데이터 처리수단(410)은 전력값 검출수단(106)으로부터의 전력값 검출 신호(108)에 근거하여, 동축 케이블(102)의 종단의 케이블 종단 전력값(Pe)을 취득하고, 이 케이블 종단 전력값(Pe)과 전력 설정값(Ps)의 차분값(Ps-Pe)을 구한다. 또한, 데이터 처리수단(410)은 소정의 계산식에 따라서 이 차분값으로부터 상기 오프셋 값(424b)을 구한다. 본 실시예에서는 우선 차분값의 l/2과 상기 전력 설정값(Ps)의 비를 구하고, 이 비에 “1”을 부가한 값을 오프셋 값(424b)으로 한다. 이러한 오프셋 값 P(offset)의 계산식을 하기 수학식 1에 나타낸다.

P(offset) = (1 + (Ps-Pe)/2Ps)

전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)은 상기 고주파전원(200)의 I/F 수단(204) 및 전력값 검출수단(106)과 디지털 통신이 가능한 전송경로(예컨대 신호선)에 의해서 접속되어 있다. 디지털 통신 방식으로서는 시리얼 통신과 패러랠 통신 어느 것을 채용해도 좋다. 여기에서의 전송경로는 시리얼 통신이면 RS-232C 또는 DeviceNet(등록상표) 등의 통신 규격에 근거하고, 패러랠 통신이면 GP-IB (IEEE488) 등의 통신 규격에 근거하여 구축 할 수 있다. 또, 보다 범용성이 높은 Ethernet(등록상표)으로 전송 경로를 구축하도록 해도 좋다. 또한, 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)과 상기 고주파전원(200)의 I/F 수단(204)은 상기와 같이 쌍방향 통신 가능한 전송 방식을 채용하는 것이 바람직하지만, 한쪽 통신 가능한 전송 방식을 채용해도 좋다.

이와 같이, 전원 제어수단(400)과 고주파전원(200) 사이의 통신 및 전원 제어수단(400)과 전력값 검출수단(106) 사이의 통신을 디지털 방식으로 실행하는 것에 의해, 통신 데이터의 내 노이즈성의 향상을 도모할 수 있다.

(제 1 실시예에 관한 고주파전원의 교정)

다음에, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리장치(100)에 있어서의 고주파전원(200)의 교정에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 있어서의 고주파전원(200)의 교정에서는 동축 케이블(102)을 경유해서 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값이 고주파전력의 전력 설정값으로 되도록, 고주파전원(200)의 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력의 값을 조정(오프셋)한다.

이것은 고주파전원(200)으로부터 출력된 고주파전력은 동축 케이블(102)의 통과에 의해 전력이 소비되어 전력손실이 발생해서 정합기(104)에 입력되는 실제의 고주파전력의 값이 상기 전력 설정값보다도 작아져 버리므로, 이 전력손실을 보충하기 위함이다. 더구나, 동축 케이블(102)에 있어서 소비되는 전력의 크기는 동축 케이블(102)의 전기적 특성 등에 의존하기 때문에, 고주파전원(200)과 정합기(104)의 접속에 약간이라도 전기적 특성이 다른 동축 케이블을 이용하면, 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값도 변해버린다.

그런데, 플라즈마 처리장치(100)에 새롭게 고주파전원(200)을 부착한 때, 또는 고주파전원(200)을 교체한 때는 본 실시예에 관한 고주파전원(200)의 교정을 실행하는 것에 의해, 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값이 고주파전력의 전력 설정값으로 되도록 조정할 수 있다. 이것에 의해, 처리실(300) 내의 전극에 대하여, 상기의 전력 설정값에 따른 값의 고주파전력을 안정적으로 공급할 수 있게 되어, 처리실(300) 내에 형성되는 플라즈마의 안정화를 도모할 수 있다.

이하, 본 실시예에 관한 고주파전원(200)의 교정 방법에 대해서 구체예를 들면서 설명한다. 플라즈마 처리장치(100)에 있어서 고주파전원(200)이 동축 케이블(102)에 의해 정합기(104)에 접속되면, 오퍼레이터에 의해 입력 수단(412)으로부터 전원 제어수단(400)에 대하여 고주파전원(200)의 교정 동작에 들어가도록 소정의 커맨드가 입력된다.

이 커맨드를 받은 전원 제어수단(400)은 데이터 처리수단(410)에 있어서 교정용의 전력 설정값(424a)과 교정용의 오프셋 값(424b)을 포함하는 전원 제어신호(420)를 형성한다. 이 경우, 교정용의 전력 설정값(424a)에 대해서는 고주파전원(200)에 설정할 수 있는 상기 전력 설정값의 범위가 예를 들면 0∼3000 W 라고 하면, 이 범위 안에서 교정용의 전력 설정값(424a)을 선택하고, 이것을 나타내는 데이터를 포함하는 전원 제어신호(420)를 형성한다. 이 교정용 전력 설정값(424a)은 미리 전원 제어수단(400)의 기억 수단(416)에 기억해 두어도 좋고, 오퍼레이터에 의해 상기의 교정 지시와 함께 입력 수단(412)으로부터 입력되도록 해도 좋다. 본 실시예에 있어서는 이 교정용 전력 설정값(424a)을 1700 W로 한다.

또, 교정용의 오프셋 값(424b)에 대해서는 최초에 송신하는 전원 제어신호(420)에 초기값으로서 디폴트 값(여기서는 “1”)을 포함시킨다. 최초에는 전력 설정값(424a)에 따른 고주파전력이 전력 출력단자(202)로부터 출력되도록 하기 위함이다.

이렇게 하여 형성된 전원 제어신호(420)는 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)으로부터 출력되어, 시리얼 전송 경로를 경유해서 고주파전원(200)의 I/F 수단(204)에 수신된다. 그리고 I/F 수단(204)은 전원 제어신호(420)를 전력 제어수단(220)으로 송신한다. 또, I/F 수단(204) 또는 전력 제어수단(220)은 전원 제어신호(420)를 수신한 때에 패리티 비트(426a, 426b)에 근거하여 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)의 데이터의 에러 체크를 실행하여, 에러가 있었던 경우에는 전원 제어수단(400)에 대하여 전원 제어신호(420)의 재송을 요구하도록 해도 좋다.

전력 제어수단(220)은 I/F 수단(204)으로부터 전원 제어신호(420)를 수신하면, 그 전원 제어신호(420)로부터 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)과 오프셋 값(교정용 오프셋 값, 424b)을 판독한다. 본 실시예에서는 최초로 수신한 전원 제어신호(420)에는 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)으로서 1700 W가 포함되고, 오프셋 값(교정용 오프셋 값, 424b)으로서 “1”이 포함되어 있다. 따라서 전력 제어수단(220)은 전력 설정값(424a)에 오프셋 값(424b)을 곱하여 얻어지는 값, 즉 1700 W가 목표 전력 출력값으로 되도록 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작을 제어한다.

감쇠기(214)에 의해 레벨이 조정된 고주파신호는 전력 출력수단(216)에서 증폭되고 또한 주파수 조정이 이루어져서 전력 출력단자(202)로부터 출력된다. 이 전력 출력값은 항상 전력 센서(218)에 의해 검출되어 전력 제어수단(220)에 피드백 되고, 이것에 근거하여 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작이 제어되므로, 전력 출력값은 안정하게 목표 전력출력인 1700 W가 되도록 제어 된다.

이와 같이 하여, 고주파전원(200)으로부터 1700 W의 고주파전력이 출력되면, 그 고주파전력은 동축 케이블(102)을 경유해서 정합기(104)에 입력된다. 이 때, 동축 케이블(102)에서는 전력소비가 있기 때문에, 동축 케이블(102)의 케이블 종단 전력값(Pe), 즉 정합기(104)에 실제로 입력되는 고주파전력의 값은 고주파전원(200)으로부터 출력된 1700 W보다도 작은 값 예를 들면 1600 W가 된다. 이 경우, 주로 동축 케이블(102)에 100 W의 전력손실이 발생하게 된다.

전력값 검출수단(106)은 케이블 종단 전력값(Pe) (여기서는 1600 W)을 검출하고, 이 검출 결과를 나타내는 전력값 검출 신호(108)를 전원 제어수단(400)에 송신한다. 이 전력값 검출 신호(108)는 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)에 수신된다. 그리고 I /F 수단(402)은 전력값 검출 신호(108)를 데이터 처리수단(410)에 송신한다.

데이터 처리수단(410)은 전력값 검출 신호(108)에 근거하여, 케이블 종단 전력값(Pe)을 취득하여, 이 케이블 종단 전력값(Pe)과 교정용 전력 설정값(Ps)의 차(차분값)를 구한다. 또한, 데이터 처리수단(410)은 소정의 계산식(예를 들면 상기(l)식)을 따라서 이 차분값으로부터 오프셋 값 P를 구한다. 본 실시예에서는 상술한 바와 같이, 우선 차분값의 1/2과 상기 교정용 전력 설정값의 비를 구하고, 이 비에 “1”을 부가한 오프셋 값 P를 새로운 교정용 오프셋 값(424b)으로 한다.

보다 구체적으로는 본 실시예에서는 케이블 종단 전력값(Pe)은 1600 W이며, 교정용 전력 설정값(Ps)은 1700 W이기 때문에, 데이터 처리수단(410)은 차분값으로서 100 W를 산출한다. 그리고 그 차분값 100 W의 1/2인 50 W와 교정용 전력 설정값 1700 W의 비를 구하고, 그 값에 “1”을 부가한 오프셋 값 “1.0294”를 새로운 교정용 오프셋 값(424b)으로 하여, 전원 제어신호(420)의 데이터를 변경해고, 그 새로운 전원 제어신호(420)를 고주파전원(200)에 송신한다. 또, 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)에 대해서는 그 데이터를 변경하지 않고 그대로 유지한다.

고주파전원(200)의 전력 제어수단(220)은 최초의 전원 제어신호(420)를 수신한 때와 마찬가지로, 새로운 전원 제어신호(420)로부터 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)과 오프셋 값(교정용 오프셋 값, 424b)을 판독한다. 이 때, 상기와 같이 오프셋 값(424b)이 변경되어 있기 때문에, 전력 제어수단(220)은 새로운 오프셋 값(424b)을 취득한다.

본 실시예에서는 이 전원 제어신호(420)에는 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)으로서 1700 W가 포함되고, 오프셋 값(424b)으로서 “1.0294”가 포함되어 있다. 따라서 전력 제어수단(220)은 전력 설정값(424a)에 오프셋 값(424b)을 곱하여 얻어진 값, 즉 약 1750 W가 목표 전력 출력값으로 되도록 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작을 제어한다.

이와 같이 하여, 고주파전원(200)으로부터 1750 W의 고주파전력이 출력되면, 그 고주파전력은 동축 케이블(102)을 경유해서 정합기(104)에 입력된다. 이 때도 케이블 종단 전력값에는 전력손실이 발생하고 있지만, 출력단자(202)로부터 출력되는 출력전력이 커지고 있으므로, 케이블 종단 전력값과 교정용 전력 설정값의 차는 최초보다도 작아진다.

전력값 검출수단(106)은 케이블 종단 전력값을 검출해서, 이 검출 결과를 나타내는 전력값 검출 신호(108)를 전원 제어수단(400)에 송신한다. 이후 마찬가지 로, 전원 제어수단(400)이 전원 제어신호(420)의 교정용 오프셋 값(424b)을 차례로 갱신하고, 이에 따라 고주파전원(200)의 전력 제어수단(220)이 교정용 오프셋 값을 서서히 조정해 가는 것에 의해, 최종적으로 케이블 종단 전력값이 교정용 전력 설정값으로 조정된다.

이 때의 오프셋 값(424b)은 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로서 확정되어, 전원 제어수단(400)에 구비되어 있는 기억 수단(416)에 기억됨과 동시에, 그 확정된 오프셋 값을 표시 수단(414)에 표시한다. 본 실시예에서는 이 확정된 오프셋 값은 예를 들면 “1.0850”으로 한다. 이상과 같이 해서, 오프셋 값이 확정된 시점에서 고주파전원(200)의 교정이 완료한다.

이상과 같이 본 실시예에 관한 고주파전원(200)의 교정은 전력 설정값(424a)에 대한 출력전력의 오프셋 값(여기서는 전력 설정값(424a)과 전력 출력값의 비)을 조정하는 것에 의해 행하여진다. 본 실시예에서는 고주파전원(200)의 교정 개시 시점에서의 오프셋 값은 “1”이며, 도 3의 그래프에 나타낸 파선의 경사가 그 오프셋 값을 나타내고 있다.

이에 대하여, 고주파전원(200)의 교정이 완료하면 도 3의 그래프 중 화살표처럼 오프셋 값은 “1”보다 커진다. 예를 들면, 상기와 같이 오프셋 값이 “1.0850”이면, 전원 제어수단(400)으로부터 전력 설정값으로서 1700 W를 고주파전원(200)에 부여하면, 고주파전원(200)은 목표 전력 출력값으로서 약 1845 W를 출력한다.

이와 같이 본 실시예에서는 전력 설정값의 범위(예를 들면 0∼3000 W) 중 어 느 값을 (예를 들면 1700 W) 교정용 전력 설정값으로서 채용하고, 이 교정용 전력 설정값을 이용하여 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 구할 수 있다. 그리고 교정용 전력 설정값 이외의 전력 설정값에도 동일한 오프셋 값을 적용한다. 이 결과, 도 3에서 실선으로 도시하는 바와 같이, 어떠한 전력 설정값이 고주파전원(200)으로 설정되어도, 그 전력 설정값에 오프셋 값을 곱하여 얻을 수 있은 값의 고주파전력이 고주파전원(200)으로부터 출력되게 된다.

그러나 상술한 바와 같이 고주파전원(200)으로부터 출력된 고주파전력은 동축 케이블(102)에서 감쇠한다. 상기의 본 실시예에 관한 고주파전원(200)의 교정을 실행하는 것에 의해 확정한 오프셋 값은 그 오프셋 값을 구할 때에 채용한 교정용 전력 설정값에 대한 동축 케이블(102)에서의 감쇠율에 대응하고 있다. 그리고 동축 케이블(102)에 있어서의 전력의 감쇠율은 전송되는 고주파전력 값에 상관없이 거의 일정하다고 고려된다. 따라서 1개의 교정용 전력 설정값을 이용하여 오프셋 값을 구하기만 하면, 고주파전원(200)에 어떤 전력 설정값이 설정되어도 그 전력 설정값으로 확정한 오프셋 값을 적용함으로써, 고주파전원(200)으로부터는 동축 케이블(102)에서의 감쇠 량이 가미된 값의 고주파전력이 출력되어, 케이블 종단전력이 그 전력 설정값으로 조정되게 된다. 즉, 본 실시예에 의하면 1개의 오프셋 값만을 확정해서 고주파전원(200)의 교정을 실행하는 이른바 한점 교정이 가능해진다.

이와 같은 본 실시예에 관한 한점 교정에 의해 고주파전원(200)이 정확하게 교정되는 것을 확인하기 때문에, 상기와 같이 한 개의 교정용 전력 설정값(1700 W) 을 이용하여 오프셋 값을 확정한 후에, 전력 설정값으로서 0∼3000 W 범위의 몇 개의 전력값을 고주파전원(200)에 부여하여, 케이블 종단 전력값을 측정했다. 그 결과를 도4에 나타낸다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 전력 설정값의 전범위에 대하여 확정한 오프셋 값을 적용함으로써, 전력 설정값이 조정된 케이블 종단 전력값을 얻을 수 있다. 구체적으로는 전력 설정값에 대한 케이블 종단 전력값의 오차율은 모두 ±1% 이내(합격기준 이내)에 들어 있다. 이 결과로부터도 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 관한 한점교정을 실행하는 것에 의해, 고주파전원(200)은 정확하게 교정되어, 교정용 전력 설정값(1700 W) 뿐만 아니라 전력 설정값의 모든 범위(0∼3000 W)가 설정되어도, 고주파전원(200)은 전력 설정값으로 고정밀도로 조정된 고주파전력을 정합기(104)에 공급할 수 있게 된다.

이와 같이, 고주파전원(200)을 교정하기 위해서는 정합기(104)에 입력되는 고주파전력이 전력 설정값으로 되도록, 고주파전원(200)의 출력전력을 조정하는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 예를 들면 만약 정합기(104)보다도 처리실(300) 측의 포인트에 전력값 검출수단(106)을 설치해서 처리실 내의 전극에 공급되는 고주파전력을 검출하고, 이에 따라 고주파전원(200)을 교정하는 것은 바람직하지 못하다. 이것은 예를 들면 본 실시예와 같이 하나의 교정용 전력 설정값만을 이용한 교정(한점교정)을 실행하는 것만으로는 정확한 교정 결과를 얻기 어려운 것이 그 이유의 한가지로 들 수 있다.

구체적으로는 정합기(104)보다도 처리실(300) 측의 포인트에 전력값 검출수 단(106)을 설치했을 경우라도, 고주파전원(200)에 교정용 전력 설정값을 설정해서 본 실시예와 마찬가지로 고주파전원(200)의 교정을 실행하도록 하면 오프셋 값이 구해진다. 단, 이 오프셋 값은 1개의 교정용 전력 설정값에만 유효한 것이며, 교정용 전력 설정값 이외의 전력 설정값에 이 오프셋 값을 적용해도, 전력값 검출수단(106)에서는 전력 설정값과 크게 다른 고주파전력의 값이 검출되어 버릴 가능성이 있다. 이것은 정합기(104)에 있어서의 고주파전력의 감쇠율이 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 크기에 의존하기 때문으로 생각된다.

정합기(104)는 처리실(300) 측의 임피던스와 고주파전원(200) 측의 임피던스를 정합시키기 위해서 그 내부 임피던스를 변화시킨다. 만약, 정합기(104)에 입력되는 고주파전력이 변화되면, 당연히 처리실(300) 내의 플라즈마의 상태도 변화된다. 이렇게 플라즈마 상태가 변화되면, 처리실(300) 측의 임피던스가 변동하고, 이에 따라서 정합기(104)는 정합을 위해 그 내부 임피던스를 변화시킨다. 이 결과, 정합기(104)를 통과하는 고주파전력의 감쇠율도 정합기(104)의 내부 임피던스의 변화에 따라 변동해 버린다.

이와 같이, 정합기(104)에 있어서의 고주파전력의 감쇠율이 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 크기에 의존하면, 고주파전원(200)으로 설정되는 전력 설정값의 대소에 의해 전력값 검출수단(106)에 검출되는 고주파전력의 값이 전력 설정값으로 조정되거나 되지 않거나 한다. 이러한 상태의 고주파전원(200)은 정확한 교정이 완료했다고는 말할 수 없으며, 이 상태의 고주파전원(200)을 이용하여도 처리실(300) 내의 전극에 대하여 소망하는 값의 고주파전력을 안정적으로 공급할 수 없게 될 염려가 있다.

이러한 이유로, 정합기(104)보다도 처리실(300) 측의 포인트에 전력값 검출수단(106)을 설치할 경우에는 다수의 전력 설정값을 고주파전원(200)에 설정하고, 각각의 경우에 대해서 본 실시예와 마찬가지로 교정을 실행해서 복수의 오프셋 값을 구할 필요가 있다. 그리고 예를 들면 복수의 오프셋 값으로부터 회귀 직선을 구해서, 그 직선의 경사를 오프셋 값으로서 채용하면, 고주파전원(200)에 어떠한 전력 설정값을 설정해도 그 전력 설정값에 근접한 값의 전력이 전력값 검출수단(106)에서 검출되도록 된다.

그러나 이와 같이 다수의 전력 설정값을 고주파전원(200)에 설정해서 고주파전원(200)의 교정을 실행하는 이른바 다점교정을 실행한 경우에는 본 실시예와 같은 한점교정을 행했을 때와 비교해서 그 교정에 걸리는 시간이 대폭 길어져 버린다. 그 때문에, 플라즈마 처리장치(100)의 가동을 개시할 수 있는 시간이 늦어져 버려, 결과적으로 장치의 가동률 저하로도 연결되어 버린다.

또, 정합기(104)보다도 처리실(300) 측의 어떤 포인트에 전력값 검출수단(106)을 설치해서, 그 포인트에 대한 고주파전원(200)의 다점교정이 완료해도, 그 포인트로부터 전극까지의 사이에서, 또한 고주파전력의 값의 크기에 의존하는 고주파전력의 감쇠가 있으면, 그 감쇠 분을 보상하도록 회로조정을 별도 실행하는 필요가 있다. 이러한 경우는 굳이 장시간에 거쳐 고주파전원(200)의 다점교정을 실행하는 의미가 약해져 버린다.

그러나 처음 고주파전원(200)의 교정을 실행할 때에는 처리실(300) 내에 처 리 가스가 도입되어 있지 않고, 플라즈마가 생성되지 않는 등, 실제로 고주파전력을 사용할 때와는 조건이 다르기 때문에, 이 상태에서 정합기(104)보다도 처리실(300) 측의 포인트의 고주파 전력값을 측정하여, 이 검출 결과에 근거하여 고주파전원(200)의 교정을 실행하도록 해도, 플라즈마를 발생시켜 처리를 실행할 때에는 정합기(104)의 작용에 의해 처리실(300) 측의 포인트의 고주파 전력값도 변해 버릴 가능성이 있기 때문에, 한점교정 뿐만 아니라 다점교정을 실행하는 경우라도 정합기(104)보다도 처리실(300) 측의 포인트를 교정의 기준 포인트로 하는 것은 적당하지 않다.

본 실시예에서는 될 수 있는 한 처리실(300) 내의 전극에 가까운 포인트로서 고주파전원(200)의 한점교정이 가능한 포인트를 동축 케이블(102)과 정합기(104)의 접속 위치로 정하고, 그 위치에 전력값 검출수단(106)을 설치하고, 이 전력값 검출수단(106)에 의한 고주파전력의 검출값이 고주파전원(200)에 설정된 전력 설정값으로 조정되도록 한다.

이와 같이 본 실시예에 있어서는 전력 설정값의 모든 범위로부터 하나의 교정용 전력 설정값을 선택하고, 그 교정용 전력 설정값을 이용하여 오프셋 값을 확정하는 것만으로 고주파전원(200)의 교정을 완료시킬 수 있다. 따라서 본 실시예에 의하면, 다점교정을 실행할 필요가 없기 때문에, 고주파전원(200)의 교정에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.

또, 정합기(104)로부터 처리실(300) 내의 전극까지의 사이에서의 고주파전력의 감쇠에 대해서는 그 감쇠 분을 보상하도록 하는 회로조정을 별도 실행할 필요가 있다. 본 실시예에 의하면, 동축 케이블(102)과 정합기(104)의 접속 위치에 대해서, 고주파전원(200)이 정확하게 교정되기 때문에, 상기의 별도 행하여지는 회로조정에 대해서도 용이하게 또한 정확하게 실행할 수 있다. 이 결과, 플라즈마 처리 중에 처리실(300) 내의 전극에 대하여 소망하는 고주파전력을 안정하게 공급할 수 있고, 나아가서는 처리실(300) 내에 균질한 플라즈마를 형성할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 의하면, 고주파전원(200)의 교정 동작에 들어가도록 오퍼레이터로부터 전원 제어수단(400)에 지시가 부여되는 것만으로, 그 후는 자동적으로 고주파전원(200), 전원 제어수단(400) 및 전력값 검출수단(106)이 협동해서 고주파전원(200)의 교정을 실행한다. 이 때문에 오퍼레이터가 수동으로 실행하고 있었던 종래에 비하여, 이 교정에 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 이 결과, 플라즈마 처리장치(100)에 있어서, 고주파전원(200)을 새롭게 부착할 경우나 고주파전원(200)을 교체할 경우에, 짧은 시간에 플라즈마 처리장치(100)의 본격가동을 시작할 수 있도록 되어, 그 장치의 가동률의 향상에도 연결된다.

또, 본 실시예에 의하면, 고주파전원(200)의 교정은 고주파전원(200)이 플라즈마 처리장치(100)에 부착되고, 정합기(104)에 접속된 때만 실행하여도 좋다. 그 후, 처리실(300) 내의 전극에 인가하는 전력이 변경하게 되어도 전력 설정값을 변경하면, 그 값에 조정된 고주파전력을 정합기(104)에 공급할 수 있으므로, 재차 고주파전원(200)의 교정을 실행할 필요는 없다.

또, 본 실시예에 관한 플라즈마 처리(100)에서는 전원 제어수단(400)은 전력값 검출수단(106)으로부터 전력값 검출 신호(108)를 수신하고, 이 신호에 의해 정 합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 파악할 수 있다. 전원 제어수단(400)은 이 전력값 검출 신호(108)에 근거하여, 실제로 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 표시 수단(414)에 표시할 수 있다. 이렇게 해서 표시되는 고주파전력의 값은 직접 전력값 검출수단(106)에서 검출되는 값에 근거하므로, 교정용의 오프셋 값이 갱신되어 출력전력이 교정될 때 마다 자동적으로 변하고, 오프셋 값이 확정하면 최종적으로 조정된 값이 표시되게 된다. 이 때, 표시 수단(414)에 표시되는 값(정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값)은 전력 설정값과 같아지므로, 오퍼레이터는 표시되는 고주파전력의 값을 종래와 같이 출력전력이 교정될 때 마다 전력 설정값에 맞출 필요는 없다. 이렇게, 본 실시예에 의하면, 종래 필요했던 표시 수단의 조정을 불필요하게 할 수 있으므로, 고주파전원(200)의 교정에 걸리는 시간을 보다 단축 할 수 있다.

또, 본 실시예에 의하면, 고주파전원(200)의 교정에 오퍼레이터가 개재하지 않기 때문에 교정 결과의 정밀도도 높아진다. 이 때문에 플라즈마 처리장치(100)의 처리실(300)에 있어서 안정적으로 플라즈마를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 복수대의 플라즈마 처리장치에 대해서 장치마다의 플라즈마 상태의 편차를 억제할 수 있다. 이 결과, 어느 처리실에 있어서도 웨이퍼에 대하여 균일한 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서 전원 제어수단(400)으로부터 고주파전원(200)에 송신되는 전원 제어신호(420)는 디지털 데이터이며, 전력값 검출수단(106)으로부터 전원 제어수단(400)에 송신되는 전력값 검출 신호(108)도 디지털 데이터이다. 이 때문에, 노이즈의 영향을 받기 어려워져, 고주파전원(200)의 교정 결과에 높은 정밀도를 얻을 수 있다. 따라서 전력 설정값(설정 전압)이 작은 경우에는 정확한 교정을 할 수 없었던 종래와는 달리, 전력 설정값의 대소에 상관없이 그 전력 설정으로 정확하게 조정된 고주파전력을 정합기(104)에 공급할 수 있다.

또, 전원 제어신호(420)나 전력값 검출 신호(108)가 디지털 데이터이므로, 그 전송에는 여러 가지 통신 방식을 채용할 수 있다. 예컨대, DeviceNet (등록상표)을 채용하면, 고주파전원(200), 전원 제어수단(400) 및 전력값 검출수단(106)의 전기적인 접속에 대해서 범용성 및 확장성이 향상한다.

또, 종래는 고주파전원(200)의 교정에 있어서, 설정 전압 레벨의 매뉴얼 조정에 엄밀함이 요구되었기 때문에, 보다 안정하게 조정을 행할 수 있도록 고주파전원(200)을 더미 로드에 접속하여 그 교정을 실행하고 있었다. 이에 대하여 본 실시예에서는 매뉴얼 조정이 불필요한 경우도 있고, 고주파전원(200)을 정합기(104)와 처리실(300)에 접속해서 그 교정을 실행해도 정확한 교정 결과를 얻을 수 있다. 이 때문에, 교정에 앞서 더미 로드를 준비하는 수고나, 그 더미 로드 자체를 셋업하기 위한 시간을 생략할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 전력값 검출수단(106)이 동축 케이블(102)의 종단에 개재되어 있다. 이에 의해, 동축 케이블(102)에서의 전력소비의 크기에 상관없이 정합기(104)에 전력 설정값대로의 전력을 공급할 수 있다.

또, 본 실시예에서는 전원 제어수단(400)의 데이터 처리수단(410)은 차분값으로부터 오프셋 값(424b)을 구할 때에, 차분값의 1/2과 전력 설정값의 비를 이용 하고 있다. 이 방법에 의하면, 오프셋 값(424b)을 구할 때 마다, 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값과 전력 설정값(교정용 전력 설정값)의 차가 1/2 씩 작아지게 된다. 이 결과, 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 전력 설정값에 의해 정확하게 맞추어 넣을 수 있다. 이외에, 예를 들면 차분값으로부터 오프셋 값(424b)을 구할 때에, 차분값 그 자체와 전력 설정값의 비를 이용하도록 해도 좋다. 이 경우는 최초에 구한 오프셋 값(424b)을 확정한 오프셋으로 할 수 있으므로, 고주파전원(200)의 교정을 보다 짧은 시간 내에 완료할 수 있다.

(제 2 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 구성예)

상기 제 1 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(100)에서는 고주파전원(200)은 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(420)를 수신하고, 이 신호에 포함되어 있는 전력 설정값(424a)과 오프셋 값(424b)에 따라서 목표 전력 출력값을 조정하고 있다. 이에 대하여 제 2 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(110)는 고주파전원(240)이 전력값 검출수단(106)으로부터 전력값 검출 신호(108)를 직접 수신하고, 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(430)를 수신하도록 구성되어 있다. 도 5는 제 2 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(110)의 구성예를 나타내는 블록도이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 이 플라즈마 처리장치(110)는 고주파전원(240)과, 고주파전원(240)의 전력 출력단자(202)에 한쪽 단부가 접속된 동축 케이블(102)과, 이 동축 케이블(102)의 다른 쪽 단부에 접속된 정합기(104)와, 이 정합기(104)에 접속된 처리실(300)과 ,동축 케이블(102)과 정합기(104)의 접속 위치에 개재된 전력값 검출수단(106)과, 전력값 검출수단(106)과 고주파전원(240)에 접속된 전원 제어수단(400)으로 구성되어 있다.

고주파전원(240)은 발진기(212)와, 발진기(212)로부터 출력된 고주파신호의 레벨을 조정하는 감쇠기(214)와, 감쇠기(214)에 의해 레벨이 조정된 고주파신호를 증폭해서 고주파전력으로서 전력 출력단자(202)로부터 출력하는 전력 출력수단(216)과, 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력의 값을 검출하는 전력 센서(218)와, 이 전력 센서(218)와 감쇠기(214)에 접속된 전력 제어수단(250)과, 전원설정 파라미터 등 여러 가지 데이터의 입력이나 편집을 오퍼레이터가 실행할 수 있는 입력 수단(242)과, 조작화면이나 선택 화면 등을 표시하는 액정 디스플레이 등으로 구성되는 표시 수단(244)과, 상기 입력 수단(242)으로부터 입력되어 상기 전력 제어수단(250)에서 처리되는 데이터 및 전력 제어수단(250)의 연산에 의해 얻어진 데이터 등을 기억하는 기억 수단(246)을 갖고 있다.

전력 제어수단(250)은 예를 들면 DSP로 구성된다. 이와 같이, 전력 제어수단(250)을 DSP로 구성함으로써, 전력 출력단자(202)로부터 출력되는 고주파전력의 값을 고정밀도로 제어할 수 있다.

또한, 고주파전원(240)은 외부기기와 디지털 통신을 실행하기 위한 I/F 수단(204)을 구비하고 있다. 본 실시예에서는 이 I/F 수단(204)은 전력값 검출수단(106)으로부터 전력값 검출 신호(108)를 수신하고, 또 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(430)를 수신한다.

이 전원 제어신호(430)는 예컨대 시리얼 전송된다. 구체적으로는 전원 제어 신호(430)는 예를 들면 도 2에 나타내는 전원 제어신호(420) 중 전력 설정값 데이터(420a)만으로 이루어진다. 즉, 도 5에 나타내는 구성의 고주파전원(240)을 교정할 때는 도 1에 나타낸 경우와 달리, 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(430)로서 도 2에 나타내는 전력 설정값 데이터(420a)만이 송신된다. 이것은 도 5에 나타내는 고주파전원(240)에서는 전력값 검출수단(106)으로부터 출력된 전력값 검출 신호(108)를 직접 입력해서 고주파전원(240) 측에서 오프셋 값(424b)을 구하는 연산 처리를 실행할 수 있기 때문이다． 또, 전원 제어신호(430)의 전력 설정값 데이터의 데이터 구조에 대해서는 도 2에 나타내는 전력 설정값 데이터(420a)와 마찬가지로, 예를 들면 전력 설정값을 나타내는 데이터의 뒤에는 패리티 비트가 부가되고, 또한 이들의 전후에는 스타트 비트와 스톱 비트가 부가된다.

한편, 고주파전원(240)의 전력 제어수단(250)은 전력값 검출수단(106)으로부터의 전력값 검출 신호(108)에 근거하여 동축 케이블(102)의 케이블 종단 전력값(Pe)을 취득하고, 이 케이블 종단 전력값(Pe)과 전원 제어신호(430)에 포함되어 있는 전력 설정값(424a)의 차분값을 구한다. 또한, 전력 제어수단(250)은 소정의 계산식(예를 들면 상기 수학식 1)에 따라서 이 차분값으로부터 상기 오프셋 값(424b)을 구한다. 본 실시예에서는 우선 차분값의 1/2과 상기 전력 설정값의 비를 구하고, 이 비에 “1”을 가한 값을 오프셋 값(424b)으로 한다.

(제 2 실시예에 관한 고주파전원의 교정)

다음에, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리장치(110)에 있어서의 고주파전 원(240) 교정의 구체예에 대해서 설명한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 처리장치(110)에 있어서, 고주파전원(240)이 동축 케이블(102)에 의해 정합기(104)에 접속되면, 오퍼레이터에 의해 입력 수단(412)으로부터 전원 제어수단(400)에 대하여, 교정 동작에 들어가도록 소정의 커맨드가 입력된다. 이 커맨드를 받은 전원 제어수단(400)은 데이터 처리수단(410)에 있어서 교정용의 전력 설정값(424a)을 포함하는 전원 제어신호(430)를 형성한다. 이 경우의 교정용의 전력 설정값(424a)은 제 1 실시예의 경우와 마찬가지로 1700 W로 한다.

이와 같이 해서 형성된 전원 제어신호(430)는 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)으로부터 출력되어, 시리얼 전송 경로를 경유해서 고주파전원(240)의 I/F 수단(204)에 수신된다. 그리고 I/F 수단(204)은 전원 제어신호(430)를 전력 제어수단(250)에 송신한다. 또, I/F 수단(204) 또는 전력 제어수단(250)은 전원 제어신호(430)를 수신한 때에 패리티 비트에 근거하여 데이터의 에러 체크를 실행하여, 에러가 있었던 경우에는 전원 제어수단(400)에 대하여 전원 제어신호(430)의 재송을 요구하도록 해도 좋다.

I/F 수단(204)으로부터 전원 제어신호(430)를 수신한 전력 제어수단(250)은 그 전원 제어신호(430)로부터 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)을 판독한다. 본 실시예에서는 최초에 수신한 전원 제어신호(430)에는 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)으로서 1700 W가 포함되어 있다. 또한, 전력 제어수단(250)은 이 최초에 수신한 전원 제어신호(430)에 포함되어 있는 전력 설정값(교정용 전력 설정값, 424a)에 대해서는 오프셋 값(424b)의 초기값으로서 “1”을 적용한다. 따라서 전력 제어수단(250)은 전력 설정값(424a)에 오프셋 값(424b)을 곱하여 얻어지는 값, 즉 1700 W가 목표 전력 출력값이 되도록 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작을 제어한다.

감쇠기(214)에 의해 레벨이 조정된 고주파신호는 전력 출력수단(216)에서 증폭되고, 또한 주파수 조정이 이루어져, 전력 출력단자(202)로부터 출력된다. 이 전력 출력값은 항상 전력 센서(218)에 의해 검출되어 전력 제어수단(250)에 피드백 되고, 이에 근거하여 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작이 제어되므로, 전력 출력값은 안정하게 목표 전력출력인 1700 W로 되도록 제어된다.

이와 같이 하여, 고주파전원(240)으로부터 1700 W의 고주파전력이 출력되면, 그 고주파전력은 동축 케이블(102)을 경유해서 정합기(104)에 입력된다. 이 때, 동축 케이블(104)에서는 전력소비가 있기 위해서, 동축 케이블(104)의 종단의 전력값, 즉 정합기(104)에 실제로 입력되는 고주파전력의 값은 고주파전원(240)으로부터 출력된 1700 W보다도 작은 값, 예를 들면 1600 W가 된다. 이 경우, 주로 동축 케이블(102)에 있어서, 100 W의 전력손실이 발생한 것으로 된다.

전력값 검출수단(106)은 케이블 종단 전력값, 여기서는 1600 W를 검출하고, 이 검출 결과를 나타내는 전력값 검출 신호(108)를 고주파전원(240)에 송신한다. 이 전력값 검출 신호(108)는 고주파전원(240)의 I/F 수단(204)에 수신된다. 그리고 I/F 수단(204)은 전력값 검출 신호(108)를 전력 제어수단(250)에 송신한다. 또, I/F 수단(204) 또는 전력 제어수단(250)은 전력값 검출 신호(108)를 수신한 때에 패리티 비트에 근거하여 데이터의 에러 체크를 실행하여, 에러가 있었던 경우에 는 전력값 검출수단(106) 에 대하여 전력값 검출 신호(108)의 재송을 요구하도록 해도 좋다.

전력 제어수단(250)은 전력값 검출 신호(108)에 근거하여, 케이블 종단 전력값을 취득하고, 이 케이블 종단 전력값과 교정용 전력 설정값의 차(차분값)를 구한다. 또한, 전력 제어수단(250)은 소정의 계산식(예를 들면 상기 수학식 1)을 따라 이 차분값으로부터 상기 오프셋 값(424b)을 구한다. 본 실시예에서는 우선 차분값의 1/2과 상기 교정용 전력 설정값의 비를 구하고, 이 비에 “1”을 부가한 값을 오프셋 값(424b)으로 한다.

보다 구체적으로는 본 실시예에서는 케이블 종단 전력값은 1600 W이며, 교정용 전력 설정값은 1700 W이므로, 전력 제어수단(250)은 차분값으로서 100 W를 산출한다. 그리고 그 차분값 100 W의 1/2인 50 W와 교정용 전력 설정값 1700 W의 비를 구하고, 그 값에 “1”을 부가한 값 “1.0294”를 새로운 오프셋 값(424b)으로서, 예를 들면 기억 수단(246)에 기억한다.

계속해서, 전력 제어수단(250)은 교정용 오프셋 값을 새로운 교정용 오프셋 값(424b)으로 변경해서, 전력 설정값(424a)에 새로운 오프셋 값을 곱하여 얻어진 값, 즉 약 1750 W가 목표 전력 출력값이 되도록 감쇠기(214)의 레벨 조정 동작을 제어한다.

이와 같이 해서, 고주파전원(240)으로부터 1750 W의 고주파전력이 출력되면, 그 고주파전력은 동축 케이블(102)을 경유해서 정합기(104)에 입력된다. 이 때도 케이블 종단 전력값에는 전력손실이 발생하고 있지만, 출력단자(202)로부터 출력되 는 출력전력이 커지고 있으므로, 케이블 종단 전력값과 교정용 전력 설정값의 차는 최초보다도 작아진다.

전력값 검출수단(106)은 케이블 종단 전력값을 검출하고, 이 검출 결과를 나타내는 전력값 검출 신호(108)를 고주파전원(240)에 송신한다. 이후 마찬가지로, 고주파전원(240)의 전력 제어수단(250)이 교정용 오프셋 값을 서서히 조정해 가는 것에 의해, 최종적으로 케이블 종단 전력값이 교정용 전력 설정값으로 조정된다.

이 때의 오프셋 값(424b)은 출력전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로서 확정되고, 고주파전원(240)에 구비되어 있는 기억 수단(246)에 기억됨과 동시에, 그 확정된 오프셋 값을 상기 전력 설정값과 함께 표시 수단(244)에 표시한다.

또, 제 2 실시예에 관한 고주파전원(240)은 상술한 바와 같이 전력값 검출수단(106)으로부터 전력값 검출 신호(108)를 직접 수신하므로, 이 신호에 의해 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 파악할 수 있다. 고주파전원(240)은 이 전력값 검출 신호(108)에 근거하여, 실제로 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 표시 수단(244)에 표시할 수 있다. 이렇게 해서 표시되는 고주파전력의 값은 직접 전력값 검출수단(106)에서 검출되는 값에 근거하므로, 교정용의 오프셋 값이 갱신되어서 출력전력이 교정될 때 마다 자동적으로 변하여, 오프셋 값이 확정하면 최종적으로 조정된 값이 표시되게 된다. 이 때, 표시 수단(244)에 표시되는 값(정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값)은 전력 설정값과 같아지므로, 오퍼레이터는 표시되는 고주파전력의 값을 종래와 같이 출력전력이 교정될 때 마다 전력 설정값에 맞출 필요는 없다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 종래 필요했던 표시 수 단의 조정을 불필요하게 할 수 있으므로, 고주파전원(240)의 교정에 걸리는 시간을 보다 단축할 수 있다.

또, 상기 전원 제어신호(420)를 전송하는 전송 경로(예를 들면 신호선), 즉 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)과 상기 고주파전원(240)의 I/F 수단(204)을 접속하는 전송 경로가 쌍방향 통신 가능한 전송 방식에 의하여 통신 가능한 경우에는 전원 제어수단(400)은 오프셋 값이 확정한 시점에서 최종적인 전력값 검출수단(106)으로부터의 전력값 검출 신호(108)를 상기 전송 경로를 거쳐서 고주파전원(240)으로부터 수신하도록 해도 좋다. 이 신호에 의해, 전원 제어수단(400)은 교정 종료 후에 정합기(104)에 입력되는 고주파전력의 값을 표시 수단(414)에 표시할 수 있다.

또, 확정된 오프셋 값을 시리얼 데이터로 변환해서 전원 제어수단(400)에 송신하여 표시 수단(414)에 상기 전력 설정값과 함께 표시하도록 해도 좋다. 본 실시예에서는 이 확정된 오프셋 값은 예를 들면 “1.0850”으로 한다. 이상과 같이 해서, 오프셋 값이 확정된 시점에서 고주파전원(240)의 교정이 완료한다.

이와 같이 하여 교정이 완료하면, 제 1 실시예와 마찬가지로 어떠한 전력 설정값이 전원 제어수단(400)을 거쳐서 고주파전원(240)으로 설정되어도, 그 전력 설정값에 확정된 오프셋 값을 곱하여 얻어진 값의 고주파전력이 고주파전원(240)으로부터 출력되게 된다. 그 결과, 교정용 전력 설정값(1700 W) 뿐만 아니라, 전력 설정값의 모든 범위(0∼3000 W)에 대해서도 정합기(104)에 대하여 전력 설정값으로 조정된 고주파전력을 공급할 수 있도록 된다.

그리고 제 2 실시예에 의하면, 제 1 실시예와 마찬가지로 고주파전원(240)의 교정에 걸리는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 또 그의 교정 정밀도를 높일 수 있다.

더구나, 제 2 실시예에 있어서는 전력값 검출수단(106)이 출력하는 전력값 검출 신호(108)는 고주파전원(240)에 직접 입력된다. 따라서 전력값 검출수단(106)으로부터 고주파전원(240)까지의 피드백 루프가 단순화하기 때문에, 오프셋 값이 확정되기까지의 시간을 보다 단축할 수 있고, 또한 데이터처리에 의해 발생하는 연산 오차를 작게 할 수 있다.

또, 제 2 실시예에서는 전원 제어수단(400)으로부터 전원 제어신호(430)를 송신함으로써, 고주파전원(240)에 전력 설정값(424a)을 설정하도록 하고 있다. 이밖에, 예를 들면 고주파전원(240)의 입력 수단(242)으로부터 전력 설정값(424a)을 설정하도록 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 전원 제어수단(400)을 이용하는 일 없이 고주파전원(240)의 교정을 실행할 수 있다.

또, 제 2 실시예의 경우에는 반드시 전원 제어수단(400)이 접속된 상태에서 고주파전원(240)의 교정을 실행하지 않아도 좋고, 예컨대 전원 제어수단(400)을 접속하지 않고, 고주파전원(240) 단체(single body)로 고주파전원의 교정을 실행하도록 해도 좋다. 이 경우에는 전원 제어수단(400)으로부터의 커맨드 대신에, 오퍼레이터가 고주파전원(240)의 입력 수단(242)으로부터 교정용의 전력 설정값(424a)을 입력하고, 입력 수단(242)의 조작에 의해 고주파전원(240)의 교정을 개시시키도록 해도 좋다.

또, 제 2 실시예에 있어서의 고주파전원(240)은 전력값 검출수단(106)으로부 터의 전력값 검출 신호(108)를 I/F 수단(204)을 거쳐서 직접 입력하는 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 도 6에 도시하는 바와 같이, 전력값 검출수단(106)으로부터의 전력값 검출 신호(108)를 일단 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)을 거쳐서 입력하고, 전원 제어수단(400)의 I/F 수단(402)으로부터 전원 제어신호(430)의 전송 경로를 통해서 고주파전원(240)의 I/F 수단(204)에 송신하도록 해도 좋다. 이에 의하면, 전력값 검출수단(106)으로부터의 전력값 검출 신호(108)를 고주파전원(240)의 I/F 수단(204)에 접속하는 전송 경로를 생략할 수 있다.

(플라즈마 처리실의 구성예)

다음에, 상기 제 1 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(100) 또는 제 2 실시예에 관한 플라즈마 처리장치(110)에 적용 가능한 처리실(300)의 구성예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 여기에서는 처리실(300)을 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 CVD에 의한 성막처리를 실행하는 플라즈마 처리장치로서 구성한 경우를 예로 든다. 도7은 처리실(300)의 구성예를 나타내는 종단면도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 처리실(300)은 기밀하게 구성된 대략 원통형의 형상을 갖고 있다.

처리실(300) 안에는 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하기 위한 서셉터(312)가 그의 중앙하부에 마련된 원통형의 지지부재(313)에 의해 지지된 상태로 배치되어 있다. 이 서셉터(312)는 AlN 등의 세라믹으로 이루어지고, 그 외연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(314)이 마련되어 있다.

또한, 서셉터(312)에는 히터(315)가 매립되어 있고, 이 히터(315)는 히터 전원(340)으로부터 급전되는 것에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 서셉터(312)에는 하부전극(316)이 히터(315) 위에 매설되어 있고, 하부전극(316)은 예컨대 접지되어 있다.

처리실(300)의 천장 벽(311A)에는 절연부재(3l9)를 거쳐서 상부전극으로서의 샤워 헤드(320)가 마련되어 있다. 이 샤워 헤드(320)는 크게 나누면 위 부분인 베이스 부재(321)와 아래 부분인 샤워 플레이트(322)로 구성되어 있다.

베이스 부재(321)에는 히터(323)가 매설되어 있고, 이 히터(323)는 히터 전원(341)으로부터 급전되는 것에 의해, 샤워 헤드(320)를 소정온도로 가열하는 것이 가능하게 되어 있다.

샤워 플레이트(322)에는 처리실(300) 내에 가스를 토출하는 다수의 토출구멍(324)이 형성되어 있다. 각 토출구멍(324)은 베이스 부재(321)와 샤워 플레이트(322) 사이에 형성되는 가스 확산 공간(325)에 연통하고 있다. 베이스 부재(321)의 중앙부에는 처리 가스를 가스 확산 공간(325)에 공급하기 위한 가스 도입 포트(326)가 마련되어 있다. 가스 도입 포트(326)는 예컨대 TiCl₄ 가스, Ar 가스, H₂ 가스 및 NV₃ 가스 중에서 선택된 한 종류의 가스 또는 복수 가스의 혼합 가스를 공급하는 가스 공급 라인(338)에 접속되어 있다. 프로세스 시에는 이들의 가스가 샤워 헤드(320)의 가스 도입 포트(326)와 가스 확산 공간(325)을 경유해서, 복수의 토출구멍(324)으로부터 처리실(300) 내로 도입된다.

처리실(300)의 바닥벽(311B) 중앙부에는 원형의 구멍(317)이 형성되어 있고, 바닥벽(311B)에는 이 구멍(317)을 덮도록 하방을 향해서 돌출하는 배기실(350)이 마련되어 있다. 배기실(350)의 측면에는 배기관(351)이 접속되어 있고, 이 배기관(351)에는 배기 장치(352)가 접속되어 있다. 그리고 이 배기 장치(352)를 작동시킴으로써 처리실(300) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있다.

서셉터(312)에는 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 3개(2개만 도시)의 웨이퍼 지지 핀(360)이 서셉터(312)의 표면에 대하여 돌출 및 함몰 가능하게 마련되고, 이들 웨이퍼 지지 핀(360)은 지지판(361)에 고정되어 있다. 그리고 웨이퍼 지지 핀(360)은 에어 실린더 등의 구동기구(도시하지 않음)에 의해 지지판(361)을 거쳐서 승강된다.

처리실(300)의 측벽(311C)에는 외부와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입출을 실행하기 위한 반입출구(318)와, 이 반입출구(318)를 개폐하는 게이트 밸브(337)가 마련되어 있다.

이와 같이 구성된 처리실(300)의 샤워 헤드(320)에는 정합기(104)가 접속되고 또한 이 정합기(104)에는 동축 케이블(102)을 거쳐서 고주파전원(200)(또는, 고주파전원(240))이 접속된다.

처리실(300)에 있어서 웨이퍼(W)에 대하여 성막 처리를 실시할 때, 상기의 교정이 행하여진 고주파전원(200)으로부터 샤워 헤드(320)에, 예를 들면 350 kHz의 고주파전력이 공급된다. 이에 의해, 샤워 헤드(320)와 하부전극(316) 사이에 고주파 전기장이 발생하여, 처리실(300) 내에 공급된 프로세스 가스가 플라즈마화 하 고, 웨이퍼(W) 위에 Ti막 또는 TiN막이 형성된다.

또, 본 발명은 상기의 플라즈마 CVD 장치뿐만 아니라, 드라이 에칭 장치, 스퍼터링 장치, 애싱 장치 등 처리실 내의 전극에 고주파전력이 공급되는 것에 의해서, 플라즈마가 형성되는 플라즈마 처리가 가능한 장치에 적용 가능하다. 또, 예를 들면 레이저 발생용 고주파 시스템이나 고주파 가열 시스템 등 고주파전원이 이용되는 시스템 전반에 적용 가능하다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에서, 각종 변경예 또는 수정 예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은 플라즈마 처리장치, 고주파전원의 교정 방법, 고주파전원에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 구성예를 나타내는 블럭도이다.

도 2는 전원 제어신호의 데이터구조의 일례를 도시하는 도면이다.

도 3은 전력 설정값과 목표 전력 출력값의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 전력 설정값으로서 복수의 전력값을 고주파전원에 부여해서, 케이블 종단 전력값을 측정한 결과를 도시하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 구성예를 나타내는 블럭도이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 변형예를 나타내는 블럭도이다.

도 7은 도 1의 플라즈마 처리장치 또는 도 5의 플라즈마 처리장치에 적용 가능한 처리실의 구성예를 나타내는 종단면도이다.

도 8은 종래의 고주파전원의 교정을 실행하기 위한 전력 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 9는 도 8의 전력 시스템에 있어서의 전력설정 전압과 고주파전원으로부터 출력되는 전력 출력값의 관계를 나타내는 그래프이다.

(부호의 설명)

100: 플라즈마 처리장치 102: 동축 케이블

104: 정합기 106: 전력값 검출수단

108: 전력값 검출신호 110: 플라즈마 처리장치

200: 고주파 전원 202: 전력 출력단자

204: I/F 수단 212: 발진기

214: 감쇠기 216: 전력 출력수단

218: 전력 센서 220: 전력 제어수단

240: 고주파 전원 242: 입력수단

244: 표시수단 246: 기억수단

250: 전력 제어수단 300: 처리실

31lA: 천정 벽 311B: 바닥벽

311C: 측벽 312: 서셉터

313: 지지부재 314: 하부전극

315: 히터 317: 구멍

318: 반입출구 319: 절연부재

320: 샤워 헤드 321: 베이스 부재

322: 샤워 플레이트 323: 히터

324: 토출구멍 325: 가스 확산공간

326: 가스 도입포트 337: 게이트 밸브

338: 가스 공급라인 340: 히터 전원

341: 히터 전원 350: 배기실

351: 배기관 352: 배기장치

360: 웨이퍼 지지핀 361: 지지판

400: 전원 제어수단 402: I/F 수단

410: 데이터 처리수단 412: 입력수단

414: 표시수단 416: 기억수단

420: 전원 제어신호 422: 스타트 비트

424a: 전력 설정값 424b: 오프셋 값

426a: 패리티 비트 426b: 패리티 비트

428: 스톱 비트 430: 전원 제어신호

W: 웨이퍼

Claims (12)

1. 피처리기판을 수용하고, 진공 배기 가능한 처리실과,

   상기 피처리기판에 플라즈마 처리를 실행하도록, 상기 처리실 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급부와,

   상기 플라즈마 처리에 사용되는 상기 처리가스를 배기하는 배기 장치와,

   고주파 전력의 전력 설정값과, 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 데이터 입력 단자와, 상기 고주파 전력을 출력하는 전력 출력 단자를 갖고, 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파 전력을 상기 전력 출력 단자로부터 송출하는 고주파 전원과,

   상기 고주파 전원으로부터 전송 경로를 거쳐서 접속되어, 상기 처리실측의 임피던스와 상기 전송 경로측의 임피던스를 정합하기 위한 정합기와,

   상기 처리실 내에 마련되어, 상기 정합기로부터의 고주파 전력이 인가되는 전극과,

   상기 전송 경로와 상기 정합기 사이에 개재되어, 상기 정합기에 입력되는 고주파 전력의 값을 검출하는 전력값 검출수단과,

   상기 고주파 전원을 교정할 때에, 상기 전력 설정값과 상기 전력값 검출수단에 의해 검출된 전력 검출값의 차분값에 따라 상기 오프셋 값을 구하여, 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값을 상기 고주파 전원의 데이터 입력 단자에 디지털 전송함으로써, 상기 정합기에 입력되는 고주파 전력의 값이 상기 전력 설정값으로 되도록, 상기 고주파 전원의 전력 출력 단자로부터 출력되는 고주파 전력을 제어하는 전원 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

   플라즈마 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전송 경로는 동축 케이블로 구성된 것을 특징으로 하는

   플라즈마 처리장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디지털 데이터는 시리얼 데이터인 것을 특징으로 하는

   플라즈마 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 고주파 전원은 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값을 곱하는 것에 의해, 상기 목표 전력 출력값을 구하는 것을 특징으로 하는

   플라즈마 처리장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 고주파 전원은 상기 전력 출력 단자로부터 출력되는 고주파 전력의 값이 상기 목표 전력 출력값으로 되도록 안정시키기 위한 고주파 전력 안정화 회로를 내부에 갖는 것을 특징으로 하는

   플라즈마 처리장치.
6. 피처리기판을 수용하고, 진공 배기 가능한 처리실과,

   상기 피처리기판에 플라즈마 처리를 실행하도록, 상기 처리실 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급부와,

   상기 플라즈마 처리에 사용되는 상기 처리가스를 배기하는 배기 장치와,

   고주파 전력을 출력하는 전력 출력 단자를 갖고, 상기 고주파 전력의 전력 설정값과 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파 전력을 상기 전력 출력 단자로부터 송출하는 고주파 전원과,

   상기 고주파 전원으로부터 전송 경로를 거쳐서 접속되어, 상기 처리실측의 임피던스와 상기 전송 경로측의 임피던스를 정합하기 위한 정합기와,

   상기 처리실 내에 마련되어, 상기 정합기로부터의 고주파 전력이 인가되는 전극과,

   상기 전송 경로와 상기 정합기 사이에 개재되어 상기 정합기에 입력되는 고주파 전력의 값을 검출하는 전력값 검출 수단을 구비하고,

   상기 고주파 전원은 상기 전력값 검출 수단에 의해 검출된 전력 검출값을 입력받고, 이 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값에 따라 오프셋 값을 구하고, 이 오프셋 값과 상기 전력 설정값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정함으로써, 상기 정합기에 입력되는 고주파 전력의 값이 상기 전력 설정값으로 되도록, 상기 고주파 전원의 전력 출력 단자로부터 출력되는 고주파 전력을 조정하는 자동 교정 기능을 갖는 것을 특징으로 하는

   플라즈마 처리장치.
7. 전송 경로를 거쳐서 부하가 접속되어 있는 고주파 전원을 전원 제어 수단에 의해 교정하는 고주파 전원의 교정 방법으로서,

   상기 고주파 전원은 고주파 전력의 전력 설정값과 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 데이터 입력 단자와, 상기 고주파전력을 출력하는 전력 출력 단자를 갖고, 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파 전력을 상기 전력 출력 단자로부터 송출하도록 구성되고 있고, 상기 전원 제어 수단에 의해 상기 고주파 전원의 상기 데이터 입력 단자에 교정용의 전력 설정값과 교정용의 오프셋 값을 입력해서 상기 목표 전력 출력값을 조정하여, 그 목표 전력 출력값에 따른 고주파 전력을 상기 전력 출력 단자로부터 송출시키는 공정과,

   상기 전원 제어 수단에 의해 상기 전송 경로와 상기 부하 사이에 개재시킨 전력값 검출 수단에 의해 검출된 상기 부하에 공급되는 고주파 전력의 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값에 따라 상기 교정용의 오프셋 값을 변경해서, 상기 고주파 전원의 데이터 입력 단자에 상기 변경한 교정용의 오프셋 값을 공급하는 공정을 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달할 때까지 반복하고, 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달하면, 그 때의 교정용 오프셋 값을 상기 고주파 전원의 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로 하는 것을 특징으로 하는

   고주파 전원의 교정 방법.
8. 전송 경로를 거쳐서 부하가 접속되어 있는 고주파 전원의 교정 방법으로서,

   상기 고주파 전원은 고주파 전력을 출력하는 전력 출력 단자를 갖고, 상기 고주파 전력의 전력 설정값과 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 상기 고주파 전력을 상기 전력 출력 단자로부터 송출하도록 구성되어 있고,

   상기 고주파 전원에 의해 교정용의 전력 설정값과 교정용의 오프셋 값에 근거하여 상기 목표 전력 출력값을 조정해서, 그 목표 전력 출력값에 따른 상기 고주파 전력을 상기 고주파 전원의 상기 전력 출력 단자로부터 송출하는 공정과,

   상기 고주파 전원에 의해 상기 전송 경로와 상기 부하 사이에 개재시킨 전력값 검출 수단에 의해 검출된 상기 부하에 공급되는 고주파 전력의 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값에 따라 상기 교정용의 오프셋 값을 변경하는 공정을 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달할 때까지 반복하여, 상기 전력 검출값이 상기 전력 설정값에 도달하면, 그 때의 교정용 오프셋 값을 상기 고주파 전원의 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값으로 하는 것을 특징으로 하는

   고주파 전원의 교정 방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 교정용의 오프셋 값은 상기 전력 검출값과 상기 전력 설정값의 차분값의 1/2에 따라 변경하는 것을 특징으로 하는

   고주파 전원의 교정 방법.
10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

    상기 부하는 상기 고주파 전원으로부터 상기 전송 경로를 거쳐서 전송된 고주파 전력이 공급되고, 상기 고주파 전력에 의해 생성된 처리 가스의 플라즈마에 의해 피처리기판에 대한 플라즈마 처리를 실행하는 처리실과,

    상기 전송 경로와 상기 처리실 사이에 설치되어, 상기 처리실 측의 임피던스와 상기 전송 경로 측의 임피던스를 정합시키기 위한 정합기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는

    고주파 전원의 교정 방법.
11. 발진기와,

    상기 발진기로부터의 출력레벨을 조정하는 레벨 조정 수단과,

    상기 레벨 조정 수단을 거친 출력을 증폭하는 증폭 수단과,

    상기 증폭 수단으로부터의 고주파 전력을 출력하는 전력 출력 단자와,

    상기 고주파 전력의 전력 설정값과 상기 전력 출력 단자로부터 출력되는 출력 전력을 교정하기 위한 오프셋 값을 디지털 데이터로서 입력 가능한 데이터 입력 단자와,

    상기 데이터 입력 단자로부터 입력된 상기 전력 설정값과 상기 오프셋 값에 근거하여 목표 전력 출력값을 구하고, 이 목표 전력 출력값에 따른 고주파 전력이 상기 전력 출력 단자로부터 출력되도록 상기 레벨 조정 수단을 제어하는 전력 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는

    고주파 전원.
12. 발진기와

    상기 발진기로부터의 출력레벨을 조정하는 레벨 조정 수단과,

    상기 레벨 조정 수단을 거친 출력을 증폭하는 증폭 수단과,

    상기 증폭 수단으로부터의 고주파 전력을 전송 경로에 출력하는 전력 출력 단자와,

    상기 전송 경로의 종단에 접속된 전력값 검출 수단에서 검출된 전력 검출값을 입력하고, 이 전력 검출값과 상기 고주파 전력의 전력 설정값의 차분값에 따라 오프셋 값을 구하고, 이 오프셋 값과 상기 전력 설정값에 근거하여 목표 전력 출력값을 구하고, 이 목표 전력 출력값에 따른 고주파 전력이 상기 전력 출력 단자로부터 출력되도록 상기 레벨 조정 수단을 제어하는 전력 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는

    고주파 전원.

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