KR102265231B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102265231B1
KR102265231B1 KR1020140147222A KR20140147222A KR102265231B1 KR 102265231 B1 KR102265231 B1 KR 102265231B1 KR 1020140147222 A KR1020140147222 A KR 1020140147222A KR 20140147222 A KR20140147222 A KR 20140147222A KR 102265231 B1 KR102265231 B1 KR 102265231B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pulse
average value
period
detection signal
load impedance
Prior art date
Application number
KR1020140147222A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150051879A (ko
Inventor
히로오 콘노
타카시 시모모토
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
가부시키가이샤 다이헨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤, 가부시키가이샤 다이헨 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20150051879A publication Critical patent/KR20150051879A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102265231B1 publication Critical patent/KR102265231B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32926—Software, data control or modelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/327—Arrangements for generating the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Abstract

처리 용기 내로 공급되는 2 종류의 고주파의 어느 일방의 파워에 펄스로 변조를 거는 경우에, 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 공급하는 고주파 급전 라인 상의 정합기의 정합 기능에 의해, 펄스·온 기간 중의 투입 파워와 펄스·오프 기간 중의 투입 파워의 비를 임의로 제어할 수 있도록 한다. 플라즈마 생성계의 정합기에 구비되는 임피던스 센서(96A)는, 전압 센서계의 RF 전압 검출기(100), 전압 검지 신호 생성 회로(102), 산술 평균값 연산 회로(104), 가중 평균값 연산 회로(106) 및 이동 평균값 연산 회로(108)와, 전류 센서계의 RF 전류 검출기(110), 전류 검지 신호 생성 회로(112), 산술 평균값 연산 회로(114), 가중 평균값 연산 회로(116) 및 이동 평균값 연산 회로(118)와, 임피던스 연산 회로(120)를 가지고 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 기술에 관한 것으로, 특히 처리 용기 내로 공급되는 2 종류의 고주파의 어느 일방의 파워를 펄스로 변조하는 파워 변조 방식의 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 처리 장치는, 진공 배기 가능한 처리 용기에서 처리 가스의 플라즈마를 생성하고, 플라즈마에 포함되는 라디칼 또는 이온의 기상 반응 혹은 표면 반응에 의해, 처리 용기 내에 배치되는 피처리체 상에 박막을 퇴적시키고, 혹은 기판 표면의 소재 또는 박막을 깎는 등의 미세 가공을 행하도록 하고 있다.
예를 들면, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치에서는, 처리 용기 내에 상부 전극과 하부 전극을 평행하게 배치하고, 하부 전극 상에 피처리체(반도체 웨이퍼, 글라스 기판 등)를 재치(載置)하고, 상부 전극 혹은 하부 전극에 플라즈마 생성에 적합한 주파수(통상 13.56 MHz 이상)의 고주파를 인가한다. 이 고주파의 인가에 의해 상대향하는 전극 간에 생성된 고주파 전계에 의해 전자가 가속되어, 전자와 처리 가스와의 충돌 전리에 의해 플라즈마가 발생하도록 되어 있다.
최근에는, 반도체 디바이스 등의 제조 프로세스에서의 디자인 룰이 더욱 더 미세화되어, 특히 플라즈마 에칭에서는 보다 높은 치수 정밀도가 요구되고 있고, 에칭에서의 마스크 또는 하지에 대한 선택비 또는 면내 균일성을 보다 높게 하는 것도 요구되고 있다. 이 때문에, 챔버 내의 프로세스 영역의 저압력화, 저이온 에너지화가 지향되고, 40 MHz 이상과 같은 높은 주파수의 고주파가 이용되고 있다.
그러나, 이와 같이 저압력화 및 저이온 에너지화가 진행됨으로써, 종래에는 문제가 되지 않았던 차징 데미지의 영향을 무시할 수 없게 되고 있다. 즉, 이온 에너지가 높은 종전의 플라즈마 처리 장치에서는 플라즈마 전위가 면내에서 불균일하다 해도 큰 문제는 발생하지 않지만, 보다 저압에서 이온 에너지가 낮아지면, 플라즈마 전위의 면내 불균일이 게이트 산화막의 차징 데미지를 일으키기 쉬워진다고 하는 것과 같은 문제가 발생한다.
이 문제에 대해서는, 플라즈마 생성에 이용하는 고주파의 파워를 듀티비가 제어 가능한 온 / 오프(또는 H 레벨 / L 레벨)의 펄스로 변조하는 방식(이하, '제 1 파워 변조 방식'이라고 함)이 유효하다고 여겨지고 있다. 이 제 1 파워 변조 방식에 의하면, 플라즈마 에칭 중에 처리 가스의 플라즈마 생성 상태와 플라즈마 비생성 상태(플라즈마를 생성하고 있지 않는 상태)가 펄스의 주기로 교호로 반복되므로, 플라즈마 처리의 개시부터 종료까지 플라즈마를 계속 생성하는 통상의 플라즈마 처리에 비해, 플라즈마를 연속하여 생성하고 있는 시간이 짧아진다. 이에 의해, 플라즈마로부터 피처리체에 한 번에 유입되는 전하의 양 혹은 피처리체의 표면부에 전하가 누적적으로 축적되는 양이 줄어들게 되므로, 차징 데미지는 발생하기 어려워져, 안정된 플라즈마 처리의 실현 및 플라즈마 프로세스의 신뢰성이 향상된다.
또한 종래부터, 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리체를 재치하는 하부 전극에 낮은 주파수(통상 13.56 MHz 이하)의 고주파를 인가하고, 하부 전극 상에 발생하는 음의 바이어스 전압 또는 시스 전압에 의해 플라즈마 중의 이온을 가속하여 기판에 인입하는 RF 바이어스법이 많이 이용되고 있다. 이와 같이 플라즈마로부터 이온을 가속하여 피처리체의 표면에 충돌시킴으로써, 표면 반응, 이방성(異方性) 에칭, 혹은 막의 개질 등을 촉진할 수 있다.
그런데, 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 비아 홀 또는 컨택트 홀 등의 에칭을 행할 경우에는, 홀 사이즈의 대소에 따라 에칭 레이트가 상이한, 이른바 마이크로 로딩 효과가 발생하는 문제가 있어, 에칭 깊이의 컨트롤이 곤란하다고 하는 문제가 있다. 특히, 가이드 링(GR)과 같이 큰 에어리어에서는 에칭이 빠른 경우가 많고, CF계 라디칼이 들어가기 어려운 스몰 비아에서는 에치 레이트가 느린 경우가 많다.
이 문제에 대해서는, 이온 인입에 이용하는 고주파의 파워를 듀티비가 제어 가능한 온 / 오프(또는 H 레벨 / L 레벨)의 펄스로 변조하는 방식(이하, '제 2 파워 변조 방식'이라고 함)이 유효하다고 여겨지고 있다. 이 제 2 파워 변조 방식에 의하면, 피처리체 상의 소정의 막의 에칭이 진행되는데 적합한 비교적 높은 온 상태(또는 H 레벨 상태)의 파워를 유지하는 펄스·온 기간과 이온 인입용의 고주파가 피처리체 상의 소정의 막에 폴리머가 퇴적되는데 적합한 비교적 낮은 오프 상태(또는 L 레벨 상태)의 파워를 유지하는 펄스·오프 기간이 일정한 주기로 교호로 반복됨으로써, 홀 사이즈가 큰(넓은) 장소일수록 높은 퇴적 레이트로 소정의 막에 적당한 폴리머층이 퇴적되고, 에칭의 진행이 억제된다. 이에 의해, 바람직하지 않은 마이크로 로딩 효과를 저감하고, 고선택비 및 고에칭 레이트의 에칭이 가능해진다.
일본특허공개공보 2000-071292호 일본특허공개공보 2012-009544호 일본특허공개공보 2013-033856호
그런데, 플라즈마 프로세스에 상기와 같은 제 1 파워 변조 방식 또는 제 2 파워 변조 방식을 이용할 경우는, 파워 변조를 거는 고주파의 파워가 변조 펄스의 온 상태(또는 H 레벨 상태)와 오프 상태(또는 L 레벨 상태)에서 단계적으로 변화하고, 그에 따라 부하의 플라즈마가 주기적으로 크게 변동한다. 이에 의해, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 챔버 내의 부하(플라즈마)로 전송하는 정합기에서는 소정의 정합 동작을 안정적으로 행하는 것이 곤란해질 뿐 아니라, 당해 파워 변조 방식에서 기대되는 효과를 달성하기가 곤란하다고 하는 문제가 있다.
예를 들면, 제 2 파워 변조 방식은, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 플라즈마 생성용의 고주파가 일정한 투입 파워로 플라즈마에 안정적으로 공급되고 있는 것을 전제로 하여, 펄스·온 기간 중에는 에칭 프로세스의 진행을 기대하고, 펄스·오프 기간 중에는 반응 생성물의 퇴적 또는 반응 부생성물의 배기 제거를 기대한다. 여기서, 고주파의 투입 파워는, 고주파 전원의 출력 또는 진행파의 파워로부터 반사파의 파워를 제한 정미(正味)의 파워이며, "로드 파워"라고 칭해지는 경우도 있다.
그러나, 상기와 같이 펄스·온 기간과 펄스·오프 기간에서 부하의 플라즈마가 변동하면, 연속파의 플라즈마 생성용 고주파를 전송하는 고주파 급전 라인 상에서는 반사파의 파워가 변동하고, 그 영향으로 투입 파워도 변동한다. 이 경우, 플라즈마 생성용 고주파의 투입 파워가 펄스·온 기간에 크게 떨어지면, 에칭 프로세스가 기대대로 진행되지 않게 된다. 혹은, 플라즈마 생성용 고주파의 투입 파워가 펄스·오프 기간에 크게 떨어지면, 플라즈마가 불안정해진다.
또한 종래부터, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 부하로 전송하는 정합기에서는, 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 고주파의 전압 검지 신호 및 전류 검지 신호를 펄스·온 기간과 펄스·오프 기간에서 동일한 샘플링 주파수로 샘플링하여, 1 사이클 내의 전체 샘플링수의 산술 평균값에 대응한 부하 임피던스 측정값을 구한다. 그리고, 이 부하 임피던스 측정값(산술 평균값 내지 그 이동 평균값)이 고주파 전원의 출력 임피던스에 대응하는 정합 포인트에 일치 또는 근사하도록, 정합 회로 내의 가변 리액턴스 소자 예를 들면 가변 콘덴서의 커패시턴스를 가변으로 제어 하도록 하고 있다. 이 때문에, 펄스·온 기간과 펄스·오프 기간은, 그들 기간의 길이 또는 샘플링 시간의 길이(샘플링수의 크기)에 비례하여 정합의 정도가 상이하고, 상대적으로 긴 기간 때가 짧은 기간 때보다 완전 정합 상태에 가까워진다. 다른 관점을 취하면, 펄스·온 기간과 펄스·오프 기간은, 상대적으로 긴 기간 때의 부하 임피던스가 짧은 기간 때의 부하 임피던스보다 정합 포인트로부터의 오프셋량이 작아진다.
그런데, 당해 파워 변조 방식에서 변조 펄스의 듀티비가 임의로 변경되면, 펄스·온 기간의 길이와 펄스·오프 기간의 길이의 비가 바뀌어, 정합 포인트에 맞춰지는 부하 임피던스 측정값(정합 목표점)이 그 영향을 받아 변화한다. 그러면, 정합 동작에서, 정합 포인트에 대하여, 펄스·온 기간에서의 부하 임피던스의 오프셋량과, 펄스·오프 기간에서의 부하 임피던스의 오프셋량과의 밸런스가 바뀐다. 그 결과, 펄스·온 기간 중의 투입 파워와 펄스·오프 기간 중의 투입 파워의 비가 바뀐다.
이와 같이, 종래는, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파에 대하여, 변조 펄스의 듀티비에 관계없이, 펄스·온 기간 중의 투입 파워와 펄스·오프 기간 중의 투입 파워의 비를 임의로 제어할 수 없었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하는 것이며, 처리 용기 내로 공급되는 2 종류의 고주파의 어느 일방의 파워에 펄스로 변조를 거는 경우에, 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 공급하는 고주파 급전 라인 상의 정합기의 정합 기능에 의해, 펄스·온 기간 중의 투입 파워와 펄스·오프 기간 중의 투입 파워의 비를 임의로 제어할 수 있도록 하고, 나아가서는 당해 파워 변조 방식에서의 기대 효과의 최적화를 도모할 수 있도록 한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 피처리체를 출입 가능하게 수용하는 진공 배기 가능한 처리 용기 내에서 처리 가스의 고주파 방전에 의한 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 처리 용기 내의 상기 피처리체에 원하는 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 제 1 고주파를 출력하는 제 1 고주파 전원과, 상기 제 1 고주파 전원으로부터 출력되는 상기 제 1 고주파를 상기 처리 용기 내 또는 주위에 배치되는 제 1 전극까지 전송하기 위한 제 1 고주파 급전 라인과, 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에 설치되는 가변 리액턴스 소자와, 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 제 1 고주파 전원으로부터 보이는 부하의 임피던스를 측정하는 제 1 임피던스 센서를 가지고, 상기 제 1 임피던스 센서으로부터 출력되는 부하 임피던스 측정값이 상기 제 1 고주파 전원의 출력 임피던스에 대응하는 소정의 정합 포인트에 일치 또는 근사하도록 상기 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변으로 제어 하는 제 1 정합부와, 제 2 고주파를 출력하는 제 2 고주파 전원과, 상기 제 2 고주파 전원으로부터 출력되는 상기 제 2 고주파를 상기 제 1 전극 또는 상기 처리 용기 내 또는 주위에 배치되는 제 2 전극까지 전송하기 위한 제 2 고주파 급전 라인과, 상기 제 2 고주파의 파워가 온 상태 또는 제 1 레벨이 되는 펄스·온 기간과 오프 상태 또는 상기 제 1 레벨보다 낮은 제 2 레벨이 되는 펄스·오프 기간을 일정한 주파수로 교호로 반복하도록, 상기 제 2 고주파 전원의 출력을 펄스로 변조하는 고주파 파워 변조부를 구비하고, 상기 제 1 임피던스 센서가, 상기 펄스·온 기간에서의 부하 임피던스의 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 부하 임피던스의 평균값을 상기 펄스의 듀티비로부터 독립된 원하는 가중치로 가중 평균하여 얻어지는 가중 평균값에 대응한 상기 부하 임피던스 측정값을 출력한다.
상기의 장치 구성에서는, 제 1 임피던스 센서로부터 얻어지는 부하 임피던스 측정값이, 가중 평균의 가중치에 의존하고, 변조 펄스의 듀티비에는 의존하지 않는다. 이 부하 임피던스 측정값을 정합 목표점으로 하는 제 1 정합부에서는, 가중 평균의 가중치를 일정한 범위 내에서 임의로 선정함으로써, 정합 포인트에 대한 펄스·온 기간에서의 부하 임피던스의 오프셋량과 펄스·오프 기간에서의 부하 임피던스의 오프셋량의 비를 제어 하고, 그에 따라 펄스·온 기간 중의 투입 파워와 펄스·오프 기간 중의 투입 파워의 비를 임의로 제어할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치에 의하면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 처리 용기 내로 공급되는 2 종류의 고주파 중 어느 일방의 파워에 펄스로 변조를 거는 경우에, 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 공급하는 고주파 급전 라인 상의 정합기의 정합 기능에 의해, 펄스·온 기간 중의 투입 파워와 펄스·오프 기간 중의 투입 파워의 비를 임의로 제어 하는 것이 가능하다. 이에 의해, 당해 파워 변조 방식에서의 기대 효과의 최적화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에서의 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2a는 제 1 파워 변조 방식을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 2b는 제 2 파워 변조 방식을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 3은 플라즈마 생성용의 고주파 전원 및 정합기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 이온 인입용의 고주파 전원 및 정합기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 플라즈마 생성계의 정합기에 구비되는 임피던스 센서의 구성(제 1 실험예)을 도시한 블록도이다.
도 6a는 실시예에서 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 0.5 < K ≤ 1로 선택했을 때의 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 6b는 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 0.5 < K ≤ 1로 선택했을 때의 정합 작용을 나타낸 스미스 차트도이다.
도 6c는 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 K = 1로 선택했을 때의 정합 작용을 나타낸 스미스 차트도이다.
도 7a는 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 K = 0.5로 선택했을 때의 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 7b는 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 K = 0.5로 선택했을 때의 정합 작용을 나타낸 스미스 차트도이다.
도 8a는 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 0 ≤ K < 0.5로 선택했을 때의 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 8b는 가중 평균 연산의 가중치 변수(K)를 K = 0로 선택했을 때의 정합 작용을 나타낸 스미스 차트도이다.
도 9는 실시예의 검증 실험에서 K = 0.8의 경우에 얻어진 각 부의 파형을 나타낸 오실로스코프 파형도이다.
도 10은 상기 검증 실험에서 K = 0.5의 경우에 얻어진 각 부의 파형을 나타낸 오실로스코프 파형도이다.
도 11은 상기 검증 실험에서 K = 0.1의 경우에 얻어진 각 부의 파형을 나타낸 오실로스코프 파형도이다.
도 12는 제 2 실험예에서의 임피던스 센서의 구성을 도시한 블록도이다.
도 13은 제 3 실험예에서의 임피던스 센서의 구성을 도시한 블록도이다.
도 14는 제 4 실험예에서의 임피던스 센서의 구성을 도시한 블록도이다.
도 15는 제 5 실험예에서의 임피던스 센서의 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 첨부도를 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 설명한다
[플라즈마 처리 장치의 구성]
도 1에, 본 발명의 일실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한다. 이 플라즈마 처리 장치는, 하부 2 고주파 중첩 인가 방식의 용량 결합형(평행 평판형) 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 원통형의 진공 챔버(처리 용기)(10)를 가지고 있다. 챔버(10)는 접지되어 있다.
챔버(10)의 저부에는, 세라믹 등의 절연판(12)을 개재하여 원기둥 형상의 서셉터 지지대(14)가 배치되고, 이 서셉터 지지대(14) 상에 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 서셉터(16)가 설치되어 있다. 서셉터(16)는 하부 전극을 구성하고, 이 위에 피처리체로서 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)가 재치된다.
서셉터(16)의 상면에는 반도체 웨이퍼(W)를 보지하기 위한 정전 척(18)이 설치되어 있다. 이 정전 척(18)은 도전막으로 이루어지는 전극(20)을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트의 사이에 개재한 것이며, 전극(20)에는 스위치(22)를 개재하여 직류 전원(24)이 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(24)으로부터의 직류 전압에 의해, 반도체 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 정전 척(18)에 보지할 수 있도록 되어 있다. 정전 척(18)의 주위로 서셉터(16)의 상면에는, 에칭의 균일성을 향상시키기 위한 예를 들면 실리콘으로 이루어지는 포커스 링(26)이 배치되어 있다. 서셉터(16) 및 서셉터 지지대(14)의 측면에는 예를 들면 석영으로 이루어지는 원통 형상의 내벽 부재(28)가 부착되어 있다.
서셉터 지지대(14)의 내부에는, 예를 들면 원주 방향으로 연장되는 냉매실(30)이 설치되어 있다. 이 냉매실(30)에는, 외부 장착의 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(32a, 32b)을 거쳐 소정 온도의 냉매 예를 들면 냉각수(cw)가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해 서셉터(16) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한, 전열 가스 공급 기구(도시하지 않음)로부터의 전열 가스 예를 들면 He 가스가, 가스 공급 라인(34)을 거쳐 정전 척(18)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 이면과의 사이로 공급된다.
서셉터(16)에는, 고주파 전원(36, 38)이 각각 정합기(40, 42) 및 공통의 급전 도체(예를 들면 급전봉)(44)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 일방의 고주파 전원(36)은, 플라즈마의 생성에 적합한 일정한 주파수(fHF)(예를 들면 40 MHz)의 고주파(HF)를 출력한다. 타방의 고주파 전원(38)은, 플라즈마로부터 서셉터(16) 상의 반도체 웨이퍼(W)에의 이온의 인입에 적합한 일정한 주파수(fLF)(예를 들면 12.88 MHz)의 고주파(LF)를 출력한다.
이와 같이, 정합기(40) 및 급전봉(44)은, 고주파 전원(36)으로부터 플라즈마 생성용의 고주파(HF)를 서셉터(16)까지 전송하는 고주파 급전 라인(고주파 전송로)(43)의 일부를 구성한다. 한편, 정합기(42) 및 급전봉(44)은, 고주파 전원(38)으로부터 이온 인입용의 고주파(LF)를 서셉터(16)까지 전송하는 고주파 급전 라인(고주파 전송로)(45)의 일부를 구성하고 있다.
챔버(10)의 천장에는, 서셉터(16)와 평행하게 마주보아 접지 전위의 상부 전극(46)이 설치되어 있다. 이 상부 전극(46)은, 다수의 가스 분출홀(48a)을 가지는 예를 들면 Si, SiC 등의 실리콘 함유 재질로 이루어지는 전극판(48)과, 이 전극판(48)을 착탈 가능하게 지지하는 도전 재료 예를 들면 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄으로 이루어지는 전극 지지체(50)로 구성되어 있다. 이 상부 전극(46)과 서셉터(16)의 사이에 플라즈마 생성 공간 또는 처리 공간(PA)이 형성된다.
전극 지지체(50)는 그 내부에 가스 버퍼실(52)을 가지고, 또한 그 하면에 가스 버퍼실(52)로부터 전극판(48)의 가스 분출홀(48a)에 연통하는 다수의 가스 통기홀(50a)을 가지고 있다. 가스 버퍼실(52)에는 가스 공급관(54)을 개재하여 처리 가스 공급원(56)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(56)에는, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(58) 및 개폐 밸브(60)가 설치되어 있다. 처리 가스 공급원(56)으로부터 소정의 처리 가스(에칭 가스)가 가스 버퍼실(52)로 도입되면, 전극판(48)의 가스 분출홀(48a)로부터 서셉터(16) 상의 반도체 웨이퍼(W)를 향해 처리 공간(PA)에 처리 가스가 샤워 형상으로 분출하도록 되어 있다. 이와 같이, 상부 전극(46)은, 처리 공간(PA)으로 처리 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드를 겸하고 있다.
또한, 전극 지지체(50)의 내부에는 냉매 예를 들면 냉각수를 흘리는 통로(도시하지 않음)도 설치되어 있고, 외부의 칠러 유닛에 의해 냉매를 개재하여 상부 전극(46)의 전체, 특히 전극판(48)을 소정 온도로 온도 조절하도록 되어 있다. 또한, 상부 전극(46)에 대한 온도 제어를 보다 안정화시키기 위하여, 전극 지지체(50)의 내부 또는 상면에 예를 들면 저항 발열 소자로 이루어지는 히터(도시하지 않음)를 장착하는 구성도 가능하다.
서셉터(16) 및 서셉터 지지대(14)와 챔버(10)의 측벽과의 사이에 형성되는 환상(環狀)의 공간은 배기 공간이 되어 있고, 이 배기 공간의 바닥에는 챔버(10)의 배기구(62)가 형성되어 있다. 이 배기구(62)에 배기관(64)을 개재하여 배기 장치(66)가 접속되어 있다. 배기 장치(66)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있고, 챔버(10)의 실내, 특히 처리 공간(PA)을 원하는 진공도까지 감압할 수 있도록 되어 있다. 또한, 챔버(10)의 측벽에는 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구(68)를 개폐하는 게이트 밸브(70)가 장착되어 있다.
주제어부(72)는, 1 개 또는 복수의 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 외부 메모리 또는 내부 메모리에 저장되는 소프트웨어(프로그램) 및 레시피 정보에 따라, 장치 내의 각 부, 특히 고주파 전원(36, 38), 정합기(40, 42), MFC(58), 개폐 밸브(60), 배기 장치(66) 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작(시퀀스)을 제어한다.
또한 주제어부(72)는, 키보드 등의 입력 장치 및 액정 디스플레이 등의 표시 장치를 포함하는 맨·머신·인터페이스용의 조작 패널(도시하지 않음) 및 각종 프로그램 또는 레시피, 설정값 등의 각종 데이터를 저장 또는 축적하는 외부 기억 장치(도시하지 않음) 등과도 접속되어 있다. 이 실시예에서는, 주제어부(72)가 1 개의 제어 유닛으로서 나타나 있지만, 복수의 제어 유닛이 주제어부(72)의 기능을 병렬적 또는 계층적으로 분담하는 형태를 채용해도 된다. 특히, 주제어부(72)의 기능의 일부가 정합기(40, 42) 내에 탑재되어 있어도 된다.
이 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치에서의 매엽 드라이 에칭의 기본 동작은 다음과 같이 하여 행해진다. 먼저, 게이트 밸브(70)를 개방 상태로 하여 가공 대상의 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내로 반입하여, 정전 척(18) 상에 재치한다. 그리고, 처리 가스 공급원(56)으로부터 처리 가스 즉 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 소정의 유량 및 유량비로 챔버(10) 내로 도입하고, 배기 장치(66)에 의한 진공 배기로 챔버(10) 내의 압력을 설정값으로 한다. 또한, 고주파 전원(36, 38)으로부터 각각 소정의 파워로 플라즈마 생성용의 고주파(HF)(40 MHz) 및 이온 인입용의 고주파(LF)(12.88 MHz)를 중첩하여 서셉터(16)에 인가한다. 또한, 직류 전원(24)으로부터 직류 전압을 정전 척(18)의 전극(20)에 인가하여, 반도체 웨이퍼(W)를 정전 척(18) 상에 고정한다. 상부 전극(46)의 샤워 헤드로부터 토출된 에칭 가스는 양 전극(46, 16) 간의 고주파 전계 하에서 방전되고, 처리 공간(PA) 내에 플라즈마가 생성된다. 이 플라즈마에 포함되는 라디칼 또는 이온에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 주면의 피가공막이 에칭된다.
이 플라즈마 에칭 장치에서는, 예를 들면 상술한 바와 같은 차징 데미지 대책으로서, 고주파 전원(36)으로부터 출력되는 플라즈마 생성용의 고주파(HF)의 파워를, 예를 들면 1 kHz ~ 100 kHz의 범위 내에서 선택되는 일정한 주파수(fS) 및 가변의 듀티비(DS)를 가지는 펄스(MS)로 변조하는 제 1 파워 변조 방식을 소여의 에칭 프로세스에 이용할 수 있다.
이 경우, 주제어부(72)는, 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)에 대해서는, RF 출력 모드로서 파워 변조를 지시하는 제어 신호를 부여하고, 또한 변조의 주파수(fS) 및 듀티비(DS)를 나타내는 변조 펄스(MS)를 부여한다. 고주파 전원(36)은, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 변조 펄스(MS)에 동기하여 고주파(HF)의 파워를 온·오프한다. 여기서, 변조 펄스(MS)의 주기, 온 기간(제 1 기간), 오프 기간(제 2 기간)을 각각 TC, Ton, Toff로 하면, TC = 1 / fS, TC = Ton + Toff, DS = Ton / (Ton + Toff)의 관계식이 성립된다.
한편, 제 1 파워 변조 방식을 이용할 경우, 주제어부(72)는, 이온 인입계의 고주파 전원(38)에 대해서는 RF 출력 모드로서 연속파를 지시하고, 또한 변조 펄스(MS)와 동일한 펄스 또는 그에 동기한 타이밍 신호를 소요의 제어 신호 또는 설정값 데이터 등과 함께 부여한다.
또한 이 플라즈마 에칭 장치에서는, 상술한 바와 같은 마이크로 로딩 효과 대책으로서, 고주파 전원(38)으로부터 출력되는 이온 인입용의 고주파(LF)의 파워를, 예를 들면 100 Hz ~ 50 kHz의 범위 내에서 선택되는 일정한 주파수(fS) 및 가변의 듀티비(DS)를 가지는 펄스(MS)로 변조하는 제 2 파워 변조 방식을 소여의 에칭 프로세스에 이용하는 것도 가능하게 되어 있다.
이 경우, 주제어부(72)는, 이온 인입계의 고주파 전원(38)에 대해서는, RF 출력 모드로서 파워 변조를 지시하는 제어 신호를 부여하고, 또한 변조의 주파수(fS) 및 듀티비(DS)를 나타내는 변조 펄스(MS)를 부여한다. 고주파 전원(38)은, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 변조 펄스(MS)에 동기하여 이온 인입용 고주파(LF)의 파워를 온·오프한다. 이 경우에도, 변조 펄스(MS)의 주기, 온 기간(제 1 기간), 오프 기간(제 2 기간)을 각각 TC, Ton, Toff로 하면, TC = 1 / fS, TC = Ton + Toff, DS = Ton / (Ton + Toff)의 관계식이 성립된다.
한편, 제 2 파워 변조 방식을 이용할 경우, 주제어부(72)는, 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)에 대해서는, RF 출력 모드로서 연속파를 지시하고, 또한 변조 펄스(MS)와 동일한 펄스 또는 그에 동기한 타이밍 신호를 소요의 제어 신호 또는 설정값 데이터 등과 함께 부여한다.
[플라즈마 생성계의 고주파 전원 및 정합기의 구성]
도 3에, 이 실시예에서의 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36) 및 정합기(40)의 구성을 도시한다.
고주파 전원(36)은, 일반적으로는 정현파의 파형을 가지는 플라즈마 생성에 적합한 일정 주파수(예를 들면 40 MHz)의 기본 고주파를 발생하는 RF 발진기(80A)와, 이 RF 발진기(80A)로부터 출력되는 기본 고주파의 파워를 제어 가능한 이득 또는 증폭률로 증폭하는 파워 앰프(82A)와, 주제어부(72)로부터의 제어 신호에 따라 RF 발진기(80A) 및 파워 앰프(82A)를 직접 제어 하는 전원 제어부(84A)를 구비하고 있다. 주제어부(72)로부터 전원 제어부(84A)로는, RF의 출력 모드를 지시하는 제어 신호 또는 변조 펄스(MS)뿐 아니라, 통상의 전원 온·오프 또는 파워 인터록 관계 등의 제어 신호 및 파워 설정값 등의 데이터도 부여된다. 이 플라즈마 처리 장치에서 제 1 파워 변조 방식(도 2a)이 행해질 때는, 주제어부(72)의 제어 하에서 전원 제어부(84A)가 파워 변조부를 구성한다.
고주파 전원(36)의 유닛 내에는 RF 파워 모니터(86A)도 구비되어 있다. 이 RF 파워 모니터(86A)는 도시는 생략하지만, 방향성 결합기, 진행파 파워 모니터부 및 반사파 파워 모니터부를 가지고 있다. 여기서 방향성 결합기는, 고주파 급전 라인(43) 상을 순방향으로 전반하는 진행파의 파워와 역방향으로 전반하는 반사파의 파워의 각각에 대응하는 신호를 취출한다. 진행파 파워 모니터부는, 방향성 결합기에 의해 취출된 진행파 파워 검출 신호를 기초로, 고주파 급전 라인(43) 상의 진행파에 포함되는 진행파의 파워를 나타내는 진행파 파워 측정값 신호를 생성한다. 이 진행파 파워 측정값 신호는, 파워 피드백 제어용으로 고주파 전원(36) 내의 전원 제어부(84A)에 부여되고, 또한 모니터 표시용으로 주제어부(72)에도 부여된다. 반사파 파워 모니터부는, 챔버(10) 내의 플라즈마로부터 고주파 전원(36)으로 되돌아오는 반사파의 파워를 측정한다. 반사파 파워 모니터부로부?u 얻어지는 반사파 파워 측정값은, 모니터 표시용으로 주제어부(72)에 부여되고, 또한 파워 앰프 보호용의 모니터값으로서 고주파 전원(36) 내의 전원 제어부(84A)에 부여된다.
정합기(40)는, 고주파 급전 라인(43)에 접속되어 있는 복수 예를 들면 2 개의 제어 가능한 리액턴스 소자(예를 들면 가변 콘덴서 혹은 가변 인덕터)(XH1, XH2)를 포함하는 정합 회로(88A)와, 리액턴스 소자(XH1, XH2)의 리액턴스를 액츄에이터 예를 들면 모터(M)(90A, 92A)를 개재하여 제어 하는 매칭 컨트롤러(94A)와, 고주파 급전 라인(43) 상에서 정합 회로(88A)의 임피던스를 포함하는 부하의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서(96A)를 가지고 있다. 임피던스 센서(96A)의 내부의 구성 및 작용에 대해서는 이후에 상세히 설명한다.
[이온 인입계의 고주파 전원 및 정합기의 구성]
도 4에, 이 실시예에서의 이온 인입용의 고주파 전원(38) 및 정합기(42)의 구성을 도시한다.
고주파 전원(38)은, 일반적으로는 정현파의 파형을 가지는 이온의 인입에 적합한 일정 주파수(예를 들면 12.88 MHz)의 기본 고주파를 발생하는 RF 발진기(80B)와, 이 RF 발진기(80B)로부터 출력되는 기본 고주파의 파워를 제어 가능한 이득 또는 증폭률로 증폭하는 파워 앰프(82B)와, 주제어부(72)로부터의 제어 신호에 따라 발진기(80B) 및 파워 앰프(82B)를 직접 제어 하는 전원 제어부(84B)와, RF 파워 모니터(86B)를 구비하고 있다. RF 발진기(80B)의 발진 주파수(12.88 MHz)가 RF 발진기(80A)의 발진 주파수(40 MHz)와 상이한 점을 제외하고, 고주파 전원(38) 내의 각 부(80B ~ 86B)는 플라즈마 생성용의 고주파 전원(36) 내의 각 부(80A ~ 86A)와 각각 동일한 구성 및 기능을 가지고 있다. 이 플라즈마 처리 장치에서 제 2 파워 변조 방식(도 2b)이 행해질 때는, 주제어부(72)의 제어 하에서 전원 제어부(84B)가 파워 변조부를 구성한다.
정합기(42)는, 복수 예를 들면 2 개의 제어 가능한 리액턴스 소자(예를 들면 가변 콘덴서 혹은 가변 인덕터)(XL1, XL2)를 포함하는 정합 회로(88B)와, 그들 리액턴스 소자(XL1, XL2)의 리액턴스를 액츄에이터 예를 들면 모터(M)(90B, 92B)를 개재하여 제어 하는 매칭 컨트롤러(94B)와, 고주파 급전 라인(45) 상에서 정합 회로(88B)의 임피던스를 포함하는 부하의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서(96B)를 가지고 있다.
[임피던스 센서의 구성]
도 5에, 플라즈마 생성계의 정합기(40)에 구비되는 임피던스 센서(96A)의 구성을 도시한다. 이 임피던스 센서(96A)는, 전압 센서계의 RF 전압 검출기(100), 전압 검지 신호 생성 회로(102), 산술 평균값 연산 회로(104), 가중 평균값 연산 회로(106) 및 이동 평균값 연산 회로(108)와, 전류 센서계의 RF 전류 검출기(110), 전류 검지 신호 생성 회로(112), 산술 평균값 연산 회로(114), 가중 평균값 연산 회로(116) 및 이동 평균값 연산 회로(118)와, 임피던스 연산 회로(120)를 가지고 있다.
전압 센서계에서, RF 전압 검출기(100)는 고주파 급전 라인(43) 상에서 고주파(HF)의 전압을 검출한다. 전압 검지 신호 생성 회로(102)는, 예를 들면 슈퍼헤테로다인 방식의 필터 회로를 가지고, RF 전압 검출기(100)의 출력 신호를 아날로그의 필터링 처리를 하여, 고주파(HF)의 전압에 대응하는 전압 검지 신호(V)를 생성한다.
산술 평균값 연산 회로(104)는, 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에 전압 검지 신호 생성 회로(102)로부터의 전압 검지 신호(V)를 소정의 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)을 연산하고, 또한 펄스·오프 기간(Toff) 중에 전압 검지 신호 생성 회로(102)로부터의 전압 검지 신호(V)를 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVoff)을 연산한다.
그러나 제 1 파워 변조 방식의 경우, 즉 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(104)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 중에만 전압 검지 신호 생성 회로(102)로부터의 전압 검지 신호(V)를 상기 소정의 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)을 연산한다.
주제어부(72)(도 1)는, 변조 펄스(MS)에 동기하여 샘플링 시간 또는 모니터 시간을 지정하는 모니터 신호(JS)와, 샘플링용의 클록(CK1)을 산술 평균값 연산 회로(104)에 부여한다. 여기서 모니터 신호(JS)는, 제 2 파워 변조 방식의 경우는 펄스·온 기간(Ton) 및 펄스·오프 기간(Toff)의 양방에서 모니터 시간(T1, T2)을 각각 지정하고, 제 1 파워 변조 방식의 경우는 펄스·온 기간(Ton)에만 모니터 기간(T1)을 지정한다. 산술 평균값 연산 회로(104)는, 수 10 MHz의 샘플링 클록(CK1)에 동기하여 고속이고 또한 다량의 신호 처리가 요구되기 때문에, FPGA(필드 프로그래머블·게이트 어레이)를 적합하게 이용할 수 있다.
가중 평균값 연산 회로(106)는 적합하게는 CPU로 구성되고, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우에 기능하고, 산술 평균값 연산 회로(104)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVoff)을 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 전압 검지 신호(V)의 1 사이클분의 가중 평균값(bV)을 구한다. 주제어부(72)는, 가중 평균 연산을 위한 가중치 변수(K) 및 클록(CK2)을 가중 평균값 연산 회로(106)에 부여한다.
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(106)는 기능하지 않고, 산술 평균값 연산 회로(104)로부터 출력되는 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)이 가중 평균값 연산 회로(106)를 거치지 않고 후단의 이동 평균값 연산 회로(108)로 보내진다.
이동 평균값 연산 회로(108)는 적합하게는 CPU로 구성되고, 제 2 파워 변조 방식의 경우 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(106)로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 전압 검지 신호(V)의 1 사이클분의 가중 평균값(bV)에 기초하여, 전압 검지 신호(V)의 이동 가중 평균값(cV)을 연산한다.
제 1 파워 변조 방식의 경우, 즉 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 이동 평균값 연산 회로(108)는, 산술 평균값 연산 회로(104)로부터 출력된 연속하는 복수 개의 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)에 기초하여 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(dV)을 연산한다. 주제어부(72)는, 이동 구간(L) 및 이동 피치(P)의 설정값과 클록(CK3)을 이동 평균값 연산 회로(108)에 부여한다.
전류 센서계에서, RF 전류 검출기(110)는, 고주파 급전 라인(43) 상에서 고주파(HF)의 전류를 검출한다. 전류 검지 신호 생성 회로(112)는, 예를 들면 슈퍼헤테로다인 방식의 필터 회로를 가지고, RF 전류 검출기(110)로부터의 고주파 전류 검출 신호를 아날로그의 필터링 처리를 하여, 고주파(HF)의 전류에 대응하는 전류 검지 신호(I)를 생성한다.
산술 평균값 연산 회로(114)는, 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에 전류 검지 신호 생성 회로(112)로부터의 전류 검지 신호(I)를 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)을 연산하고, 또한 펄스·오프 기간(Toff) 중에 전류 검지 신호 생성 회로(112)로부터의 전류 검지 신호(I)를 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIoff)을 연산한다.
그러나 제 1 파워 변조 방식의 경우, 즉 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(114)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 중에만 전류 검지 신호 생성 회로(112)로부터의 전류 검지 신호(I)를 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)을 연산한다. 주제어부(72)는, 이 산술 평균값 연산 회로(114)에 대해서도, 전압 센서계의 산술 평균값 연산 회로(104)에 대한 것과 동일한 모니터 신호(JS) 및 클록(CK1)을 부여한다.
가중 평균값 연산 회로(116)는 적합하게는 CPU로 구성되고, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우에 기능하고, 산술 평균값 연산 회로(114)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 전류 검지 신호(I)의 1 사이클분의 가중 평균값(bI)을 구한다. 주제어부(72)는, 이 가중 평균값 연산 회로(116)에 대해서도, 전압 센서계의 가중 평균값 연산 회로(106)에 대한 것과 동일한 가중치 변수(K)와 클록(CK2)을 부여한다.
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(116)는 기능하지 않고, 산술 평균값 연산 회로(114)로부터 출력되는 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)이 가중 평균값 연산 회로(116)를 거치지 않고 후단의 이동 평균값 연산 회로(118)로 보내진다.
이동 평균값 연산 회로(118)는 적합하게는 CPU로 구성되고, 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(116)로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 전류 검지 신호(I)의 1 사이클분의 가중 평균값(bI)에 기초하여, 전압 검지 신호(I)의 이동 가중 평균값(cI)을 연산한다.
그러나 제 1 파워 변조 방식의 경우, 즉 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 이동 평균값 연산 회로(118)는, 산술 평균값 연산 회로(114)로부터 출력된 연속하는 복수 개의 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)에 기초하여, 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(dI)을 연산한다. 주제어부(72)는, 이 이동 평균값 연산 회로(118)에 대해서도, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)에 대한 것과 동일한 이동 구간(L) 및 이동 피치(P)의 설정값과 클록(CK3)을 부여한다.
임피던스 연산 회로(120)는, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 얻어진 전압 검지 신호(V)의 이동 가중 평균값(cV)을 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)로부터 얻어진 전류 검지 신호(I)의 이동 가중 평균값(cI)으로 나누어, 고주파 주파 급전 라인(43) 상에서 고주파 전원(36)으로부터 보이는 부하 임피던스(Z)의 측정값(MZ)을 구한다.
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 임피던스 연산 회로(120)는, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 얻어진 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(dV)을 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)로부터 얻어진 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(dI)으로 나누어, 고주파 주파 급전 라인(43) 상에서 고주파 전원(36)으로부터 보이는 부하 임피던스(Z)의 측정값(MZ)을 구한다.
임피던스 연산 회로(120)로부터 출력되는 부하 임피던스의 측정값(MZ)은, 주제어부(72)로부터 보내지는 소정의 클록(CK4)에 동기하여 갱신된다. 통상, 부하측 임피던스 측정값(MZ)에는 부하 임피던스(Z)의 절대값 및 위상의 측정값이 포함된다.
이온 인입계의 정합기(42)에 구비되는 임피던스 센서(96B)도, 제 1 파워 변조 방식에서의 각 부의 동작 모드와 제 2 파워 변조 방식에서의 각 부의 동작 모드가 반대가 될 뿐이며, 상술한 임피던스 센서(96A)와 동일한 구성 및 기능을 가지고 있다.
[정합기의 작용]
이하에, 이 실시예에서의 정합기(40, 42)의 작용을 설명한다. 일례로서, 이 플라즈마 처리 장치에서 소여의 플라즈마 프로세스에 제 2 파워 변조 방식이 이용된다고 한다.
이 경우, 주제어부(72)는, 이온 인입계의 고주파 전원(38)의 전원 제어부(84B)에 대해서는, RF 출력 모드로서 파워 변조를 지시하는 제어 신호 또는 파워 설정값 등의 데이터를 부여하고, 또한 파워 변조용의 타이밍 신호로서 변조 펄스(MS)를 부여한다. 또한 주제어부(72)는, 정합기(42)의 임피던스 센서(96B)에 대해서는, 제 2 파워 변조 방식에 따른 모니터 신호(JS), 이동 평균 연산용의 설정값(L, P) 및 클록(CK1, CK2, CK3, CK4)을 부여한다. 이 경우, 임피던스 센서(96B)에 가중치 변수(K)는 부여되지 않는다.
한편, 주제어부(72)는, 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)의 전원 제어부(84A)에 대해서는, RF 출력 모드로서 연속파를 지시하는 제어 신호 또는 파워 설정값 등의 데이터를 부여한다. 또한 주제어부(72)는, 정합기(40)의 임피던스 센서(96A)에 대해서는, 제 2 파워 변조 방식에 따른 모니터 신호(JS), 가중치 변수(K), 가중 평균 연산용의 설정값(L, P) 및 클록(CK1, CK2, CK3, CK4)을 부여한다.
정합기(40)의 임피던스 센서(96A)에서는, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 내 및 펄스·오프 기간(Toff) 내에 모니터 시간(T1, T2)이 각각 설정된다. 바람직하게는, 펄스·온 기간(Ton) 내에서는, 고주파 급전 라인(43) 상에서 반사파의 파워가 급격하게 변화하는 개시 직후 및 종료 직전의 과도 시간을 제외한 구간에 모니터 시간(T1)이 설정된다. 마찬가지로 펄스·오프 기간(Toff) 내에서도, 개시 직후 및 종료 직전의 과도 시간을 제외한 구간에 모니터 시간(T2)이 설정된다.
전압 센서계의 산술 평균값 연산 회로(104)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 전압 검지 신호 생성 회로(102)로부터의 전압 검지 신호(V)를 상기 소정의 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)을 연산하고, 또한 펄스·오프 기간(Toff) 중에도 전압 검지 신호 생성 회로(102)로부터의 전압 검지 신호(V)를 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVoff)을 연산한다.
전류 센서계의 산술 평균값 연산 회로(114)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 전류 검지 신호 생성 회로(112)로부터의 전류 검지 신호(I)를 소정의 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)을 연산하고, 또한 펄스·오프 기간(Toff) 중에도 전류 검지 신호 생성 회로(112)로부터의 전류 검지 신호(I)를 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIoff)을 연산한다.
따라서, 전압 센서계의 산술 평균값 연산 회로(104)와 전류 센서계의 산술 평균값 연산 회로(114)는, 실질적으로는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 고주파 급전 라인(43) 상의 부하 임피던스(Z)의 값을 클록(CK1)의 주기로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)을 연산하고, 또한 펄스·오프 기간(Toff) 중에도 고주파 급전 라인(43) 상의 부하 임피던스(Z)의 값을 클록(CK1)의 주기로 샘플링하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)을 연산하고 있게 된다. 여기서 산술 평균값(aZon, aZoff)은 다음의 식 (1), (2)로 각각 나타난다.
aZon = aVon / aIon … (1)
aZoff = aVoff / aIoff … (2)
전압 센서계의 가중 평균값 연산 회로(106)는, 산술 평균값 연산 회로(104)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 전압 검지 신호(V)의 1 사이클분의 가중 평균값(bV)을 구한다. 여기서, 가중치 변수(K)는 0 ≤ K ≤ 1의 범위에서 임의의 값으로 선택되고, 가중 평균값(bV)은 다음의 식 (3)으로 나타난다.
bV = K * aVon + (1 - K) * aVoff … (3)
전류 센서계의 가중 평균값 연산 회로(116)는, 산술 평균값 연산 회로(114)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 전압 검지 신호(I)의 1 사이클분의 가중 평균값(bI)을 구한다. 여기서, 가중 평균값(bI)은 다음의 식 (4)로 나타난다.
bI = K * aIon + (1 - K) * aIoff … (4)
따라서, 전압 센서계의 가중 평균값 연산 회로(106)와 전류 센서계의 가중 평균값 연산 회로(116)는, 실질적으로는, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 부하 임피던스(Z)의 1 사이클분의 가중 평균값(bZ)을 구하고 있게 된다. 여기서, 가중 평균값(bZ)은 다음의 식 (5)로 나타난다.
bZ = K * aZon + (1 - K) * aZoff … (5)
전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)는, 가중 평균값 연산 회로(106)로부터 출력된 연속하는 복수 개(n 개)의 전압 검지 신호(V)의 1 사이클 가중 평균값(bV)에 기초하여, 미리 설정된 소정의 이동 구간(L) 및 이동 피치(P)로 전압 검지 신호(V)의 이동 가중 평균값(cV)을 연산한다. 예를 들면, 변조 펄스(MS)의 주파수(fS)가 100 Hz일 경우에, 이동 구간(L)을 100 msec로 설정하고, 이동 피치(P)를 20 msec로 설정했을 때는, 20 msec마다 연속하는 10 개의 1 사이클 가중 평균값(bV)에 대하여 1 개의 이동 평균값(cV)을 연산한다.
전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)는, 가중 평균값 연산 회로(116)로부터 출력된 연속하는 복수 개(n 개)의 전류 검지 신호(I)의 1 사이클 가중 평균값(bI)에 기초하여, 상기 소정의 이동 구간(L) 및 이동 피치(P)로 전류 검지 신호(I)의 이동 가중 평균값(cI)을 연산한다. 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)와 마찬가지로, 예를 들면 변조 펄스(MS)의 주파수(fS)가 100 Hz일 경우에, 이동 구간(L)을 100 msec로 설정하고, 이동 피치(P)를 20 msec로 설정했을 때는, 20 msec마다 연속하는 10 개의 1 사이클 가중 평균값(bI)에 대하여 1 개의 이동 평균값(cI)을 연산한다. 또한, 이동 피치(P)와 클록(CK3)의 주파수(fCK3)와의 사이에는 P = 1 / fCK3의 관계가 있다.
따라서, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)와 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)는, 실질적으로는, 가중 평균값 연산 회로(106, 116)로부터 실질적으로 얻어진 연속하는 복수 개(n 개)의 부하 임피던스(Z)의 1 사이클 가중 평균값(bZ)에 기초하여, 상기 소정의 이동 구간(L) 및 이동 피치(P)로 부하 임피던스(Z)의 이동 가중 평균값(cZ)을 연산하고 있게 된다. 여기서, 부하 임피던스(Z)의 이동 가중 평균값(cZ)은 다음의 식 (6)으로 나타난다.
cZ = cV / cI … (6)
임피던스 연산 회로(120)는 상기의 식 (6)을 실제로 연산한다. 즉, 통상은 이동 피치(P) 또는 클록(CK3)에 동일한 클록(CK4)의 사이클마다, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 출력되는 전압 검지 신호(V)의 이동 가중 평균값(cV)을 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)로부터 출력되는 전류 검지 신호(I)의 이동 가중 평균값(cI)으로 나누고, 즉 cZ = cV / cI를 연산하고, 이 연산값 즉 부하 임피던스(Z)의 이동 가중 평균값(cZ)을 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력한다. 이 부하 임피던스 측정값(MZ)은, 주제어부(72)로부터 가중 평균값 연산 회로(106, 116)에 부여되는 가중치 변수(K)의 값에 의존하고, 변조 펄스(MS)의 듀티비(DS)에는 의존하지 않는다.
정합기(40) 내의 매칭 컨트롤러(94A)는, 임피던스 센서(96A) 내의 임피던스 연산 회로(120)로부터 클록(CK4)의 주기로 출력되는 부하 임피던스 측정값(MZ)에 추종 가능하게 응답하고, 부하 임피던스 측정값(MZ)의 위상이 영(0), 절대값이 50 Ω이 되도록, 즉 정합 포인트(ZS)에 일치 또는 근사하도록, 모터(90B, 92B)를 구동 제어 하여 정합 회로(88B) 내의 리액턴스 소자(XL1, XL2)의 리액턴스를 가변으로 제어한다.
이와 같이, 정합기(40)에서는, 임피던스 센서(96A)로부터 출력되는 부하 임피던스 측정값(MZ)을 정합 포인트(ZS)에 일치 또는 근사하도록 정합 동작이 행해진다. 즉, 부하 임피던스 측정값(MZ)이 정합 목표점이 된다. 따라서, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon) 및 펄스·온 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)은, 가중 평균의 가중치 변수(K)의 값에 따라 정합 포인트(ZS)로부터 (1 - K) : K의 비로 오프셋한다.
즉, 0.5 < K ≤ 1일 때는, 상기 가중 평균의 연산식 (5)의 우변에서, 제 1 항의 aZon에 대한 가중치(K)가 제 2 항의 aZoff에 대한 가중치(1 - K)보다 크기 때문에, 도 6b의 스미스 차트에 나타낸 바와 같이, 정합 포인트(ZS)에 대하여 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)의 오프셋량(Qon)은, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)의 오프셋량(Qoff)보다 작다. 즉, 이들 2 개의 오프셋량(Qon, Qoff)은 Qon : Qoff ≒ (1 - K) : K로 부여된다.
특히, K = 1일 때는, 제 2 항의 (1 - K) * aZoff의 값이 영(0)이 되고, 도 6c의 스미스 차트에 나타낸 바와 같이, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)이 정합 포인트(ZS)에 일치 또는 근사한다. 한편, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)은 정합 포인트(ZS)로부터 가장 멀게 오프셋한다.
이와 같이, 0.5 < K ≤ 1일 경우는, 펄스·온 기간(Ton) 때가 펄스·오프 기간(Toff) 때보다 부하 임피던스(Z)가 정합 포인트(ZS)에 가까워진다. 이에 의해, 도 6a의 파형도로 모식적으로 나타낸 바와 같이, 상대적으로, 펄스·온 기간(Ton) 중의 반사파 파워(PRon)가 펄스·오프 기간(Toff) 중의 반사파 파워(PRoff)보다 작고, 그에 따라 펄스·온 기간(Ton) 중의 로드 파워(투입 파워)(PLon)가 펄스·오프 기간(Toff) 중의 로드 파워(PLoff)보다 커진다. 이에 의해, 제 2 파워 변조 방식에서, 펄스·온 기간 중의 플라즈마를 안정적으로 유지하는 것이 가능하며, 그에 따라 소기의 기대 효과 예를 들면 펄스·온 기간에서의 플라즈마 에칭의 촉진을 적절히 달성 내지 조절할 수 있다.
또한, K = 0.5일 경우는, 상기 가중 평균의 연산식 (5)의 우변에서, 제 1 항의 aZon에 대한 가중치(K)와 제 2 항의 aZoff에 대한 가중치(1 - K)가 동일하기 때문에, 도 7b의 스미스 차트에 나타낸 바와 같이 Qon ≒ Qoff이다. 이에 의해, 도 7a의 파형도로 모식적으로 나타낸 바와 같이, 상대적으로, 펄스·온 기간(Ton) 중의 반사파 파워(PRon)와 펄스·오프 기간(Toff) 중의 반사파 파워(PRoff)가 대략 동일하게 되고, 이에 따라 펄스·온 기간(Ton) 중의 로드 파워(PLon)와 펄스·오프 기간(Toff) 중의 로드 파워(PLoff)가 대략 동일하게 된다.
또한, 0 ≤ K < 0.5일 때는, 상기 가중 평균의 연산식 (5)의 우변에서, 제 1 항의 aZon에 대한 가중치(K)가 제 2 항의 aZoff에 대한 가중치(1 - K)보다 작기 때문에, Qon > Qoff이며, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)은 정합 포인트(ZS)로부터 상대적으로 멀어지고, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)이 정합 포인트(ZS)에 상대적으로 가까워진다.
특히, K = 0일 때는, 제 1 항의 K * aZon의 값이 영(0)이 되고, 도 8b의 스미스 차트에 나타낸 바와 같이, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)이 정합 포인트(ZS)에 일치 또는 근사한다. 한편, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)은 정합 포인트(ZS)로부터 가장 멀게 오프셋한다.
이에 의해, 도 8a의 파형도로 모식적으로 나타낸 바와 같이, 상대적으로, 펄스·온 기간(Ton) 중의 반사파 파워(PRon)가 펄스·오프 기간(Toff) 중의 반사파 파워(PRoff)보다 커지고, 그에 따라 펄스·오프 기간(Toff) 중의 로드 파워(PLoff)는 펄스·온 기간(Ton) 중의 로드 파워(PLon)보다 커진다. 따라서 제 2 파워 변조 방식에서, 펄스·오프 기간 중에도 플라즈마를 안정적으로 유지하는 것이 가능하며, 그에 따라 소기의 기대 효과 예를 들면 펄스·오프 기간에서의 퇴적막의 형성을 적절히 달성 내지 조절할 수 있다.
이와 같이, 이 실시예에서는, 변조 펄스(MS)의 듀티비(DS)로부터 독립하여, 펄스·온 기간(Ton) 중의 투입 파워(PLon)와 펄스·오프 기간(Toff) 중의 투입 파워(PLoff)의 비를 임의로 제어할 수 있다. 주제어부(72)는, 프로세스 레시피 중에서 가중치 변수(K)를 0 ≤ K ≤ 1의 범위 내에서 임의로 설정하고, 프로세스마다 가중치 변수(K)를 바꾸거나 혹은 1 회의 프로세스 중에서 가중치 변수(K)를 단계적 또는 연속적으로 바꿀 수 있다.
또한 이온 인입계의 정합기(42)에서는, 상기와 같이 주제어부(72)로부터 임피던스 센서(96B)에 가중치 변수(K)는 부여되지 않고, 가중 평균값 연산 회로(106, 108)는 기능하지 않는다. 임피던스 연산 회로(120)는, 클록(CK3)의 사이클마다 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 출력되는 전압 검지 신호(V)의 이동 가중 평균값(dV)을 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)로부터 출력되는 전류 검지 신호(I)의 이동 가중 평균값(dI)으로 나누고, 즉 dZ = dV / dI를 연산하고, 이 연산값 즉 부하 임피던스(Z)의 이동 가중 평균값(dZ)을 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력한다. 이 부하 임피던스 측정값(MZ)은 변조 펄스(MS)의 듀티비(DS) 및 가중치 변수(K) 어느 쪽에도 의존하지 않는다.
정합기(42) 내의 매칭 컨트롤러(94B)는, 임피던스 센서(96B) 내의 임피던스 연산 회로(120)로부터 클록(CK4)의 주기로 출력되는 부하 임피던스 측정값(MZ)에 추종 가능하게 응답하고, 부하 임피던스 측정값(MZ)의 위상이 영(0), 절대값이 50 Ω이 되도록, 즉 정합 포인트(ZS)에 일치 또는 근사하도록, 모터(90B, 92B)를 구동 제어 하여 정합 회로(88B) 내의 리액턴스 소자(XL1, XL2)의 리액턴스를 가변으로 제어한다. 이 경우, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon) 내지 그 이동 평균값(cZon)이 항상 정합 목표점이 된다.
[실시예에서의 효과의 실례]
본 발명자는, 제 2 파워 변조 방식을 이용하는 플라즈마 에칭의 실험에서, 상기 실시예에서의 효과를 검증했다. 이 실험에서는, 에칭 가스를 CF4, 챔버 내 압력을 18 mTorr, 플라즈마 생성용 고주파(HF)의 주파수(fHF) 및 출력 파워를 각각 40 MHz, 1000 W, 이온 인입용 고주파(LF)의 주파수(fLF) 및 출력 파워를 각각 12.88 MHz, 2000 W, 변조 펄스(MS)의 주파수(fS)를 1 kHz로 설정하고, 가중치 변수(K)를 K = 0.8, K = 0.5, K = 0.1의 3 가지로 선택했다. 변조 펄스(MS)의 듀티비(DS)는 K = 0.8일 경우는 40%, K = 0.5 및 K = 0.1일 경우는 70 %였다. 그리고, K = 0.8, 0.5, 0.1의 각 경우에서, 플라즈마 생성계의 고주파 급전 라인(43)에서의 진행파 파워(HF / PF) 및 반사파 파워(HF / PR)의 파형과, 이온 인입계의 고주파 급전 라인(45)에서의 진행파 파워(LF / PF) 및 반사파 파워(LF / PR)의 파형을 오실로스코프로 관찰했다.
K = 0.8의 경우는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 플라즈마 생성용 고주파(HF)에서, 펄스·온 기간(Ton) 중의 반사파 파워(PRon)가 펄스·오프 기간(Toff) 중의 반사파 파워(PRoff)보다 일단 작은 것이 확인되었다.
K = 0.5의 경우는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 플라즈마 생성용 고주파(HF)에서, 펄스·온 기간(Ton) 중의 반사파 파워(PRon)와 펄스·오프 기간(Toff) 중의 반사파 파워(PRoff)가 대략 동일해지는 것이 확인되었다.
K = 0.1의 경우는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 파워 변조를 걸지 않는 연속파의 플라즈마 생성용 고주파(HF)에서, 펄스·오프 기간(Toff) 중의 반사파 파워(PRoff)가 펄스·온 기간(Ton) 중의 반사파 파워(PRon)보다 현격히 작아지는 것이 확인되었다.
[임피던스 센서에 관한 제 2 실험예]
상술한 임피던스 센서에 관한 제 1 실험예에 따르면, 플라즈마 생성계의 정합기(40)의 임피던스 센서(96A)에서, 가중 평균값 연산 회로(106, 116)를 산술 평균값 연산 회로(104, 114)와 이동 평균값 연산 회로(108, 118)의 사이에 설치했다. 그러나 제 2 실험예로서, 도 12에 도시한 바와 같이, 가중 평균값 연산 회로(106, 116)를 이동 평균값 연산 회로(108, 118)의 후단에 설치하는 것도 가능하다. 설명을 생략하지만, 이온 인입계의 정합기(42)의 임피던스 센서(96B)에서도 동일하다.
이 경우, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)는, 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(104)로부터 얻어진 연속하는 복수 개(n 개)의 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVoff)에 기초하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVoff)을 연산한다.
마찬가지로, 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)도, 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(114)로부터 얻어진 연속하는 복수 개(n 개)의 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIoff)에 기초하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIoff)을 연산한다.
그러나 제 1 파워 변조 방식의 경우, 즉 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)는, 산술 평균값 연산 회로(104)로부터 출력된 연속하는 복수 개(n 개)의 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 산술 평균값(aVon)에 기초하여, 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(dV)을 연산한다. 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)도, 산술 평균값 연산 회로(114)로부터 출력된 연속하는 복수 개(n 개)의 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 산술 평균값(aIon)에 기초하여, 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(dI)을 연산한다.
그리고, 전압 센서계의 가중 평균값 연산 회로(106)는, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우에 기능하고, 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 전압 검지 신호(V)의 가중 이동 평균값(fV)을 구하고, 이 가중 이동 평균값(fV)을 임피던스 연산 회로(120)로 보낸다. 이 가중 이동 평균값(fV)은 다음의 식 (7)로 나타난다.
fV = K * eVon + (1 - K) * eVoff … (7)
전류 센서계의 가중 평균값 연산 회로(116)도, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우에 기능하고, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 전류 검지 신호(I)의 가중 이동 평균값(fI)을 구하고, 이 가중 이동 평균값(fI)을 임피던스 연산 회로(120)로 보낸다. 이 가중 이동 평균값(fI)은 다음의 식 (8)로 나타난다.
fI = K * eIon + (1 - K) * eIoff … (8)
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 양 가중 평균값 연산 회로(106, 116)는 기능하지 않고, 이동 평균값 연산 회로(108, 118)로부터 출력되는 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V) 및 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(dV, dI)이 가중 평균값 연산 회로(106, 116)를 거치지 않고 임피던스 연산 회로(120)로 보내진다.
임피던스 연산 회로(120)는, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(106)로부터 얻어진 전압 검지 신호(V)의 가중 이동 평균값(fV)을 전류 센서계의 가중 평균값 연산 회로(116)로부터 얻어진 전류 검지 신호(I)의 가중 이동 평균값(fI)으로 나누어, 고주파 주파 급전 라인(43) 상에서 고주파 전원(36)으로부터 보이는 부하 임피던스(Z)의 측정값(MZ)을 구한다.
또한, 제 1 파워 변조 방식 하에서 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 임피던스 연산 회로(120)는, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 얻어진 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(dV)을 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)로부터 얻어진 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(dI)으로 나누어, 고주파 주파 급전 라인(43) 상에서 고주파 전원(36)으로부터 보이는 부하 임피던스(Z)의 측정값(MZ)을 구한다.
[임피던스 센서에 관한 제 3 실험예]
도 13에, 임피던스 센서에 관한 제 3 실험예를 도시한다. 도시한 바와 같이, 플라즈마 생성계의 정합기(40)의 임피던스 센서(96A)에서, 이동 평균값 연산 회로(108, 118)의 후단에 펄스·온 기간용의 임피던스 연산 회로(109)와 펄스·오프 기간용의 임피던스 연산 회로(119)를 설치하고, 이들 임피던스 연산 회로(109, 119)의 후단에 1개의 가중 평균값 연산 회로(122)를 설치하는 것도 가능하다. 이온 인입계의 정합기(42)의 임피던스 센서(96B)에서도 동일하다.
이 실험예에 따르면, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용 고주파(HF)가 연속파일 경우, 전압 센서계의 이동 평균값 연산 회로(108)로부터 출력되는 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVoff)은, 펄스·온 기간용의 임피던스 연산 회로(109) 및 펄스·오프 기간용의 임피던스 연산 회로(119)에 각각 부여된다. 마찬가지로, 전류 센서계의 이동 평균값 연산 회로(118)로부터 출력되는 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIoff)도, 펄스·온 기간용의 임피던스 연산 회로(109) 및 펄스·오프 기간용의 임피던스 연산 회로(119)에 각각 부여된다.
펄스·온 기간용의 임피던스 연산 회로(109)는, 펄스·온 기간(Ton)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVon)을 펄스·온 기간(Ton)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIon)으로 나누어, 즉 gZon = eVon / eIon를 연산하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(gZon)을 구한다.
한편, 펄스·오프 기간용의 임피던스 연산 회로(119)는, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전압 검지 신호(V)의 이동 평균값(eVoff)을 펄스·오프 기간(Toff)에서의 전류 검지 신호(I)의 이동 평균값(eIoff)으로 나누어, 즉 gZoff = eVoff / eIoff를 연산하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(gZoff)을 구한다.
가중 평균값 연산 회로(122)는, 펄스·온 기간용의 임피던스 연산 회로(109)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(gZon)과 펄스·오프 기간용의 임피던스 연산 회로(119)로부터 얻어진 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(gZoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 부하 임피던스(Z)의 가중 이동 평균값(hZ)을 구하고, 이 가중 이동 평균값(hZ)을 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력한다. 부하 임피던스(Z)의 가중 이동 평균값(hZ)은 다음의 식 (9)로 나타난다.
hZ = K * gZon + (1 - K) * gZoff … (9)
또한 제 1 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(122)는 기능하지 않는다. 또한, 펄스·오프 기간용의 임피던스 연산 회로(119)도 기능하지 않는다. 이 경우는, 펄스·온 기간용의 임피던스 연산 회로(109)로부터 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(gZon)이 그대로 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력된다.
[임피던스 센서에 관한 제 4 실험예]
임피던스 센서에 관한 제 4 실험예로서, 도 14에 도시한 바와 같이, 플라즈마 생성계의 정합기(40) 내의 임피던스 센서(96A)를, RF 전압 검출기(100), RF 전류 검출기(110), 부하 임피던스 순시값 연산 회로(124), 산술 평균값 연산 회로(126), 가중 평균값 연산 회로(128) 및 이동 평균값 연산 회로(130)로 구성하는 것도 가능하다. 이온 인입계의 정합기(42)의 임피던스 센서(96B)에서도 동일하다.
여기서, 부하 임피던스 순시값 연산 회로(124)는, RF 전압 검출기(100) 및 RF 전류 검출기(110)로부터 얻어지는 전압 검지 신호(V) 및 전류 검지 신호(I)에 기초하여 고주파 급전 라인(43) 상의 부하 임피던스(Z)의 순시값(JZ)을 연산한다. 부하 임피던스 순시값 연산 회로(124)는 아날로그 회로로도 가능하지만, 디지털 회로로 구성하는 것이 바람직하다.
산술 평균값 연산 회로(126)는, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에 부하 임피던스 순시값 연산 회로(124)로부터 얻어지는 부하 임피던스(Z)의 순시값(JZ)을 상기 소정의 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)을 연산하고, 또한 펄스·오프 기간(Toff) 중에 부하 임피던스 순시값 연산 회로(124)로부터 얻어지는 부하 임피던스(Z)의 순시값(JZ)을 상기 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)을 연산한다.
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(126)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에만 부하 임피던스 순시값 연산 회로(124)로부터 얻어지는 부하 임피던스(Z)의 순시값(JZ)을 상기 소정의 샘플링 주파수(fC)로 샘플링하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)을 연산한다.
가중 평균값 연산 회로(128)는, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(126)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 부하 임피던스의 1 사이클분의 가중 평균값(bZ)을 구한다. 이 가중 평균값(bZ)은 다음의 식 (10)으로 나타난다.
bZ = K * aZon + (1 - K) * aZoff … (10)
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(128)는 기능하지 않고, 산술 평균값 연산 회로(126)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)이 가중 평균값 연산 회로(128)를 거치지 않고 이동 평균값 연산 회로(130)로 보내진다.
이동 평균값 연산 회로(130)는, 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(128)로부터 얻어진 연속하는 복수 개(n 개)의 부하 임피던스(Z)의 1 사이클 가중 평균값(bZ)에 기초하여, 부하 임피던스(Z)의 이동 가중 평균값(cZ)을 연산한다. 이 이동 가중 평균값(cZ)은 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력된다.
그러나, 제 1 파워 변조 방식의 경우, 즉 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 이동 평균값 연산 회로(130)는, 산술 평균값 연산 회로(126)로부터 출력된 연속하는 복수 개(n 개)의 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon)에 기초하여, 부하 임피던스(Z)의 이동 가중 평균값(cZ)을 연산한다. 전류 검지 신호(I)의 이동 가중 평균값(dZ)을 연산한다. 이 이동 가중 평균값(dZ)은 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력된다.
[임피던스 센서에 관한 제 5 실험예]
상기 제 4 실험예의 일변형예 또는 제 5 실험예로서, 도 15에 도시한 바와 같이 가중 평균값 연산 회로(128)를 이동 평균값 연산 회로(130)의 후단에 설치하는 것도 가능하다.
이동 평균값 연산 회로(130)는 제 2 파워 변조 방식의 경우, 즉 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우는, 산술 평균값 연산 회로(126)로부터 얻어진 연속하는 복수 개(n 개)의 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 산술 평균값(aZoff)에 기초하여, 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(eZon) 및 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(eZoff)을 연산한다.
가중 평균값 연산 회로(128)는, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)가 연속파일 경우에 기능하고, 이동 평균값 연산 회로(130)로부터 얻어진 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(eZon)과 펄스·오프 기간(Toff)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(eZoff)을 상기 원하는 가중치(가중치 변수(K))로 가중 평균하여, 부하 임피던스(Z)의 가중 이동 평균값(fZ)을 구하고, 이 가중 이동 평균값(fZ)을 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력한다. 부하 임피던스(Z)의 가중 이동 평균값(fZ)은, 다음의 식 (11)로 나타난다.
fZ = K * eZon + (1 - K) * eZoff … (11)
그러나, 제 1 파워 변조 방식 하에서 고주파(HF)가 펄스일 경우는, 가중 평균값 연산 회로(128)는 기능하지 않고, 이동 평균값 연산 회로(130)로부터 출력되는 펄스·온 기간(Ton)에서의 부하 임피던스(Z)의 이동 평균값(eZon)이 그대로 부하 임피던스 측정값(MZ)으로서 출력된다.
[다른 실시예 또는 변형예]
이상 본 발명의 적합한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 그 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.
본 발명에서는, 제 1 파워 변조 방식으로서, 플라즈마 생성용의 고주파(HF)의 파워가 제 1 레벨(H 레벨)이 되는 제 1 기간과 제 1 레벨(H 레벨)보다 낮은 제 2 레벨(L 레벨)이 되는 제 2 기간을 일정한 펄스 주파수로 교호로 반복하는 형태도 가능하다. 마찬가지로, 제 2 파워 변조 방식으로서, 이온 인입용의 고주파(LF)의 파워가 제 1 레벨(H 레벨)이 되는 제 1 기간과 제 1 레벨(H 레벨)보다 낮은 제 2 레벨(L 레벨)이 되는 제 2 기간을 일정한 펄스 주파수로 교호로 반복하는 형태도 가능하다.
상기 실시예(도 1))에서는, 플라즈마 생성용의 고주파(HF)를 서셉터(하부 전극)(16)에 인가했다. 그러나, 플라즈마 생성용의 고주파(HF)를 상부 전극(46)에 인가하는 구성도 가능하다.
본 발명은, 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD, 플라즈마 ALD, 플라즈마 산화, 플라즈마 질화, 스퍼터링 등 임의의 플라즈마 프로세스를 행하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치에 적용 가능하며, 또한 챔버의 주위에 고주파 전극(안테나)을 설치하는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다. 본 발명에서의 피처리체는 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이, 유기 EL, 태양 전지용의 각종 기판, 또는 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.
10 : 챔버
16 : 서셉터(하부 전극)
36 : (플라즈마 생성계) 고주파 전원
38 : (이온 인입계) 고주파 전원
40, 42 : 정합기
43, 45 : 고주파 급전 라인
46 : 상부 전극(샤워 헤드)
56 : 처리 가스 공급원
72 : 주제어부
88A, 88B : 정합 회로
94A, 94B : 매칭 컨트롤러
96A, 96B : 임피던스 센서
100 : RF 전압 검출기
102 : 전압 검지 신호 생성 회로
112 : 전류 검지 신호 생성 회로
104, 114, 126 : 산술 평균값 연산 회로
106, 116, 122, 128 : 가중 평균값 연산 회로
108, 118, 130 : 이동 평균값 연산 회로
109, 119, 120 : 임피던스 연산 회로
124 : 부하 임피던스 순시값 연산 회로

Claims (13)

  1. 피처리체를 출입 가능하게 수용하는 진공 배기 가능한 처리 용기 내에서 처리 가스의 고주파 방전에 의한 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 하에서 상기 처리 용기 내의 상기 피처리체에 원하는 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    제 1 고주파를 출력하는 제 1 고주파 전원과,
    상기 제 1 고주파 전원으로부터 출력되는 상기 제 1 고주파를 상기 처리 용기 내 또는 주위에 배치되는 제 1 전극까지 전송하기 위한 제 1 고주파 급전 라인과,
    상기 제 1 고주파 급전 라인 상에 설치되는 가변 리액턴스 소자와, 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 제 1 고주파 전원으로부터 보이는 부하의 임피던스를 측정하는 제 1 임피던스 센서를 가지고, 상기 제 1 임피던스 센서로부터 출력되는 부하 임피던스 측정값이 상기 제 1 고주파 전원의 출력 임피던스에 대응하는 소정의 정합 포인트에 일치 또는 근사하도록 상기 가변 리액턴스 소자의 리액턴스를 가변으로 제어 하는 제 1 정합부와,
    제 2 고주파를 출력하는 제 2 고주파 전원과,
    상기 제 2 고주파 전원으로부터 출력되는 상기 제 2 고주파를 상기 제 1 전극 또는 상기 처리 용기 내 또는 주위에 배치되는 제 2 전극까지 전송하기 위한 제 2 고주파 급전 라인과,
    상기 제 2 고주파의 파워가 온 상태 또는 제 1 레벨이 되는 펄스·온 기간과 오프 상태 또는 상기 제 1 레벨보다 낮은 제 2 레벨이 되는 펄스·오프 기간을 일정한 주파수로 교호로 반복하도록, 상기 제 2 고주파 전원의 출력을 펄스로 변조하는 고주파 파워 변조부를 구비하고,
    상기 제 1 임피던스 센서가, 상기 펄스·온 기간에서의 부하 임피던스의 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 부하 임피던스의 평균값을 상기 펄스의 듀티비로부터 독립된 원하는 가중치로 가중 평균하여 얻어지는 가중 평균값에 대응한 상기 부하 임피던스 측정값을 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스 센서가,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전압 검지 신호를 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 전압 검지 신호를 상기 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 연산하는 제 1 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전류 검지 신호를 상기 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 전류 검지 신호를 상기 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 연산하는 제 2 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 상기 펄스·온 기간 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 1 사이클분의 가중 평균값을 구하는 제 1 가중 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 상기 펄스·온 기간 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 1 사이클분의 가중 평균값을 구하는 제 2 가중 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 가중 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 상기 전압 검지 신호의 1 사이클분의 가중 평균값에 기초하여, 상기 전압 검지 신호의 이동 가중 평균값을 연산하는 제 1 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 가중 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 상기 복수 개의 상기 전류 검지 신호의 1 사이클분의 가중 평균값으로부터 상기 전류 검지 신호의 이동 가중 평균값을 연산하는 제 2 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 전압 검지 신호의 이동 가중 평균값을 상기 제 2 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 전류 검지 신호의 이동 가중 평균값으로 나누어, 부하 임피던스의 이동 가중 평균값을 구하는 임피던스 연산 회로를 가지고,
    상기 임피던스 연산 회로로부터 얻어진 상기 부하 임피던스의 이동 가중 평균값을 상기 부하 임피던스 측정값으로서 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스 센서가,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전압 검지 신호를 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 전압 검지 신호를 상기 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 연산하는 제 1 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전류 검지 신호를 상기 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 전류 검지 신호를 상기 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 연산하는 제 2 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값에 기초하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값을 연산하는 제 1 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 상기 복수 개의 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값에 기초하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값을 연산하는 제 2 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 상기 전압 검지 신호의 가중 이동 평균값을 구하는 제 1 가중 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 상기 전류 검지 신호의 가중 이동 평균값을 구하는 제 2 가중 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 가중 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 전압 검지 신호의 가중 이동 평균값을 상기 제 2 가중 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 전류 검지 신호의 가중 이동 평균값으로 나누어, 부하 임피던스의 가중 이동 평균값을 구하는 임피던스 연산 회로를 가지고,
    상기 임피던스 연산 회로로부터 얻어진 상기 부하 임피던스의 가중 이동 평균값을 상기 부하 임피던스 측정값으로서 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스 센서가,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전압 검지 신호를 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 전압 검지 신호를 상기 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값을 연산하는 제 1 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전류 검지 신호를 상기 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 전류 검지 신호를 상기 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 연산하는 제 2 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 산술 평균값에 기초하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값을 연산하는 제 1 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 상기 복수 개의 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값에 기초하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값을 연산하는 제 2 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값을 상기 제 2 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값으로 나누어, 상기 펄스·온 기간에서의 부하 임피던스의 이동 평균값을 구하는 제 1 임피던스 연산 회로와,
    상기 제 1 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호의 이동 평균값을 상기 제 2 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전류 검지 신호의 이동 평균값으로 나누어, 상기 펄스·오프 기간에서의 부하 임피던스의 이동 평균값을 구하는 제 2 임피던스 연산 회로와,
    상기 제 1 임피던스 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 부하 임피던스의 이동 평균값과 상기 제 2 임피던스 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·오프 기간에서의 부하 임피던스의 이동 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 부하 임피던스의 가중 이동 평균값을 구하는 가중 평균값 연산 회로를 가지고,
    상기 가중 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 부하 임피던스의 가중 이동 평균값을 상기 부하 임피던스 측정값으로서 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 산술 평균값 연산 회로는, 상기 펄스·온 기간 내에 설정되는 제 1 모니터 기간 중에 상기 전압 검지 신호 및 상기 전류 검지 신호를 각각 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 전압 검지 신호 및 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 각각 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 내에 설정되는 제 2 모니터 기간 중에 상기 전압 검지 신호 및 상기 전류 검지 신호를 각각 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 전압 검지 신호 및 상기 전류 검지 신호의 산술 평균값을 각각 연산하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스 센서가,
    상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전압 검지 신호 및 전류 검지 신호에 기초하여 부하 임피던스의 순시값을 구하는 부하 임피던스 순시값 연산 회로와,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 부하 임피던스 순시값 연산 회로로부터 얻어지는 상기 부하 임피던스의 순시값을 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 부하 임피던스 순시값 연산 회로로부터 얻어지는 상기 부하 임피던스의 순시값을 상기 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 연산하는 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 상기 부하 임피던스의 1 사이클분의 가중 평균값을 구하는 가중 평균값 연산 회로와,
    상기 가중 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 상기 부하 임피던스의 1 사이클분의 가중 평균값에 기초하여 상기 부하 임피던스의 이동 가중 평균값을 연산하는 이동 평균값 연산 회로를 가지고,
    상기 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 부하 임피던스의 이동 가중 평균값을 상기 부하 임피던스 측정값으로서 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 aZon, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 aZoff, 상기 원하는 가중치를 규정하는 가중치 변수를 K(0 ≤ K ≤ 1), 상기 가중 평균값을 bZ로 하면, 상기 가중 평균값(bZ)은 다음의 식 (1)로 나타내지는 플라즈마 처리 장치.
    bZ = K * aZon + (1 - K) * aZoff … (1)
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스 센서가,
    상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서 얻어지는 상기 제 1 고주파에 대응하는 전압 검지 신호 및 전류 검지 신호에 기초하여 부하 임피던스의 순시값을 구하는 부하 임피던스 순시값 연산 회로와,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 펄스·온 기간 중에 상기 부하 임피던스 순시값 연산 회로로부터 얻어지는 상기 부하 임피던스의 순시값을 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 중에 상기 부하 임피던스 순시값 연산 회로로부터 얻어지는 상기 부하 임피던스의 순시값을 상기 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 연산하는 산술 평균값 연산 회로와,
    상기 산술 평균값 연산 회로로부터 얻어진 연속하는 복수 개의 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값에 기초하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 이동 평균값 및 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 이동 평균값을 연산하는 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 이동 평균값과 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 이동 평균값을 상기 원하는 가중치로 가중 평균하여, 상기 부하 임피던스의 가중 이동 평균값을 구하는 가중 이동 평균값 연산 회로를 가지고,
    상기 가중 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어진 상기 부하 임피던스의 가중 이동 평균값을 상기 부하 임피던스 측정값으로서 출력하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 이동 평균값을 eZon, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 eZoff, 상기 원하는 가중치를 규정하는 가중치 변수를 K(0 ≤ K ≤ 1), 상기 가중 평균값을 fZ로 하면, 상기 가중 평균값(fZ)은 다음의 식 (2)로 나타내지는 플라즈마 처리 장치.
    fZ = K * eZon + (1 - K) * eZoff … (2)
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 가중 평균값 연산 회로는, 상기 펄스·온 기간 내에 설정되는 제 1 모니터 기간 중에 상기 부하 임피던스의 순시값을 각각 샘플링하여, 상기 펄스·온 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 각각 연산하고, 또한 상기 펄스·오프 기간 내에 설정되는 제 2 모니터 기간 중에 상기 부하 임피던스의 순시값을 각각 샘플링하여, 상기 펄스·오프 기간에서의 상기 부하 임피던스의 산술 평균값을 각각 연산하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 모니터 기간 중 적어도 일방은, 상기 펄스·온 기간 중에서 그 개시 직후의 제 1 과도 시간을 포함하지 않는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 모니터 기간 중 적어도 일방은, 상기 펄스·온 기간 중에서 그 종료 직전의 제 2 과도 시간을 포함하지 않는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 고주파의 일방은, 상기 플라즈마의 생성에 적합한 주파수를 가지고,
    상기 제 1 및 제 2 고주파의 타방은, 상기 플라즈마로부터 상기 피처리체에 이온을 인입하는데 적합한 주파수를 가지는 플라즈마 처리 장치.
KR1020140147222A 2013-11-05 2014-10-28 플라즈마 처리 장치 KR102265231B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-229382 2013-11-05
JP2013229382A JP6312405B2 (ja) 2013-11-05 2013-11-05 プラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150051879A KR20150051879A (ko) 2015-05-13
KR102265231B1 true KR102265231B1 (ko) 2021-06-15

Family

ID=53006118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140147222A KR102265231B1 (ko) 2013-11-05 2014-10-28 플라즈마 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9831064B2 (ko)
JP (1) JP6312405B2 (ko)
KR (1) KR102265231B1 (ko)
TW (1) TWI614807B (ko)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5867701B2 (ja) * 2011-12-15 2016-02-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US10115567B2 (en) * 2014-09-17 2018-10-30 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
JP6512962B2 (ja) * 2014-09-17 2019-05-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101677748B1 (ko) * 2014-10-29 2016-11-29 삼성전자 주식회사 펄스 플라즈마 장치 및 펄스 플라즈마 장치 구동 방법
JP6396822B2 (ja) * 2015-02-16 2018-09-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のサセプタの電位を制御する方法
US9721758B2 (en) * 2015-07-13 2017-08-01 Mks Instruments, Inc. Unified RF power delivery single input, multiple output control for continuous and pulse mode operation
US9754767B2 (en) * 2015-10-13 2017-09-05 Applied Materials, Inc. RF pulse reflection reduction for processing substrates
JP6603586B2 (ja) * 2016-01-19 2019-11-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR102460246B1 (ko) * 2016-03-04 2022-10-27 램 리써치 코포레이션 단계적 방식으로 임피던스 매칭 네트워크를 튜닝하기 위한 시스템들 및 방법들
KR20170117312A (ko) * 2016-04-13 2017-10-23 램 리써치 코포레이션 무선 주파수 값들을 사용함으로써 상태 전이들 동안 반사된 전력을 감소시키기 위한 시스템들 및 방법들
JP6770868B2 (ja) * 2016-10-26 2020-10-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のインピーダンス整合のための方法
CN109148250B (zh) * 2017-06-15 2020-07-17 北京北方华创微电子装备有限公司 阻抗匹配装置和阻抗匹配方法
JP7209483B2 (ja) * 2017-10-10 2023-01-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置および測定回路
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
JP7101546B2 (ja) * 2018-06-26 2022-07-15 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
US10854427B2 (en) * 2018-08-30 2020-12-01 Applied Materials, Inc. Radio frequency (RF) pulsing impedance tuning with multiplier mode
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
JP7451540B2 (ja) 2019-01-22 2024-03-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
JP6797273B2 (ja) * 2019-02-05 2020-12-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP7253415B2 (ja) 2019-03-22 2023-04-06 株式会社ダイヘン インピーダンス整合装置及びインピーダンス整合方法
CN112017931B (zh) * 2019-05-30 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 应用于等离子体系统的方法及相关等离子体系统
JP7285742B2 (ja) * 2019-09-02 2023-06-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び処理方法
JP7423233B2 (ja) 2019-09-26 2024-01-29 株式会社ダイヘン 高周波電源装置及び高周波電力の出力方法
JP7262375B2 (ja) * 2019-11-26 2023-04-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2021108413A (ja) 2019-12-27 2021-07-29 株式会社ダイヘン インピーダンス調整装置及びインピーダンス調整方法
JP7386093B2 (ja) 2020-02-19 2023-11-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び整合方法
JP7433271B2 (ja) * 2020-04-27 2024-02-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理装置の制御方法
US11848176B2 (en) 2020-07-31 2023-12-19 Applied Materials, Inc. Plasma processing using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
KR20230055254A (ko) * 2021-10-18 2023-04-25 삼성전자주식회사 플라즈마 식각 장치 및 이의 동작 방법
US11694876B2 (en) 2021-12-08 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for delivering a plurality of waveform signals during plasma processing
US20230343555A1 (en) * 2022-04-22 2023-10-26 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005130198A (ja) 2003-10-23 2005-05-19 Ulvac Japan Ltd 高周波装置
JP2005197503A (ja) 2004-01-08 2005-07-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2013125892A (ja) 2011-12-15 2013-06-24 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5842154A (en) * 1997-09-15 1998-11-24 Eni Technologies, Inc. Fuzzy logic tuning of RF matching network
JP2000071292A (ja) 1998-08-31 2000-03-07 Fuji Photo Film Co Ltd 射出成形用金型
JP4638251B2 (ja) * 2005-02-07 2011-02-23 富士重工業株式会社 バッテリの管理装置
JP5319150B2 (ja) * 2008-03-31 2013-10-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
US7967944B2 (en) * 2008-05-29 2011-06-28 Applied Materials, Inc. Method of plasma load impedance tuning by modulation of an unmatched low power RF generator
US8363378B2 (en) * 2009-02-17 2013-01-29 Intevac, Inc. Method for optimized removal of wafer from electrostatic chuck
JP2010238881A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5558224B2 (ja) 2010-06-23 2014-07-23 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法
JP5893864B2 (ja) 2011-08-02 2016-03-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法
US8288741B1 (en) * 2011-08-16 2012-10-16 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for three dimensional ion processing
US8884524B2 (en) * 2011-11-22 2014-11-11 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for improving reliability of RF grounding
US20130160948A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Lam Research Corporation Plasma Processing Devices With Corrosion Resistant Components

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005130198A (ja) 2003-10-23 2005-05-19 Ulvac Japan Ltd 高周波装置
JP2005197503A (ja) 2004-01-08 2005-07-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2013125892A (ja) 2011-12-15 2013-06-24 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6312405B2 (ja) 2018-04-18
US20150122420A1 (en) 2015-05-07
US9831064B2 (en) 2017-11-28
TWI614807B (zh) 2018-02-11
TW201533797A (zh) 2015-09-01
KR20150051879A (ko) 2015-05-13
JP2015090759A (ja) 2015-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102265231B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR101993880B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR102346940B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR102265228B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP6374647B2 (ja) プラズマ処理装置
US10115567B2 (en) Plasma processing apparatus
KR102038617B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP6424024B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP6055537B2 (ja) プラズマ処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant