KR102029579B1 - 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 생성 공간에 있어서의 복수의 영역의 각각에 대해서 플라즈마 착화의 상태를 모니터하는 것을 목적으로 한다.
마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 처리 용기의 내부에 방사하는 마이크로파 방사 기구를 갖는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 마이크로파 방사 기구는 마이크로파를 방사하는 안테나와, 상기 안테나로부터 방사한 마이크로파를 투과하여, 그 마이크로파에 의해 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 전계가 형성되는 유전체 부재와, 상기 마이크로파 방사 기구 또는 그 마이크로파 방사 기구의 근방에 마련되어, 생성된 플라즈마의 전자 온도를 모니터하는 센서와, 상기 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도에 기초하여, 플라즈마 착화의 상태를 판정하는 제어부를 갖는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 제어 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
플라즈마의 상태를 모니터하는 방법의 하나로 발광 분광 계측(OES: Optical Emission Spectroscopy)이 알려져 있다. 발광 분광 계측에서는, 시료 중의 대상 원소를 방전 플라즈마에 의해 증발 기화 여기하여, 얻어지는 원소 고유의 휘선 스펙트럼(원자 스펙트럼)의 파장을 정성하고, 발광 강도로부터 정량을 행한다.
일본 특허 공개 제2016-207915호 공보 일본 특허 공개 평성9-192479호 공보 일본 특허 공개 제2011-60852호 공보 일본 특허 공개 제2013-77441호 공보
그러나, 발광 분광 계측에서는, 플라즈마 전체의 상태를 모니터하기 때문에, 플라즈마의 분포를 모니터할 수는 없다. 따라서, 발광 분광 계측에서는, 플라즈마 전체의 착화 상태를 모니터할 수 있더라도, 플라즈마의 부분의 착화 상태에 대해서는 모니터할 수 없다.
또한, 발광 분광 계측에서는, 처리 용기 내에 복수의 가스를 공급하는 경우, 상이한 가스 여기종에 있어서 발광 스펙트럼의 파장이 중복하는 경우가 있어, 플라즈마 특성을 모니터링할 때의 정밀도가 부족한 경우가 있다.
예컨대, 복수의 마이크로파 방사 기구로부터 마이크로파를 처리 용기 내에 도입하는 경우, 발광 분광 계측에서는, 복수의 마이크로파 방사 기구 중 어느 한쪽에 대응하는 플라즈마만이 소실된 경우, 이것을 검지하는 것은 곤란하다.
상기 과제에 대하여, 일측면에서는, 본 발명은 플라즈마 생성 공간에 있어서의 복수의 영역의 각각에 대해서 플라즈마 착화의 상태를 모니터하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 하나의 양태에 따르면, 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 처리 용기의 내부에 방사하는 마이크로파 방사 기구를 갖는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 마이크로파 방사 기구는 마이크로파를 방사하는 안테나와, 상기 안테나로부터 방사한 마이크로파를 투과하여, 그 마이크로파에 의해 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 전계가 형성되는 유전체 부재와, 상기 마이크로파 방사 기구 또는 그 마이크로파 방사 기구의 근방에 마련되어, 생성된 플라즈마의 전자 온도를 모니터하는 센서와, 상기 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도에 기초하여, 플라즈마 착화의 상태를 판정하는 제어부를 갖는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
하나의 측면에 따르면, 플라즈마 생성 공간에 있어서의 복수의 영역의 각각에 대해서 플라즈마 착화의 상태를 모니터할 수 있다.
도 1은 일실시형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 종단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 일실시형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 천장판의 내벽의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 일실시형태에 따른 마이크로파 플라즈마원의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 일실시형태에 따른 프로브 측정에 의한 플라즈마 착화의 판정을 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시형태에 따른 프로브 측정에 의한 플라즈마 전자 밀도의 전력 의존성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 일실시형태에 따른 프로브 측정에 의한 플라즈마의 전자 온도의 전력 의존성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 일실시형태에 따른 프로브의 부착 위치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 일실시형태에 따른 프로브의 측정 결과에 따른 플라즈마 착화 판정 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 일실시형태에 따른 프로브의 측정 결과에 따른 플라즈마 분포 제어 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복하는 설명을 생략한다.
[마이크로파 플라즈마 처리 장치]
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 단면도의 일례를 나타낸다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(1)를 갖는다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 마이크로파에 의해 챔버(1)측의 표면에 형성되는 표면파 플라즈마에 의해, 반도체 웨이퍼(W)(이하, 「웨이퍼(W)」라고 호칭함)에 대하여 미리 정해진 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 일례이다. 미리 정해진 플라즈마 처리의 일례로서는, 성막 처리 또는 에칭 처리가 예시된다.
챔버(1)는 기밀하게 구성된 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속 재료로 이루어지는 대략 원통형의 처리 용기이며, 접지되어 있다. 마이크로파 플라즈마원(2)은 챔버(1)의 천장판의 내벽에 형성된 개구부(1a)로부터 챔버(1)의 내부를 향하도록 마련되어 있다. 마이크로파 플라즈마원(2)으로부터 개구부(1a)를 통하여 챔버(1) 내에 마이크로파가 도입되면, 챔버(1) 내에 표면파 플라즈마가 형성된다.
챔버(1) 내에는 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(11)가 마련되어 있다. 배치대(11)는 챔버(1)의 바닥부 중앙에 절연 부재(12a)를 통해 세워서 마련된 통형의 지지 부재(12)에 의해 지지되어 있다. 배치대(11) 및 지지 부재(12)를 구성하는 재료로서는, 표면을 알루마이트 처리(양극 산화 처리)한 알루미늄 등의 금속이나 내부에 고주파용의 전극을 갖은 절연 부재(세라믹스 등)가 예시된다. 배치대(11)에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 정전 척, 온도 제어 기구, 웨이퍼(W)의 이면에 열 전달용의 가스를 공급하는 가스 유로 등이 마련되어도 좋다.
배치대(11)에는 정합기(13)를 통해 고주파 바이어스 전원(14)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 바이어스 전원(14)으로부터 배치대(11)에 고주파 전력이 공급됨으로써, 웨이퍼(W)측에 플라즈마 중의 이온이 인입된다. 또한, 고주파 바이어스 전원(14)은 플라즈마 처리의 특성에 따라서는 마련하지 않아도 좋다.
챔버(1)의 바닥부에는 배기관(15)이 접속되어 있고, 이 배기관(15)에는 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(16)가 접속되어 있다. 배기 장치(16)를 작동시키면 챔버(1) 내가 배기되고, 이에 의해, 챔버(1) 내가 미리 정해진 진공도까지 고속으로 감압된다. 챔버(1)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입출을 행하기 위한 반입출구(17)와, 반입출구(17)를 개폐하는 게이트 밸브(18)가 마련되어 있다.
마이크로파 플라즈마원(2)은 마이크로파 출력부(30)와 마이크로파 전송부(40)와 마이크로파 방사 기구(50)를 갖는다. 마이크로파 출력부(30)는 복수 경로로 분배하여 마이크로파를 출력한다.
마이크로파 전송부(40)는 마이크로파 출력부(30)로부터 출력된 마이크로파를 전송한다. 마이크로파 전송부(40)에 마련된 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는, 앰프부(42)로부터 출력된 마이크로파를 마이크로파 방사 기구(50)에 도입하는 기능 및 임피던스를 정합하는 기능을 갖는다.
주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는, 통형상의 외측 도체(52) 및 그 중심에 마련된 막대 형상의 내측 도체(53)를 동축형으로 배치한다. 외측 도체(52)와 내측 도체(53) 사이에는, 마이크로파 전력이 급전되어, 마이크로파 방사 기구(50)를 향하여 마이크로파가 전송되는 마이크로파 전송로(44)로 되어 있다.
주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에는 슬래그(61)와, 그 선단부에 위치하는 임피던스 조정 부재(140)가 마련되어 있다. 슬래그(61)를 이동시킴으로써, 챔버(1) 내의 부하(플라즈마)의 임피던스를 마이크로파 출력부(30)에 있어서의 마이크로파 전원의 특성 임피던스에 정합시키는 기능을 갖는다. 임피던스 조정 부재(140)는 유전체로 형성되고, 그 비유전율에 의해 마이크로파 전송로(44)의 임피던스를 조정하도록 되어 있다.
마이크로파 방사 기구(50)는 챔버(1)의 상부에 마련된 지지링(129)에 기밀하게 시일된 상태로 마련되고, 마이크로파 출력부(30)로부터 출력되어, 마이크로파 전송부(40)를 전송된 마이크로파를 챔버(1) 내에 방사한다. 마이크로파 방사 기구(50)는 챔버(1)의 천장판에 마련되어, 천장부의 일부를 구성하고 있다.
마이크로파 방사 기구(50)는 본체부(120), 지파재(121, 131), 마이크로파 투과 부재(122, 132), 슬롯(123, 133) 및 유전체층(124)을 갖는다. 본체부(120)는 금속으로 구성되어 있다.
본체부(120)는 6개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)와 하나의 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 접속되어 있다. 도 2에 일실시형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 천장판의 내벽의 일례를 나타낸다. 도 2에서는 가스의 공급 구멍은 생략하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 6개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)는, 챔버(1)의 천장판[본체부(120)]의 외측에서 둘레 방향에 등간격으로 배치된다. 하나의 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는, 챔버(1)의 천장판의 중앙에 배치된다.
도 1로 되돌아가서, 지파재(121)는 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 접속된 상태로 본체부(120)에 감입되어 있다. 지파재(131)는 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 접속된 상태로 본체부(120)에 감입되어 있다. 지파재(121, 131)는 마이크로파를 투과시키는 원반형의 유전체로 형성되어 있다. 지파재(121, 131)는 진공보다 큰 비유전율을 가지고 있고, 예컨대, 석영, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 형성될 수 있다. 진공 중에는 마이크로파의 파장이 길어지므로, 지파재(121, 131)는 비유전율이 진공보다 큰 재료로 구성됨으로써, 마이크로파의 파장을 짧게 하여 슬롯(123, 133)을 포함하는 안테나를 작게 하는 기능을 갖는다.
지파재(121, 131)의 하방에서는, 원반형의 마이크로파 투과 부재(122, 132)가 본체부(120)에 감입되어 있다. 지파재(121)와 마이크로파 투과 부재(122) 사이의 부분에는 슬롯(123) 및 유전체층(124)이, 위에서부터 지파재(121), 슬롯(123), 유전체층(124), 마이크로파 투과 부재(122)의 순서로 형성되어 있다. 본체부(120)의 지파재(131)와 마이크로파 투과 부재(132) 사이의 부분에는 슬롯(133)이 형성되어 있다.
마이크로파 투과 부재(122, 132)는, 마이크로파를 투과하는 재료인 유전체 재료로 구성되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 6개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하는 6개의 마이크로파 투과 부재(122)가, 본체부(120)에 있어서 둘레 방향에 등간격으로 배치되고, 챔버(1)의 내부에 원형으로 노출된다. 또한, 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 대응하는 하나의 마이크로파 투과 부재(132)가, 챔버(1)의 중앙에서 내부를 향하여 원형으로 노출된다.
마이크로파 투과 부재(122, 132)는, 둘레 방향에 균일한 표면파 플라즈마를 형성하기 위한 유전체창으로서의 기능을 갖는다. 마이크로파 투과 부재(122, 132)는, 지파재(121, 131)와 마찬가지로, 예컨대, 석영, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 형성되어도 좋다.
본 실시형태에서는 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 수는 6개이지만, 이에 한정되지 않고, N개 배치된다. N은 2 이상이면 좋지만, 3 이상이 바람직하고, 예컨대 3∼6이어도 좋다.
도 1로 되돌아가서, 마이크로파 방사 기구(50)에는 샤워 구조의 제1 가스 도입부(21)가 마련되어 있고, 제1 가스 도입부(21)에는 가스 공급 배관(111)을 통해 제1 가스 공급원(22)이 접속되어 있다. 제1 가스 공급원(22)으로부터 공급되는 제1 가스는, 제1 가스 도입부(21)를 통하여 챔버(1) 내에 샤워형으로 공급된다. 제1 가스 도입부(21)는 챔버(1)의 천장부에 형성된 복수의 가스 구멍으로부터 제1 높이로 제1 가스를 공급하는 제1 가스 샤워 헤드의 일례이다. 제1 가스의 일례로서는, 예컨대 Ar 가스 등의 플라즈마 생성용의 가스나, 예컨대 O2 가스나 N2 가스 등의 고에너지로 분해시키고자 하는 가스를 들 수 있다.
챔버(1) 내의 배치대(11)와 마이크로파 방사 기구(50) 사이의 위치에는, 제2 가스 도입부의 일례인 가스 공급 노즐(27)이 챔버(1)에 마련되어 있다. 가스 공급 노즐(27)은 챔버(1)의 측벽으로부터 챔버(1)의 내측을 향하여 수평 방향으로 돌출하고 있다. 가스 공급 노즐(27)은 챔버(1)의 측벽의 가스 공급관(28a)에 접속되고, 가스 공급관(28a)에는 제2 가스 공급원(29)이 접속되어 있다.
제2 가스 공급원(29)으로부터, 성막 처리나 에칭 처리 등의 플라즈마 처리 시에, 극력 분해시키지 않고 공급하고자 하는 처리 가스, 예컨대 SiH4 가스나 C5F8 가스 등의 제2 가스가 공급되도록 되어 있다. 가스 공급 노즐(27)은 제1 가스 공급원(22)으로부터 공급되는 제1 가스를 공급하는 복수의 가스 구멍의 높이보다 낮은 높이로 복수의 가스 구멍으로부터 제2 가스를 공급한다. 또한, 제1 가스 공급원(22) 및 제2 가스 공급원(29)으로부터 공급되는 가스로서는, 플라즈마 처리의 내용에 따른 여러 가지의 가스를 이용할 수 있다.
마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부는, 제어 장치(3)에 의해 제어된다. 제어 장치(3)는 마이크로 프로세서(4), ROM(Read Only Memory)(5), RAM(Random Access Memory)(6)을 가지고 있다. ROM(5)이나 RAM(6)에는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 프로세스 시퀀스 및 제어 파라미터인 프로세스 레시피가 기억되어 있다. 마이크로 프로세서(4)는 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 기초하여, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 제어부의 일례이다. 또한, 제어 장치(3)는 터치 패널(7) 및 디스플레이(8)를 가지고, 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 따라 미리 정해진 제어를 행할 때의 입력이나 결과의 표시 등이 가능하게 되어 있다.
이러한 구성의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서 플라즈마 처리를 할 때에는, 먼저, 웨이퍼(W)가 반송 아암 상에 유지된 상태로, 개구한 게이트 밸브(18)로부터 반입출구(17)를 통하여 챔버(1) 내에 반입된다. 게이트 밸브(18)는 웨이퍼(W)를 반입 후에 폐쇄된다. 웨이퍼(W)는 배치대(11)의 상측까지 반송되면, 반송 아암으로부터 푸셔 핀으로 옮겨지고, 푸셔 핀이 강하함으로써 배치대(11)에 배치된다. 챔버(1)의 내부의 압력은 배기 장치(16)에 의해 미리 정해진 진공도로 유지된다. 제1 가스가 제1 가스 도입부(21)로부터 샤워형으로 챔버(1) 내에 도입되고, 제2 가스가 가스 공급 노즐(27)로부터 샤워형으로 챔버(1) 내에 도입된다. 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)를 통해 6개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)의 하면에 마련된 각 마이크로파 방사 기구(50)로부터 마이크로파가 방사된다. 이에 의해, 제1 및 제2 가스가 분해되어, 챔버(1)측의 표면에 생성되는 표면파 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리가 실시된다.
[마이크로파 플라즈마원]
마이크로파 플라즈마원(2)의 마이크로파 출력부(30)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 마이크로파 전원(31)과, 마이크로파 발진기(32)와, 발진된 마이크로파를 증폭하는 앰프(33)와, 증폭된 마이크로파를 복수로 분배하는 분배기(34)를 갖는다.
마이크로파 발진기(32)는 미리 정해진 주파수의 마이크로파를 예컨대 PLL(Phase Locked Loop) 발진시킨다. 분배기(34)에서는, 마이크로파의 손실을 극력 억제하도록, 입력측과 출력측의 임피던스 정합을 취하면서 앰프(33)로 증폭된 마이크로파를 분배한다. 또한, 마이크로파의 주파수로서는, 700 ㎒ 내지 3 ㎓의 범위의 여러 가지의 주파수를 이용할 수 있다.
마이크로파 전송부(40)는 복수의 앰프부(42)와, 앰프부(42)에 대응하여 마련된 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)를 갖는다. 앰프부(42)는 분배기(34)로 분배된 마이크로파를 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 유도한다. 앰프부(42)는 위상기(46)와, 가변 게인 앰프(47)와, 솔리드 스테이트 앰프를 구성하는 메인 앰프(48)와, 아이솔레이터(49)를 가지고 있다.
위상기(46)는 마이크로파의 위상을 변화시킴으로써 방사 특성을 변조시킬 수 있다. 예컨대, 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)의 각각에 도입되는 마이크로파의 위상을 조정함으로써 지향성을 제어하여 플라즈마 분포를 변화시킬 수 있다. 또한, 인접하는 마이크로파 도입 기구에 있어서 90°씩 위상을 어긋나게 하도록 하여 원편파를 얻을 수 있다. 또한, 위상기(46)는 앰프 내의 부품간의 지연 특성을 조정하여, 튜너 내에서의 공간 합성을 목적으로 하여 사용할 수 있다. 단, 이러한 방사 특성의 변조나 앰프 내의 부품간의 지연 특성의 조정이 불필요한 경우에는 위상기(46)는 마련하지 않아도 좋다.
가변 게인 앰프(47)는, 메인 앰프(48)에 입력하는 마이크로파의 전력 레벨을 조정하여, 플라즈마 강도를 조정한다. 가변 게인 앰프(47)를 안테나 모듈마다 변화시킴으로써, 발생하는 플라즈마에 분포를 생기게 할 수 있다.
솔리드 스테이트 앰프를 구성하는 메인 앰프(48)는, 예컨대, 입력 정합 회로와, 반도체 증폭 소자와, 출력 정합 회로와, 고Q 공진 회로를 갖는다. 아이솔레이터(49)는 슬롯 안테나부에서 반사되어 메인 앰프(48)를 향하는 반사 마이크로파를 분리하는 것이며, 서큘레이터와 더미로드(동축 종단기)를 가지고 있다. 서큘레이터는 반사된 마이크로파를 더미로드에 유도하고, 더미로드는 서큘레이터에 의해 유도된 반사 마이크로파를 열로 변환한다. 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 앰프부(42)로부터 출력된 마이크로파를 마이크로파 방사 기구(50)에 도입한다.
[프로브]
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에는, 각 마이크로파 방사 기구(50)에 프로브(80)가 마련되어 있다. 프로브(80)는 7개의 마이크로파 방사 기구(50)[마이크로파 투과 부재(122, 132)를 포함함]에 대하여 7 또는 7의 배수개 마련된다. 각 마이크로파 방사 기구(50)에 마련되는 프로브(80)의 개수는 동수이다. 본 실시형태에서는 7개의 프로브(80)가 7개의 마이크로파 방사 기구(50)의 각각에 하나씩 배치된다.
단, 프로브(80)의 개수는 이에 한정되지 않고, 마이크로파 방사 기구(50)의 개수를 N으로 하였을 때에, N 또는 N의 배수개의 프로브(80)가 배치되도록 하여도 좋다. N 또는 N의 배수개의 프로브(80)의 각각은, N개의 마이크로파 투과 부재(122, 132)의 각각의 중심으로부터 등거리의 위치에 배치된다. 또한, 각 프로브(80)는 챔버(1)에 수직으로 배치된다.
프로브(80)는 적어도 일부가 마이크로파 방사 기구(50)의 내부에 삽입되고, 그 선단은 챔버(1)에 노출되지 않는다. 그러나, 프로브(80)의 선단은 챔버(1)에 노출되어 있어도 좋다. 단, 프로브(80)의 선단은 챔버(1)의 내부로 돌출하지 않는다. 또한, 프로브(80)의 적어도 일부를 마이크로파 방사 기구(50)의 내부에 삽입할 필요가 있는 것은, 프로브(80)가 챔버(1)의 천장판의 외면에 접촉된 상태에서는, 플라즈마의 분포를 정밀도 좋게 검출할 수 없기 때문이다.
각 프로브(80)는 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)를 모니터하고, 측정한 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)에 기초하여, 플라즈마 착화의 상태를 판정한다.
그러나, 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)만으로는, 플라즈마의 분포를 모니터할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 각 프로브(80)를 이용하여 플라즈마의 전자 밀도(Ne) 및 플라즈마의 전자 온도(Te)의 양방을 모니터하여, 측정한 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te) 및 전자 밀도(Ne)에 기초하여, 플라즈마의 분포를 제어한다.
프로브(80)는 예컨대, 알루미나(Al2O3) 등의 절연 재료로 금속 부분이 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 플라즈마 처리 중에 프로브(80)에 의한 챔버(1) 내의 금속 오염의 발생을 회피하여, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
제어 장치(3)의 제어에 의해 프로브(80)에 정현파의 전압이 인가되면, 측정기(81)는 플라즈마 처리 중에 프로브(80)에 흐르는 전류를 측정한다. 프로브(80)에 흐르는 전류는 챔버(1) 내에 있어서 생성되는 표면파 플라즈마에 흐르는 전류와 등가이다. 측정기(81)는 측정한 전류의 파형을 나타내는 신호를 제어 장치(3)에 송신한다. 신호를 수신한 제어 장치(3)의 마이크로 프로세서(4)는, 신호에 포함되는 전류의 파형을 푸리에 변환하여 해석하여, 표면파 플라즈마의 전자 밀도(Ne) 및 전자 온도(Te)를 산출한다. 이에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 마이크로파 투과 부재(122, 132)의 하방에 있어서의 플라즈마의 분포를 7개의 프로브(80)에 의해 각각 모니터할 수 있다.
표면파 플라즈마에서는, 천장판의 내부 표면에 있어서의 플라즈마의 전자 온도(Te)가 높아진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 챔버(1)의 천장판의 내부 표면에 프로브(80)를 노출시키거나, 마이크로파 투과 부재(122, 132)에 구멍을 형성하여, 천장판의 내부 표면의 근방까지 프로브(80)를 삽입한다. 이에 의해, 천장판의 내부 표면에서의 플라즈마의 전자 온도(Te)를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
제어 장치(3)의 마이크로 프로세서(4)는 이 측정 결과에 기초하여, 7개의 마이크로파 방사 기구(50)의 각 마이크로파 투과 부재(122)의 챔버(1)에의 노출면 및 그 근방에 형성되는 표면파 플라즈마에 의한 플라즈마 착화의 상태인지의 여부를 판정한다. 예컨대, 측정한 플라즈마의 전자 온도(Te)가 미리 정해진 임계값보다 큰 경우, 플라즈마 착화의 상태라고 판정된다.
이에 의하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 마이크로파 방사 기구(50)의 하측의 플라즈마 처리 공간이 상이한 영역에 대하여 플라즈마 착화의 판정이 행해진다. 도 4의 예에서는, 좌측 및 우측의 마이크로파 방사 기구(50)의 하방의 영역에서는, 모니터한 플라즈마의 전자 온도(Te)는 5 eV보다 큰 결과로 되어 있다. 이 경우, 마이크로 프로세서(4)는 좌측 및 우측의 마이크로파 방사 기구(50)의 하방의 영역에서는, 플라즈마 착화의 상태라고 판정한다.
또한, 중앙의 마이크로파 방사 기구(50)의 하방의 영역에서는, 모니터한 플라즈마의 전자 온도(Te)는 2 eV보다 작은 결과로 되어 있다. 이 경우, 마이크로 프로세서(4)는 중앙의 마이크로파 방사 기구(50)의 하방의 영역에서는, 플라즈마 착화의 상태가 아니라고 판정한다. 또한, 마이크로 프로세서(4)는 프로브(80)를 일례로 하는 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도(Te)에 기초하여, 플라즈마 착화의 상태를 판정하는 제어부의 일례이다. 또한, 도 4에서는 각 마이크로파 방사 기구(50)의 구성을 간략화하여 나타내고 있다.
[전자 온도[Te(Z)] 및 전자 밀도[Ne(Z)]]
본 실시형태에 따른 마이크로 프로세서(4)는 프로브(80)를 사용하여 모니터한 플라즈마의 전자 온도로부터, 웨이퍼(W)의 높이에 있어서의 플라즈마의 전자 온도를 산출한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 챔버(1)의 천장판의 내부 표면의 높이(Z0)=0 ㎜로 하고, 천장판의 내부 표면으로부터 웨이퍼(W)까지의 거리를 Z로 한다. 높이(Z0)에서 프로브(80)에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 온도를 Te0으로 하고, 챔버(1) 내의 압력을 p로 하였을 때, 마이크로 프로세서(4)는 이하의 수학식 (1)에 기초하여, 높이(Z0)에서 프로브(80)에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 온도(Te0)를 웨이퍼(W)에 있어서의 플라즈마의 전자 온도[Te(Z)]로 보정한다.
Figure 112018035974203-pat00001
또한, 높이(Z0)에서 프로브(80)에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 밀도를 Ne0으로 하고, 챔버(1) 내의 압력을 p로 하였을 때, 마이크로 프로세서(4)는 이하의 수학식 (2)에 기초하여, 높이(Z0)에서 프로브(80)에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 밀도(Ne0)를 웨이퍼(W)에 있어서의 플라즈마의 전자 밀도[Ne(Z)]로 보정한다.
Figure 112018035974203-pat00002
마이크로 프로세서(4)는 보정 후의 전자 온도[Te(Z)] 및 전자 밀도[Ne(Z)]에 기초하여 플라즈마의 분포를 제어한다. 구체적으로는, 마이크로 프로세서(4)는 천장판으로부터 거리(Z)만큼 떨어진 위치에 있어서의 7개의 플라즈마의 전자 온도[Te(Z)] 및 7개의 플라즈마의 전자 밀도[Ne(Z)]에 기초하여, 7개의 마이크로파 방사 기구(50)의 각각의 하방 영역의 웨이퍼(W) 근방의 플라즈마의 분포 상태를 판정한다.
마이크로 프로세서(4)는 플라즈마의 분포 상태의 판정 결과에 기초하여, 7개의 마이크로파 전송로(40)를 전송하는 마이크로파의 파워 및 7개의 마이크로파 전송로(40)를 전송하는 마이크로파의 위상 중 적어도 어느 하나를, 플라즈마 처리 중에 있어서 리얼 타임으로 제어한다.
구체적으로는, 마이크로 프로세서(4)는 보정 후의 전자 온도[Te(Z)] 및 전자 밀도[Ne(Z)]에 따라, 대응하는 마이크로파 도입 기구(43)에 마이크로파를 출력하는 앰프부(42)의 가변 게인 앰프(47)를 제어한다. 이에 의해, 마이크로 프로세서(4)는 메인 앰프(48)에 입력하는 마이크로파의 전력 레벨을 조정한다. 이와 같이 하여, 마이크로 프로세서(4)는 대응하는 마이크로파 도입 기구(43)에 도입되는 마이크로파의 플라즈마 강도를 조정함으로써, 웨이퍼(W) 근방의 플라즈마의 상태를 변화시킬 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서(4)는, 보정 후의 전자 온도[Te(Z)] 및 전자 밀도[Ne(Z)]에 따라, 대응하는 마이크로파 도입 기구(43)에 마이크로파를 출력하는 앰프부(42)의 위상기(46)를 제어한다. 이에 의해, 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 방사 특성을 변조시킨다. 이와 같이 하여, 마이크로 프로세서(4)는 대응하는 마이크로파 도입 기구(43)에 도입되는 마이크로파의 위상을 조정함으로써, 마이크로파의 지향성을 제어하여, 웨이퍼(W) 근방의 플라즈마의 상태를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 마이크로파의 파워 및 마이크로파의 위상을 제어하는데, 마이크로파의 파워 및 마이크로파의 위상 중 적어도 어느 하나를 제어하면 좋다. 단, 마이크로파의 파워 및 마이크로파의 위상의 양방을 제어하는 것이 바람직하다.
도 5의 그래프는 본 실시형태에 따른 프로브(80)에 의해 측정한 플라즈마의 전자 밀도(Ne)와, 비교예의 랭뮤어 프로브에 의해 측정한 전자 밀도(Ne)의 전력 의존성을 비교한 결과의 일례이다. 본 그래프에 의하면, 본 실시형태에 따른 프로브(80)에 의해 측정한 경우와, 랭뮤어 프로브로 측정한 경우에서는, 플라즈마의 전자 밀도(Ne)의 전력 의존성은 거의 일치하는 것을 알 수 있다.
도 6의 그래프는 본 실시형태에 따른 프로브(80)에 의해 측정한 플라즈마의 전자 온도(Te)와, 비교예의 랭뮤어 프로브에 의해 측정한 전자 온도(Te)의 전력 의존성을 비교한 결과의 일례이다. 본 그래프에 의하면, 본 실시형태에 따른 프로브(80)에 의해 측정한 경우와, 랭뮤어 프로브로 측정한 경우에서는, 플라즈마의 전자 온도(Te)의 전력 의존성은 거의 일치하는 것을 알 수 있다.
즉, 플라즈마의 전기적 특정의 측정 결과는, 본 실시형태에 따른 프로브(80)와 랭뮤어 프로브에서 거의 동일한 특성을 나타내어, 본 실시형태에 따른 프로브(80)는 랭뮤어 프로브와 동일하게 기능하는 것이 확인할 수 있었다. 또한, 랭뮤어 프로브에 의한 플라즈마의 전기적 특정의 측정의 일례가, 일본 특허 공개 제2009-194032호 공보에 나타나 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 의하면, 7개의 마이크로파 방사 기구(50)에 대응하여 마련된 7개의 프로브(80)에 의해 플라즈마를 전기적으로 측정할 수 있다. 이에 의해, 측정 결과에 기초하여, 플라즈마 생성 공간에 있어서의, 대응하는 7개의 영역에 대해서 플라즈마 착화의 상태를 모니터할 수 있다. 또한, 측정 결과를 식 (1) 및 식 (2)를 이용하여 보정함으로써, 대응하는 웨이퍼(W) 상의 7개의 영역에 대해서 플라즈마의 분포 및 플라즈마의 특성을 모니터할 수 있다. 이에 의해, 플라즈마의 분포 또는 플라즈마의 균일성을 제어할 수 있어, 프로세스의 최적화에 요하는 시간 및 비용을 저감할 수 있다.
[프로브의 부착 위치]
다음에, 프로브(80)의 부착 위치에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7의 (a)에 나타내는 프로브(80)는 마이크로파 방사 기구(50)의 지파재(121) 및 마이크로파 투과 부재(122)를 관통하여, 그 선단이 마이크로파 투과 부재(122)로부터 챔버(1)측에 노출된다. 도 7의 (a)에서는 프로브(80)가 각 마이크로파 방사 기구(50) 내에 1개씩 배치된다.
도 7의 (b)에 나타내는 프로브(80)는 마이크로파 방사 기구(50)의 근방의 천장판[본체부(120)]을 관통하여, 그 선단이 마이크로파 투과 부재(122)로부터 챔버(1)측에 노출된다. 도 7의 (b)에서는 프로브(80)가 각 마이크로파 방사 기구(50)의 근방에 1개씩 배치된다.
도 7의 (c)에 나타내는 2개의 프로브(80)는 마이크로파 방사 기구(50)의 내부를 관통하여, 그 선단이 마이크로파 투과 부재(122)로부터 챔버(1)측에 노출된다. 도 7의 (c)에서는 프로브(80)가 각 마이크로파 방사 기구(50) 내에 2개씩 배치된다.
도 7의 (d)에 나타내는 2개의 프로브(80)는 마이크로파 방사 기구(50)의 근방의 천장판을 관통하여, 그 선단이 마이크로파 투과 부재(122)로부터 챔버(1)측에 노출된다. 도 7의 (d)에서는 프로브(80)가 마이크로파 방사 기구(50)의 근방에 2개씩 배치된다.
또한, 도 7에 나타내는 프로브(80)의 부착 위치는 일례이며, 프로브(80)는 마이크로파 방사 기구(50) 또는 그 근방에 1 또는 복수개 배치될 수 있다. 각 마이크로파 방사 기구(50)에 배치되는 프로브(80)의 개수는, 동수인 것이 바람직하지만, 상이한 개수여도 좋다.
[플라즈마 착화 판정]
다음에, 본 실시형태에 따른 프로브(80)를 이용한 측정 결과에 따른 플라즈마 착화 판정 처리의 일례를, 도 8의 흐름도를 참조하여 설명한다. 본 처리는 제어 장치(3)의 마이크로 프로세서(4)에 의해 실행된다.
본 처리가 개시되면, 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 개시되었는지를 판정한다(단계 S10).
마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 개시되었다고 판정하면, 7개의 마이크로파 방사 기구(50)의 각각에 마련된 7개의 프로브(80)에 전압을 인가한다(단계 S12). 다음에, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)로 「0」을 설정한다(단계 S14).
다음에, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)에 「1」을 가산한다(단계 S16). 측정기(81)는 제N 프로브(80)에 흐르는 전류를 측정하고, 측정 결과를 나타내하는 신호를 제어 장치(3)에 송신한다(단계 S18).
마이크로 프로세서(4)는 측정기(81)로부터 신호를 수신하여, 신호가 나타내는 전류의 파형을 취득한다. 마이크로 프로세서(4)는 취득한 전류의 파형을 푸리에 변환하여 해석하여, 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)를 산출한다(단계 S20). 이에 의해, 7개의 마이크로파 방사 기구(50)에 마련된 프로브(80) 중, 사용한 하나의 프로브(80)에 의해 측정되는 하나의 마이크로파 방사 기구(50)의 하방 영역에 있어서의 플라즈마 착화의 상태를 모니터할 수 있다.
다음에, 마이크로 프로세서(4)는 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)가 미리 정해진 임계값보다 큰지를 판정한다(단계 S22). 마이크로 프로세서(4)는 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)가 미리 정해진 임계값보다 크다고 판정한 경우, 플라즈마 착화의 상태라고 판정하고(단계 S23), 단계 S26으로 진행한다.
한편, 마이크로 프로세서(4)는 표면파 플라즈마의 전자 온도(Te)가 미리 정해진 임계값 이하라고 판정한 경우, 플라즈마 착화의 상태가 아니라고 판정하고(단계 S24), 단계 S26으로 진행한다.
다음에, 마이크로 프로세서(4)는, 변수(N)가 7 이상인지를 판정한다(단계 S26). 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)가 7 미만인 경우, 모든 프로브(80)에 대한 측정이 끝나지 않았다고 판정하고, 단계 S16으로 되돌아가서, 단계 S16∼S24의 처리를 반복한다. 한편, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)가 7 이상인 경우, 모든 프로브(80)에 대한 측정이 끝났다고 판정하고, 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 정지되었는지의 여부를 판정한다(단계 S28). 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 정지되어 있지 않다고 판정하면, 단계 S14로 되돌아가서, 변수(N)을 초기화하고(단계 S14), 이후의 처리를 반복한다. 한편, 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 정지되었다고 판정하면, 본 처리를 종료한다.
[플라즈마 분포 제어]
마지막으로, 본 실시형태에 따른 프로브(80)를 이용한 측정 결과에 따른 플라즈마 분포 제어 처리의 일례를, 도 9의 흐름도를 참조하여 설명한다. 본 처리는 제어 장치(3)의 마이크로 프로세서(4)에 의해 실행된다.
본 처리가 시작되면, 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 개시되었는지를 판정한다(단계 S10).
마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 개시되었다고 판정하면, 7개의 프로브(80)에 전압을 인가한다(단계 S12). 다음에, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)로 「0」을 설정한다(단계 S14).
다음에, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)에 「1」을 가산한다(단계 S16). 측정기(81)는 제N 프로브(80)에 흐르는 전류를 측정하고, 측정 결과를 나타내는 신호를 제어 장치(3)에 송신한다(단계 S18).
마이크로 프로세서(4)는 측정기(81)로부터 신호를 수신하고, 신호가 나타내는 전류의 파형을 취득한다. 마이크로 프로세서(4)는 취득한 전류의 파형을 푸리에 변환하여 해석하여, 플라즈마의 전자 밀도(Ne) 및 플라즈마의 전자 온도(Te)를 산출한다(단계 S30).
다음에, 마이크로 프로세서(4)는 산출한 플라즈마의 전자 온도(Te)를 Z가 0일 때의 전자 온도(Te0)로 하고, 식 (1)에 기초하여 웨이퍼(W)에 있어서의 플라즈마의 전자 온도[Te(Z)]로 보정한다(단계 S31). 또한, 마이크로 프로세서(4)는 산출한 플라즈마의 전자 밀도(Ne)를 Z가 0일 때의 전자 밀도(Ne0)로 하고, 식 (2)에 기초하여 웨이퍼(W)에 있어서의 플라즈마의 전자 밀도[Ne(Z)]로 보정한다(단계 S31).
다음에, 마이크로 프로세서(4)는 보정한 전자 온도[Te(Z)] 및 전자 밀도[Ne(Z)]에 기초하여, 대응하는 가변 게인 앰프(47)를 제어하여 마이크로파의 파워를 리얼 타임으로 제어한다(단계 S32). 또한, 대응하는 위상기(46)를 제어하여 마이크로파의 위상을 리얼 타임으로 제어한다(단계 S32).
다음에, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)가 7 이상인지를 판정한다(단계 S34). 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)가 7 미만인 경우, 모든 프로브(80)에 대한 측정이 끝나지 않았다고 판정하고, 단계 S16으로 되돌아가서, 단계 S16 이후의 처리를 반복한다. 한편, 마이크로 프로세서(4)는 변수(N)가 7 이상인 경우, 모든 프로브(80)에 대한 측정이 끝났다고 판정하고, 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 정지되었는지의 여부를 판정한다(단계 S36). 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 정지되지 않았고 판정하면, 단계 S14로 되돌아가서, 변수(N)를 초기화하고(단계 S14), 이후의 처리를 반복한다. 한편, 마이크로 프로세서(4)는 마이크로파의 출력 및 가스의 공급이 정지되었다고 판정하면, 본 처리를 종료한다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에 의하면, 프로브(80)를 이용하여 각 마이크로파 방사 기구(50)의 하방의 미리 정해진 영역마다의 플라즈마 착화의 상태를 모니터할 수 있다. 또한, 플라즈마의 분포 및 플라즈마의 특성을 제어할 수 있다.
이상, 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법을 상기 실시형태에 따라 설명하였지만, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순하지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, EEDF(electric energy distribution function)를 이용하여, 전자의 운동 에너지의 에너지 분포를 볼 수 있다.
본 명세서에서는 피처리체의 일례로서 반도체 웨이퍼(W)를 들어 설명하였다. 그러나, 피처리체는 이에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
1 챔버 2 마이크로파 플라즈마원
3 제어 장치 11 배치대
21 제1 가스 도입부 22 제1 가스 공급원
27 가스 공급 노즐 28 링형 부재
28a 가스 공급관 29 제2 가스 공급원
30 마이크로파 출력부 40 마이크로파 전송부
43a 주연 마이크로파 도입 기구 43b 중앙 마이크로파 도입 기구
44 마이크로파 전송로 50 마이크로파 방사 기구
52 외측 도체 53 내측 도체
61 슬래그 80 프로브
81 측정기 100 마이크로파 플라즈마 처리 장치
120 본체부 121 지파재
122 마이크로파 투과 부재 123 슬롯
124 유전체층 129 공진 기구
140 임피던스 조정 부재

Claims (8)

  1. 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 처리 용기의 내부에 방사하는 마이크로파 방사 기구를 갖는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 마이크로파 방사 기구는,
    마이크로파를 방사하는 안테나와,
    상기 안테나로부터 방사한 마이크로파를 투과하여, 상기 마이크로파에 의해 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 전계가 형성되는 유전체 부재와,
    상기 마이크로파 방사 기구 또는 상기 마이크로파 방사 기구의 근방에 마련되어, 생성된 플라즈마의 전자 온도를 모니터하는 센서와,
    상기 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도에 기초하여, 플라즈마 착화의 상태를 판정하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 마이크로파 방사 기구는 상기 처리 용기의 천장판의 둘레 방향에 N(N≥2)개 배치되고,
    상기 센서는 N 또는 N의 배수개 마련되고,
    상기 제어부는 N 또는 N의 배수개의 상기 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도에 기초하여, N개의 상기 마이크로파 방사 기구의 각각에 대응하는 플라즈마 착화의 상태를 판정하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 또한, 플라즈마의 전자 밀도를 모니터하고, 측정한 표면파 플라즈마의 전자 온도와 전자 밀도에 기초하여, 플라즈마의 분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    N 또는 N의 배수개의 상기 센서는 적어도 일부가 상기 마이크로파 방사 기구에 삽입되어 있거나, 상기 마이크로파 방사 기구의 근방의 상기 천장판에 삽입되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 절연 재료로 코팅되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리 용기의 천장판의 내부 표면의 높이를 Z0=0, 높이(Z0)에서 상기 센서에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 온도를 Te0, 상기 천장판의 내부 표면으로부터 피처리체까지의 거리를 Z, 상기 처리 용기 내의 압력을 p로 하였을 때, 이하의 식 (1)에 기초하여, 상기 센서에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 온도(Te0)를 피처리체에 있어서의 플라즈마의 전자 온도[Te(Z)]로 보정하고, 보정된 플라즈마의 전자 온도[Te(Z)]에 기초하여 플라즈마의 분포를 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
    Figure 112019050556252-pat00003
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리 용기의 천장판의 내부 표면의 높이를 Z0=0, 높이(Z0)에서 상기 센서에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 밀도를 Ne0, 상기 천장판의 내부 표면으로부터 피처리체까지의 거리를 Z, 상기 처리 용기 내의 압력을 p로 하였을 때, 이하의 식 (2)에 기초하여, 상기 센서에 의해 계측되는 플라즈마의 전자 밀도(Ne0)를 피처리체에 있어서의 플라즈마의 전자 밀도[Ne(Z)]로 보정하고, 보정된 플라즈마의 전자 밀도[Ne(Z)]에 기초하여 플라즈마의 분포를 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
    Figure 112018035974203-pat00004
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, N개 또는 N의 배수개의 상기 보정된 플라즈마의 전자 온도[Te(Z)] 및 N개 또는 N의 배수개의 상기 보정된 플라즈마의 전자 밀도[Ne(Z)]에 기초하여, N개의 상기 마이크로파 방사 기구에 방사되는 마이크로파의 파워 및 마이크로파의 위상 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  8. 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 처리 용기의 내부에 방사하는 마이크로파 방사 기구를 갖는 플라즈마 처리 장치를 사용하여, 플라즈마를 제어하는 제어 방법으로서,
    상기 마이크로파 방사 기구는,
    마이크로파를 방사하는 안테나와,
    상기 안테나로부터 방사한 마이크로파를 투과하여, 상기 마이크로파에 의해 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 전계가 형성되는 유전체 부재와,
    상기 마이크로파 방사 기구 또는 상기 마이크로파 방사 기구의 근방에 마련되어, 생성된 플라즈마의 전자 온도를 모니터하는 센서
    를 포함하며,
    상기 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도에 기초하여, 플라즈마 착화의 상태를 판정하고,
    상기 마이크로파 방사 기구는 상기 처리 용기의 천장판의 둘레 방향에 N(N≥2)개 배치되고,
    상기 센서는 N 또는 N의 배수개 마련되고,
    상기 N 또는 N의 배수개의 상기 센서가 모니터한 플라즈마의 전자 온도에 기초하여, N개의 상기 마이크로파 방사 기구의 각각에 대응하는 플라즈마 착화의 상태를 판정하는 것인 제어 방법.
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