KR102433474B1 - 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 금속창을 이용한 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마의 상태를 감시할 수 있는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 본 개시의 일 태양에 의한 플라즈마 처리 장치는, 본체 용기와, 상기 본체 용기의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 하나 또는 복수의 고주파 안테나와, 상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나 사이에 배치되고, 상기 본체 용기와 절연됨과 더불어 서로 절연된 복수의 금속창과, 상기 복수의 금속창의 각각에 접속되고, 생성된 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마 검출부를 구비한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 제어 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD}
본 개시는, 플라즈마 처리 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
금속창을 이용한 유도 결합형의 플라즈마 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 2015-15342호 공보
본 개시는, 금속창을 이용한 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마의 상태를 감시할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 의한 플라즈마 처리 장치는, 본체 용기와, 상기 본체 용기의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 하나 또는 복수의 고주파 안테나와, 상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나 사이에 배치되고, 상기 본체 용기와 절연됨과 더불어 서로 절연된 복수의 금속창과, 상기 복수의 금속창의 각각에 접속되고, 생성된 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마 검출부를 구비한다.
본 개시에 의하면, 금속창을 이용한 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마의 상태를 감시할 수 있다.
도 1은 일 실시형태의 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치가 구비하는 플라즈마 검출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 플라즈마 처리 장치의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 플라즈마 처리 장치의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하면서, 본 개시의 한정적이 아닌 예시의 실시형태에 대해서 설명한다. 첨부의 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
〔플라즈마 처리 장치〕
도 1은, 일 실시형태의 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 예를 들면 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 유리 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성할 때의 금속막, ITO막, 산화막 등의 에칭이나, 레지스트막의 애싱 처리 등의 플라즈마 처리에 이용할 수 있다. FPD는, 예를 들면 액정 디스플레이, 전기발광 디스플레이, 플라즈마 디스플레이이다. 또한, 플라즈마 처리 장치(100)는, FPD용 유리 기판에 한정하지 않고, 태양 전지 패널용 유리 기판이나 반도체 웨이퍼에 대해서 그 제조 과정에서 실시되는 각종의 플라즈마 처리에도 이용할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 본체 용기(1)를 갖는다. 본체 용기(1)는, 도전성 재료, 예를 들면 양극 산화 처리에 의해 내벽면에 양극 산화막이 형성된 알루미늄으로 이루어지는 각통 형상의 기밀한 용기이다. 본체 용기(1)는, 접지선(2)에 의해 접지되어 있다. 본체 용기(1)의 내부는, 금속창(3)에 의해 상방의 안테나실(4)과 하방의 처리실(5)로 구획되어 있다.
금속창(3)은, 지지 선반(6)과, 지지 빔(7)과, 금속창(30a∼30d)을 포함한다. 지지 선반(6) 및 지지 빔(7)은, 본체 용기(1)에 있어서의 안테나실(4)의 측벽(4a)과 처리실(5)의 측벽(5a) 사이에 있어서 본체 용기(1)의 내측으로 돌출되도록 마련되어 있다. 금속창(30a∼30d)은, 지지 선반(6) 및 지지 빔(7)에 절연체(28)에 의해 서로 절연되어서 탑재되어 있다.
처리실(5)의 천장벽이 되는 금속창(3)의 대부분은, 금속창(30a∼30d)이 차지한다. 금속창(30a∼30d)은, 각각 직사각형 형상을 갖는다. 금속창(30a∼30d)은, 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 비(非)자성 금속에 의해 형성되어 있다. 금속창(30a∼30d)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 경우, 내식성을 높이기 위해서, 적어도 처리실(5)측의 면(하면)에 양극 산화막 혹은 세라믹 용사막, 또는 세라믹제 혹은 석영제의 커버를 형성하는 것이 바람직하다.
금속창(30a∼30d)에는, 생성된 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마 검출부(80)가 접속되어 있다. 플라즈마 검출부(80)는, 금속창(30a∼30d)에 교류 전압을 인가했을 때의 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 플라즈마의 상태를 검출한다. 한편, 플라즈마 검출부(80)의 상세에 대해서는 후술한다.
지지 선반(6) 및 지지 빔(7)은, 도전성 재료, 예를 들면 알루미늄 등의 비자성 금속으로 구성되고, 본체 용기(1)와 전기적으로 접속되어 있다. 절연체(28)는, 전기적 절연체이며, 예를 들면 세라믹, 석영, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이다. 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 지지 빔(7)은 처리 가스 공급용의 샤워 하우징을 겸하고 있고, 지지 빔(7)의 내부에 기판 G의 처리 대상의 면에 대해서 평행하게 연장되는 가스 유로(8)가 형성되어 있다. 가스 유로(8)에는, 처리실(5)의 내부에 처리 가스를 분출하는 복수의 가스 토출 구멍(8a)이 형성되어 있다. 가스 토출 구멍(8a)은, 처리 가스 공급 기구(9)로부터 가스 공급관(10)을 통해서 가스 유로(8)에 공급되는 처리 가스를 처리실(5)의 내부에 토출한다. 한편, 처리 가스는, 금속창(30a∼30d)을 샤워 헤드로서 구성하면, 금속창(30a∼30d)으로부터 공급할 수도 있다.
금속창(3)의 상측에 형성된 안테나실(4)에는, 금속창(30a∼30d)에 면하도록 고주파 안테나(11)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(11)는, 절연 부재로 이루어지는 스페이서(12)를 개재해서 금속창(30a∼30d)과 일정 간격으로 이간하여 배치되어 있다. 고주파 안테나(11)에는, 정합기(14) 및 급전선(15)을 통해서 제 1 고주파 전원(13)이 접속되어 있고, 플라즈마 처리의 실행 중에는, 유도 전계 형성용의 고주파 전력이 고주파 안테나(11)에 도입된다. 고주파 전력의 주파수는, 예를 들면 13.56MHz이다.
고주파 안테나(11)는, 고주파 전력이 공급됨으로써, 본체 용기(1)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다. 보다 구체적으로는, 고주파 안테나(11)에 고주파 전력이 공급되면, 금속창(30a∼30d)에 와전류(eddy current)가 유기되고, 이 와전류에 의해서 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 형성된 유도 전계에 의해, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화된다.
처리실(5)에는, 금속창(30a∼30d)과 대향하도록 기판 G를 탑재하는 탑재대(16)가, 본체 용기(1)로부터 절연 부재(17)에 의해서 전기적으로 절연된 상태로 배치되어 있다. 탑재대(16)는, 도전성 재료, 예를 들면 알루미늄으로 구성되고, 그 표면은 양극 산화 처리되어 있다. 탑재대(16)에는 정전 척(도시하지 않음)이 마련되어 있고, 기판 G는 정전 척에 의해서 탑재대(16)에 흡착 유지된다.
탑재대(16)에는 정합기(19) 및 급전선(20)을 통해서 제 2 고주파 전원(18)이 접속되어 있고, 플라즈마 처리의 실행 중에는, 바이어스용의 고주파 전력이 탑재대(16)에 인가된다. 고주파 전력의 주파수는, 예를 들면 3.2MHz이다. 바이어스용의 고주파 전력이 탑재대(16)에 인가됨으로써, 처리실(5)의 내부에서 생성한 플라즈마에 포함되는 이온을 효과적으로 기판 G로 인입할 수 있다.
탑재대(16)의 내부에는, 기판 G의 온도를 제어하기 위한 세라믹 히터 등의 가열부나 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와 온도 센서 등이 마련된다. 또한, 기판 G의 지지 수단은, 탑재대(16)로 한정되는 것은 아니고, 바이어스용 고주파 전력의 공급이나 온도 조절 기구가 불필요한 경우에는, 기판 G를 하부 또는 측부로부터 돌출된 핀 혹은 봉 형상 부재로 지지해도 되고, 또는, 반송 기구의 픽 등으로 지지해도 된다.
처리실(5)의 측벽(5a)에는, 처리실(5)의 내부에 기판 G를 반입출하는 반입출구(21)가 마련되어 있다. 반입출구(21)는, 게이트 밸브(22)에 의해서 개폐된다. 처리실(5)의 바닥벽(5b)에는, 처리실(5)의 내부를 배기하는 배기구(23)가 마련되어 있다. 배기구(23)에는, 진공 펌프 등을 포함하는 배기 장치(24)가 접속된다. 배기 장치(24)에 의해 처리실(5)의 내부가 배기되고, 플라즈마 처리의 실행 중에는 처리실(5)의 내부의 압력이 소정의 진공 분위기(예를 들면 1.33Pa)로 설정, 유지된다.
플라즈마 처리 장치(100)의 각 부는, 제어 장치(90)에 의해 제어된다. 제어 장치(90)는, 마이크로프로세서(91), ROM(Read Only Memory)(92), RAM(Random Access Memory)(93)을 갖는다. ROM(92)이나 RAM(93)에는, 플라즈마 처리 장치(100)의 프로세스 시퀀스 및 제어 파라미터인 프로세스 레시피가 기억되어 있다. 마이크로프로세서(91)는, 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 기초하여, 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 제어부의 일례이다. 또한, 제어 장치(90)는, 터치 패널(94) 및 디스플레이(95)를 갖고, 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 따라서 소정의 제어를 행할 때의 입력이나 결과의 표시 등이 가능하게 되어 있다.
이러한 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서 플라즈마 처리를 행할 때에는, 우선, 기판 G가, 반송 암(도시하지 않음)에 유지된 상태로, 개구한 게이트 밸브(22)로부터 반입출구(21)를 지나 처리실(5)의 내부에 반입된다. 게이트 밸브(22)는 기판 G가 반입된 후에 닫혀진다. 기판 G는, 탑재대(16)의 상방까지 반송되면, 반송 암으로부터 지지 핀(도시하지 않음)에 옮겨지고, 지지 핀이 강하하는 것에 의해 탑재대(16)에 탑재된다. 처리실(5)의 내부의 압력은, 배기 장치(24)에 의해 소정의 진공도로 유지된다. 처리 가스 공급 기구(9)로부터 가스 공급관(10)을 통해서 가스 유로(8)에 처리 가스가 공급되고, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 처리실(5)의 내부에 도입된다. 제 1 고주파 전원(13)으로부터 정합기(14) 및 급전선(15)을 통해서 고주파 안테나(11)에 공급된 유도 전계 형성용의 고주파 전력에 의해, 금속창(30a∼30d)에 와전류가 유기되고, 이 와전류에 의해서 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 형성된 유도 전계에 의해, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화되고, 기판 G에 플라즈마 처리가 실시된다.
〔플라즈마 검출부〕
도 2는, 도 1의 플라즈마 처리 장치(100)가 구비하는 플라즈마 검출부(80)를 설명하기 위한 도면이고, 고주파 안테나(11) 및 금속창(30a∼30d)을 상면에서 본 개략도이다. 플라즈마 검출부(80)는, 금속창(30a∼30d)에 교류 전압을 인가했을 때의 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 플라즈마의 상태를 검출한다.
플라즈마 검출부(80)는, 교류 전원(81)과, 측정기(82a∼82d)와, 로우 패스 필터(83a∼83d)를 포함한다.
교류 전원(81)은, 급전선(84a∼84d)을 통해서 금속창(30a∼30d)과 접속되어 있다. 교류 전원(81)은, 제어 장치(90)의 제어에 의해, 급전선(84a∼84d)을 통해서 금속창(30a∼30d)에 교류 전압을 인가한다. 교류 전압의 전압값은 예를 들면 수V이고, 주파수는 예를 들면 수십 kHz이다. 한편, 도 2에서는, 4개의 금속창(30a∼30d)에 대해서 1개의 교류 전원(81)을 마련하고 있는 경우를 나타내고 있지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속창(30a∼30d)의 각각에 1개의 교류 전원(81)을 마련해도 된다.
측정기(82a∼82d)는, 금속창(30a∼30d)의 각각에 대응해서 마련되어 있다. 측정기(82a∼82d)는, 교류 전원(81)으로부터 급전선(84a∼84d)을 통해서 금속창(30a∼30d)에 교류 전압이 인가되면, 플라즈마 처리 중에 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를, 급전선(84a∼84d)을 통해서 측정한다.
로우 패스 필터(83a∼83d)는, 각각 급전선(84a∼84d)에 개설되어 있다. 로우 패스 필터(83a∼83d)는, 각각 급전선(84a∼84d)을 흐르는 교류 전류 중 불필요한 고주파 성분을 제거하는 것에 의해, 불필요한 고조파 성분이 급전선(84a∼84d)을 통해서 측정기(82a∼82d)에 흘러들어오는 것을 방지한다. 또한, 급전선(84a∼84d)의 각각에는, 콘덴서가 개설되어 있어도 된다.
이러한 플라즈마 검출부(80)에서는, 제어 장치(90)의 제어에 의해 교류 전원(81)으로부터 금속창(30a∼30d)에 교류 전압이 인가되면, 측정기(82a∼82d)는 플라즈마 처리 중에 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를, 급전선(84a∼84d)을 통해서 측정한다. 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류는, 처리실(5)의 내부에 있어서 생성되는 플라즈마에 흐르는 전류와 등가이다. 그 때문에, 플라즈마 처리 중에 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를 측정함으로써, 처리실(5)의 내부에 있어서 생성되는 플라즈마의 상태를 검출할 수 있다.
측정기(82a∼82d)는, 측정한 전류의 파형을 나타내는 신호를 제어 장치(90)에 송신한다. 신호를 수신한 제어 장치(90)의 마이크로프로세서(91)는, 신호에 포함되는 전류의 파형을 푸리에 변환해서 해석하고, 플라즈마의 상태를 산출한다. 플라즈마의 상태는, 예를 들면 전자 밀도 Ne, 전자 온도 Te이다. 이에 의해, 4개의 금속창(30a∼30d)의 각각의 하방에 있어서의 플라즈마의 상태를 실시간으로 감시할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 처리 중의 플라즈마의 상태의 경시 변화나 면내 분포의 변동을 검지할 수 있다.
마이크로프로세서(91)는, 측정기(82a∼82d)에 의한 측정 결과에 기초하여 산출한 플라즈마의 상태(예를 들면, 플라즈마의 전자 밀도 Ne, 전자 온도 Te)에 따라서, 플라즈마 처리 장치(100)의 장치 파라미터를 보정한다. 이에 의해, 처리실(5)의 내부에 있어서 생성되는 플라즈마의 상태의 경시 변화나 면내 분포를 조정할 수 있다. 한편, 장치 파라미터는, 예를 들면 제 1 고주파 전원(13)의 출력(고주파 전력)이나 주파수, 처리실(5)의 내부의 압력이다.
도 3은, 플라즈마 처리 장치의 다른 예를 나타내는 도면이며, 고주파 안테나 및 금속창을 상면에서 본 개략도이다. 도 3에 나타나는 플라즈마 처리 장치는, 본체 용기(1)가 원통 형상의 기밀한 용기이고, 금속창(30a∼30d)의 각각이 중심각을 90도로로 하는 부채꼴 형상이다.
도 3에 나타나는 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 전술의 플라즈마 처리 장치(100)와 마찬가지로, 플라즈마 검출부(80)는, 금속창(30a∼30d)에 교류 전압을 인가했을 때의 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 플라즈마의 상태를 검출한다. 이에 의해, 4개의 금속창(30a∼30d)의 하방에 있어서의 둘레 방향의 플라즈마의 상태의 분포를 감시할 수 있다. 구체적으로는, 제어 장치(90)의 제어에 의해 교류 전원(81)으로부터 금속창(30a∼30d)에 교류 전압이 인가되면, 측정기(82a∼82d)는 플라즈마 처리 중에 금속창(30a∼30d)에 흐르는 전류를, 급전선(84a∼84d)을 통해서 측정한다. 측정기(82a∼82d)는, 측정한 전류의 파형을 나타내는 신호를 제어 장치(90)에 송신한다. 신호를 수신한 제어 장치(90)의 마이크로프로세서(91)는, 신호에 포함되는 전류의 파형을 푸리에 변환해서 해석하고, 플라즈마의 상태를 산출한다. 이에 의해, 4개의 금속창(30a∼30d)의 각각의 하방에 있어서의 플라즈마의 상태를 감시할 수 있다. 이에 의해, 4개의 금속창(30a∼30d)의 각각의 하방에 있어서의 플라즈마의 상태를 실시간으로 감시할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 처리 중의 플라즈마의 상태의 경시 변화나 면내 분포의 변동을 검지할 수 있다.
마이크로프로세서(91)는, 측정기(82a∼82d)에 의한 측정 결과에 기초하여 산출한 플라즈마의 상태(예를 들면, 플라즈마의 전자 밀도 Ne, 전자 온도 Te)에 따라서, 플라즈마 처리 장치(100)의 장치 파라미터를 보정한다. 이에 의해, 처리실(5)의 내부에 있어서 생성되는 플라즈마의 상태의 경시 변화나 면내 분포를 조정할 수 있다.
도 4는, 플라즈마 처리 장치의 또 다른 예를 나타내는 도면이며, 고주파 안테나 및 금속창을 상면에서 본 개략도이다. 도 4에 나타나는 플라즈마 처리 장치는, 6개의 금속창(30e∼30j)과, 3개의 고주파 안테나(11a∼11c)와, 플라즈마 검출부(80A)를 갖는다.
고주파 안테나(11a)는, 금속창(3)의 상측에 형성된 안테나실(4)에, 평면뷰(view)로 금속창(30e∼30g)의 각각의 적어도 일부와 겹치도록 배치되어 있다. 플라즈마 처리 동안, 고주파 안테나(11a)에는 유도 전계 형성용의 고주파 전력이, 제 1 고주파 전원(13a)으로부터 정합기(14a) 및 급전선(15a)을 통해서 공급된다. 고주파 전력이 고주파 안테나(11a)에 공급됨으로써, 금속창(30e∼30g)에 와전류가 유기되고, 이 와전류에 의해서 처리실(5)의 내부의 금속창(30e∼30g)의 하방의 영역에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 형성된 유도 전계에 의해, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화된다.
고주파 안테나(11b)는, 금속창(3)의 상측에 형성된 안테나실(4)에, 평면뷰로 금속창(30e∼30g) 및 금속창(30h∼30j)의 각각의 적어도 일부와 겹치도록 배치되어 있다. 플라즈마 처리 동안, 고주파 안테나(11b)에는 유도 전계 형성용의 고주파 전력이, 제 1 고주파 전원(13b)으로부터 정합기(14b) 및 급전선(15b)을 통해서 공급된다. 고주파 전력이 고주파 안테나(11b)에 공급됨으로써, 금속창(30e∼30g) 및 금속창(30h∼30j)에 와전류가 유기되고, 이 와전류에 의해서 처리실(5)의 내부의 금속창(30e∼30g) 및 금속창(30h∼30j)의 하방의 영역에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 형성된 유도 전계에 의해, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화된다.
고주파 안테나(11c)는, 금속창(3)의 상측에 형성된 안테나실(4)에, 평면뷰로 금속창(30h∼30j)의 각각의 적어도 일부와 겹치도록 배치되어 있다. 플라즈마 처리 동안, 고주파 안테나(11c)에는 유도 전계 형성용의 고주파 전력이, 제 1 고주파 전원(13c)으로부터 정합기(14c) 및 급전선(15c)을 통해서 공급된다. 고주파 전력이 고주파 안테나(11c)에 공급됨으로써, 금속창(30h∼30j)에 와전류가 유기되고, 이 와전류에 의해서 처리실(5)의 내부의 금속창(30h∼30j)의 하방의 영역에 유도 전계가 형성된다. 그리고, 형성된 유도 전계에 의해, 가스 토출 구멍(8a)으로부터 공급된 처리 가스가 처리실(5)의 내부의 플라즈마 생성 영역에 있어서 플라즈마화된다.
플라즈마 검출부(80A)는, 금속창(30e∼30j)에 교류 전압을 인가했을 때의 금속창(30e∼30j)에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 플라즈마의 상태를 검출한다. 이에 의해, 6개의 금속창(30e∼30j)의 하방에 있어서의 플라즈마의 상태의 분포를 감시할 수 있다. 구체적으로는, 제어 장치(90)의 제어에 의해 교류 전원(81)으로부터 금속창(30e∼30j)에 교류 전압이 인가되면, 측정기(82e∼82j)는 플라즈마 처리 중에 금속창(30e∼30j)에 흐르는 전류를, 급전선(84e∼84j)을 통해서 측정한다. 측정기(82e∼82j)는, 측정한 전류의 파형을 나타내는 신호를 제어 장치(90)에 송신한다. 신호를 수신한 제어 장치(90)의 마이크로프로세서(91)는, 신호에 포함되는 전류의 파형을 푸리에 변환해서 해석하고, 플라즈마의 상태를 산출한다. 이에 의해, 6개의 금속창(30e∼30j)의 각각의 하방에 있어서의 플라즈마의 상태를 실시간으로 감시할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 처리 중의 플라즈마의 상태의 경시 변화나 면내 분포의 변동을 검지할 수 있다.
마이크로프로세서(91)는, 측정기(82e∼82j)에 의한 측정 결과에 기초하여 산출한 플라즈마의 상태에 따라서, 산출에 사용한 측정기(82e∼82j)에 대응하는 고주파 안테나(11a∼11c)에 공급되는 고주파 전력을 플라즈마 처리 중에 실시간으로 제어한다. 구체적으로는, 마이크로프로세서(91)는, 산출한 플라즈마의 전자 밀도 Ne 및 전자 온도 Te에 따라서, 대응하는 고주파 안테나(11a∼11c)에 접속된 제 1 고주파 전원(13a∼13c)이 공급하는 고주파 전력을 제어한다. 이에 의해, 처리실(5)의 내부에 있어서 생성되는 플라즈마의 상태의 분포를 조정할 수 있다.
예를 들면, 측정기(82e∼82g)가 측정한 금속창(30e∼30g)에 흐르는 전류가, 측정기(82h∼82j)가 측정한 금속창(30h∼30j)에 흐르는 전류보다도 작은 경우, 마이크로프로세서(91)는, 고주파 안테나(11a)에 공급되는 고주파 전력을 크게 한다. 또는, 마이크로프로세서(91)는, 고주파 안테나(11c)에 공급되는 고주파 전력을 작게 한다.
한편, 측정기(82e∼82g)가 측정한 금속창(30e∼30g)에 흐르는 전류가, 측정기(82h∼82j)가 측정한 금속창(30h∼30j)에 흐르는 전류보다도 큰 경우, 마이크로프로세서(91)는, 고주파 안테나(11a)에 공급되는 고주파 전력을 작게 한다. 또는, 마이크로프로세서(91)는, 고주파 안테나(11c)에 공급되는 고주파 전력을 크게 한다.
한편, 도 4의 예에서는, 복수의 금속창에 대응해서 하나 또는 복수의 고주파 안테나가 배치되어 있는 경우를 설명했지만, 본 개시는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 금속창과 고주파 안테나가 1 대 1로 대응하도록 배치해도 된다. 이 경우, 처리실(5)의 내부에 있어서 생성되는 플라즈마의 상태의 분포를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.
이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기의 실시형태는, 첨부의 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
1 : 본체 용기
11, 11a∼11c: 고주파 안테나
30a∼30j: 금속창
80, 80A: 플라즈마 검출부
90: 제어 장치
100: 플라즈마 처리 장치

Claims (7)

  1. 본체 용기와,
    상기 본체 용기의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 하나 또는 복수의 고주파 안테나와,
    상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나 사이에 배치되고, 상기 본체 용기와 절연됨과 더불어 서로 절연된 복수의 금속창과,
    상기 복수의 금속창의 각각에 접속되고, 생성된 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마 검출부
    를 구비하되,
    상기 플라즈마 검출부는, 상기 금속창에 교류 전압을 인가해서 해당 금속창에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 상기 플라즈마의 상태를 검출하는,
    플라즈마 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 검출부는, 상기 복수의 금속창의 각각에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 상기 복수의 금속창의 각각에 대응하는 상기 플라즈마의 상태를 검출하는,
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 상태는, 플라즈마의 전자 밀도, 전자 온도 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    플라즈마 처리 시에 상기 플라즈마 검출부가 검출한 상기 플라즈마의 상태에 기초해서, 상기 플라즈마 처리의 조건을 제어하는 제어부를 구비하는,
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리의 조건은, 상기 고주파 안테나에 공급하는 고주파 전력을 포함하는,
    플라즈마 처리 장치.
  7. 본체 용기와,
    상기 본체 용기의 내부의 플라즈마 생성 영역에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 하나 또는 복수의 고주파 안테나와,
    상기 플라즈마 생성 영역과 상기 고주파 안테나 사이에 배치되고, 상기 본체 용기와 절연됨과 더불어 서로 절연된 복수의 금속창과,
    상기 복수의 금속창의 각각에 접속되고, 생성된 플라즈마의 상태를 검출하는 플라즈마 검출부로서, 상기 금속창에 교류 전압을 인가해서 해당 금속창에 흐르는 전류를 측정하는 것에 의해, 상기 플라즈마의 상태를 검출하는, 상기 플라즈마 검출부
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 사용해서, 플라즈마를 제어하는 제어 방법으로서,
    플라즈마 처리 시에 상기 플라즈마 검출부가 검출한 상기 플라즈마의 상태에 기초해서, 상기 플라즈마 처리의 조건을 제어하는,
    제어 방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100617A (ja) 2000-02-16 2002-04-05 Hitachi Ltd プラズマ処理装置におけるプロセスモニター方法及びモニター装置及びそれを用いた試料の処理方法
JP5329167B2 (ja) 2007-11-21 2013-10-30 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置、誘導結合プラズマ処理方法および記憶媒体
JP2017079127A (ja) * 2015-10-20 2017-04-27 国立研究開発法人産業技術総合研究所 誘導性結合プラズマ発生装置、セルフバイアス印加装置、プラズマ処理装置、プラズマ生成方法、およびセルフバイアス印加方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6077387A (en) * 1999-02-10 2000-06-20 Stmicroelectronics, Inc. Plasma emission detection for process control via fluorescent relay
JP5479867B2 (ja) * 2009-01-14 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP2013105664A (ja) * 2011-11-15 2013-05-30 Tokyo Electron Ltd 高周波アンテナ回路及び誘導結合プラズマ処理装置
JP6001963B2 (ja) * 2012-08-31 2016-10-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ生成装置、アンテナ構造体及びプラズマ生成方法
KR101775751B1 (ko) * 2012-11-14 2017-09-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP6334102B2 (ja) * 2013-07-04 2018-05-30 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分布調整方法
JP6228400B2 (ja) * 2013-07-16 2017-11-08 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置
JP6240441B2 (ja) * 2013-09-06 2017-11-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
US10141166B2 (en) * 2014-08-15 2018-11-27 Applied Materials, Inc. Method of real time in-situ chamber condition monitoring using sensors and RF communication
JP6890459B2 (ja) * 2017-04-14 2021-06-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100617A (ja) 2000-02-16 2002-04-05 Hitachi Ltd プラズマ処理装置におけるプロセスモニター方法及びモニター装置及びそれを用いた試料の処理方法
JP5329167B2 (ja) 2007-11-21 2013-10-30 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置、誘導結合プラズマ処理方法および記憶媒体
JP2017079127A (ja) * 2015-10-20 2017-04-27 国立研究開発法人産業技術総合研究所 誘導性結合プラズマ発生装置、セルフバイアス印加装置、プラズマ処理装置、プラズマ生成方法、およびセルフバイアス印加方法

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