KR20030096288A - 마이크로파 플라즈마 공정 장치 및 플라즈마 공정 제어 방법 - Google Patents

마이크로파 플라즈마 공정 장치 및 플라즈마 공정 제어 방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마 공정 장치의 도파관(26)을 통해 공정실로 마이크로파를 도입하여, 플라즈마를 발생시킨다. 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 반사파의 전력을 반사 모니터(40)와 전력 모니터(42)로써 모니터한다. 또한, 마그네트론(24)에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 입사 모니터(36)와 주파수 모니터(48)로 모니터한다. 모니터한 반사파의 전력과 주파수에 기초하여 마그네트론(24)에 공급하는 전력을 제어한다. 이러한 방법으로 플라즈마 밀도를 일정하게 제어한다.

Description

마이크로파 플라즈마 공정 장치 및 플라즈마 공정 제어 방법{DEVICE AND CONTROL METHOD FOR MICRO WAVE PLASMA PROCESSING}
최근, 플라즈마 공정 장치에 있어서, 마이크로파 플라즈마 공정 장치가 주목받고 있다. 마이크로파 플라즈마 공정 장치는 평행 평판형 플라즈마 공정 장치나 ECR 플라즈마 공정 장치와 같은 다른 플라즈마 공정 장치와 비교하여 플라즈마 포텐셜이 낮기 때문에, 낮은 전자 온도 및 낮은 이온 조사(照射) 에너지를 갖는 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
따라서, 마이크로파 플라즈마 공정 장치에 따르면, 플라즈마 처리를 실시하는 기판에 대한 금속 오염이나 이온 조사에 의한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마 여기 공간을 공정 공간에서 분리하는 것이 가능하기 때문에, 기판 재료나 기판상에 형성된 패턴에 의존하지 않는 플라즈마 공정을 실시할 수 있다.
마이크로파 플라즈마 공정 장치는 마그네트론에 의해 발생된 예컨대 2.45 GHz의 마이크로파를 공정실에 도입하기 위한 슬롯 안테나(전극)를 갖는다. 마그네트론에 의해 발생된 마이크로파는 도파관 및 동축관을 통하여 슬롯 안테나(전극)에 공급되어, 슬롯 안테나로부터 공정실 안으로 도입된다.
마이크로파의 일부는 동축관으로부터 슬롯 안테나에 입사할 때에 접속부에서 반사되어 도파관으로 되돌아가 버린다. 또한, 슬롯 안테나의 바로 아래에서 플라즈마가 발생하면, 플라즈마에 의해 마이크로파는 반사되어, 동축관을 통하여 도파관으로 되돌아가 버린다. 그래서, 도파관의 도중에 정합기(튜너)를 설치하여, 반사되어 되돌아온 마이크로파를 다시 슬롯 안테나로 되돌리고 있다. 마그네트론과 정합기 사이에는 마이크로파의 입사파를 검출하는 입사 모니터가 설치되고, 이 입사 모니터로 검출되는 입사파가 일정해지도록 제어함으로써, 일정한 마이크로파가 플라즈마 여기 가스에 도입되도록 제어하고 있다. 정합기는 공정실 내의 부하 임피던스를 계산에 의해 구하여 반사파를 되돌리는 구성이기 때문에 정밀도는 그다지 높지 않고, 반사파 전부를 되돌릴 수는 없다. 그래서, 입사 모니터의 상류측에 반사파를 흡수하는 필터가 설치되고, 반사파가 마그네트론에 되돌아가지 않도록 하고 있다.
전술한 입반사파 모니터는 마그네트론과 정합기 사이에, 즉 마그네트론측으로부터 보면 정합기의 상류에 설치되어 있다. 따라서, 이 입사 모니터로써, 정합기에 의해 되돌아오지 않은 반사파를 모니터할 수 있지만, 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 전력을 모니터할 수는 없다.
여기서, 플라즈마에 의해 반사되는 마이크로파의 양은 발생된 플라즈마의 밀도에 의해 변화되기 때문에, 반사파의 전력은 플라즈마 밀도를 나타내는 지표가 된다. 그러나, 종래의 마이크로파 플라즈마 공정 장치에서는 마이크로파의 플라즈마에 의한 반사는 모니터할 수 없고, 발생한 플라즈마의 밀도에 기초하여 도입하는 마이크로파를 제어할 수 없었다.
또한, 마그네트론에 의해 발생되는 마이크로파의 주파수는 ±2% 정도의 변동이 있어, 발생하는 플라즈마의 밀도는 마이크로파의 주파수 변동에 의해 변화되어 버린다. 즉, 마이크로파의 주파수 변동은 플라즈마 밀도가 변화되는 요인의 하나가 되었다. 그러나, 종래의 마이크로파 플라즈마 공정 장치에서는 실제로 슬롯 안테나에 공급되는 마이크로파의 주파수는 모니터되지 않았고, 마이크로파의 주파수 변동에 의한 플라즈마 밀도의 변화에 대한 방지 대책은 실시되고 있지 않았다. 따라서, 플라즈마 밀도의 변동에 의한 반사파의 변화에는 마이크로파의 주파수 변동에 의한 변화분이 포함되게 된다.
본 발명은 플라즈마 공정 장치에 관한 것이며, 특히 마이크로파로써 여기시킨 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 행하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 플라즈마 공정 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 마그네트론으로부터 플라즈마 여기용 공간에 이르는 마이크로파의 경로를 도시하는 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치에 있어서의 동축관과 슬롯 안테나와의 접속부의 확대 단면도이며, 도 3의 (a)는 개량하기 전의 접속부의 구조를 도시하고, 도 3의 (b)는 개량 후의 접속부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 개량 전의 접속부를 갖는 동축관에 의해 마이크로파를 공급한 경우의 반사 계수와, 개량 후의 접속부를 갖는 동축관에 의해 마이크로파를 공급한 경우의 반사 계수를 도시하는 그래프이다.
도 5는 동축관의 접속부를 개량한 경우의 반사 특성을 계산으로 구한 결과를 도시하는 그래프이다.
발명의 개시
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 마이크로파의 반사파를 모니터함으로써 플라즈마 밀도를 일정하게 제어할 수 있는 마이크로파 플라즈마 공정 장치 및 플라즈마 공정 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서는, 후술하는 각 수단을 강구한하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마이크로파 플라즈마 공정 장치는 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 실시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치로서, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와, 플라즈마 공정을 실시하기 위해서 피처리체를 수용하는 공정실과, 상기 마이크로파 발생기로 발생한 마이크로파를 상기 공정실로 유도하는 도파관과, 상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 반사파의 전력을 모니터하는 반사파 모니터 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 마이크로파 플라즈마 공정 장치는 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 실시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치로서, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와, 플라즈마 공정을 실시하기 위해서 피처리체를 수용하는 공정실과, 상기 마이크로파 발생기로 발생시킨 마이크로파를 상기 공정실로 유도하는 도파관과, 상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 검출하는 주파수 모니터 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 마이크로파 플라즈마 공정 장치는 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 실시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치로서, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와, 플라즈마 공정을 실시하기 위해서 피처리체를 수용하는 공정실과, 상기 마이크로파 발생기로 발생시킨 마이크로파를 상기 공정실로 유도하는 도파관과, 상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 반사파의 전력을 모니터하는 반사파 모니터 수단과, 상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 검출하는 주파수 모니터 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 플라즈마 공정 제어 방법은 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리체를 처리하는 플라즈마 공정 제어 방법으로서, 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 도파관을 통해 공정실로 유도함으로써 상기 공정실내에서 플라즈마를 발생시켜, 상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 반사파의 전력을 모니터하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 플라즈마 공정 제어 방법은 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리체를 처리하는 플라즈마 공정 제어 방법으로서, 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 도파관을 통해 공정실로 유도함으로써 상기 공정실 내에서 플라즈마를 발생시켜, 상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 모니터하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 플라즈마 공정 제어 방법은 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리체를 처리하는 플라즈마 공정 제어 방법으로서, 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 도파관을 통해 공정실로 유도함으로써 상기 공정실 내에서 플라즈마를 발생시켜, 상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 모니터하고, 상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 반사파의 전력을 모니터하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명에 따르면, 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 전력을 검출한다. 마이크로파의 플라즈마에 의한 반사율은 플라즈마 밀도에 의존한다. 이 때문에, 반사파의 전력을 모니터함으로써 플라즈마 밀도를 모니터할 수 있어, 최적의 플라즈마 밀도가 되도록 플라즈마 공정을 제어할 수 있다. 특히, 반사파의 전력에 기초하여 플라즈마 발생기에 공급하는 전력을 제어함으로써 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 모니터함으로써 주파수 변동에 기인하는 플라즈마 밀도의 변동을 모니터할 수 있다. 특히, 모니터한 주파수에 기초하여 플라즈마 발생기에 공급하는 전력을 제어함으로써 주파수 변동이 있더라도 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 반사파의 전력과 마이크로파의 주파수에 기초하여 플라즈마 발생기에 공급하는 전력을 제어함으로써, 보다 한층 정밀도 좋게 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 실시예에 관해서 도면과 함께 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 플라즈마 공정 장치의 개략 구성도이다.
도 1에 도시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치(10)는 공정실(12)과, 공정실(12)의 상부에 설치된 슬롯 안테나(14)와, 슬롯 안테나(14)의 아래쪽에 설치된 유전체 격벽(16)과, 유전체 격벽(16)의 아래에 설치된 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)와, 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)의 아래에 설치된 공정 가스용 샤워 플레이트(20)와, 공정 가스용 샤워 플레이트(20)의 아래에 설치된 적재대(22)와, 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(마이크로파 발생기)(4)으로 이루어진다.
마그네트론(24)에 의해 발생된, 예컨대 2.45 GHz의 마이크로파는 도파관(26) 및 동축관(28)을 통해 슬롯 안테나(14)로 유도된다. 슬롯 안테나(14)로 유도된 마이크로파는 유전체 격벽(16)과 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)를 통과하여, 플라즈마 여기용 공간(30)에 도입된다.
플라즈마 여기용 공간(30)에는 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)로부터 예컨대 아르곤(Ar)이나 크립톤(Kr) 등의 플라즈마 여기 가스가 공급되어, 플라즈마 여기 가스가 마이크로파에 의해 여기되어 플라즈마가 발생한다. 플라즈마 여기용 공간(30)에서 발생한 플라즈마는, 예컨대 격자형으로 형성된 공정 가스용 샤워 플레이트(20)의 개구 부분을 통과하여 공정 공간(32)에 공급된다.
공정 가스용 샤워 플레이트(20)로부터는 소정의 공정 가스가 공정 공간(32)에 공급된다. 공정 공간(32)에 배치된 적재대(22)에는 피처리체로서 반도체 웨이퍼(W)가 적재되어, 공정 가스와 플라즈마에 의해 소정의 플라즈마 공정이 실시된다. 플라즈마 공정의 결과 발생하는 배기 가스는 공정실(12)의 바닥 부분에 설치된 배기구(12a)를 통해 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 배기된다.
다음에, 마이크로파 플라즈마 공정 장치(10)에서 수행되는 플라즈마 공정의 제어 방법에 관하여 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 마그네트론(24)으로부터 플라즈마 여기용 공간(30)에 이르는 마이크로파의 경로를 도시하는 구성도이다.
마그네트론(24)에 의해 발생된, 예컨대 2.45 GHz의 마이크로파는 도파관(26) 및 동축관(28)을 통해 슬롯 안테나(14)에 공급된다. 슬롯 안테나(14)에 공급된 마이크로파는 같은 모양으로 분산되어 유전체 격벽(16) 및 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)를 통해 플라즈마 여기용 공간(30)에 도입된다.
플라즈마 여기용 공간(30)에는 예컨대 아르곤(Ar)이나 크립톤(Kr) 등의 플라즈마 여기 가스가 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)로부터 공급된다. 마이크로파가 플라즈마 여기용 가스에 도입되면, 플라즈마 착화(着火)가 발생하고, 플라즈마는 플라즈마 여기용 공간(30) 전체에 발생한다. 일단 플라즈마가 발생하면 플라즈마는 도전체로서 작용하기 때문에, 마이크로파는 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)의 표면 부근에서 20∼30%가 반사되어 버린다. 반사된 마이크로파는 플라즈마 여기 가스용 샤워 플레이트(18)와 유전체 격벽(16)과 슬롯 안테나(14)를 통해 도파관(26)으로 되돌아가 버린다. 여기서, 발생한 플라즈마에 의해 반사되는 마이크로파의 양(강도)은 플라즈마 밀도에 의존한다. 즉, 플라즈마 여기용공간(30) 내의 플라즈마 밀도가 높으면 반사 계수는 커지고, 플라즈마 밀도가 낮으면 반사 계수는 작아진다.
도파관(26)의 도중에는 반사파를 다시 슬롯 안테나(14)로 되돌리기 위해서 정합기(34)가 설치되어 있다. 또한, 정합기(34)의 마그네트론(24)측에는 입사 모니터(36)가 설치되어 있어, 슬롯 안테나(14)에 공급되는 마이크로파, 즉 입사파의 전력을 모니터하고 있다. 정합기(34) 및 입사 모니터(36)를 설치하는 구성은 종래의 마이크로파 플라즈마 공정 장치와 동일하다. 또한, 정합기(34)에 의해 되돌아오지 않은 반사파는 필터(38)로 흡수하여 마그네트론(24)으로 되돌아가지 않도록 구성하고 있다.
여기서, 전술한 구성만으로는 입사 모니터(36)로써 입사파를 모니터할 수 있지만, 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파를 모니터할 수는 없다. 즉, 입사 모니터(36)와 슬롯 안테나(14) 사이에는 정합기(36)가 설치되어 있고, 정합기(34)에 의해 반사파의 대부분은 슬롯 안테나(14)로 되돌아가고 있다. 따라서, 입사 모니터(36)로 검출할 수 있는 반사파는 정합기(34)에 의해 되돌릴 수 없었던 반사파뿐이다.
그래서, 본 실시예에서는 도파관(26)의 도중에 반사 모니터(40)를 설치하여, 플라즈마 여기용 공간(30)에서 발생한 플라즈마에 의해 반사되어 되돌아온 반사파의 전력을 모니터하고 있다. 반사 모니터(40)는 정합기(34)의 슬롯 안테나측에 설치된다. 따라서, 반사 모니터(40)로 모니터되는 반사파는 정합기(34)에 의해 되돌아오기 전의 반사파이며, 발생한 플라즈마에 의한 반사파를 전부 포함하고 있다.
도 3은 마이크로파 플라즈마 공정 장치(10)에 있어서의 동축관(28)과 슬롯 안테나(14)와의 접속부의 확대 단면도이며, 도 3의 (a)는 개량하기 전의 접속부의 구조를 도시하고, 도 3의 (b)는 개량 후의 접속부의 구성을 도시한다. 본 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 공정 장치에서는, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 동축관(28)의 접속부에 테이퍼를 붙임으로써 마이크로파의 전파 경로에 있어서의 반사를 억제하고 있다. 이와 같이 구성함으로써, 마이크로파의 반사 계수는 안정되어 낮은 값으로 억제된다.
도 4는 개량 전의 접속부를 갖는 동축관(28)에 의해 마이크로파를 공급하는 경우의 반사 계수와, 개량 후의 접속부(즉, 접속부에 테이퍼를 붙인 구성)를 갖는 동축관(28)에 의해 마이크로파를 공급하는 경우의 반사 계수를 도시하는 그래프이다. 개량 전에 있어서는, 반사 계수가 약 0.8로 매우 높고, 또한 안정성도 나쁘지만, 개량 후는 마이크로파의 도입 초기를 제외하고, 약 0.25라는 낮은 값으로 안정된다.
개량 후의 접속부에 따르면, 마이크로파의 전파 경로에 있어서의 반사는 상당하게 억제되고, 반사파의 대부분은 발생한 플라즈마에 의해 반사된 것이다. 따라서, 개량 후의 접속부를 이용하여 마이크로파를 슬롯 안테나(14)에 공급하고, 또한 마이크로파의 반사파의 전력을 모니터함으로써 높은 정밀도로 플라즈마 밀도의 변화를 모니터할 수 있다.
반사 모니터(40)부터의 출력은 전력 모니터(42)에 의해 검출되어, 그 전력치가 전력 제어 장치(44)에 공급된다. 전력 제어 장치(44)는 반사 모니터(40)로부터의 전력치에 기초하여, 마그네트론(24)으로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 제어하도록 구성되어 있다. 즉, 전력 제어 장치(44)는 반사 모니터(40)로부터의 전력치가 소정의 값으로 일정하게 유지되도록 마그네트론(24)으로부터 공급되는 전력을 제어한다.
여기서, 전력 모니터(42)에 의해 검출되는 전력은 반사 모니터(40)를 통과하는 반사파의 전력이며, 발생한 플라즈마에 의해 반사되어 도파관(26)에 되돌아온 반사파와 거의 일치한다. 플라즈마 이외의 부분으로부터도 반사파는 발생하지만, 그와 같은 반사파는 플라즈마의 상태(플라즈마 밀도)에는 의존하지 않는 일정한 값이다. 즉, 반사 모니터(40)에 의해 모니터된 반사파의 전력에 변화가 있다고 한다면, 그것은 플라즈마 밀도의 변화를 나타내는 것으로 간주할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 전력 모니터(42)로 검출된 반사파의 전력치를 전력 제어 장치(44)에 공급하여, 발생한 플라즈마의 밀도에 기초하여 마그네트론(24)에 공급하는 전력을 제어함으로써, 마그네트론(24)에 의해 발생되는 마이크로파의 전력을 제어하여, 이에 따라 플라즈마 여기용 공간(30)에서의 플라즈마 밀도가 일정하도록 제어한다. 본 실시예에서는 반사 모니터(40)와 전력 모니터(42)에 의해 반사 모니터 수단이 구성되어 있고, 전력 제어 수단(44)은 이 반사 모니터 수단으로부터의 출력에 기초하여 마그네트론(24)에 공급하는 전력을 제어하고 있다.
따라서, 본 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 공정 장치(10)로는 마이크로파에 의해 발생되는 플라즈마의 밀도를 일정하게 유지할 수 있고, 플라즈마 밀도의 변동에 의한 플라즈마 공정의 변동을 방지할 수 있고, 한결같이 고품질의 플라즈마공정을 달성할 수 있다. 또한, 반사 모니터에 의해 모니터된 반사파가 크게 변동하는 경우에는, 마이크로파 플라즈마 공정 장치(10)에 어떠한 이상 사태가 발생했다고 간주하여 조작자에게 경고하거나, 또는 장치의 운전을 자동적으로 중지시키도록 구성하여도 좋다.
여기서, 전술한 입사 모니터(36)는 주로 슬롯 안테나에 공급하는 마이크로파(입사파)의 전력을 모니터하기 위해서 설치되어 있다. 즉, 슬롯 안테나(14)를 향하는 방향으로 통과하는 마이크로파의 전력을 입사 모니터(36)를 통해 전력 모니터(46)에 의해 검출함으로써 입사파의 전력을 모니터하고 있다. 따라서, 입사 모니터(36)로부터의 출력은 마그네트론(24)으로부터 공급되는 마이크로파를 나타내는 것이다.
또한, 전술한 반사파의 전력의 모니터에 추가하여, 본 실시예에서는 입사 모니터(36)로부터의 출력을 이용하여, 마그네트론(24)에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 주파수 모니터(48)로써 검출하고 있다. 슬롯 안테나를 포함하는 마이크로파의 경로를 반사파가 발생하지 않도록 설계하면, 경로를 전파하는 마이크로파의 주파수에 의존한 설계가 된다.
도 5는 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 동축관(28)의 접속부를 개량한 경우의 반사 특성을 계산으로 구한 결과를 도시하는 그래프이다. 또, 도 5에 도시하는 개량 후의 반사 특성은 2.4 GHz에서 반사가 최소가 되도록 설계한 경우의 반사 특성이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 개량 후 반사율은 설계 주파수에 있어서 최소가 되고, 설계 주파수(2.4 GHz)의 전후에서 급격히 상승한다.
일반적으로 마그네트론으로부터 발생하는 마이크로파의 주파수는 그다지 정밀도가 높지 않고, ±2% 정도의 변동이 있다. 따라서, 마이크로파의 주파수에 변동이 있으면 마이크로파 경로의 반사율이 크게 변화되어, 결과적으로 슬롯 안테나(14)에 공급되는 마이크로파의 전력이 변화하게 된다. 이에 따라, 플라즈마 밀도에도 변화가 생기게 된다. 따라서, 반사파의 전력에 기초하여 플라즈마 밀도를 추정하기 위해서는, 마이크로파의 주파수를 정확하게 모니터하여 주파수의 변동에 기인한 반사파의 전력 변동을 보상할 필요가 있다.
따라서, 본 실시예에서는 주파수 모니터(48)로써 마이크로파의 주파수를 검출하여, 검출한 주파수가 소정의 범위를 초과한 경우에는 조작자에게 경보하거나, 장치의 운전을 중지하도록 구성하고 있다. 또한, 검출한 주파수에 기초하여 마그네트론(24)에 의해 발생되는 마이크로파의 주파수가 일정한 값이 되도록 제어하여도 좋다.
또한, 도 2의 점선으로 도시하는 바와 같이, 주파수 모니터(48)로써 검출한 주파수를 전력 제어 장치(44)에 공급하여, 검출한 주파수에 기초하여 마그네트론(24)에 공급하는 전력을 제어하여도 좋다.
즉, 주파수가 변동하면 반사율이 변화되기 때문에, 주파수의 변화에 기인하는 반사율의 변화를 미리 실측하거나 혹은 계산하여 결정해 두고, 이 반사율의 변화를 보상하도록 마이크로파의 전력을 제어하여 플라즈마 여기용 공간(30) 내의 플라즈마 밀도가 변화하지 않도록 구성한다. 이에 따라, 어느 정도의 주파수 변동이면 마이크로파의 전력을 제어함으로써 보상할 수 있으므로, 마그네트론(24)에 높은주파수 정밀도를 요구할 필요가 없어진다.
또한, 주파수의 변동이 소정의 범위를 초과한 경우에는 경보하거나 또는 장치의 운전을 중지하도록 하여, 그 변동이 소정의 범위 내에 있는 경우에는 마그네트론(24)으로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 제어하여 발생하는 플라즈마 밀도가 일정해지도록 제어할 수도 있다. 즉, 마그네트론(24)으로부터 공급되는 마이크로파의 주파수가 작은 범위 내에 있다면, 발생하는 플라즈마 밀도를 마이크로파의 전력을 조정함으로써 일정하게 제어할 수 있는 경우에는, 마그네트론에 의해 발생되는 마이크로파의 전력을 제어한다. 한편, 마그네트론(24)으로부터 공급되는 마이크로파의 주파수가 크게 변동한 경우는, 마그네트론(24)에 이상이 발생했거나 또는 공급하는 마이크로파의 전력을 조정하는 것만으로는 발생하는 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 없다고 판단하여, 장치의 운전을 중지한다.
이상과 같이, 본 실시예에서는 입사 모니터(36)와 전력 모니터(48)에 의해 주파수 모니터 수단이 구성되어 있고, 전력 제어 수단(44)은 이 주파수 모니터 수단으로부터의 출력에 기초하여, 마그네트론(24)으로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 제어하고 있다.
또한, 전력 제어 수단(44)은 전술한 반사 모니터 수단으로부터의 출력과, 주파수 모니터 수단으로부터의 출력의 양방에 기초하여, 마그네트론(24)으로부터 공급되는 전력을 제어하여도 좋고, 이 경우, 플라즈마 밀도를 보다 정밀도 높게 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 전력을 검출한다. 마이크로파의 플라즈마에 의한 반사율은 플라즈마 밀도에 의존한다. 이 때문에, 반사파의 전력을 모니터함으로써 플라즈마 밀도를 모니터할 수 있어, 최적의 플라즈마 밀도가 되도록 플라즈마 공정을 제어할 수 있다. 특히, 반사파의 전력에 기초하여 플라즈마 발생기로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 제어함으로써 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 모니터함으로써 주파수 변동에 기인하는 플라즈마 밀도의 변동을 모니터할 수 있다. 특히, 모니터한 주파수에 기초하여 플라즈마 발생기로부터 공급되는 전력을 제어함으로써 주파수 변동이 있더라도 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 반사파의 전력과 마이크로파의 주파수에 기초하여 플라즈마 발생기로부터 공급되는 전력을 제어함으로써 보다 한층 정밀도 좋게 플라즈마 밀도를 일정하게 유지할 수 있다.

Claims (18)

  1. 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 실시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치로서,
    마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와,
    플라즈마 공정을 실시하기 위해서 피처리체를 수용하는 공정실과,
    상기 마이크로파 발생기로 발생시킨 마이크로파를 상기 공정실로 유도하는 도파관과,
    상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 반사파의 전력을 모니터하는 반사파 모니터 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사파 모니터 수단은
    상기 도파관에 설치된 반사 모니터와,
    이 반사 모니터에 의해 모니터된 반사파의 전력을 검출하는 전력 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도파관은 반사파를 공정실측으로 되돌리기 위한 정합기를 갖고 있고,상기 반사 모니터는 상기 정합기와 상기 공정실 사이의 상기 도파관에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사파 모니터 수단으로부터 출력되는 반사파의 전력에 기초하여, 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  5. 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 실시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치로서,
    마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생기와,
    플라즈마 공정을 실시하기 위해서 피처리체를 수용하는 공정실과,
    상기 마이크로파 발생기로 발생시킨 마이크로파를 상기 공정실로 유도하는 도파관과,
    상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 검출하는 주파수 모니터 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 모니터 수단은
    상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 모니터하는 입사 모니터와,
    이 입사 모니터로부터의 출력의 주파수를 검출하는 주파수 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도파관은 반사파를 공정실측으로 되돌리기 위한 정합기를 갖고 있고, 상기 입사 모니터는 상기 정합기와 상기 마이크로파 발생기 사이의 상기 도파관에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 주파수 모니터 수단에 의해 검출된 주파수에 기초하여, 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  9. 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해 플라즈마 공정을 실시하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치로서,
    마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와,
    플라즈마 공정을 실시하기 위해서 피처리체를 수용하는 공정실과,
    상기 마이크로파 발생기로 발생시킨 마이크로파를 상기 공정실로 유도하는 도파관과,
    상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 반사파의 전력을 모니터하는 반사파 모니터 수단과,
    상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 검출하는 주파수 모니터 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반사파 모니터 수단으로부터 출력되는 반사파의 전력과 상기 주파수 모니터 수단에 의해 검출되는 주파수에 기초하여, 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어 장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 공정 장치.
  11. 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리체를 처리하는 플라즈마 공정 제어 방법으로서,
    마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 도파관을 통해 공정실로 유도함으로써 상기 공정실 내에서 플라즈마를 발생시키고,
    상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 반사파의 전력을 모니터하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 반사파의 전력에 기초하여, 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  13. 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리체를 처리하는 플라즈마 공정 제어 방법으로서,
    마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 도파관을 통해 공정실로 유도함으로써 상기 공정실 내에서 플라즈마를 발생시키고,
    상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 모니터하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 마이크로파의 주파수에 기초하여, 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 마이크로파의 주파수 변동이 소정의 범위 내에 있는 경우에는 상기 마이크로파의 주파수에 기초하여 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 제어하고, 상기 마이크로파의 주파수 변동이 상기 소정의 범위를 초과한 경우에는 상기 피처리체의 처리를 중지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  16. 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리체를 처리하는 플라즈마 공정 제어 방법으로서,
    마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 도파관을 통해 공정실로 유도함으로써 상기 공정실 내에서 플라즈마를 발생시키고,
    상기 마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파의 주파수를 모니터하고,
    상기 공정실 내에서 발생한 플라즈마에 의해 반사된 마이크로파의 반사파의 전력을 모니터하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 반사파의 전력과 상기 마이크로파의 주파수에 기초하여, 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 마이크로파의 주파수 변동이 소정의 범위 내에 있는 경우에는 상기 반사파의 전력과 상기 마이크로파의 주파수에 기초하여 상기 마이크로파 발생기로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 제어하고, 상기 마이크로파의 주파수 변동이 상기 소정의 범위를 초과한 경우에는 상기 피처리체의 처리를 중지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 제어 방법.
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