KR20150051897A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 용기 내로 공급되는 2 종류의 고주파의 어느 일방의 파워에 펄스로 변조를 걸 경우에, 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 출력하는 고주파 전원측에서 로드 파워를 설정값으로 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton)과 펄스·오프 기간(Toff)에서 제어 변수의 진행파 파워(PF)에 거는 피드백 제어의 목표값 즉 제어 지령값(Con, Coff)이 전환된다. 즉, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 진행파 파워(PF)를 제 1 제어 지령값(Con)에 근접시키기 위한 제 1 피드백 제어가 걸리고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 진행파 파워(PF)를 제 2 제어 지령값(Coff)에 근접시키기 위한 제 2 피드백 제어가 걸린다.

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 저압으로 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 소정 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)의 파워를 유지하는 기간과 이온 인입용의 고주파가 피처리체 상의 소정의 막에 폴리머가 퇴적되는데 적합한 비교적 낮은 오프 상태(또는 L 레벨)의 파워를 유지하는 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
일반적으로, 플라즈마 처리 장치에 이용되는 고주파 전원, 특히 상기와 같이 처리 용기 내에 플라즈마 생성용의 고주파 혹은 이온 인입용의 고주파를 공급하는 고주파 전원은, 그 전원으로부터 출력되는 고주파의 파워 즉 진행파의 파워를 일정하게 유지하는 제어(이하, 'PF 제어'라고 함), 혹은 진행파의 파워로부터 반사파의 파워를 제한 정미의 투입 파워(이하, '로드 파워'라고 함)를 일정하게 유지하는 제어(이하, 'PL 제어'라고 함) 중 어느 일방을 행하도록 되어 있다.
그런데, 플라즈마 프로세스에 상기와 같은 제 1 파워 변조 방식 또는 제 2 파워 변조 방식을 이용할 경우는, 파워 변조가 걸리는 고주파의 파워가 펄스의 온 상태(또는 H 레벨)와 오프 상태(또는 L 레벨)에서 단계적으로 변화하고, 그에 따라 부하(플라즈마)가 주기적으로 크게 변동한다. 이에 의해, 파워 변조를 걸지 않는 연속파(CW)의 고주파를 출력하는 고주파 전원에서는, PF 제어 및 PL 제어 모두 제대로 되지 않는 것이 문제가 되고 있다.
즉, PF 제어의 경우는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 고주파 전원의 출력 즉 진행파의 파워(PF)를 설정값(PFS)으로 유지해도, 변조 펄스에 동기한 부하(플라즈마)의 변동에 따라 반사파의 파워(PR)가 주기적으로 변동하고, 그에 따라 로드 파워(PL)(PL = PF - PR)도 주기적으로 변동한다. 로드 파워(PL)가 그와 같이 주기적으로 변동하면, 당해 고주파가 플라즈마 생성용의 고주파일 경우는, 플라즈마가 헌팅을 일으키기 쉬워진다. 또한, 당해 고주파가 이온 인입용의 고주파일 경우는, 피처리체에 입사하는 이온의 에너지가 변동한다. 모든 경우, 플라즈마 프로세스가 안정되지 않는다.
한편 PL 제어는, 이상적으로는 도 15에 나타낸 바와 같이, 변조 펄스에 동기하여 반사파의 파워(PR)가 변동해도, 그 변동분을 캔슬하도록 진행파의 파워(PF)를 피드백 루프로 가변으로 제어함으로써, 로드 파워(PL)를 설정값(PLS)으로 유지할 수 있다.
그러나 실제로는, 종래의 PL 제어에 의하면, 반사파 파워(PR) 내지 진행파 파워(PF)의 주기적인 변동에 피드백 제어가 신속 또한 확실히 추종할 수 없다. 특히, 변조 펄스의 반전 시에 발생하는 급격한 부하 변동에 피드백 제어가 추종할 수 없기 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이, 로드 파워(PL)를 설정값(PLS)으로 안정적으로 유지할 수 없다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이며, 처리 용기 내로 공급되는 2 종류의 고주파 중 어느 일방의 파워에 펄스로 변조를 걸 경우에, 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 출력하는 고주파 전원에서 로드 파워를 설정값으로 안정적으로 제어할 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, 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 제 1 기간과 오프 상태 또는 상기 제 1 레벨보다 낮은 제 2 레벨이 되는 제 2 기간을 일정한 주파수로 교호로 반복하도록, 상기 제 2 고주파 전원의 출력을 펄스로 변조하는 고주파 파워 변조부를 구비하고, 상기 제 1 고주파 전원이, 상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서, 상기 제 1 고주파 전원으로부터 상기 제 1 전극을 향해 순방향으로 전반하는 진행파의 파워 및 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 1 고주파 전원을 향해 역방향으로 전반하는 반사파의 파워를 검지하고, 상기 진행파의 파워 및 상기 반사파의 파워를 각각 나타내는 진행파 파워 검지 신호 및 반사파 파워 검지 신호를 생성하는 RF 파워 모니터와, 상기 RF 파워 모니터로부터 얻어지는 상기 진행파 파워 검지 신호와 상기 반사파 파워 검지 신호로부터, 상기 플라즈마를 포함하는 부하에 공급되는 로드 파워의 측정값을 구하는 로드 파워 측정부와, 상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워의 측정값을 소정의 로드 파워 설정값에 일치 또는 근사시키기 위하여, 상기 진행파의 파워에 대하여 상기 펄스의 각 사이클에서의 상기 제 1 기간과 상기 제 2 기간에서 개별로 피드백 제어를 하는 고주파 출력 제어부를 가진다.
상기의 장치 구성에서는, 고주파 파워 변조부가 제 2 고주파 전원의 출력을 펄스로 변조함으로써, 펄스의 각 사이클에서 제 1 기간과 제 2 기간의 사이에서 부하(플라즈마)가 크게 변동하고, 그에 따라 변조를 받지 않는 제 1 고주파 전원측에서는 반사파의 파워가 크게 변동하기 쉽다. 그러나 제 1 고주파 전원에서는, 고주파 출력 제어부에 의해, 진행파의 파워에 대하여 펄스의 각 사이클에서의 제 1 기간과 제 2 기간에서 개별로 피드백 제어를 하므로, 변조 펄스에 동기한 반사파 파워 내지 진행파 파워의 주기적인 변동에 용이 또한 확실하게 추종하는 것이 가능하며, 변조 펄스의 반전 시에 발생하는 급격한 부하 변동에도 쉽게 추종할 수 있다. 이에 의해, 로드 파워를 설정값으로 안정적으로 유지할 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 걸 경우에, 변조를 걸지 않는 연속파의 고주파를 출력하는 고주파 전원에서 로드 파워를 설정값으로 안정적으로 제어할 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 도 3의 RF 파워 모니터 및 전원 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5의 고주파 출력 제어부 내의 구성을 도시한 블록도이다.
도 7은 도 4의 RF 파워 모니터 및 전원 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 도 7의 고주파 출력 제어부 내의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9는 도 5의 고주파 출력 제어부의 작용을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 10은 일실시예에서의 제어 지령값 생성부의 회로 구성을 도시한 블록도이다.
도 11은 도 10의 제어 지령값 생성부의 작용을 나타낸 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 12a는 파워 변조 방식을 이용하는 플라즈마 에칭의 실험에서 플라즈마의 안정성에 관하여 일반의 PF 제어로 얻어진 실험 결과를 나타낸 표이다.
도 12b는 도 12a와 마찬가지로 PF 제어로 얻어진 실험 결과를 나타낸 표이다.
도 13a는 파워 변조 방식을 이용하는 플라즈마 에칭의 실험에서 플라즈마의 안정성에 관하여 실시예의 PL 제어로 얻어진 결과를 나타낸 표이다.
도 13b는 도 13a와 마찬가지로 실시예의 PL 제어로 얻어진 실험 결과를 나타낸 표이다.
도 14는 PF 제어의 기법과 그 문제점을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 15는 PL 제어의 기법(이상 형태)을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
도 16은 종래의 PL 제어에서의 문제점을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸 파형도이다.
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 형성되어 있다.
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 분출되도록 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.
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 연속파(W)를 지시하는 제어 신호를 부여하고, 또한 변조 펄스(MS)와 동일한 펄스 또는 그에 동기한 타이밍 신호를 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 인입용의 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 연속파(CW)를 지시하는 제어 신호를 부여하고, 또한 변조 펄스(MS)와 동일한 펄스 또는 그에 동기한 타이밍 신호를 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, 고주파 방전의 플라즈마 생성에 적합한 일정 주파수(예를 들면 40 MHz)의 정현파 또는 기본파를 발생하는 고주파 발진기(80A)와, 이 고주파 발진기(80A)로부터 출력되는 기본파의 파워를 가변 제어 가능한 이득 또는 증폭률로 증폭하는 파워 앰프(82A)와, 주제어부(72)로부터의 제어 신호에 따라 고주파 발진기(80A) 및 파워 앰프(82A)를 직접 제어하는 전원 제어부(84A)를 구비하고 있다. 주제어부(72)로부터 전원 제어부(84A)에는, RF 출력의 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 고주파 급전 라인(43) 상에 방향성 결합기를 설치하고 있고, 고주파 급전 라인(43) 상을 순방향으로 전반하는 진행파의 파워(PF)와 역방향으로 전반하는 반사파의 파워(PR)를 검지하고, 진행파의 파워(PF) 및 반사파의 파워(PR)에 각각 대응하는 아날로그 신호 즉 진행파 파워 검지 신호(SPF) 및 반사파 파워 검지 신호(SPR)를 생성한다.
RF 파워 모니터(86A)로부터 얻어지는 진행파 파워 검지 신호(SPF) 및 반사파 파워 검지 신호(SPR)는, 파워 피드백 제어용으로 고주파 전원(36) 내의 전원 제어부(84A)에 부여된다. 또한 RF 파워 모니터(86A) 내에서 얻어지는 반사파 파워(PR)의 측정값이, 모니터 표시용으로 주제어부(72)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 제어하는 매칭 컨트롤러(94A)와, 고주파 급전 라인(43) 상에서 정합 회로(88A)의 임피던스를 포함하는 부하측의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서(96A)를 가지고 있다.
도 4에 이 실시예에서의 이온 인입용의 고주파 전원(38) 및 정합기(42)의 구성을 도시한다.
고주파 전원(38)은, 서셉터(16) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 플라즈마로부터 이온을 인입하는데 적합한 일정 주파수(예를 들면 12.88 MHz)의 정현파 또는 기본파를 발생하는 고주파 발진기(80B)와, 이 고주파 발진기(80B)로부터 출력되는 기본파의 파워를 가변 제어 가능한 이득 또는 증폭률로 증폭하는 파워 앰프(82B)와, 주제어부(72)로부터의 제어 신호에 따라 고주파 발진기(80B) 및 파워 앰프(82B)를 직접 제어하는 전원 제어부(84B)와, RF 파워 모니터(86B)를 구비하고 있다. 고주파 발진기(80B)의 주파수(12.88 MHz)가 고주파 발진기(80A)의 주파수(40 MHz)와 상이한 점을 제외하고, 고주파 전원(38) 내의 각 부(80B ~ 86B)는 플라즈마 생성계의 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.
고주파 전원(38)에서 RF 파워 모니터(86B)는, 고주파 급전 라인(45) 상에 방향성 결합기를 설치하고 있고, 고주파 급전 라인(45) 상을 순방향으로 전반하는 진행파의 파워(PF)와 역방향으로 전반하는 반사파의 파워(PR)를 검지하고, 진행파의 파워(PF) 및 반사파의 파워(PR)에 각각에 대응하는 아날로그 신호 즉 진행파 파워 검지 신호(SPF) 및 반사파 파워 검지 신호(SPR)를 생성한다.
RF 파워 모니터(86B)로부터 얻어지는 진행파 파워 검지 신호(SPF) 및 반사파 파워 검지 신호(SPR)는, 파워 피드백 제어용으로 고주파 전원(38) 내의 전원 제어부(84B)에 부여된다. 또한, RF 파워 모니터(86B) 내에서 얻어지는 반사파 파워(PR)의 측정값이, 모니터 표시용으로 주제어부(72)에 부여된다.
정합기(42)는, 고주파 급전 라인(45)에 접속되어 있는 복수 예를 들면 2 개의 제어 가능한 리액턴스 소자(예를 들면 가변 콘덴서 혹은 가변 인덕터)(XL1, XL2)를 포함하는 정합 회로(88B)와, 리액턴스 소자(XL1, XL)의 리액턴스를 액츄에이터 예를 들면 모터(M)(90B, 92B)를 개재하여 제어하는 매칭 컨트롤러(94B)와, 고주파 급전 라인(45) 상에서 정합 회로(88B)의 임피던스를 포함하는 부하측의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서(96B)를 가지고 있다.
<전원 제어부 내의 주요부의 구성>
도 5 및 도 6에 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)에서의 전원 제어부(84A) 내의 주요부의 구성을 도시한다.
전원 제어부(84A)는 도 5에 도시한 바와 같이, 로드 파워 측정부(100A)와 고주파 출력 제어부(102A)를 가지고 있다. 로드 파워 측정부(100A)는, RF 파워 모니터(86A)로부터 얻어지는 진행파 파워 검지 신호(SPF)와 반사파 파워 검지 신호(SPR)로부터, 부하(주로 플라즈마)에 투입되는 로드 파워(PL)의 측정값(MPL)(MPL = SPF - SPR)을 연산에 의해 구한다.
로드 파워 측정부(100A)는, 아날로그 연산 회로 또는 디지털 연산 회로의 어느 형태를 가져도 된다. 즉, 아날로그의 진행파 파워 검지 신호(SPF)와 아날로그의 반사파 파워 검지 신호(SPR)의 차분을 취하여 아날로그 신호의 로드 파워 측정값(MPL)을 생성해도 되고, 혹은 진행파 파워 검지 신호(SPF) 및 반사파 파워 검지 신호(SPR)를 각각 디지털 신호로 변환한 다음 양자의 차분을 취하여, 디지털 신호의 로드 파워 측정값(MPL)을 생성해도 된다.
고주파 출력 제어부(102A)는 도 6에 도시한 바와 같이, 펄스·온 기간(제 1 기간)용의 제 1 제어 지령값 생성부(104A)와, 펄스·오프 기간(제 2 기간)용의 제 2 제어 지령값 생성부(106A)와, RF 파워 모니터(86A)로부터의 진행파 파워 검지 신호(SPF)를 제 1 제어 지령값 생성부(104A)로부터의 제 1 제어 지령값(Con) 혹은 제 2 제어 지령값 생성부(106A)로부터의 제 2 제어 지령값(Coff)과 비교하여, 비교 오차(ERon 혹은 ERoff)를 생성하는 비교기(108A)와, 이 비교기(108A)로부터의 비교 오차(ERon 혹은 ERoff)에 따라 앰프(82A)의 이득 또는 증폭률을 가변으로 제어하는 앰프 제어부(110A)와, 고주파 출력 제어부(102A) 내의 각 부를 제어하는 컨트롤러(112A)를 가지고 있다.
여기서, 제 1 제어 지령값 생성부(104A)는, 로드 파워 측정부(100A)로부터 부여되는 로드 파워 측정값(MPL)과 컨트롤러(112A)를 개재하여 주제어부(72)로부터 부여되는 로드 파워 설정값(PLS)을 입력하고, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 중에 진행파의 파워(PF)에 거는 피드백 제어를 위한 제 1 제어 지령값(Con)을 생성한다.
한편, 제 2 제어 지령값 생성부(106A)는, 로드 파워 측정부(100A)로부터의 로드 파워 측정값(MPL)과 컨트롤러(112A)로부터의 로드 파워 설정값(PLS)을 입력하고, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·오프 기간(Toff) 중에 진행파 파워(PF)에 거는 피드백 제어를 위한 제 2 제어 지령값(Coff)을 생성한다.
또한 제 1 및 제 2 제어 지령값 생성부(104A, 106A)는, 바람직하게는 디지털 회로로 구성되어도 된다. 그 경우, 각각의 출력단에 디지털-아날로그(D/A) 변환기를 설치함으로써, 제 1 및 제 2 제어 지령값(Con, Coff)을 아날로그 신호의 형태로 출력할 수 있다.
제 1 제어 지령값 생성부(104A)로부터 출력되는 제 1 제어 지령값(Con)과, 제 2 제어 지령값 생성부(106A)로부터 출력되는 제 2 제어 지령값(Coff)은 전환 회로(114A)를 개재하여 교호로 비교기(108A)에 부여된다. 전환 회로(114A)는 컨트롤러(112A)의 제어 하에서 동작하고, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 제 1 제어 지령값 생성부(104A)로부터의 제 1 제어 지령값(Con)을 선택하여 비교기(108A)에 전송하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 제 2 제어 지령값 생성부(106A)로부터의 제 2 제어 지령값(Coff)을 선택하여 비교기(108A)에 전송하도록 되어 있다.
따라서, 비교기(108A)는 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 진행파 파워 검지 신호(SPF)를 제 1 제어 지령값(Con)과 비교하여 그 비교 오차 즉 제 1 비교 오차(ERon)(ERon = Con－SPF)를 생성하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 진행파 파워 검지 신호(SPF)를 제 2 제어 지령값(Coff)과 비교하여 그 비교 오차 즉 제 2 비교 오차(ERoff)(ERoff = Coff－SPF)를 생성하도록 되어 있다.
그리고 앰프 제어부(110A)는, 컨트롤러(112A)의 제어 하에서 동작하고, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 제 1 비교 오차(ERon)를 영에 근접하도록 파워 앰프(82A)의 이득 또는 증폭률을 가변 제어하여 고주파 전원(36)의 출력을 제어하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 제 2 비교 오차(ERoff)를 영에 근접하도록 파워 앰프(82A)의 이득 또는 증폭률을 가변 제어하여 고주파 전원(36)의 출력을 제어하도록 되어 있다.
또한, 파워 앰프(82A)에는 선형 증폭기(리니어 앰프)가 적합하게 이용된다. 또한, 비교기(108A)에는 예를 들면 차동 증폭기가 이용된다. 비교기(108A)에서는, 입력 신호의 차분(Con－SPF 혹은 Coff－SPF)과, 출력 신호의 비교 오차(ERon 혹은 ERoff)와의 사이에 일정한 비례 관계가 성립하고 있으면 된다.
도 7 및 도 8에 이온 인입계의 고주파 전원(38)에서의 전원 제어부(84B) 내의 주요부의 구성을 도시한다.
전원 제어부(84B)는 도 7에 도시한 바와 같이, 로드 파워 측정부(100B)와 고주파 출력 제어부(102B)를 가지고 있다. 고주파 출력 제어부(102B)는 도 8에 도시한 바와 같이, 제 1 제어 지령값 생성부(104B), 제 2 제어 지령값 생성부(106B), 비교기(108B), 앰프 제어부(110B), 컨트롤러(112B) 및 전환 회로(114B)를 가지고 있다.
전원 제어부(84B)에는, RF 파워 모니터(86B)로부터, 고주파 급전 라인(45) 상을 전반하는 이온 인입용의 고주파(LF)에 대응하는 진행파의 파워(PF) 및 반사파의 파워(PR)를 각각 나타내는 아날로그 신호 즉 진행파 파워 검지 신호(SPF) 및 반사파 파워 검지 신호(SPR)가 입력된다. 이 점이 상이할 뿐, 전원 제어부(84B)에서의 로드 파워 측정부(100B) 및 고주파 출력 제어부(102B)는, 상술한 플라즈마 생성계의 전원 제어부(84A)에서의 로드 파워 측정부(100A) 및 고주파 출력 제어부(102A)와 각각 동일한 구성을 가지고, 동일하게 기능한다.
<실시예에서의 PL 제어의 작용>
이 실시예의 플라즈마 처리 장치에서는, 고주파 전원(36, 38) 모두, 플라즈마 생성용의 고주파(HF) 또는 이온 인입용의 고주파(LF)를 챔버(10) 내로 각각 공급하고 있을 때는, 부하(주로 플라즈마)에 투입되는 정미의 고주파 파워 즉 로드 파워(PL)를 일정하게 유지하기 위한 PL 제어를 행하도록 되어 있다.
이하에, 이 실시예에서의 PL 제어의 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 로드 파워 설정값(PLS)의 데이터를 부여하고, 또한 파워 변조용의 타이밍 신호로서 변조 펄스(MS)를 부여한다. 전원 제어부(84B)는, 제 2 파워 변조 방식을 실시하기 위하여, 변조 펄스(MS)에 동기하여 고주파 발진기(80B)를 온·오프 제어하고, 또한 고주파(LF)의 파워를 설정값에 일치 또는 근사시키도록 파워 앰프(82B)를 제어한다.
한편 주제어부(72)는, 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)의 전원 제어부(84A)에 대해서는, RF 출력 모드로서 연속파(CW)를 지시하는 제어 신호 또는 로드 파워 설정값(PLS)의 데이터를 부여하고, 또한 PL 제어용의 타이밍 신호로서 변조 펄스(MS)와 동일한 펄스 또는 그에 동기한 펄스를 부여한다. 고주파 전원(36)은, 이 전원(36)으로부터 출력되는 연속파(CW)의 고주파(HF)에 대하여 다음과 같은 PL 제어를 행한다.
즉, 주제어부(72)로부터의 로드 파워 설정값(PLS)은, 고주파 출력 제어부(102A) 내에서 컨트롤러(112A)에 세팅된다. 컨트롤러(112A)는, 제 1 및 제 2 제어 지령값 생성부(104A, 106A)에 대하여, 로드 파워 설정값(PLS) 및 필요한 제어 신호, 클록 신호를 부여한다.
제 1 제어 지령값 생성부(104A)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 로드 파워 측정부(100A)로부터의 로드 파워 측정값(MPL)을 펄스·온 기간(Ton)의 동안만큼 도입하여 피드백 신호에 이용한다. 여기서, 로드 파워 측정값(MPL)의 순시값 또는 대표값을 피드백 신호에 이용하는 것도 가능하기는 하지만, 통상은 로드 파워 측정값(MPL)의 평균값(바람직하게는 이동 평균값)을 피드백 신호에 이용한다.
구체적으로, 펄스·온 기간(Ton) 동안에 로드 파워 측정부(100A)로부터 부여되는 로드 파워 측정값(MPL)에 대하여 변조 펄스(MS)의 복수 사이클분의 이동 평균값(AMPL)을 취득하고, 이 이동 평균값(AMPL)을 로드 파워 설정값(PLS)과 비교하여 비교 오차 또는 편차를 구하고, 다음 또는 후속의 사이클에서 이 편차를 적당한 속도로 영에 근접하도록 펄스·온 기간(Ton) 중에 진행파의 파워(PF)에 거는 피드백 제어의 목표값 즉 제 1 제어 지령값(Con)을 결정한다. 이 제 1 제어 지령값(Con)을 결정하기 위하여, 피드백 제어 또는 피드포워드 제어의 기술에서 상용되고 있는 공지의 알고리즘을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 제어 지령값 생성부(106A)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 로드 파워 측정부(100A)로부터 부여되는 로드 파워 측정값(MPL)을 펄스·오프 기간(Toff)의 동안만큼 도입하여 피드백 신호에 이용한다. 역시, 로드 파워 측정값(MPL)의 순시값 또는 대표값을 피드백 신호에 이용하는 것도 가능하기는 하지만, 통상은 로드 파워 측정값(MPL)의 평균값(바람직하게는 이동 평균값)을 피드백 신호에 이용한다.
구체적으로, 펄스·오프 기간(Toff)의 동안에 로드 파워 측정부(100A)로부터 부여되는 로드 파워 측정값(MPL)에 대하여 1 사이클분 또는 복수 사이클분의 이동 평균값(BMPL)을 취득하고, 이 이동 평균값(BMPL)을 로드 파워 설정값(PLS)과 비교하여 비교 오차 또는 편차를 구하고, 다음 또는 후속의 사이클에서 이 편차를 적당한 속도로 영에 근접하도록 펄스·오프 기간(Toff) 중에 진행파의 파워(PF)에 거는 피드백 제어의 목표값 즉 제 2 제어 지령값(Coff)을 결정한다. 이 제 2 제어 지령값(Coff)을 결정하기 위하여, 피드백 제어 또는 피드포워드 제어에서 상용되고 있는 공지의 알고리즘을 이용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 비교기(108A)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 진행파 파워 검지 신호(SPF)를 제 1 제어 지령값 생성부(104A)로부터의 제 1 제어 지령값(Con)과 비교하여 그 비교 오차(제 1 비교 오차)(ERon)를 생성하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 진행파 파워 검지 신호(SPF)를 제 2 제어 지령값 생성부(106A)로부터의 제 2 제어 지령값(Coff)과 비교하여 그 비교 오차(제 2 비교 오차)(ERoff)를 생성한다. 그리고 앰프 제어부(110A)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 제 1 비교 오차(ERon)를 영에 근접하도록 파워 앰프(82A)의 이득 또는 증폭률을 가변으로 제어하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 제 2 비교 오차(ERoff)를 영에 근접하도록 파워 앰프(82A)의 이득 또는 증폭률을 가변으로 제어한다.
이렇게 하여, 제 2 파워 변조 방식 하에서 플라즈마 생성용의 고주파(HF)를 연속파(CW)로 출력하는 고주파 전원(36)에서는, RF 파워 모니터(86A) 및 로드 파워 측정부(100A)로부터 얻어지는 로드 파워(PL)의 측정값(MPL)을 로드 파워 설정값(PLS)에 일치 또는 근사시키기 위하여, 전원(36)의 출력 즉 고주파 급전 라인(43) 상을 순방향으로 전파하는 진행파의 파워(PF)에 대하여, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서의 펄스·온 기간(Ton)과 펄스·오프 기간(Toff)에서 독립된 피드백 제어가 걸린다.
통상, 플라즈마 프로세스에 제 2 파워 변조 방식이 이용될 때는, 변조가 걸리는 이온 인입용의 고주파(LF)가 변조 펄스(MS)의 주파수 및 듀티로 온·오프함으로써, 펄스·온 기간(Ton)과 펄스·오프 기간(Toff)의 사이에서 부하(플라즈마)가 크게 변동하고, 그에 따라 반사파의 파워(PR)가 크게 변동하기 쉽다.
이 실시예의 PL 제어법에 의하면, 예를 들면 도 9에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 펄스·온 기간(Ton)과 펄스·오프 기간(Toff)에서, 제어 변수의 진행파 파워(PF)에 거는 피드백 제어의 목표값 즉 제어 지령값이 독립된 값(Con, Coff)으로 전환된다. 이에 의해, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 진행파 파워(PF)를 제 1 제어 지령값(Con)에 근접시키기(나아가서는 로드 파워(PL)를 설정값(PLS)에 근접시키기) 위한 제 1 피드백 제어가 걸리고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 진행파 파워(PF)를 제 2 제어 지령값(Coff)에 근접시키기(나아가서는 로드 파워(PL)를 설정값(PLS)에 근접시키기) 위한 제 2 피드백 제어가 걸린다.
이러한 2 계통의 피드백 제어에 의하면, 변조 펄스(MS)에 동기한 반사파 파워(PR) 내지 진행파 파워(PF)의 주기적인 변동에 용이 또한 확실하게 추종하는 것이 가능하며, 변조 펄스(MS)의 반전 시에 발생하는 급격한 부하 변동에도 쉽게 추종할 수 있다. 이에 의해, 로드 파워(PL)를 설정값(PLS)으로 안정적으로 유지할 수 있다.
또한 도 9의 예에서는, 제 1 및 제 2 제어 지령값(Con, Coff)을 변조 펄스(MS)의 3 사이클마다 갱신하도록 하고 있다. 이 갱신의 속도는 피드백 제어의 응답 속도를 규정하는 것이며, 임의의 값으로 선택할 수 있다.
한편, 제 2 파워 변조 방식 하에서 이온 인입용의 고주파(LF)에 파워 변조를 거는 고주파 전원(38)에서는, 전원 제어부(84B)에 의해, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 중에만 진행파의 파워(PF)에 대하여 PL 제어를 위한 피드백 제어가 걸린다. 이 경우, 전원 제어부(84B) 내의 컨트롤러(112B)는, 펄스·오프 기간용의 제 2 제어 지령값 생성부(106B)를 완전 휴지(休止) 또는 비액티브의 상태로 유지하여, 펄스·온 기간용의 제 1 제어 지령값 생성부(104B)만을 동작시킨다.
비교기(108B)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 중에만 RF 파워 모니터(86B)로부터의 진행파 파워 검지 신호(SPF)를 제 1 제어 지령값 생성부(104B)로부터의 제 1 제어 지령값(Con)과 비교하여 그 비교 오차(제 1 비교 오차)(ERon)를 생성하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 실질적으로 휴지한다. 그리고 앰프 제어부(110B)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서, 펄스·온 기간(Ton) 중에는 제 1 비교 오차(ERon)를 영에 근접하도록 파워 앰프(82B)의 이득 또는 증폭률을 가변으로 제어하고, 펄스·오프 기간(Toff) 중에는 실질적으로 휴지한다.
단, 파워 변조가 걸리는 고주파 전원(38)에서는, PF 제어를 행하는 것도 가능하다. 그 경우에는, 컨트롤러(112B)보다 비교기(108B)에 비교 기준값으로서 진행파 파워 설정값(PFS)을 부여하면 된다.
이 플라즈마 처리 장치에서 소여의 플라즈마 프로세스에 제 1 파워 변조 방식이 이용될 경우는, 파워 피드백 제어에 관해서는, 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)(특히 전원 제어부(84A))에서의 상술한 동작과 이온 인입계의 고주파 전원(38)(특히 전원 제어부(84B))에서의 상술한 동작이 서로 역전한다.
<제어 지령값 생성부의 구성예(실시예)>
도 10에, 상술한 플라즈마 생성계의 고주파 전원(36)(전원 제어부(84A))에서 고주파 출력 제어부(102A)의 주된 구성 요소인 제 1 및 제 2 제어 지령값 생성부(104A, 106A)의 구체적인 구성예를 도시한다. 도 11에 제어 지령값 생성부(104A, 106A) 내의 주된 동작을 설명하기 위한 각 부의 파형을 나타낸다.
도 10에서 제 1 제어 지령값 생성부(104A)는, 사이클 평균값 연산 회로(120), 이동 평균값 연산 회로(122), 비교기(124) 및 제어 지령값 연산 회로(126)를 가지고 있다.
여기서, 사이클 평균값 연산 회로(120)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·온 기간(Ton) 내에 설정되는 제 1 모니터 시간(T1) 중에 로드 파워 측정부(100A)로부터의 로드 파워 측정값(MPL)을 소정의 주파수(예를 들면 수 10 MHz)로 샘플링하여 1 사이클분의 평균값(aMPL)을 연산한다. 컨트롤러(112A)는, 샘플링용의 클록(ACK)과, 제 1 모니터 시간(T1)을 지시하는 온 기간 모니터 신호(JS1)를 사이클 평균값 연산 회로(120)에 부여한다. 사이클 평균값 연산 회로(120)는, 수 10 MHz의 샘플링 클록(ACK)에 동기하여 고속 또한 다량의 신호 처리가 요구되기 때문에, FPGA(필드 프로그래머블·게이트 어레이)를 적합하게 이용할 수 있다.
이동 평균값 연산 회로(122)는 적합하게는 CPU로 구성되고, 사이클 평균값 연산 회로(120)로부터 변조 펄스(MS)의 각 사이클마다 출력되는 로드 파워 측정값(MPL)의 1 사이클 평균값(aMPL)에 대하여, 미리 설정된 소정의 이동 구간 및 이동 피치로 이동 평균값(AMPL)을 연산한다. 예를 들면, 변조 펄스(MS)의 주파수가 100 Hz인 경우에, 이동 구간을 100 msec로 설정하고, 이동 피치를 20 msec로 설정했을 때는, 20 msec마다 연속하는 10 개의 1 사이클 평균값(aMPL)에 대하여 1 개의 이동 평균값(AMPL)을 연산한다. 컨트롤러(112A)는, 이동 구간 및 이동 피치를 지시하는 제어 신호(FS1)와 이동 평균값 연산 처리를 위한 클록(BCK)을 이동 평균값 연산 회로(122)에 부여한다.
비교기(124)는, 이동 평균값 연산 회로(122)로부터 얻어지는 이동 평균값(AMPL)을 로드 파워 설정값(PLS)과 비교하여, 비교 오차(EA)(EA = PLS - AMPL)를 생성한다.
제어 지령값 연산 회로(126)는, 비교기(124)로부터 출력되는 비교 오차(EA)를 입력하고, 이 비교 오차(EA)를 영에 근접시키기 위하여, 펄스·온 기간(Ton) 중의 진행파의 파워(PF)에 대한 피드백 제어용의 목표값 즉 제 1 제어 지령값(Con)을 소정의 알고리즘에 의해 연산(생성)한다. 컨트롤러(112A)는 제어 지령값 연산 회로(126)에 소요의 제어 신호 및 타이밍 신호(GS1) 중 적어도 하나를 부여한다.
한편, 제 2 제어 지령값 생성부(106A)는 사이클 평균값 연산 회로(128), 이동 평균값 연산 회로(130), 비교기(132) 및 제어 지령값 연산 회로(134)를 가지고 있다.
여기서, 사이클 평균값 연산 회로(128)는, 변조 펄스(MS)의 각 사이클에서 펄스·오프 기간(Toff) 내에 설정되는 제 2 제 2 모니터 시간(T2) 중에 로드 파워 측정부(100A)로부터의 로드 파워 측정값(MPL)을 소정의 주파수(예를 들면 수 10 MHz)로 샘플링하여 1 사이클분의 평균값(bMPL)을 연산한다. 컨트롤러(112A)는, 샘플링용의 클록(ACK)과, 제 2 모니터 시간(T2)을 지시하는 오프 기간 모니터 신호(JS2)를 사이클 평균값 연산 회로(128)에 부여한다. 사이클 평균값 연산 회로(128)는, 수 10 MHz의 샘플링 클록(ACK)에 동기하여 고속 또한 다량의 신호 처리가 요구되기 때문에, FPGA(필드 프로그래머블·게이트 어레이)를 적합하게 이용할 수 있다.
이동 평균값 연산 회로(130)는 적합하게는 CPU로 구성되고, 사이클 평균값 연산 회로(128)로부터 변조 펄스(MS)의 각 사이클마다 출력되는 로드 파워 측정값(MPL)의 1 사이클 평균값(bMPL)에 대하여, 미리 설정된 소정의 이동 구간 및 이동 피치로 이동 평균값(BMPL)을 연산한다. 예를 들면, 변조 펄스(MS)의 주파수가 100 Hz인 경우에, 이동 구간을 100 msec로 설정하고, 이동 피치를 20 msec로 설정했을 때는, 20 msec마다 연속하는 10 개의 1 사이클 평균값(bMPL)에 대하여 1 개의 이동 평균값(BMPL)을 연산한다. 컨트롤러(112A)는, 이동 구간 및 이동 피치를 지시하는 제어 신호(FS2)와 이동 평균값 연산 처리를 위한 클록(BCK)을 이동 평균값 연산 회로(130)에 부여한다.
비교기(132)는, 이동 평균값 연산 회로(130)로부터 얻어지는 이동 평균값(BMPL)을 로드 파워 설정값(PLS)과 비교하여, 비교 오차(EB)(EB = PLS - BMPL)를 생성한다.
제어 지령값 연산 회로(134)는, 비교기(132)로부터 출력되는 비교 오차(EB)를 입력하고, 비교 오차(EB)를 영에 근접시키기 위하여, 펄스·오프 기간(Toff) 중의 진행파의 파워(PF)에 대한 피드백 제어용의 목표값 즉 제 2 제어 지령값(Coff)을 소정의 알고리즘에 의해 연산(생성)한다. 컨트롤러(112A)는, 제어 지령값 연산 회로(134)에 소요의 제어 신호 및 / 또는 타이밍 신호(GS2)를 부여한다.
<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 13 mTorr, 플라즈마 생성용 고주파(HF)의 주파수(fHF)를 40 MHz, 이온 인입용 고주파(LF)의 주파수(fLF)를 12.88 MHz, 연속파(CW)의 고주파(HF)의 파워(진행파 파워(PF))를 500 W, 1000 W(일정)로 한 다음, 플라즈마의 안정성에 관하여 일반적인 PF 제어와 실시예에서의 PL 제어를 비교했다.
PF 제어의 실험에서는, 파워 변조를 거는 이온 인입용 고주파(LF)의 진행파 파워(PF)의 설정값(PFS) 그리고 파워 변조의 주파수(fS) 및 듀티비(DS)를 파라미터로서, 진행파 파워(PF)의 설정값(PFS)을 25 W, 100 W, 500 W, 1000 W, 2000 W의 5 가지로 선택하고, 파워 변조의 주파수(fS)를 0.1 kHz, 1.0 kHz, 10 kHz, 20 kHz의 4 가지로 선택하고, 듀티비(DS)를 10 %, 20 %, ···, 90 %의 9 가지로 선택했다. 그 결과, 도 12a 및 도 12b에 나타낸 바와 같이, 광범위하게 점재하여 'NG'(플라즈마 헌팅)의 결과가 나오는 경우가 적지 않게 있었다.
실시예에서의 PL 제어의 실험에서는, 파워 변조를 거는 이온 인입용 고주파(LF)의 로드 파워(PL)의 설정값(PLS) 그리고 파워 변조의 주파수(fS) 및 듀티비(DS)를 파라미터로서, 로드 파워(PL)의 설정값(PLS)을 25 W, 100 W, 500 W, 1000 W, 2000 W의 5 가지로 선택하고, 파워 변조의 주파수(fS)를 0.1 kHz, 1.0 kHz, 10 kHz, 20 kHz의 4 가지로 선택하고, 듀티비(DS)를 10 %, 20 %, ···, 90 %의 9 가지로 선택했다. 그 결과, 도 13a 및 도 13b에 나타낸 바와 같이, 모든 경우에서 'OK'(플라즈마 안정)의 결과가 나왔다.
<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
80A, 80B : 고주파 발진기
82A, 82B : 앰프
84A, 84B : 전원 제어부
86A, 86B : RF 파워 모니터
100A, 100B : 로드 파워 측정부
102A, 102B : 고주파 출력 제어부
104A, 104B : (펄스·온 기간용) 제어 지령값 생성부
106A, 106B : (펄스·오프 기간용) 제어 지령값 생성부
108A, 108B : 비교기
110A, 110B : 앰프 제어 회로
112A, 112B : 컨트롤러
114A, 114B : 전환 회로

Claims (8)

  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,
    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 제 1 기간과 오프 상태 또는 상기 제 1 레벨보다 낮은 제 2 레벨이 되는 제 2 기간을 일정한 주파수로 교호로 반복하도록, 상기 제 2 고주파 전원의 출력을 펄스로 변조하는 고주파 파워 변조부를 구비하고,
    상기 제 1 고주파 전원이,
    상기 제 1 고주파 급전 라인 상에서, 상기 제 1 고주파 전원으로부터 상기 제 1 전극을 향해 순방향으로 전반하는 진행파의 파워 및 상기 제 1 전극으로부터 상기 제 1 고주파 전원을 향해 역방향으로 전반하는 반사파의 파워를 검지하고, 상기 진행파의 파워 및 상기 반사파의 파워를 각각 나타내는 진행파 파워 검지 신호 및 반사파 파워 검지 신호를 생성하는 RF 파워 모니터와,
    상기 RF 파워 모니터로부터 얻어지는 상기 진행파 파워 검지 신호와 상기 반사파 파워 검지 신호로부터, 상기 플라즈마를 포함하는 부하에 공급되는 로드 파워의 측정값을 구하는 로드 파워 측정부와,
    상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워의 측정값을 소정의 로드 파워 설정값에 일치 또는 근사시키기 위하여, 상기 진행파의 파워에 대하여 상기 펄스의 각 사이클에서의 상기 제 1 기간과 상기 제 2 기간에서 개별로 피드백 제어를 하는 고주파 출력 제어부를 가지는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 출력 제어부가,
    상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값과 상기 로드 파워 설정값에 기초하여, 상기 진행파의 파워에 대하여 상기 제 1 기간에 거는 피드백 제어를 위한 제 1 제어 지령값을 생성하는 제 1 제어 지령값 생성부와,
    상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값과 상기 로드 파워 설정값에 기초하여, 상기 진행파의 파워에 대하여 상기 제 2 기간에 거는 피드백 제어를 위한 제 2 제어 지령값을 생성하는 제 2 제어 지령값 생성부와,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 제 1 기간 중에는 상기 RF 파워 모니터로부터의 상기 진행파 파워 검지 신호를 상기 제 1 제어 지령값 생성부로부터의 상기 제 1 제어 지령값과 비교하여 제 1 비교 오차를 생성하고, 상기 제 2 기간 중에는 상기 RF 파워 모니터로부터의 상기 진행파 파워 검지 신호를 상기 제 2 제어 지령값 생성부로부터의 상기 제 2 제어 지령값과 비교하여 제 2 비교 오차를 생성하는 비교부를 가지고,
    상기 펄스의 각 사이클에서, 상기 제 1 기간 중에는 상기 제 1 비교 오차를 영에 근접시키도록 상기 제 1 고주파 전원의 출력을 제어하고, 상기 제 2 기간 중에는 상기 제 2 비교 오차를 영에 근접시키도록 상기 제 1 고주파 전원의 출력을 제어하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 지령값 생성부는, 상기 펄스의 각 사이클 내에서 상기 제 1 기간 내에 설정되는 제 1 모니터 시간 중에, 상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값을 입력 받고, 상기 로드 파워 측정값과 상기 로드 파워 설정값의 편차에 기초하여 상기 제 1 제어 지령값을 생성하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 지령값 생성부는,
    상기 펄스의 각 사이클 내에서 상기 제 1 기간 내에 설정되는 제 1 모니터 시간 중에, 상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값을 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 그 평균값을 연산하는 제 1 사이클 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 사이클 평균값 연산 회로로부터 상기 펄스의 각 사이클마다 얻어지는 상기 로드 파워 측정값의 평균값에 기초하여, 상기 로드 파워 측정값의 상기 제 1 기간의 이동 평균값을 구하는 제 1 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 1 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값의 상기 제 1 기간의 이동 평균값을 상기 로드 파워 설정값과 비교하여, 그 비교 오차에 기초하여 상기 제 1 제어 지령값을 생성하는 제 1 제어 지령값 연산 회로를 가지는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 지령값 생성부는, 상기 펄스의 각 사이클 내에서 상기 제 2 기간내에 설정되는 제 2 모니터 시간 중에, 상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값을 입력 받고, 상기 로드 파워 측정값과 상기 로드 파워 설정값의 편차에 기초하여 상기 제 2 제어 지령값을 생성하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 제어 지령값 생성부는,
    상기 펄스의 각 사이클 내에서 상기 제 2 기간 내에 설정되는 제 2 모니터 시간 중에, 상기 로드 파워 측정부로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값을 소정의 샘플링 주파수로 샘플링하여, 그 평균값을 연산하는 제 2 사이클 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 사이클 평균값 연산 회로로부터 상기 펄스의 각 사이클마다 얻어지는 상기 로드 파워 측정값의 평균값에 기초하여, 상기 로드 파워 측정값의 상기 제 2 기간의 이동 평균값을 구하는 제 2 이동 평균값 연산 회로와,
    상기 제 2 이동 평균값 연산 회로로부터 얻어지는 상기 로드 파워 측정값의 상기 제 2 기간의 이동 평균값을 상기 로드 파워 설정값과 비교하고, 그 비교 오차에 기초하여 상기 제 2 제어 지령값을 생성하는 제 2 제어 지령값 연산 회로를 가지는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 고주파 전원이, 상기 제 1 고주파의 기본파를 발생하는 고주파 발진기와, 상기 고주파 발진기로부터 출력되는 상기 기본파의 파워를 가변 제어 가능한 이득 또는 증폭률로 증폭하는 파워 앰프를 가지고,
    상기 고주파 출력 제어부가, 상기 제 1 고주파 전원의 출력을 제어하기 위하여, 상기 파워 앰프의 이득 또는 증폭률을 제어하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 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.
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