KR102368750B1 - 마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102368750B1
KR102368750B1 KR1020160028700A KR20160028700A KR102368750B1 KR 102368750 B1 KR102368750 B1 KR 102368750B1 KR 1020160028700 A KR1020160028700 A KR 1020160028700A KR 20160028700 A KR20160028700 A KR 20160028700A KR 102368750 B1 KR102368750 B1 KR 102368750B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microwave
plasma
reflection coefficient
matching
processing apparatus
Prior art date
Application number
KR1020160028700A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160110207A (ko
Inventor
가즈시 가네코
히데오 가토
가즈노리 후나자키
유지 오츠카
신지 가와다
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20160110207A publication Critical patent/KR20160110207A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102368750B1 publication Critical patent/KR102368750B1/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
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32311—Circuits specially adapted for controlling the microwave discharge
    • 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
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32229—Waveguides
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling

Abstract

(과제) 마이크로파 방전 방식에 의해 생성되는 플라즈마의 안정성을 정합 기능의 개량에 의해 향상시키는 것.
(해결 수단) 이 마이크로파 자동 정합기(60)는, 4E 튜너로서 구성되고, 반사 계수 측정부(114), 정합 제어부(116), 설정부(118) 및 구동부(120)를 구비한다. 정합 제어부(116)는, 반사 계수 측정부(114)에서 주어지는 반사 계수의 측정치에 근거하여, 혹은 반사 계수의 측정치를 무시한 독립적인 제어 루틴에 따라서, 가동 단락판 Q1~Q4의 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 구동부(120)에 준다. 구동부(120)는, 전동기 M1, M2가 발생시키는 구동력을 각각 2조의 가동 단락판 (Q1, Q2), (Q3, Q4)에 전하는 2계통의 전동 기구 J1, J2와, 정합 제어부(116)로부터의 제어 신호에 따라서 전동기 M1, M2를 전기적으로 구동하는 2계통의 드라이버 회로 DR1, DR2를 갖고 있다.

Description

마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치{MICROWAVE AUTOMATIC MATCHER AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 마이크로파 방전 방식의 플라즈마 처리 장치 및 이것에 이용되는 마이크로파 자동 정합기에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 액정 디스플레이 등을 제조하기 위한 플라즈마 프로세스에 있어서는, 진공의 처리 용기 내에서 처리 가스를 방전시키기 위해, ㎒대의 고주파나 ㎓대의 마이크로파가 사용된다. 마이크로파 방전 방식은, 저압하에서 전자 온도가 낮은 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다고 하는 이점이 있고, 평판 형상의 마이크로파 도입창 구조를 채용하는 것에 의해, 넓은 압력 범위에서 대구경 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있는데다가, 자장을 필요로 하지 않기 때문에 플라즈마 처리 장치의 간략화를 도모할 수 있다고 하는 장점을 갖고 있다.
일반적으로, 마이크로파 방전 방식의 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기 내에 마이크로파를 공급하기 위해, 처리 용기로부터 떨어진 장소에 마이크로파 발생기를 배치함과 아울러, 처리 용기의 마이크로파 도입창(유전체창)의 위에 마이크로파 방사용 슬롯을 갖는 안테나를 마련하고, 마이크로파 발생기로부터 안테나까지 마이크로파 전송 선로를 통해서 마이크로파를 전송하도록 하고 있다. 이러한 종류의 마이크로파 전송 선로는, 전형적으로는, 마이크로파 발생기에서 출력된 마이크로파를 도파관에 통과시켜 TE 모드 또는 TM 모드로 모드 변환기까지 전송하고, 모드 변환기에 의해 TEM 모드로 변환된 마이크로파를 동축관에 통과시켜 안테나까지 전송하도록 구성되어 있다.
마이크로파 방전 방식의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 마이크로파의 전력을 효율적으로 부하(주로 플라즈마)에 공급하기 위해서는, 마이크로파 전송 선로상에서 부하측의 임피던스를 마이크로파 발생기의 임피던스에 정합시킬 필요가 있고, 통상은 도파관에 자동 정합기가 장착된다. 종래로부터, 이러한 종류의 자동 정합기로서, 스터브 튜너(stub tuner), E 튜너, EH 튜너가 잘 알려져 있다.
스터브 튜너는, 방형 도파관의 한 측면으로부터 관의 안에 이동 가능하게 삽입되는 복수 개의 스터브 봉을 마이크로파의 진행 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배치하고, 스터브 봉보다 마이크로파 발생기에 가까운 위치에 도파관 내의 마이크로파의 정재파(진행파 및 반사파)를 검출하는 프로브형의 센서를 마련한다. 스터브 튜너의 제어부는, 그 센서의 출력 신호를 피드백 신호로 이용하여, 전동기의 구동을 제어하여 스터브 봉의 삽입 길이를 가변으로 조정하는 것에 의해, 도파관의 특성 임피던스를 조정하고, 나아가서는 부하측의 임피던스를 마이크로파 발생기측의 임피던스에 정합시킨다.
E 튜너는, 방형 도파관의 한 측면(E면)에 접속하는 복수의 분기 도파관을 마이크로파의 진행 방향으로 소정의 간격을 두고 일렬로 배치하고, 각각의 분기 도파관 내에 가동 단락판 또는 쇼트 플런저 등으로 칭하여지는 가동 단락체를 관의 축 방향으로 이동 가능하게 마련한다. E 튜너의 제어부는, 상기와 같은 프로브형 센서의 출력 신호에 근거하여, 전동기의 구동을 제어하여 분기 도파관 내의 가동 단락체의 위치를 가변으로 조정하는 것에 의해, 도파관의 특성 임피던스를 조정하고, 나아가서는 부하측의 임피던스를 마이크로파 발생기측의 임피던스에 정합시킨다.
EH 튜너는, 방형 도파관의 E면 및 H면에 2개의 분기 도파관을 서로 이웃하여 각각 접속하고, E 튜너와 마찬가지로 각각의 분기 도파관 내에 가동 단락체를 관의 축 방향으로 이동 가능하게 마련한다. EH 튜너의 제어부는, 상기와 같은 프로브형 센서의 출력 신호에 근거하여, 전동기의 구동을 제어하여 분기 도파관 내의 가동 단락체의 위치를 가변으로 조정하는 것에 의해, 도파관의 특성 임피던스를 조정하고, 나아가서는 부하측의 임피던스를 마이크로파 발생기측의 임피던스에 정합시킨다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 평 2-249301호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2001-251107호 공보
마이크로파 방전 방식의 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 마이크로파 발생기에서 마이크로파 전송 선로를 통해서 안테나까지 전송된 마이크로파가 유전체창을 통해서 처리 용기 내의 플라즈마 생성 공간에 방사되면, 유전체창의 내측 표면을 따라서 레이디얼 방향으로 전파하는 표면파의 전계(마이크로파 전계)에 의해 부근의 가스가 방전하여, 고밀도이고 전자 온도가 낮은 플라즈마가 생성된다.
이와 같은 표면파 플라즈마에 있어서는, 유전체창의 경계면에 형성되는 정재파의 파수가 경계 조건에 따라 정해지는 불연속의 값을 취하는 것에 관련하여, 플라즈마의 전자 밀도가 불연속의 값 또는 모드를 취한다. 다른 견해에 따르면, 플라즈마의 전자 밀도는, 마이크로파의 입사 파워에 대하여 일의적으로 정해지는 것이 아니고, 복수의 값 또는 모드가 허용된다. 이들 모드 중에는, 반사가 적은 안정한 모드가 있는가 하면 반사가 많은 불안정한 모드도 있다. 이것으로부터, 입사 파워를 증감하더라도 플라즈마의 전자 밀도가 반드시 그것에 비례하여 변화하게 되지 않고, 오히려 히스테리시스 곡선을 그리면서 복수의 모드 사이를 순환하여 모드 점프를 반복하여 일으키는 경향이 있다. 이와 같이 모드 점프가 반복하여 일어나면, 그때마다 반사파 파워의 발생과 전자 밀도의 급격한 변화가 일어나고, 플라즈마 발광이 어두워지거나 밝아지거나를 반복하는 현상, 이른바 헌팅이 발생한다.
종래의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 마이크로파 전송 선로(도파관)에 장착되는 자동 정합기가 그와 같은 플라즈마 발광의 헌팅을 효과적으로 방지할 수 있는 기능을 구비하고 있지 않다. 이 때문에, 플라즈마 프로세스의 안정성, 재현성 및 품질이 헌팅에 의해 손상되는 것이 과제가 되고 있다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하는 것이고, 마이크로파 방전 방식에 의해 생성되는 플라즈마의 안정성을 정합 기능의 개량에 의해 향상시키는 마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 마이크로파 자동 정합기는, 마이크로파 발생기와 플라즈마 처리 장치를 연결하는 마이크로파 전송 선로의 적어도 일부를 구성하는 도파관에 장착되는 마이크로파 자동 정합기로서, 상기 도파관의 안 또는 상기 도파관에 접속되는 분기 도파관의 안에서 이동 가능한 가동체와, 상기 가동체를 일정 범위 내에서 이동시키기 위한 구동부와, 상기 마이크로파 발생기와 그 부하의 사이에 임피던스의 정합을 취하기 위해, 상기 구동부를 통해서 상기 가동체의 위치를 제어하는 정합 제어부와, 상기 가동체보다 상기 마이크로파 발생기에 가까운 위치에서, 상기 도파관의 안을 전파하는 상기 마이크로파의 진행파 및 반사파를 검출하여, 반사 계수의 측정치를 구하는 반사 계수 측정부와, 소여의 플라즈마 프로세스에 대하여, 반사 계수의 목표치와 그것을 둘러싸는 제 1 근방 범위를 설정함과 아울러, 상기 반사 계수의 목표치에 대응하는 상기 가동체의 위치를 목표 위치로서 설정하는 설정부를 갖고, 상기 정합 제어부는, 상기 플라즈마 프로세스를 위해 행해지는 정합 동작에 있어서, 상기 가동체를 스타트 위치로부터 그 스타트 위치와 상기 목표 위치의 차이에 따른 양만큼 한 방향으로 연속적으로 이동시키고, 그 다음에 상기 반사 계수 측정부에서 얻어지는 반사 계수의 측정치를 감시하여, 상기 반사 계수의 측정치가 상기 제 1 근방 범위의 안에 들어올 때까지 상기 가동체의 위치를 가변으로 제어한다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 유전체창을 구비한 진공 배기 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리체를 유지하는 스테이지와, 상기 처리 용기 내에 소정의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 마이크로파를 방사하기 위한 1개 또는 복수의 슬롯을 갖고, 상기 유전체창의 위에 배치되는 안테나와, 상기 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와, 상기 마이크로파 발생기에서 발생된 상기 마이크로파를 상기 안테나까지 전송하는 마이크로파 전송 선로와, 상기 마이크로파 전송 선로의 적어도 일부를 구성하는 도파관과, 상기 도파관에 장착되는 본 발명의 마이크로파 자동 정합기를 갖는다.
본 발명의 마이크로파 자동 정합기에 있어서는, 소여의 플라즈마 프로세스에 대하여, 일률적으로 완전 정합을 목표로 하는 정합 동작을 행하는 것이 아니고, 플라즈마의 안정성이나 프로세스의 특성에 알맞은 반사 계수의 목표치와 그것을 둘러싸는 제 1 근방 범위를 설정한다. 정합 동작시에는, 최초로, 도파관의 특성 임피던스, 나아가서는 부하측의 임피던스를 가변으로 제어하기 위한 조정 수단인 분기 도파관 내의 가동체를, 스타트 위치로부터 그 스타트 위치와 목표 위치의 차이에 따른 양만큼 한 방향으로 연속적으로 이동시킨다. 그리고, 한 방향의 연속 이동의 뒤에, 반사 계수 측정부에서 얻어지는 반사 계수의 측정치를 이용하여 피드백 제어의 정합 동작으로 전환하고, 반사 계수의 측정치가 제 1 근방 범위의 안에 들어오면 정합 동작을 완료한다.
본 발명의 마이크로파 자동 정합기 또는 플라즈마 처리 장치에 의하면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 마이크로파 방전 방식에 의해 생성되는 플라즈마의 안정성을 정합 기능의 개량에 의해 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 마이크로파 자동 정합기를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서 안테나를 구성하는 슬롯판의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 상기 마이크로파 자동 정합기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 상기 마이크로파 자동 정합기의 설정부에 의해 설정되는 파라미터 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 상기 마이크로파 자동 정합기에 있어서의 정합 제어부의 작용을 설명하기 위한 반사 계수에 관한 스미스 차트(Γ 차트)를 나타내는 도면이다.
도 6a는 실시 형태에 있어서 마이크로파 발생기가 온하고 나서 정합 동작을 개시할 때까지의 제어 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 6b는 실시 형태에 있어서 마이크로파 발생기가 온하고 있는 중간에 인터럽트된 경우의 제어 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 7은 실시 형태에 있어서의 정합 동작 중의 제어 순서를 나타내는 플로차트이다.
도 8은 실시 형태에 있어서의 정합 완료 후의 제어 순서이다.
도 9는 표면파 플라즈마의 시뮬레이션에 있어서의 파워 반사 계수와 전자 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 표면파 플라즈마의 시뮬레이션에 있어서의 이차원 평면 형상 마이크로파 플라즈마의 입사 파워와 전자 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 플라즈마 발광의 헌팅이 발생하는 경우의 전형적인 동작의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 12는 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 파라미터로 하는 플라즈마 프로세스 실험에 있어서, ｜Γin｜=0.00, θin=0°로 선정한 경우의 각 부의 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 상기 플라즈마 프로세스 실험에 있어서, ｜Γin｜=0.04, θin=0°로 선정한 경우의 각 부의 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 상기 플라즈마 프로세스 실험에 있어서, ｜Γin｜=0.04, θin=90°로 선정한 경우의 각 부의 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 상기 플라즈마 프로세스 실험에 있어서, ｜Γin｜=0.04, θin=180°로 선정한 경우의 각 부의 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은 상기 플라즈마 프로세스 실험에 있어서, ｜Γin｜=0.04, θin=270°로 선정한 경우의 각 부의 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 실시 형태에 있어서 제 1 및 제 2 근방 범위를 가변의 크기로 설정할 수 있는 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 실시 형태에 있어서 근방 범위의 크기를 파라미터로 하는 플라즈마 프로세스의 일 실험에 있어서 얻어진 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는 실시 형태에 있어서 근방 범위의 크기를 파라미터로 하는 플라즈마 프로세스의 일 실험에 있어서 얻어진 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 20은 실시 형태에 있어서 근방 범위의 크기를 파라미터로 하는 플라즈마 프로세스의 일 실험에 있어서 얻어진 관측 결과를 나타내는 도면이다.
도 21은 실시 형태의 일 변형예에 있어서의 마이크로파 자동 정합기의 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명한다.
[플라즈마 처리 장치 전체의 구성]
도 1에 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸다. 이 플라즈마 처리 장치(10)는, 마이크로파 및 평판 슬롯 안테나를 이용하여 여기되는 표면파 플라즈마의 아래에서, 예컨대 플라즈마 에칭, 플라즈마 CVD, 플라즈마 ALD 등의 플라즈마 처리를 행하는 장치이고, 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 진공 챔버(처리 용기)(12)를 갖고 있다. 챔버(12)는 접지되어 있다.
챔버(12)는, 피처리체(예컨대 반도체 웨이퍼) W를 수용하고, 플라즈마를 생성하는 공간 S를 구획하고 있다. 챔버(12)는, 측벽(12a), 저부(12b) 및 천정부(12c)를 갖고 있다. 측벽(12a)은, 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 저부(12b)는, 측벽(12a)의 하단측에 마련되어 있다. 저부(12b)에는, 배기용의 배기 구멍(12h)이 마련되어 있다. 측벽(12a)의 상단부는 개구하고 있다. 측벽(12a)의 상단부 개구는, 유전체창(14)에 의해 닫혀져 있다. 유전체창(14)은, 측벽(12a)의 상단부와 천정부(12c)의 사이에 끼워져 있다. 유전체창(14)과 측벽(12a)의 상단부의 사이에는 봉지 부재(16)가 개재되어 있더라도 좋다. 봉지 부재(16)는, 예컨대 O링이고, 챔버(12)의 밀폐에 기여한다.
이 플라즈마 처리 장치는, 챔버(12) 내에서 피처리체 W를 탑재하는 스테이지(20)를 구비하고 있다. 스테이지(20)는, 유전체창(14)의 아래쪽에 마련되어 있다. 일 구성예에 있어서, 스테이지(20)는, 서셉터(탑재대)(20a) 및 정전 척(20b)을 포함하고 있다.
서셉터(20a)는, 통 형상 지지부(22)에 지지되어 있다. 통 형상 지지부(22)는, 절연성의 재료로 구성되어 있고, 저부(12b)로부터 수직 위쪽으로 연장되어 있다. 또한, 통 형상 지지부(22)의 외주에는, 도전성의 통 형상 지지부(24)가 마련되어 있다. 통 형상 지지부(24)는, 통 형상 지지부(22)의 외주를 따라서 챔버(12)의 저부(12b)로부터 수직 위쪽으로 연장되어 있다. 이 통 형상 지지부(24)와 측벽(12a)의 사이에는, 고리 형상의 배기로(26)가 형성되어 있다.
배기로(26)의 상부에는, 복수의 관통 구멍이 마련된 고리 형상의 배플판(28)이 장착되어 있다. 배기로(26)는, 1개 또는 복수의 배기 구멍(12h)을 부여하는 배기관(30)에 접속되어 있다. 이 배기관(30)에는, 압력 조정기, 예컨대 APC 밸브(32)를 통해서 배기 장치(34)가 접속되어 있다. 배기 장치(34)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 배기 장치(34)를 동작시키는 것에 의해, 스테이지(20)의 주위로부터 배기로(26)를 통해서 가스를 챔버(12)의 밖으로 배출할 수 있다. 압력 조정기(32)는, 배기 장치(34)의 배기량을 조정하여, 챔버(12) 내의 압력을 조정한다. 압력 조정기(32) 및 배기 장치(34)에 의해, 챔버(12) 내의 플라즈마 생성 공간 S를 소망하는 진공도까지 감압할 수 있다.
서셉터(20a)는, 예컨대 알루미늄 등의 도체로 이루어지고, 고주파 전극을 겸하고 있다. 서셉터(20a)에는, 고주파 자동 정합기(36) 및 급전봉(38)을 통해서, RF 바이어스용의 고주파 전원(40)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(40)은, 피처리체 W에 입사하는 이온의 에너지를 제어하는데 적합한 일정한 주파수, 예컨대 13.65㎒의 고주파를 미리 설정된 파워로 출력한다.
고주파 자동 정합기(36)는, 고주파 전원(40)의 임피던스와, 주로 챔버(12) 내의 플라즈마를 포함하는 부하측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하도록 기능한다. 도시는 생략하지만, 고주파 자동 정합기(36)는, 해당 고주파 급전 라인에 접속되어 있는 복수, 예컨대 2개의 제어 가능한 리액턴스 소자(예컨대 가변 콘덴서)를 포함하는 정합 회로와, 그들 리액턴스 소자의 리액턴스 값(가변 콘덴서의 포지션)을 전동기의 구동 제어를 통해서 가변으로 제어하는 정합 제어부와, 해당 고주파 급전 라인상에서 정합 회로의 임피던스를 포함하는 부하측의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서 등을 갖고 있다.
서셉터(20a)의 상면에는 정전 척(20b)이 마련되어 있다. 일 구성예에 있어서, 정전 척(20b)의 상면은, 피처리체 W를 탑재하기 위한 탑재 영역을 구성하고 있다. 이 정전 척(20b)은, 피처리체 W를 정전 흡착력으로 유지한다. 정전 척(20b)의 지름 방향 바깥쪽에는, 피처리체 W의 주위를 고리 형상으로 둘러싸는 포커스 링 F가 마련되어 있다. 정전 척(20b)은, 전극(20d), 절연막(20e) 및 절연막(20f)을 갖고 있다. 전극(20d)은, 도전막에 의해 구성되어 있고, 절연막(20e)과 절연막(20f)의 사이에 마련되어 있다. 전극(20d)에는, 고압의 직류 전원(42)이 스위치(44) 및 피복선(46)을 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 정전 척(20b)은, 직류 전원(42)으로부터 인가되는 직류 전압에 의해 발생하는 정전기력에 의해, 그 상면에 피처리체 W를 흡착 유지할 수 있다.
서셉터(20a)의 내부에는, 둘레 방향으로 연장되는 고리 형상의 냉매실(20g)이 마련되어 있다. 이 냉매실(20g)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(48, 50)을 통해서 소정의 온도의 냉매, 예컨대 냉각수 wc가 순환 공급된다. 정전 척(20b)상의 피처리체 W의 처리 온도는, 냉각수 wc의 온도에 의해 제어될 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스가, 가스 공급관(52)을 통해서 정전 척(20b)의 상면과 피처리체 W의 이면의 사이에 공급된다.
일 구성예에 있어서, 이 플라즈마 처리 장치(10)는, 온도 제어 기구로서, 히터 HT, HS, HCS 및 HES를 더 구비할 수 있다. 히터 HT는, 천정부(12c) 내에 마련되고, 안테나(66)를 둘러싸도록 고리 형상으로 연장되고 있다. 히터 HS는, 유전체창(14)과 스테이지(20)의 사이의 높이 위치에서 측벽(12a) 내에 마련되고, 고리 형상으로 연장되고 있다. 히터 HCS는, 서셉터(20a)의 내부에 마련되고, 피처리체 W의 중심부와 대향하도록 되어 있다. 히터 HES는, 히터 HCS를 둘러싸도록 서셉터(20a)의 내부에 고리 형상으로 마련되고, 피처리체 W의 주변부와 대향하도록 되어 있다.
이 플라즈마 처리 장치(10)는, 챔버(12) 내에 유전체창(14)을 통해서 플라즈마 생성용의 마이크로파(MW)를 공급하기 위한 마이크로파 공급부(54)를 구비하고 있다. 이 마이크로파 공급부(54)는, 마이크로파 발생기(56), 도파관(58), 마이크로파 자동 정합기(60), 모드 변환기(62), 동축관(64) 및 안테나(66)를 갖고 있다.
마이크로파 발생기(56)는, 일정 주파수, 예컨대 2.45㎓의 마이크로파를 미리 설정된 파워로 발생시킨다. 마이크로파 발생기(56)는, 마이크로파 전송 선로, 다시 말해 도파관(58), 모드 변환기(62) 및 동축관(64)을 통해서 안테나(66)에 접속되어 있다. 마이크로파 자동 정합기(60)는 도파관(58)에 장착된다. 통상, 도파관(58)에는, 단면 형상이 사각형인 방형 도파관이 이용된다. 마이크로파 자동 정합기(60)는 이 실시 형태의 주된 특징 부분이고, 그 구성 및 작용에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.
동축관(64)은, 챔버(12)의 중심 축선을 따라서 동축으로 연장되는 원통 형상 또는 관 형상의 외측 도체(64a) 및 내측 도체(64b)를 갖고 있다. 외측 도체(64a)의 하단은, 도전성의 표면을 갖는 냉각 재킷(68)의 상부에 전기적으로 접속되어 있다. 내측 도체(64b)는, 외측 도체(64a)의 안쪽에 마련되어 있다. 내측 도체(64b)의 하단은, 커넥터부(92)를 통해서 안테나(66)의 슬롯판(72)에 접속하고 있다.
일 구성예에 있어서, 안테나(66)는, 천정부(12c)에 형성된 개구 내에 배치된다. 이 안테나(66)는, 유전체판(70) 및 슬롯판(72)을 포함하고 있다. 유전체판(70)은, 마이크로파의 파장을 단축시키는 것이고, 대략 원판 형상을 갖고 있다. 유전체판(70)은, 예컨대, 석영 또는 알루미나로 구성된다. 유전체판(70)은, 슬롯판(72)과 냉각 재킷(68)의 하면의 사이에 끼워져 있다. 안테나(66)는, 유전체판(70), 슬롯판(72) 및 냉각 재킷(68)의 하면에 의해 구성되어 있다.
슬롯판(72)은, 복수의 슬롯 쌍이 형성된 대략 원판 형상의 금속판이다. 일 구성예에 있어서, 안테나(66)는 레이디얼 라인 슬롯 안테나이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 슬롯판(72)에는 복수의 슬롯 쌍(72a)이 형성되어 있다. 복수의 슬롯 쌍(72a)은, 지름 방향으로 소정의 간격으로 마련되어 있고, 또한, 둘레 방향으로 소정의 간격으로 배치되어 있다. 각각의 슬롯 쌍(72a)은, 2개의 슬롯 구멍(72b, 72c)을 포함하고 있다. 슬롯 구멍(72b)과 슬롯 구멍(72c)은, 서로 교차 또는 직교하는 방향으로 연장되고 있다.
다시 도 1에 있어서, 마이크로파 발생기(56)에서 출력되는 마이크로파는, 도파관(58), 모드 변환기(62) 및 동축관(64) 내를 전파하여 안테나(66)에 급전된다. 그리고, 안테나(66)의 유전체판(70) 내에서 파장이 단축되면서 반경 방향으로 넓혀진 마이크로파는, 슬롯판(72)의 각 슬롯 쌍(72a)으로부터 2개의 직교하는 편파 성분을 포함하는 원편파의 평면파가 되어, 챔버(12) 내의 플라즈마 생성 공간 S를 향해서 방사된다.
일 구성예에 있어서, 유전체창(14)의 하면에는, 홈 폭이 위로 향해 점차 감소하는 테이퍼 형상의 홈부 또는 오목부(14a)가 고리 형상으로 형성되어 있다. 이 오목부(14a)는, 챔버(12) 내에 도입된 마이크로파에 의한 정재파의 발생을 촉진하기 위해 마련되어 있고, 마이크로파 방전에 의한 플라즈마를 효율적으로 생성하는 것에 기여할 수 있다.
이 플라즈마 처리 장치는, 이 장치에서 실시되는 플라즈마 프로세스에 이용하는 모든 처리 가스를 제공하는 처리 가스 공급부(80)를 구비함과 아울러, 처리 가스 공급부(80)에서 제공되는 처리 가스를 챔버(12) 내에 도입하기 위한 가스 도입 기구로서, 복수 계통, 예컨대 2계통의 가스 라인, 즉 유전체창(14)에 가스 유로 및 가스 분출구를 마련하는 천정 가스 라인(82)과, 챔버(12)의 측벽(12a)에 가스 유로 및 가스 분출구를 마련하는 측벽 가스 라인(84)을 구비하고 있다.
천정 가스 라인(82)은, 동축관(64)의 내측 도체(64b)에, 그 안을 축 방향으로 관통하는 중공(中空)의 가스 유로(86)를 마련하고 있다. 내측 도체(64b)의 상단에 처리 가스 공급부(80)로부터의 가스 공급관(88)이 접속되고, 가스 공급관(88)과 동축관(64)의 가스 유로(86)는 연통하고 있다. 가스 공급관(88)에는 전자 밸브(개폐 밸브)(90)가 마련되어 있다.
내측 도체(64b)의 하단에는, 커넥터부(92)가 접속되어 있다. 이 커넥터부(92)는, 도체, 예컨대 동, 알루미늄, 스테인리스 혹은 그들의 합금으로 이루어지고, 유전체창(14)의 상면에 형성되어 있는 원통 형상의 오목부(14b)에 수용되어 있다. 커넥터부(92)의 중심부에는, 동축관(64)의 가스 유로(86)와 연통하는 관통 구멍 또는 가스 유로(92a)가 형성되어 있다.
유전체창(14)의 하면의 중심부에는, 챔버(12) 내의 플라즈마 생성 공간 S에 면하는 1개 또는 복수 개의 천정 가스 분출구(94)가 형성되어 있다. 또한, 유전체창(14)의 중심부에는, 그 상면의 오목부(14b)의 저면, 다시 말해 커넥터부(92)의 가스 유로(92a)의 하단으로부터 천정 가스 분출구(94)에 통하는 가스 유로, 다시 말해 유전체창 가스 유로(96)가 형성되어 있다. 유전체창 가스 유로(96) 및 천정 가스 분출구(94)가 인젝터를 구성한다.
처리 가스 공급부(80)에서 천정 가스 라인(82)에 송출되는 처리 가스는, 제 1 가스 공급관(88), 동축관(64)의 가스 유로(86), 커넥터부(92)의 가스 유로(92a) 및 유전체 가스 유로(96)에 차례로 흘러서, 종단의 천정 가스 분출구(94)로부터 스테이지(20)의 중심부로 향해 아래쪽으로 분사되게 되어 있다.
측벽 가스 라인(84)은, 유전체창(14)과 스테이지(20)의 사이의 높이 위치에서 챔버(12)의 측벽(12a)의 내부에 고리 형상으로 형성된 버퍼실(매니폴드)(100)과, 둘레 방향으로 등간격으로 버퍼실(100)로부터 플라즈마 생성 공간 S에 면하는 다수의 측벽 가스 분출구(102)와, 처리 가스 공급부(80)로부터 버퍼실(100)까지 연장되는 가스 공급관(104)을 갖고 있다. 가스 공급관(104)에는 전자 밸브(개폐 밸브)(106)가 마련되어 있다.
처리 가스 공급부(80)에서 측벽 가스 라인(84)에 송출되는 처리 가스는, 제 2 가스 공급관(104) 및 측벽(12a) 내부의 버퍼실(100)에 차례로 흘러서, 종단의 측벽 가스 분출구(102)에서 스테이지(20)의 주변부로 향해 대략 수평 또는 대각선 아래쪽으로 분사되게 되어 있다.
주 제어부(110)는, 마이크로컴퓨터를 갖고 있고, 이 플라즈마 처리 장치(10) 내의 각 부, 예컨대 압력 조정기(32), 배기 장치(34), 고주파 자동 정합기(36), 고주파 전원(40), 정전 척(20b)용의 스위치(44), 마이크로파 발생기(56), 마이크로파 자동 정합기(60), 처리 가스 공급부(80), 가스 라인(82, 84)의 전자 밸브(90, 106), 히터 HT~HES, 전열 가스 공급부, 칠러 유닛 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작을 제어한다. 또한, 주 제어부(110)는, 맨머신 인터페이스(man-machine interface)용 입력 장치 및 표시 장치(도시하지 않음) 및 이 플라즈마 처리 장치 내의 각 부의 동작이나 전체의 제반 동작 또는 시퀀스를 규정하는 소프트웨어(각종 프로그램, 설정 데이터 등)를 저장하는 기억 장치(도시하지 않음) 등과도 접속되어 있다.
이 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마 프로세스로서, 예컨대 드라이 에칭을 실시하는 경우는, 먼저 가공 대상의 피처리체 W를 챔버(10) 내에 반입하여, 정전 척(20b)의 위에 탑재한다. 그리고, 처리 가스 공급부(80)에서 2계통의 가스 라인(82, 84)을 통해서 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 소정의 유량 및 유량비로 챔버(10) 내에 도입하고, 압력 조정기(32) 및 배기 장치(34)에 의해 챔버(10) 내의 압력을 설정치로 감압한다. 또한, 히터 HT~HES를 통해서 챔버(10) 내의 각 부를 설정 온도로 조정한다. 또한, 고주파 전원(40)을 온으로 하여 RF 바이어스용 고주파를 소정의 파워로 출력시키고, 이 고주파를 고주파 자동 정합기(36) 및 급전봉(38)을 통해서 서셉터(20a)에 인가한다. 또한, 스위치(44)를 온으로 하여 직류 전원(42)에서 직류의 고전압을 정전 척(20b)의 전극(20d)에 인가하여, 정전 척(20b)의 정전 흡착력에 의해 피처리체 W를 스테이지(20)의 위에서 고정한다.
그리고, 마이크로파 자동 정합기(60) 및 마이크로파 발생기(56)를 각각 온으로 하여, 마이크로파 발생기(56)에서 소정의 파워로 출력되는 2.45㎓의 마이크로파(MW)를 마이크로파 전송 선로(58, 62, 64)를 통해서 안테나(66)에 급전한다. 마이크로파 전송 선로에 있어서, 마이크로파는, 도파관(58) 내에서는 TE 모드 또는 TM 모드로 전파하고, 동축관(64) 내에서는 TEM 모드로 전파한다.
안테나(66)에 급전된 마이크로파는, 유전체판(70) 내에서 파장이 단축되면서 반경 방향으로 넓혀져, 슬롯판(72)의 각 슬롯 쌍(72a)으로부터 2개의 직교하는 편파 성분을 포함하는 원편파의 평면파가 되어 챔버(12) 내의 플라즈마 생성 공간 S를 향해서 방사된다. 유전체창(14)의 표면을 따라서 레이디얼 방향으로 전파하는 표면파의 전계(마이크로파 전계)에 의해 부근의 가스가 전리하여, 고밀도이고 전자 온도가 낮은 플라즈마가 생성된다. 이렇게 하여, 유전체창(14) 부근에서 생성된 플라즈마는 아래쪽으로 확산되고, 이 플라즈마에 포함되는 라디칼이나 이온에 의해 피처리체 W의 주면의 피가공막이 에칭된다.
이 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서는, 후술하는 마이크로파 자동 정합 장치(60)의 기능에 의해, 마이크로파 방전 방식의 플라즈마에 특유한 전자 밀도의 모드 점프에 기인하는 플라즈마 발광의 헌팅을 효과적으로 방지하는 것이 가능하고, 그것에 의해 플라즈마 프로세스의 안정성, 재현성 및 품질(균일성, 수율 등)을 향상시킬 수 있다.
[실시 형태에 있어서의 마이크로파 자동 정합기의 구성]
다음으로, 도 3을 참조하여, 이 실시 형태에 있어서의 마이크로파 자동 정합기(60)의 구성을 설명한다.
마이크로파 자동 정합기(60)는, 4E 튜너로서 구성되어 있고, 도파관(58)의 E면에 접속하는 4개의 분기 도파관 G1, G2, G3, G4를 마이크로파 진행 방향으로 소정의 간격, 다시 말해 λ/4, λ/8(또는 그 홀수배), λ/4의 간격을 두고 일렬로 배치하고, 그들 분기 도파관 G1, G2, G3, G4의 안에 가동 단락판 Q1, Q2, Q3, Q4를 분기관의 축 방향으로 이동 가능하게 마련하고 있다. 여기서, λ는, 도파관(58)의 안을 전파하는 마이크로파의 파장이다. 분기 도파관 G1, G2, G3, G4의 안에서 가동 단락판 Q1, Q2, Q3, Q4의 위치를 변화시키면, 도파관(58)의 특성 임피던스가 변화한다. 이 원리를 이용하여, 부하(112)에 이 튜너의 임피던스를 가한 부하측의 임피던스를 마이크로파 발생기(56)의 임피던스에 정합시킬 수 있다. 또, 부하(112)는, 주로 챔버(12) 내에서 생성되는 플라즈마이고, 정확하게는 도파관(58)보다 후단의 마이크로파 전송 선로(모드 변환기(62), 동축관(64) 및 안테나(66))도 포함하고 있다.
마이크로파 자동 정합기(60)는, 반사 계수 측정부(114), 정합 제어부(116), 설정부(118) 및 구동부(120)를 구비하고 있다.
반사 계수 측정부(114)는, 가장자리의 분기 도파관 G1보다 마이크로파 발생기(56)에 가까운 위치에서 도파관(58)에 장착되는 프로브형 센서(122)와, 이 프로브형 센서(122)로부터의 센서 출력 신호(V1, V2, V3)를 읽어 들여 소정의 연산 처리에 의해 반사 계수의 측정치를 구하는 CPU(마이크로프로세서)(124)와, 이 CPU(124)에 반사 계수 측정의 연산 처리에 필요한 프로그램, 데이터 및 메모리 공간을 제공하는 메모리(126)를 포함하여 구성된다. 메모리(126)는, 전형적으로는, 1개 이상의 비휘발성 메모리 디바이스와 1개 이상의 휘발성 메모리 디바이스를 포함하고 있다.
보다 상세하게는, 프로브형 센서(122)는, 3탐침 검파기로 이루어지고, 도파관(58)의 E면에 3개의 다이오드 부착 프로브 D1, D2, D3을 마이크로파 진행 방향으로 일정 간격(λ/8)을 두고 일렬로 배치하고, 각 프로브의 선단부를 도파관(58)의 안에 끼워 넣고 있다. 도파관(58)의 안을 전파하는 마이크로파의 정재파(진행파 및 반사파)에 대하여 센서(122)의 위치에서 관측되는 반사 계수(복소 반사 계수)를 Γ로 하면, 프로브 D1, D2, D3에서 각각 얻어지는 다이오드 검파의 출력 전압, 다시 말해 센서 출력 신호 V1, V2, V3은 다음의 식 (1), (2), (3)으로 표현된다.
V1=A*(1+｜Γ｜2+2｜Γ｜cosθ) … (1)
V2=A*(1+｜Γ｜2-2｜Γ｜sinθ) … (2)
V3=A*(1+｜Γ｜2-2｜Γ｜cosθ) … (3)
단, A는 비례 상수이고, ｜Γ｜, θ는 반사 계수 Γ의 절대치 및 위상이다.
이들 센서 출력 신호 V1, V2, V3은, 버퍼 앰프 BA1, BA2, BA3 및 아날로그-디지털(A/D) 변환기 AD1, AD2, AD3을 통해서 CPU(124)에 받아들여진다. 버퍼 앰프 BA1, BA2, BA3은, 임피던스의 변환과 소요의 신호 증폭을 행할 뿐만 아니라, 프로브 D1, D2, D3의 감도의 격차를 보정하기 위한 캘리브레이션에도 이용된다.
CPU(124)는, 받아들인 센서 출력 신호 V1, V2, V3에 대하여, 다음의 식 (4), (5)로 표현되는 연산을 행하는 것에 의해, 반사 계수 Γ의 실수부 및 허수부의 측정치 Va, Vb를 구한다.
Va=(V1-V3)/4A=｜Γ｜cosθ … (4)
Vb=(V1+V3-2V2)/4A=｜Γ｜sinθ … (5)
또한, CPU(124)는, 다음의 식 (6), (7)로 표현되는 연산을 행하는 것에 의해, Va, Vb로부터 반사 계수 Γ의 절대치 ｜Γ｜ 및 위상 θ의 측정치 ｜ΓM｜, θM을 구할 수 있다.
｜ΓM｜=(Va 2+Vb 2)1/2 … (6)
θM=tan-1(Va/Vb) … (7)
상기와 같이 하여 반사 계수 측정부(114)에 의해 (Va, Vb) 또는 (｜ΓM｜, θM)으로서 얻어지는 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM은, 정합 제어부(116)에 있어서 자동 정합의 피드백 신호에 이용됨과 아울러, 반사 계수의 모니터링 결과를 표시하기 위해 주 제어부(110)에 전송된다.
또, 프로브형 센서(122)가 상기와 같은 3탐침 검파기로 구성되는 경우는, 2승 특성을 갖는 센서 출력 신호 V1, V2, V3이 얻어진다. 이 실시 형태에서는, CPU(124)에 있어서 센서 출력 신호 V1, V2, V3의 2승 특성을 직선 보정한다.
정합 제어부(116)는, 정합 동작 및 그것에 부수(付隨)하는 동작의 제어 전반을 실행하는 CPU(124)와, 그 제어의 연산 처리 또는 신호 처리에 필요한 프로그램, 데이터 및 메모리 공간을 CPU(124)에 제공하는 메모리(126)를 포함하여 구성된다. CPU(124)는, 상기와 같이 반사 계수 측정부(114)에서 주어지는 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM에 근거하여, 혹은 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 무시한 독립 제어 루틴에 따라서, 가동 단락판 Q1~Q4의 위치를 제어하기 위한 제어 신호를 구동부(120)에 준다. 이 실시 형태에 있어서의 CPU(124)는, 구동부(120) 내의 위치 센서인 후술하는 인코더 E1, E2의 출력 신호를 받아들여, 가동 단락판 Q1~Q4의 위치를 수시로 감시 또는 측정할 수 있게 되어 있다.
설정부(118)는, 정합 동작 및 그것에 부수하는 동작의 제어에 필요한 설정의 처리를 실행하는 CPU(124)와, 그 설정 처리에 필요한 프로그램, 데이터 및 메모리 공간을 CPU(124)에 제공하는 메모리(126)와, 맨머신 인터페이스를 통해서 입력한 자동 정합에 관련하는 설정치 데이터나 프로그램 데이터를 CPU(124)에 전송하는 주 제어부(110)를 포함하여 구성된다.
구동부(120)는, 2개의 전동기 M1, M2와, 이들 전동기 M1, M2가 발생시키는 구동력을 각각 2조의 가동 단락판 (Q1, Q2), (Q3, Q4)에 전동(傳動)하는 2계통의 전동 기구 J1, J2와, 정합 제어부(116)로부터의 제어 신호에 따라서 전동기 M1, M2를 전기적으로 여자 또는 구동하는 2계통의 드라이버 회로 DR1, DR2를 포함하여 구성된다.
전동기 M1, M2는, 예컨대 DC 서보 모터, AC 서보 모터 혹은 스텝 모터로 이루어지고, 높은 정밀도의 위치 제어를 행하기 위해 로터리 인코더 E1, E2를 각각 장착하고 있다. 로터리 인코더 E1, E2의 출력 신호는, 위치 제어를 위한 피드백 신호로서 드라이버 회로 DR1, DR2에 주어진다.
한쪽의 전동기 M1은, 한쪽의 전동 기구 J1을 통해서 제 1 조의 가동 단락판(Q1, Q2)에 작동 접속되어 있다. 전동 기구 J1은, 양 가동 단락판(Q1, Q2)을 링크로 연결하고 있고, 전동기 M1의 회전 구동축의 회전 운동을 양 가동 단락판(Q1, Q2)의 직진 운동으로 변환한다. 마이크로파 진행 방향의 하류측에 위치하는 가동 단락판 Q2가 일 방향으로 단위 거리 U만큼 이동할 때, 상류측의 가동 단락판 Q1은 역방향으로 단위 거리의 반(U/2)만큼 이동하는 관계로 되어 있다.
다른 쪽의 전동기 M2는, 다른 쪽의 전동 기구 J2를 통해서 제 2 조의 가동 단락판(Q3, Q4)에 작동 접속되어 있다. 전동 기구 J2는, 양 가동 단락판(Q3, Q4)을 링크로 연결하고 있고, 전동기 M2의 회전 구동축의 회전 운동을 양 가동 단락판(Q3, Q4)의 직진 운동으로 변환한다. 마이크로파 진행 방향의 하류측에 위치하는 가동 단락판 Q4가 일 방향으로 단위 거리(U)만큼 이동할 때, 상류측의 가동 단락판 Q3은 역방향으로 단위 거리의 반(U/2)만큼 이동하는 관계로 되어 있다.
상기와 같이, 한쪽의 전동기 M1의 회전 각도 위치와 제 1 조의 가동 단락판(Q1, Q2)의 위치의 사이에 일정한 대응 관계가 있고, 다른 쪽의 전동기 M2의 회전 각도 위치와 제 2 조의 가동 단락판 Q3, Q4의 위치의 사이에 일정한 대응 관계가 있다. 이하, 전동기 M1, M2의 회전 각도 위치 또는 가동 단락판 (Q1, Q2), (Q3, Q4)의 위치를 튜너 포지션 T1, T2라고 칭한다.
이 플라즈마 처리 장치(10)는, 도파관(58)의 안을 전파하는 마이크로파(진행파/반사파)의 전력을 측정하기 위한 마이크로파 파워 모니터(130)를 구비하고 있다. 이 파워 모니터(130)는, 진행파계의 방향성 결합기(132(1)), 파워 검출기(134(1)) 및 리니어라이저(136(1))와, 반사파계의 방향성 결합기(132(2)), 파워 검출기(134(2)) 및 리니어라이저(136(2))를 갖고 있다. 방향성 결합기(132(1), 132(2))는, 통상은 프로브형 센서(122)의 근처에서 도파관(58)에 장착된다.
진행파계에 있어서, 방향성 결합기(132(1))는, 진행파의 파워에 대응하는 2승 검파의 전압 신호를 추출한다. 파워 검출기(134(1))는, 그 2승 검파 전압 신호에 근거하여 진행파 파워의 측정치를 나타내는 신호 mpf를 생성한다. 리니어라이저(136(1))는, 파워 검출기(134(1))의 출력 신호 mpf의 2승 특성을 직선 보정하여, 보정된 진행파 파워 측정치 신호 MPf를 출력한다.
한편, 반사파계에 있어서는, 방향성 결합기(132(2))가, 반사파의 파워에 대응하는 2승 검파의 전압 신호를 추출한다. 파워 검출기(134(2))는, 그 2승 검파 전압 신호에 근거하여 반사파 파워의 측정치를 나타내는 신호 mpr을 생성한다. 리니어라이저(136(2))는, 파워 검출기(134(2))의 출력 신호 mpr의 2승 특성을 직선 보정하여, 보정된 반사파 파워 측정치 신호 MPr을 출력한다.
마이크로파 파워 모니터(130)에서 얻어지는 진행파 파워 측정치 신호 MPf 및 반사파 파워 측정치 신호 MPr은, 마이크로파 파워의 모니터링 결과를 표시하기 위해 주 제어부(110)에 보내짐과 아울러, 마이크로파 파워의 피드백 제어를 위해 마이크로파 발생기(56)에 주어진다.
마이크로파 발생기(56)는, 일정 주파수(2.45㎓)의 마이크로파(MW)를 발진 출력하는 마이크로파 발진기, 예컨대 마그네트론과, 이 마그네트론에 전력을 공급하는 전원 회로와, 이 전원 회로를 통해서 마그네트론의 발진 출력을 제어하는 전원 제어 회로를 갖고 있다. 전원 제어 회로는, 마이크로파 파워 모니터(130)로부터의 파워 측정치 신호 MPf, MPr을 피드백 신호에 이용하여, 진행파의 파워를 설정치로 유지하는 제어, 혹은 진행파의 파워로부터 반사파의 파워를 뺀 투입 파워(로드 파워)를 설정치로 유지하는 제어의 어느 한쪽을 선택적으로 행할 수 있게 되어 있다.
[실시 형태의 마이크로파 자동 정합기에 있어서의 설정부의 기능]
이하, 도 4를 참조하여, 이 실시 형태의 마이크로파 자동 정합기(60)에 있어서의 설정부(118)의 기능을 설명한다.
도 4에, 이 실시 형태에 있어서의 자동 정합에 관련하여 설정부(118)에 의해 설정되는 주된 파라미터 정보(설정 항목, 설정치)를 나타낸다. 도시한 예에서는, 10개의 파라미터 항목, 즉 「오프 프리셋 인에이블/디스에이블」, 「오프 프리셋 포지션」, 「오프 프리셋 타이머」, 「온 프리셋 인에이블/디스에이블」, 「온 프리셋 포지션」, 「온 프리셋 타이머」, 「Γin」, 「Γth」, 「Γh」, 「모터 속도」가 준비되어 있다. 프로세스 엔지니어 등의 관계자는, 플라즈마 프로세스에 관한 레시피 정보의 일종으로서. 프리셋 No.의 묶음으로 각 파라미터 항목에 대한 소망하는 설정치 또는 설정 정보를 주 제어부(110)측의 맨머신 인터페이스를 통해서 입력할 수 있다.
여기서, 오프 프리셋 포지션은, 방전 개시(플라즈마 착화)시에 튜너 포지션 T1, T2를 강제적으로 특정한 포지션(스타트 위치)에 이동시키는 경우의 이동처 포지션을 가리킨다. 오프 프리셋 타이머는, 튜너 포지션 T1, T2를 오프 프리셋 포지션으로 옮긴 후에 MWon(마이크로파 온)하고 나서 그 위치에 유지하는 시간의 길이이다. 관계자는, 오프 프리셋 인에이블/디스에이블의 설정을 "인에이블(En)"로 할지 "디스에이블(Di)"로 할지에 따라서, 오프 프리셋 포지션의 활용(유효) 또는 비활용(무효)의 어느 것이라도 선택할 수 있다.
온 프리셋 포지션은, 방전 개시로 착화한 플라즈마를 안정화시키기 위해, 혹은 플라즈마 생성 중에 인터럽트되었을 때에, 튜너 포지션 T1, T2를 강제적으로 특정한 포지션(스타트 위치)에 이동시키는 경우의 이동처 포지션을 가리킨다. 온 프리셋 타이머는, 튜너 포지션 T1, T2를 온 프리셋 포지션으로 옮기고 나서 그 위치에 유지하는 시간의 길이이다. 관계자는, 온 프리셋 인에이블/디스에이블의 설정을 "인에이블(En)"로 할지 "디스에이블(Di)"로 할지에 따라서, 온 프리셋 포지션의 활용(유효) 또는 비활용(무효)의 어느 것이라도 선택할 수 있다.
「Γin」은, 정합 동작에 있어서 튜너 포지션 T1, T2의 현재 위치에 대응하는 반사 계수 Γ의 현재치를 수속시켜야 할 정합 포인트로서의 목표치(복소수)이다. 목표치 Γin은, 전형적으로는 절대치 ｜Γin｜ 및 위상 θin에 대하여 설정되더라도 좋지만, 실수부 ｜Γin｜cosθ 및 허수부 ｜Γin｜sinθ에 대하여 설정되더라도 좋다. 「Γth」는, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 둘러싸는 제 1 근방 범위이고, 예컨대 Γ 차트(스미스 차트)상에서 목표치 Γin을 중심으로 하는 반경 Γth의 원의 안쪽을 규정한다. 「Γh」는, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 제 1 근방 범위 Γth보다 바깥쪽에서 둘러싸는 제 2 근방 범위이고, 역시 Γ 차트상에서 목표치 Γin을 중심으로 하는 반경 Γh의 원의 안쪽을 규정한다. 「모터 속도」는, 전동기 M1, M2의 회전 속도 또는 이송 속도이다.
도 4의 예에 있어서, 어느 플라즈마 프로세스에 대한 레시피로, 예컨대 프리셋 No.2가 설정된 것으로 한다. 이 경우, 오프 프리셋 인에이블/디스에이블 및 온 프리셋 인에이블/디스에이블의 설정 정보는 모두 "인에이블(En)"이다. 이것에 의해, 해당 플라즈마 프로세스에 있어서, 방전 개시시의 튜너 포지션 T1, T2로서, 오프 프리셋 포지션의 설정치 "-20, -30"(단위 생략)이 이용된다. 또한, 방전 개시 직후 또는 플라즈마 생성 중의 인터럽트시의 튜너 포지션 TP1, TP2에는, 온 프리셋 포지션의 설정치 "10, 10"(단위 생략)이 이용된다. 해당 플라즈마 프로세스에 있어서의 정합 동작에서는, 튜너 포지션 T1, T2의 가변 제어에 따라 변화하는 반사 계수 Γ의 목표치 Γin(｜Γin｜, θin)으로서, 설정치 "0.050, 0"(단위 생략)이 이용된다. 또한, 정합 동작을 완료시키기 위한 임계치에 이용하는 안쪽의 근방 범위 Γth로서, 설정치 "0.025"(단위 생략)가 이용된다. 또한, 정합 완료 상태를 안정하게 유지하기 위한 임계치로 이용하는 바깥쪽의 근방 범위 Γh로서, 설정치 "0.050"(단위 생략)이 이용된다. 그리고, 튜너 포지션 TP1, TP2를 강제적으로 이동시킬 때, 혹은 한 방향으로 연속적으로 이동시킬 때의 모터 속도로서, "10"(단위 생략)이 이용된다.
이 실시 형태에 있어서는, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin은, Γ 차트상의 원점(0, 0)으로 한정되지 않고, 도 4의 프리셋 No.2와 같이 원점(0, 0)으로부터 오프셋한 위치(｜Γin｜=0.050, θin=0)로 설정하는 것도 가능하다. 이 경우는, 자동 정합기(60)의 정합 동작에 있어서 반사를 어느 정도 허용하는 불완전한 정합 상태를 예정하게 되지만, 후술하는 바와 같이 플라즈마 발광의 헌팅을 확실히 억제하는 것에는 유효한 설정이 될 수 있다.
도 4의 파라미터 정보는, 주 제어부(110)를 통해서 자동 정합기(60)에 입력된 설정 정보이고, 프로세스 엔지니어 등의 관계자가 파악하고 있는 설정 정보이다. 또한, 자동 정합기(60)는, 도 4의 파라미터 정보와는 별도로, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin에 대응하는 튜너 포지션 T1, T2의 값을 목표 위치(다시 말해 가동 단락판 Q1~Q4의 목표 위치에 대응하는 위치) ST1, ST2로서 설정하고, 그 설정치 데이터를 메모리(126)에 보존한다.
이 실시 형태에 있어서는, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin(｜Γin｜, θin)이 설정되면, 그 반사 계수 목표치 Γin에 대응하는 튜너 포지션 T1, T2의 값, 다시 말해 목표 위치 ST1, ST2를 메모리(126) 내에 축적하고 있는 수치 정보로부터 용이하게 산출할 수 있다. 즉, 해당 플라즈마 처리 장치(10)가 가동할 때는 항상 자동 정합기(60)도 가동한다. CPU(124)는, 임의의 플라즈마 프로세스의 실행 중에, 반사 계수 측정부(114)를 통해서 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 리얼타임으로 수시로 취득할 수 있는 한편, 구동부(120)의 인코더 E1, E2를 통해서 튜너 포지션 T1, T2의 현재 위치, 나아가서는 가동 단락판 Q1~Q4의 현재 위치를 수시로 감시 또는 측정할 수 있다. 이것에 의해, 이 플라즈마 처리 장치(10)에서 실시된 각 종류 또는 각 레시피의 플라즈마 프로세스에 대하여, 반사 계수 Γ와 튜너 포지션 T1, T2의 대응 관계를 나타내는 데이터를 수집하여, Γ와 (T1, T2)의 상관 관계를 나타내는 데이터베이스를 작성할 수 있다.
통상, 프로세스 엔지니어는, 소여의 플라즈마 프로세스에 대하여 가스 종류, 압력, 마이크로파 파워 등의 프로세스 조건을 파라미터로 하는 프로세스 실험을 반복하여 행하여 최적의 프로세스 레시피를 결정한다. 따라서, 주 제어부(110)를 통해서 자동 정합기(60)에 설정 입력되는 반사 계수 Γ의 목표치 Γin은, 오프 프리셋 포지션이나 온 프리셋 포지션의 설정치와 마찬가지로, 이 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 실시된 해당 플라즈마 프로세스의 실험 결과에 근거하여 결정되는 것이 보통이다. 설정부(118)는, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin이 설정 입력되면, 메모리(126) 내의 축적 정보(데이터베이스)의 검색에 의해 반사 계수 Γ의 목표치 Γin에 대응하는 튜너 포지션 T1, T2의 값, 다시 말해 목표 위치 ST1, ST2를 찾아내어 설정할 수 있다.
또, 상기와 같은 설정부(118) 내의 축적 정보 또는 데이터베이스는, 통상은 해당 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 실시된 실험에 근거하여 작성된다. 그렇지만, 같은 기종의 다른 플라즈마 처리 장치에 있어서 실시한 실험에 의해 취득된 마이크로파 자동 정합에 관련하는 축적 정보 혹은 설정치 정보를, 해당 플라즈마 처리 장치(10)의 주 제어부(110) 내지 자동 정합기(60)에 다운로드하여 이용하는 것도 가능하다.
[실시 형태의 마이크로파 자동 정합기에 있어서의 정합 제어부의 작용]
이하, 도 5~도 8을 참조하여, 이 실시 형태의 마이크로파 자동 정합기(60)에 있어서의 정합 제어부(116)의 작용을 설명한다.
도 5는 정합 제어부(116)의 작용을 설명하기 위한 반사 계수에 관한 스미스 차트, 다시 말해 Γ 차트이다. 이 Γ 차트에 있어서, 가로축은 실수부(｜Γ｜cosθ)이고, 세로축은 허수부(｜Γ｜sinθ)이다. 대상이 되는 반사 계수 Γ의 위치와 원점(0, 0)을 잇는 직선은 반사 계수 벡터이다. 벡터의 길이는 반사 계수 Γ의 절대치 ｜Γ｜를 나타내고, 벡터와 가로축이 이루는 각도는 반사 계수 Γ의 위상 θ를 나타낸다.
이 Γ 차트의 원점(0, 0)은, 반사가 거의 없을 때의 정합 포인트이기도 하다. 자동 정합기(60)의 정합 동작에 있어서, 반사 계수 측정부(114)에서 얻어지는 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM이 원점(0, 0)에 있을 때는, 도파관(58) 내에서 마이크로파 발생기(56)측으로의 반사가 거의 없는 상태이고, 실질적으로 완전한 정합 상태가 확립 내지 유지되고 있다. 이것에 비하여, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM이 원점(0, 0)으로부터 일정 한도 내에서 오프셋하고 있을 때는, 그 오프셋량에 따른 파워로 반사파가 도파관(58) 내에서 마이크로파 발생기(56)측으로 전파하고 있어, 불완전한 정합 상태로 되어 있다.
도 6~도 8은 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 소여의 플라즈마 프로세스가 실시될 때에, 정합 제어부(116)에 의해 행해지는 제어의 주된 순서를 나타내는 플로차트이다. 여기서, 도 6a는 마이크로파(MW)의 투입 전후에 있어서의 제어 순서이다. 도 6b는 마이크로파(MW)의 투입 중에 인터럽트된 경우의 제어 순서이다. 도 7은 정합 동작 중의 제어 순서이다. 도 8은 정합 완료 후의 제어 순서이다.
도 6a의 제어 순서는, 해당 플라즈마 프로세스의 개시시에 주 제어부(110)로부터의 지시에 따라 자동 정합기(60)가 온하고 나서 개시한다. 먼저, 정합 제어부(116)는, 초기화 중에 프리셋 No.에 변경이 있었는지 여부를 검사한다(스텝 S1). 프리셋 No.에 변경이 없으면, 현재의 프리셋 No.에 포함되는 설정치군(도 4)을 재사용한다(스텝 S2). 프리셋 No.에 변경이 있으면, 새로운 프리셋 No.에 포함되는 설정치군을 새롭게 세트한다(스텝 S3).
초기화 후, 정합 제어부(116)는, 구동부(120)를 제어하여, 튜너 포지션 T1, T2를 오프 프리셋 포지션의 설정 위치로 강제적으로 이동시킨다(스텝 S4). 상기와 같이, 오프 프리셋 포지션에는, 플라즈마 착화에 적합한 튜너 포지션 T1, T2의 값이 선정된다. 실제, 플라즈마와 같이 어느 임계치를 넘어 방전이 개시되는 프로세스에서는, 방전이 개시되고 있지 않은 상태에서 반사가 일어나지 않도록 튜닝하더라도 무의미하다. 프로세스마다 플라즈마의 착화에 최적인 튜너 포지션이 존재하고, 일반적으로 그 최적인 포지션은 실험을 통해서 결정된다.
튜너 포지션 T1, T2의 오프 프리셋 포지션으로의 강제적 이동 동작은 일정 시간 내에 행해진다. 이 직후에, 마이크로파 발생기(56)가 온한다(스텝 S5). 정합 제어부(116)는, 오프 프리셋 타이머의 설정 시간을 계시하여 플라즈마의 착화를 확실히 성취시키고 나서(스텝 S6, S7), 튜너 포지션 T1, T2를 그때까지의 오프 프리셋 포지션으로부터 온 프리셋 포지션의 설정 위치로 강제적으로 이동시킨다(스텝 S8). 그 다음에, 온 프리셋 타이머의 설정 시간을 계시하여 플라즈마를 안정시키고 나서(스텝 S9, S10), 정합 동작을 개시한다.
무엇보다, 온 프리셋 인에이블/디스에이블의 설정이 "디스에이블(Di)"로 되어 있는 경우는, 온 프리셋 포지션으로의 강제적 이동 동작(스텝 S8~S10)을 생략하고, 오프 프리셋 타이머의 설정 시간의 계시 후에 즉시 정합 동작을 개시한다.
도 6b의 제어 순서는, 예컨대 다층 레지스트법의 에칭 프로세스에 있어서 플라즈마를 없애지 않고 유지한 채로 복수의 층(박막)을 연속적으로 에칭하는 경우에 이용된다. 이 경우, 정합 제어부(116)는, 프로세스 조건의 전환을 위한 인터럽트되면, 프리셋 No.에 변경이 있는지 여부를 확인한다(스텝 S11). 프리셋 No.에 변경이 없으면 현재의 프리셋 No.에 포함되는 설정치군을 재사용하고(스텝 S12), 변경이 있으면 새로운 프리셋 No.에 포함되는 설정치군을 새롭게 세트한다(스텝 S13). 이후, 정합 제어부(116)는, 구동부(120)를 제어하여, 튜너 포지션 T1, T2를 그때까지 유지하고 있던 목표 위치 부근의 위치로부터 온 프리셋 포지션의 설정 위치로 강제적으로 이동시킨다(스텝 S14). 그리고, 온 프리셋 타이머의 설정 시간을 계시하여 플라즈마를 안정시키고 나서(스텝 S15, S16), 변경 후의 프로세스 조건의 아래에서 새롭게 정합 동작을 개시한다.
도 7에 있어서, 정합 동작이 개시되면, 정합 제어부(116)는, 구동부(120)를 제어하여, 튜너 포지션 T1, T2를 그때까지의 온 프리셋 포지션 또는 오프 프리셋 포지션의 위치로부터 목표 위치 ST1, ST2로 이동시킨다(스텝 S21). 이 경우, 튜너 포지션 T1, T2의 이동 거리는, 온 프리셋 포지션(정해진 스타트 위치) 또는 오프 프리셋 포지션(다른 정해진 스타트 위치)과 목표 위치 ST1, ST2(설정 위치)의 차이이고, 정합 제어부(116)에 있어서는 확정된 값이다. 이 때문에, 구동부(120)를 통해서 튜너 포지션 T1, T2를 일 방향으로 연속적으로 높은 속도, 다시 말해 단시간에 목표 위치 ST1, ST2 부근까지 이동시킬 수 있다. 이 사이에, 정합 제어부(116)는, 프로브형 센서(122)에 있어서 관측 또는 측정되는 반사 계수 Γ의 값(측정치 ΓM)을 무시하더라도 좋다.
그리고, 구동부(120)에 있어서 튜너 포지션 T1, T2의 목표 위치 ST1, ST2로의 이동이 완료되면(스텝 S22), 정합 제어부(116)는, 반사 계수 측정부(114)에서 주어지는 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 이용하여 피드백 제어의 튜닝(스텝 S23~S27)을 조건적으로 실행한다.
보다 상세하게는, 정합 제어부(116)는, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 읽어 들여(스텝 S23, S24), ΓM이 안쪽의 근방 범위 Γth의 안에 들어가 있는지 여부를Γ 차트상에서 확인 또는 검사한다(스텝 S25). 즉, 소여의 플라즈마 프로세스를 동일한 프로세스 조건의 아래에서 반복하여 실시하더라도, 부하(112)(특히 플라즈마)의 상태가 매번 동일할 확증은 없고, 오히려 미묘하게 다른 일이 많다. 또한, 구동부(120)의 위치 결정에 오차가 생기는 일이 있다. 이 때문에, 튜너 포지션 T1, T2를 목표 위치 ST1, ST2 부근으로 확정적으로 이동시키더라도, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM이 목표치 Γin에 일치 또는 근접하고 있다고는 할 수 없다.
정합 제어부(116)는, 상기의 검사(스텝 S25)에 있어서 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM이 안쪽의 근방 범위 Γth의 안에 들어가 있지 않은 것이 판명된 경우는, ΓM과 Γin의 차분 또는 오차를 영에 가깝게 하는 방향으로 튜너 포지션 T1, T2를 조정한다(스텝 S26). 이렇게 하여, ΓM이 Γth의 안에 들어갈 때까지, 피드백 제어에 의해 튜너 포지션 T1, T2를 가변으로 제어한다(스텝 S23~S26, S27→S23…). 그리고, ΓM이 Γth의 안에 들어가 있는 것을 확인하면, 정합 제어부(116)는 정합 동작을 완료한다(스텝 S28).
도 8에 있어서, 정합 제어부(116)는, 정합 완료 후에도, 상기와 같은 정합 동작에 의해 확립한 설정 그대로의 정합 상태를 유지하기 위해, 튜너 포지션 T1, T2에 대하여 조건적인 가변 제어를 행한다. 즉, 정합 제어부(116)는, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM이 일단 안쪽의 근방 범위 Γth의 안에 들어간 후는, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 감시하여 바깥쪽의 근방 범위 Γh의 안에 들어가 있는지 여부를 검사하고(스텝 S31~S33), ΓM이 Γh의 밖으로 나왔을 때는 다시 안쪽의 근방 범위 Γth의 안에 들어갈 때까지 튜너 포지션 T1, T2를 가변으로 제어한다(스텝 S34~S37, S38→S34…).
이와 같이 정합 동작을 완료시킨 후에, 튜너 포지션 T1, T2의 가변 제어를 실행 또는 재개하기 위한 임계치로서 안쪽의 근방 범위 Γth보다 큰 바깥쪽의 근방 범위 Γh를 이용하는 것은, 후술하는 바와 같이, 그 경우가 플라즈마의 안정성을 유지하는데 적합하기 때문이다.
상기와 같이, 이 실시 형태에 있어서는, 종래 기술과 같이 소여의 플라즈마 프로세스에 대하여 일률적으로 Γ 차트상의 원점(0, 0)을 목표로 하는 정합 동작을 행하는 것이 아니고, 해당 플라즈마 프로세스에 대하여 플라즈마 발광의 헌팅을 방지하는데 적합한 목표치 Γin을 설정하고, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 목표치 Γin 부근의 일정 범위 Γth 내에 수속시키는 정합 동작을 행한다.
[실시 형태에 있어서의 정합 목표점의 선정(이론면)]
여기서, 도 9 및 도 10을 참조하여, 실시 형태에 있어서의 정합 목표점의 선정에 관한 이론적인 근거를 설명한다. 또, 도 9 및 도 10은 옴사의 「마이크로파 플라즈마의 기술 전기 학회ㆍ마이크로파 플라즈마 조사 전문 위원회 제 4 장 플라즈마 생성의 모델링과 시뮬레이션」으로부터 발췌한 것이다.
도 9는 표면파 플라즈마의 시뮬레이션에 있어서의 파워 반사 계수와 전자 밀도(플라즈마 밀도)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도면 중, 세로축은 파워 반사 계수 R(Ne)(=｜Γ｜2)를 나타내고, 아래쪽의 가로축은 전자 밀도(㎝-3)를 나타낸다. 위쪽의 가로축에서는, 마이크로파 방전에 있어서 허용되는 전자 밀도의 불연속의 값을 정재파 모드(TM 모드)에 대응시키고 있다. 그래프의 실선은 해석치를 나타내고, 실선을 따라서 분포하는 다수의 도트는 FDTD(Finite Difference Time Domain method) 시뮬레이션을 나타낸다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 마이크로파 방전에 의해 생성되는 플라즈마에 있어서 허용되는 복수의 정재파 모드(TM 모드)에는 파워 반사 계수에 큰 격차가 있다. 예컨대, n=7 및 n=9의 TM0n0의 모드에 있어서의 파워 반사 계수는 0.5 부근까지 낮아지는 한편, 중간의 n=8의 TM0n0의 모드에 있어서의 파워 반사 계수는 0.9 정도에 머무른다. 일반적으로, 파워 반사 계수가 낮은 모드에서는 플라즈마가 안정되고, 파워 반사 계수가 높은 모드에서는 플라즈마가 불안정하게 되기 쉽다.
도 10은 표면파 플라즈마의 시뮬레이션에 있어서의 2차원 평면 형상 마이크로파 플라즈마의 입사 파워와 전자 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도면 중, 세로축은 전자 밀도(㎝-3)를 나타내고, 가로축은 규격화 입사 파워를 나타낸다. 규격화 입사 파워는, Pf(진행파 파워)/Pc(상수)로 표현되는 값이고, 실효 부하 전력이라고도 칭하여진다. Pc는, 챔버의 용적, 가스 종류, 압력 등에 기인하는 상수이다. 규격화 입사 파워(Pf/Pc)는, 입사 파워인 진행파 파워 Pf가 클수록 큰 값이 된다. 또, 세로축에 있어서는, 좌측의 세로축에 있어서 전자 밀도의 스케일을 나타내고, 우측의 세로축에 있어서는 불연속으로 허용되는 전자 밀도의 값에 정재파 모드(TM 모드)를 대응시키고 있다.
도 10의 특성을 참조하는 것에 의해, 마이크로파 방전에 의해 생성되는 플라즈마의 전자 밀도에 있어서 모드 점프가 발생하고, 그것에 의해 플라즈마 발광의 헌팅이 발생하는 현상의 메커니즘을 다음과 같이 이해할 수 있다.
도 11에, 플라즈마 발광의 헌팅이 발생하는 경우의 전형적인 동작의 흐름(N1~N10)을 나타낸다. 먼저, 마이크로파의 투입이 개시되면, 실효 부하 전력(규격화 입사 파워)이 상승하고(N1), 어느 TM0n0 모드(n<12)의 아래에서 전자 밀도도 완만하게 증대된다. 그리고, 실효 부하 전력이 해당 TM0n0 모드의 아래에서 끝(최대치)의 A점에 도달하면, 모드 점프하여 TM090 모드의 B점으로 이동한다(N2). 이때, 전자 밀도의 급격한 변화와 함께, 순간적으로 큰 반사파 전력 Pr1이 발생한다(N3). 이 반사파 전력 Pr1의 발생에 따라 튜너가 정합 작용을 하면, TM090 모드의 아래에서 실효 부하 전력이 상승한다(N4). 그리고, 실효 부하 전력이 TM090 모드의 아래에서 끝(최대치)의 C점에 도달하면, 모드 점프하여 TM080 모드의 D점으로 이동한다(N5). 이때도, 큰 반사파 전력 Pr2가 발생한다(N6).
여기서, TM080 모드는 상기와 같이 파워 반사 계수가 높은 모드이기 때문에, 튜너의 정합 작용이 효과가 있기 전에 실효 부하 전력이 급속히 저하하여 TM080 모드의 아래에서 끝(최소치)의 E점까지 이동하고(N7), 이 E점에서 모드 점프하여 TM090 모드의 F점으로 이동한다(N8). 이때도, 큰 반사파 전력 Pr3이 발생한다(N9). 그러나, TM090 모드는 TM080 모드보다 안정되어 있으므로, 튜너의 정합 작용이 비교적 신속하게 효과가 있게 되어 실효 부하 전력이 다시 상승한다(N10). 이후에도, C점→D점→E점→F점→C점→…와 동일한 루프를 순환하는 동작(N5~N10→N5…)이 반복되고, C점으로부터 D점으로의 모드 점프 및 E점으로부터 F점으로의 모드 점프가 일어날 때마다 순간적으로 큰 반사파 전력이 발생하여 플라즈마 발광이 일순간 어두워진다. 이렇게 하여, 플라즈마 발광이 어두워지거나 밝아지거나를 반복하는 헌팅이 발생한다.
본 발명에 있어서는, 상기와 같은 모드 점프의 메커니즘을 감안하여, 모드 점프의 순환 루프를 구성하는 2개의 정재파 모드(도 10의 예에서는 TM080 모드 및 TM090 모드)에 있어서의 부하의 임피던스 Z080(R080+jX080), Z090(R090+jX090)의 값을, 예컨대 도파관(58)의 종단 위치 부근에서 임피던스 센서를 이용하여 취득한다. 그리고, 마이크로파 자동 정합기(60)의 정합 제어부(116) 및 설정부(118)에 있어서는, 양 부하 임피던스 Z080, Z090의 중간의 값 Zin을 정합의 목표치로 한다. 여기서, Zin은, 다음의 식 (8)로 주어지고, 반사 계수의 목표치 Γin에 대응한다.
Zin=K*Z080+(1-K)*Z090 … (8)
단, K는, 0<K<1의 조건을 만족시키는 상수이다.
이 실시 형태에서는, 다른 수법으로서, 플라즈마가 TM080 모드 및 TM090 모드로 안정 또는 정합하고 있을 때에, 마이크로파 자동 정합기(60)의 반사 계수 측정부(114)를 이용하여 반사 계수 Γ의 측정치 Γ080, Γ090을 취득하고, 그들의 반사 계수 측정치 Γ080M, Γ090M의 중간의 값을 취하여 반사 계수 Γ의 목표치 Γin으로 할 수도 있다. 이 경우, Γin은 다음의 식 (9)로 주어진다.
Γin=k*Γ080M+(1-k)*Γ090M … (9)
단, k는, 0<k<1의 조건을 만족시키는 상수이다.
상기와 같이 하여 구한 Zin 또는 Γin을 정합 목표점으로 하는 정합 동작이 마이크로파 자동 정합기(60)에 의해 행해지면, 정합 목표점이 스미스 차트상의 원점(0, 0)으로부터 오프셋하고 있으므로, 오프셋만큼의 반사를 허용하는 불완전한 정합 상태로 정착한다. 그러나, 그것에 의해, 실효 부하 전력의 상승이 억제되고, 안정한 TM090 모드의 아래에서도 끝(최대치)의 C점까지 이동하지 않고 도중(예컨대 도 10의 H점)에 머문다. 그 결과, 모드 점프가 일어나지 않게 되어, 플라즈마 발광의 헌팅이 억제된다.
또한, 이 실시 형태에 있어서의 마이크로파 자동 정합기(60)는, 상술한 바와 같이, 정합 동작을 개시하고 나서 설정 그대로의 정합 상태(완전 정합 상태 또는 불완전 정합 상태)를 확립할 때까지의 시간을 대폭으로 단축화할 수 있다. 이것에 의해, 실행 부하 전력의 변동이나 플라즈마의 변동에 고속으로 추종하는 것이 가능하고, 헌팅 억제에 적합한 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 이용하는 경우에도 플라즈마의 안정성을 한층 향상시킬 수 있다.
[실시 형태에 있어서의 정합 목표점의 선정(실험면)]
본 발명자 등은, 이 실시 형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 파라미터로 하는 플라즈마 프로세스의 실험을 행하여, 실험 결과로부터 플라즈마 발광의 헌팅을 억제하는데 적합한 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 취득할 수 있는 것을 검증하고 있다.
도 12~도 16에 일 실험예를 나타낸다. 이 실험에서는, 마이크로파 자동 정합기(60)의 정합 동작에 이용하는 설정치로서, 안쪽의 근방 범위 Γin 및 바깥쪽의 근방 범위 Γh의 값을 각각 0.02, 0.04로 고정하고, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin, 다시 말해 절대치 ｜Γin｜ 및 위상 θin을 파라미터로서 (0.00, 0°), (0.04, 0°), (0.04, 90°), (0.04, 180°), (0.04, 270°)의 5가지로 선택했다. 그리고, 동일한 프로세스 조건의 아래에서 플라즈마를 생성하여, 상기 5가지의 목표치 Γin을 이용하여 마이크로파 자동 정합기(60)를 동작시켜, 도파관(58)의 안을 전파하는 마이크로파의 진행파 파워 Pf 및 반사파 파워 Pr 및 구동부(120)에 있어서의 튜너 포지션 T1, T2를 관측했다. 도 12~도 16에 실험 결과를 나타낸다.
도 12, 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, (｜Γin｜, θin)=(0.00, 0°)의 경우는 물론, (｜Γin｜, θin)=(0.04, 0°)의 경우 및 (｜Γin｜, θin)=(0.04, 90°)의 경우에도, 매우 많은 수로 첨두치(尖頭値)가 높은 반사파 파워의 펄스(헌팅의 발생)가 관측되었다. 또한, 반사파 파워의 스파이크에 연동하여 튜너 포지션 T1, T2가 맥동하는 것이 관측되었다.
한편, 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, (｜Γin｜, θin)=(0.04, 180°)의 경우와 (｜Γin｜, θin)=(0.04, 270°)의 경우는, 반사파 파워 Pr의 스파이크(헌팅의 발생)가 거의 관측되지 않고, 튜너 포지션 T1, T2의 맥동도 거의 관측되지 않았다. 또한, 이들의 경우에는 반사파 파워 Pr이 대략 플랫하고 영 레벨보다 다소 높아지는 것이 관측되었다.
상기와 같은 실험 결과로부터, 해당 프로세스 조건의 아래에서 실시하는 플라즈마 프로세스에 대해서는, 마이크로파 자동 정합기(60)(설정부(118))에 있어서 반사 계수 Γ의 목표치 Γin으로서 ｜Γin｜=0.04, θin=180°~270°로 설정하는 것에 의해, 반사파 파워의 발생을 적당히 허용하면서 플라즈마 발광의 헌팅을 안정하게 확실히 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.
[실시 형태에 있어서의 정합 목표점의 선정]
이 실시 형태에 있어서는, 마이크로파 자동 정합기(60)의 정합 동작에 이용하는 파라미터로서, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin을 설정할 뿐만 아니라, 정합 동작을 완료시키기 위한 임계치로서 안쪽(제 1)의 근방 범위 Γth를 설정하고, 또한 일단 확립한 정합 상태를 안정하게 유지하기 위한 임계치로서 바깥쪽(제 2)의 근방 범위 Γh를 설정한다. 이들 근방 범위 Γth, Γh는 그 크기(거리)가 중요하다. 이 실시 형태에서는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 마이크로파 자동 정합기(60)의 설정부(118)에 있어서 각 근방 범위 Γth, Γh의 설정치를 임의의 증감 파라미터 α, β에 의해 가변의 사이즈로 조정할 수 있는 기능을 마련하고 있다.
이 점에 관하여, 본 발명자 등은, 상기 근방 범위 Γth, Γh의 설정치를 확실한 값으로 선정하는 것의 중요성을 상기와 같은 실험에 의해 확인했다. 이 실험에서는, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin, 다시 말해 절대치 ｜Γin｜ 및 위상 θin을 (0.00, 0°)로 고정함과 아울러, 안쪽의 근방 범위 Γin의 값을 0.02로 고정하고, 바깥쪽의 근방 범위 Γh의 값을 0.04, 0.1, 0.2의 3가지로 선택했다. 그리고, 동일한 프로세스 조건의 아래에서 플라즈마를 생성하여, 상기 3가지의 바깥쪽 근방 범위 Γh의 값을 이용하여 마이크로파 자동 정합기(60)를 동작시켜, 도파관(58)의 안을 전파하는 마이크로파의 진행파 파워 Pf 및 반사파 파워 Pr 및 구동부(120)에 있어서의 튜너 포지션 T1, T2를 관측했다. 도 18~도 20에 실험 결과를 나타낸다.
도 18에 나타내는 바와 같이, Γh=0.04의 경우는, 매우 많은 수로 첨두치가 높은 반사파 파워의 스파이크(헌팅의 발생)가 관측되었다. 그러나, 도 19에 나타내는 바와 같이, Γh=0.1의 경우는, 반사파 파워의 펄스(헌팅의 발생)가 현저하게 감소되었다. 그리고, 도 20에 나타내는 바와 같이, Γh=0.2의 경우는, 반사파 파워의 스파이크(헌팅의 발생)는 거의 관측되지 않았다.
[다른 실시 형태 또는 변형예]
상술한 실시 형태에서는, 설정부(118)에 있어서, 반사 계수 Γ의 목표치 Γin(｜Γin｜, θin)이 설정되면, 그 반사 계수 목표치 Γin에 대응하는 튜너 포지션 T1, T2의 값, 다시 말해 목표 위치 ST1, ST2를 축적 정보로부터 자동적으로 도출하게 되어 있다.
이 경우, 튜너 포지션 T1, T2의 목표 위치 ST1, ST2가 반사 계수 Γ의 목표치 Γin에 엄밀한 정확도로 대응하고 있을 필요는 없다. 상술한 바와 같이, 정합 동작에 있어서, 정합 제어부(116)는, 튜너 포지션 T1, T2를 오프 세트 포지션 또는 온 세트 포지션(스타트 위치)으로부터 목표 위치 ST1, ST2에, 말하자면 강제적으로 이동시키고 나서, 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 이용하는 세밀한 피드백 제어의 정합 동작으로 전환한다. 튜너 포지션 T1, T2를 스타트 위치로부터 목표 위치 ST1, ST2에 이동시키는 동작에서는, 고속성이 중요하다. 이것으로부터, 튜너 포지션 T1, T2의 목표 위치 ST1, ST2는 다소의 오차가 있더라도 허용된다. 따라서, 튜너 포지션 T1, T2의 목표 위치 ST1, ST2의 설정치로서, 예컨대 Γ 차트상에서 반사 계수 Γ를 원점(0, 0) 부근에 수속시키는 적당한 디폴트 값을 이용하는 것도 가능하다.
다른 변형예로서, 도 21에 나타내는 바와 같이, 마이크로파 파워 모니터(130)의 기능의 일부를 CPU(124)의 신호 처리로 치환하는 구성도 가능하다. 도 21의 예에서는, 마이크로파 파워 모니터(130)의 진행파계의 검출기(134(1))에서 얻어지는 진행파 파워 측정치 신호 mpf를 버퍼 앰프 BA0 및 아날로그-디지털(A/D) 변환기 AD0을 통해서 CPU(124)에 입력한다. CPU(124)는, 입력한 신호 mpf의 2승 특성을 직선 보정하여, 표준의 진행파 파워 측정치 신호 MPf를 생성함과 아울러, 다음의 식 (10)으로 표현되는 연산을 행하여 반사파 파워 측정치 신호 MPr을 생성한다.
MPr=MPf*｜ΓM｜2 … (10)
단, ｜ΓM｜은, 반사 계수 측정부(114)에서 얻어지는 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM의 절대치이다.
CPU(124)에서 얻어지는 표준의 진행파 파워 측정치 신호 MPr 및 반사파 파워 측정치 신호 MPr은, 디지털(D/A) 변환기 DA4, DA5 및 버퍼 앰프 BA4, BA5를 통해서 출력되어, 마이크로파 파워의 모니터링 결과를 표시하기 위해 주 제어부(110)에 보내짐과 아울러, 마이크로파 파워의 피드백 제어를 위해 마이크로파 발생기(56)에 주어진다.
도 21의 변형예에 의하면, 마이크로파 파워 모니터(130)의 반사파계의 전부 및 진행파계의 리니어라이저를 생략할 수 있다. 또한, 반사 계수 측정부(114)에서 얻어지는 센서 출력 신호(V1, V2, V3) 내지 반사 계수 Γ의 측정치 ΓM을 자동 정합의 피드백 제어에 이용함과 동시에 반사파 파워 측정치의 연산에도 이용한다. 이것에 의해, 정합이 완료된 상태 내지 정합이 유지되고 있는 상태와 반사파 파워의 모니터 값이 영에 일치 또는 근사하고 있는 상태의 사이에 높은 정확도의 상응 관계가 얻어진다.
상기 실시 형태에 있어서의 4E 튜너의 마이크로파 자동 정합기(60)는 일례이다. 마이크로파 자동 정합기(60)를 3E 튜너로서 구성하는 것도 가능하고, EH 튜너 혹은 스터브 튜너로서 구성하는 것도 가능하다. 채용하는 튜너 형식에 따라서, 마이크로파 자동 정합기(60)에 있어서의 정합 조정부(116), 설정부(118), 구동부(140) 등의 각 부의 기능 또는 구성을 적절히 변형하면 된다.
10 : 플라즈마 처리 장치
12 : 챔버
14 : 유전체창
20 : 스테이지
34 : 배기 장치
56 : 마이크로파 발생부
58 : 도파관
60 : 마이크로파 자동 정합기
66 : 안테나
80 : 처리 가스 공급부
82, 84 : 가스 라인
110 : 주 제어부
114 : 반사 계수 측정부
116 : 정합 제어부
118 : 설정부
120 : 구동부
122 : 프로브형 센서
124 : CPU(마이크로 프로세서)
126 : 메모리
G1, G2, G3, G4 : 분기 도파관
Q1, Q2, Q3, Q4 : 가동 단락판

Claims (14)

  1. 마이크로파 발생기와 마이크로파 방전 방식의 플라즈마 처리 장치를 연결하는 마이크로파 전송 선로의 적어도 일부를 구성하는 도파관에 장착되는 마이크로파 자동 정합기로서,
    상기 도파관의 안 또는 상기 도파관에 접속되는 분기 도파관의 안에서 이동 가능한 가동체와,
    상기 가동체를 일정 범위 내에서 이동시키기 위한 구동부와,
    상기 마이크로파 발생기와 그 부하의 사이에서 임피던스의 정합을 취하기 위해, 상기 구동부를 통해서 상기 가동체의 위치를 제어하는 정합 제어부와,
    상기 가동체보다 상기 마이크로파 발생기에 가까운 위치에서, 상기 도파관의 안을 전파하는 상기 마이크로파의 정재파를 검출하여, 반사 계수의 측정치를 구하는 반사 계수 측정부와,
    소여의 플라즈마 프로세스에 대하여, 반사 계수의 목표치와 그것을 둘러싸는 제 1 근방 범위를 설정함과 아울러, 상기 반사 계수의 목표치에 대응하는 상기 가동체의 위치를 목표 위치로서 설정하는 설정부
    를 갖고,
    상기 정합 제어부는, 상기 플라즈마 프로세스를 위해 행해지는 정합 동작에 있어서, 상기 가동체를 스타트 위치로부터 그 스타트 위치와 상기 목표 위치의 차이에 따른 양만큼 한 방향으로 연속적으로 이동시키고, 그 다음에 상기 반사 계수 측정부에서 얻어지는 반사 계수의 측정치를 감시하여, 상기 반사 계수의 측정치가 상기 제 1 근방 범위의 안에 들어갈 때까지 상기 가동체의 위치를 가변으로 제어하는
    마이크로파 자동 정합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 계수의 목표치는, 상기 플라즈마 처리 장치에서 생성되는 플라즈마에 있어서 플라즈마 발광의 헌팅이 억제되도록 선정되는 마이크로파 자동 정합기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 계수의 목표치는, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서 반사 계수의 목표치를 파라미터로 하여 실시된 상기 플라즈마 프로세스의 실험에 근거하여 결정되는 마이크로파 자동 정합기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 계수의 목표치는, 상기 플라즈마 처리 장치에서 생성되는 플라즈마에 있어서 불연속으로 허용되는 전자 밀도의 복수의 모드 중에서 소정의 제 1 및 제 2 모드에서 각각 얻어지는 제 1 및 제 2 반사 계수의 값의 중간의 값을 취하는 마이크로파 자동 정합기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정합 제어부는, 상기 제 1 근방 범위를 가변의 크기로 설정하는 마이크로파 자동 정합기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 플라즈마 프로세스에 대하여 상기 제 1 근방 범위를 둘러싸는 제 2 근방 범위를 더 설정하고,
    상기 정합 제어부는, 상기 정합 동작에 있어서 상기 반사 계수의 측정치가 상기 제 1 근방 범위의 안에 들어간 후에도 상기 반사 계수 측정부에서 얻어지는 상기 반사 계수의 측정치를 감시하고, 상기 반사 계수의 측정치가 상기 제 2 근방 범위의 밖으로 나왔을 때는 상기 반사 계수의 측정치가 다시 상기 제 1 근방 범위의 안에 들어갈 때까지 상기 가동체의 위치를 가변으로 제어하는
    마이크로파 자동 정합기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정합 제어부는, 상기 제 2 근방 범위를 가변의 크기로 설정하는 마이크로파 자동 정합기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스타트 위치는, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마를 착화시키는데 적합한 상기 가동체의 위치인 마이크로파 자동 정합기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스타트 위치는, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서 착화 직후의 플라즈마를 안정시키는데 적합한 상기 가동체의 위치인 마이크로파 자동 정합기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스타트 위치는, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마의 생성 중에 프로세스 조건의 변경을 위해 인터럽트되었을 때에 플라즈마를 안정시키는데 적합한 상기 가동체의 위치인 마이크로파 자동 정합기.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 스타트 위치를 설정하고,
    상기 정합 제어부는, 상기 정합 동작을 개시하기에 앞서서, 상기 가동체의 위치를 강제적으로 상기 스타트 위치에 맞추는
    마이크로파 자동 정합기.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스타트 위치는, 상기 플라즈마 처리 장치 또는 그것과 동일한 기종의 다른 플라즈마 처리 장치에 의해 스타트 위치를 파라미터로 하여 실시된 상기 플라즈마 프로세스의 실험에 근거하여 결정되는 마이크로파 자동 정합기.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    성기 분기 도파관은, 상기 도파관의 한 측면 또는 복수의 측면에 소정의 레이아웃으로 복수 마련되고,
    각각의 상기 분기 도파관의 안에 상기 가동체로서 가동 단락체가 해당 분기 도파관의 축 방향으로 이동 가능하게 마련되고,
    상기 구동부는, 각각의 상기 가동 단락체를 개별적으로 움직이거나, 또는 복수의 상기 가동 단락체를 연동하여 동시에 움직이기 위한 1개 또는 복수의 전동기를 갖는
    마이크로파 자동 정합기.
  14. 유전체창을 구비한 진공 배기 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 피처리체를 유지하는 스테이지와,
    상기 처리 용기 내에 소정의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 생성용 마이크로파를 방사하기 위한 1개 또는 복수의 슬롯을 갖고, 상기 유전체창의 위에 배치되는 안테나와,
    상기 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와,
    상기 마이크로파 발생기에서 발생된 상기 마이크로파를 상기 안테나까지 전송하는 마이크로파 전송 선로와,
    상기 마이크로파 전송 선로의 적어도 일부를 구성하는 도파관과,
    상기 도파관에 장착되는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 마이크로파 자동 정합기
    를 갖는 플라즈마 처리 장치.
KR1020160028700A 2015-03-12 2016-03-10 마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치 KR102368750B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015049198A JP2016170940A (ja) 2015-03-12 2015-03-12 マイクロ波自動整合器及びプラズマ処理装置
JPJP-P-2015-049198 2015-03-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160110207A KR20160110207A (ko) 2016-09-21
KR102368750B1 true KR102368750B1 (ko) 2022-02-28

Family

ID=56888067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160028700A KR102368750B1 (ko) 2015-03-12 2016-03-10 마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10109463B2 (ko)
JP (1) JP2016170940A (ko)
KR (1) KR102368750B1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6718788B2 (ja) * 2016-10-18 2020-07-08 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波出力装置及びプラズマ処理装置
JP6754665B2 (ja) * 2016-10-18 2020-09-16 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波出力装置及びプラズマ処理装置
JP6752117B2 (ja) * 2016-11-09 2020-09-09 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ源およびマイクロ波プラズマ処理装置
JP7325256B2 (ja) 2019-08-05 2023-08-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2022122425A (ja) * 2021-02-10 2022-08-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び監視装置
US11676801B2 (en) * 2021-05-28 2023-06-13 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
US20230360886A1 (en) * 2022-05-05 2023-11-09 Applied Materials, Inc. Control and prediction of multiple plasma coupling surfaces and corresponding power transfer

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056768A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Canon Inc プラズマ処理装置及び方法
JP2014035887A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、および高周波発生器

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0793525B2 (ja) 1989-03-22 1995-10-09 日本高周波株式会社 多素子整合器を使用するマイクロ波自動負荷整合回路
JP3670188B2 (ja) 2000-03-03 2005-07-13 株式会社京三製作所 インピーダンス整合器
TWI239794B (en) * 2002-01-30 2005-09-11 Alps Electric Co Ltd Plasma processing apparatus and method
JP5710209B2 (ja) * 2010-01-18 2015-04-30 東京エレクトロン株式会社 電磁波給電機構およびマイクロ波導入機構
JP2014154421A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、および高周波発生器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005056768A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Canon Inc プラズマ処理装置及び方法
JP2014035887A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、および高周波発生器

Also Published As

Publication number Publication date
US10109463B2 (en) 2018-10-23
KR20160110207A (ko) 2016-09-21
JP2016170940A (ja) 2016-09-23
US20160268101A1 (en) 2016-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102368750B1 (ko) 마이크로파 자동 정합기 및 플라즈마 처리 장치
TWI604494B (zh) Plasma processing apparatus, plasma processing method, and high frequency generator
TWI239794B (en) Plasma processing apparatus and method
JP5836144B2 (ja) マイクロ波放射機構および表面波プラズマ処理装置
CN101971302B (zh) 微波导入机构、微波等离子体源和微波等离子体处理装置
KR101490572B1 (ko) 전자파 급전 기구 및 마이크로파 도입 기구
KR102469576B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US9384945B2 (en) Automatic matching unit and plasma processing apparatus
WO2018101065A1 (ja) プラズマ処理装置
KR101290676B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법
JP7108623B2 (ja) 高温環境において高周波電力を測定するための電圧－電流プローブ、及び電圧－電流プローブを較正する方法
KR20030043670A (ko) 플라스마 처리장치
US11410835B2 (en) Plasma density monitor, plasma processing apparatus, and plasma processing method
JP3923323B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US10832892B2 (en) Antenna, plasma processing device and plasma processing method
JP7374023B2 (ja) 検査方法及びプラズマ処理装置
US20220223380A1 (en) Microwave supply mechanism, plasma treatment apparatus, and plasma treatment method
KR20200140711A (ko) 플라스마 전계 모니터, 플라스마 처리 장치, 및 플라스마 처리 방법
JP6444782B2 (ja) チューナおよびマイクロ波プラズマ源
US9659752B2 (en) Method for presetting tuner of plasma processing apparatus and plasma processing apparatus
JPH10261496A (ja) マイクロ波プラズマ処理方法および装置

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