JP7489894B2

JP7489894B2 - プラズマ生成装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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Publication number: JP7489894B2
Application number: JP2020175968A
Authority: JP
Inventors: 健小林; 武安藤; 究伊藤; 有紀田中
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2024-05-24
Anticipated expiration: 2040-10-20
Also published as: US20220122812A1; US12131889B2; KR102884912B1; JP2022067321A; KR20220052273A

Description

本開示は、プラズマ生成装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

ＲＦ電源とプラズマ電極との間にコイル及び可変コンデンサを含む整合回路を接続し、可変コンデンサの容量を調整することでＲＦ電源側から見た負荷側のインピーダンスを制御する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００６－２１３９６７号公報特開２００６－０７３９１３号公報

本開示は、基板に対するプラズマ処理の効率を高めることができる技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ生成装置は、対向して配置された第１のプラズマ電極及び第２のプラズマ電極を含む電極対と、前記電極対にＲＦ電力を供給するＲＦ電源と、前記ＲＦ電源と前記電極対との間に設けられた整合器と、を有し、前記整合器は、前記電極対の間の負荷に対して並列に接続された第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサと、前記第１のプラズマ電極に対して直列に接続されたコイルと、前記第２のプラズマ電極に対して直列に接続されたコンデンサと、を含み、前記第１の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して遠い側の配線間に接続され、前記第２の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して近い側の配線間に接続されている。

本開示によれば、基板に対するプラズマ処理の効率を高めることができる。

実施形態のプラズマ処理装置の一例を示す概略図図１のプラズマ処理装置の横断面図実施形態のプラズマ生成装置の一例を示す図実施形態のプリセット位置の更新方法の一例を示すフローチャートプリセットテーブルの一例を示す図

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

〔プラズマ処理装置〕
図１及び図２を参照し、実施形態のプラズマ処理装置の一例について説明する。

プラズマ処理装置１００は、処理容器１を有する。処理容器１は、下端が開口された有天井の縦型の筒体状を有する。処理容器１の全体は、例えば石英により形成されている。処理容器１内の上端近傍には、石英により形成された天井板２が設けられており、天井板２の下側の領域が封止されている。処理容器１の下端の開口には、筒体状に成形された金属製のマニホールド３がシール部材４を介して連結されている。

マニホールド３は、処理容器１の下端を支持しており、マニホールド３の下方から基板として多数枚（例えば２５～１５０枚）の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を多段に載置したウエハボート５が処理容器１内に挿入される。このように処理容器１内には、上下方向に沿って間隔を有して多数枚のウエハＷが略水平に収容される。ウエハボート５は、例えば石英により形成されている。ウエハボート５は、３本のロッド６を有し（図２参照）、ロッド６に形成された溝（図示せず）により多数枚のウエハＷが支持される。

ウエハボート５は、石英により形成された保温筒７を介してテーブル８上に載置されている。テーブル８は、マニホールド３の下端の開口を開閉する金属製の蓋体９を貫通する回転軸１０上に支持される。

回転軸１０の貫通部には、磁性流体シール１１が設けられている。磁性流体シール１１は、回転軸１０を気密に封止し、かつ、回転可能に支持する。蓋体９の周辺部とマニホールド３の下端との間には、シール部材１２が設けられている。シール部材１２は、処理容器１内の気密性を保持する。

回転軸１０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１３の先端に取り付けられており、ウエハボート５と蓋体９とは一体として昇降し、処理容器１内に対して挿脱される。なお、テーブル８を蓋体９側へ固定して設け、ウエハボート５を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。

プラズマ処理装置１００は、処理容器１内へ各種の処理ガスを供給するガス供給部２０を有する。

ガス供給部２０は、４本のガスノズル２１～２４を有する。ただし、ガス供給部２０は、４本のガスノズル２１～２４に加えて更に別のガスノズルを有していてもよい。

ガスノズル２１は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２１は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ｐの外部、例えば処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりもプラズマ生成空間Ｐの側に設けられている。ただし、ガスノズル２１は、例えばその垂直部分が処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりも排気口４０の側に設けられていてもよい。ガスノズル２１は、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）ガスの供給源と接続されている。ガスノズル２１の垂直部分には、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス孔２１ａが間隔を空けて形成されている。ガス孔２１ａは、例えば処理容器１の中心Ｃに配向し、処理容器１の中心Ｃに向かって水平方向にＨＣＤガスを吐出する。ただし、ガス孔２１ａは、例えば処理容器１の近傍の内壁側に配向していてもよい。なお、ガスノズル２１は、更にパージガスの供給源と接続されていてもよい。パージガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ_２）ガスが挙げられる。

ガスノズル２２は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２２は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ｐの外部、例えば処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりもプラズマ生成空間Ｐの側に設けられている。ただし、ガスノズル２２は、例えばその垂直部分が処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりも排気口４０の側に設けられていてもよい。ガスノズル２２は、アンモニア（ＮＨ_３）ガスの供給源及び水素（Ｈ_２）ガスの供給源と接続されている。ＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスは、プラズマ生成用ガスの一例である。ガスノズル２２の垂直部分には、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さ方向に亘って複数のガス孔２２ａが間隔を空けて形成されている。ガス孔２２ａは、例えば処理容器１の中心Ｃに配向し、処理容器１の中心Ｃに向かって水平方向にＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスを吐出する。ただし、ガス孔２２ａは、例えばプラズマ生成空間Ｐ側に配向していてもよく、処理容器１の近傍の内壁側に配向していてもよい。なお、ガスノズル２２は、更にパージガスの供給源と接続されていてもよい。

ガスノズル２３は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２３は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ｐに設けられている。ガスノズル２３は、ＮＨ_３ガスの供給源及びＨ_２ガスの供給源と接続されている。ＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスは、プラズマ生成用ガスの一例である。ガスノズル２３の垂直部分には、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さ方向に亘って複数のガス孔２３ａが間隔を空けて形成されている。ガス孔２３ａは、例えば処理容器１の中心Ｃに配向し、処理容器１の中心Ｃに向かって水平方向にＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスを吐出する。なお、ガスノズル２３は、更にパージガスの供給源と接続されていてもよい。

ガスノズル２４は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を貫通して水平に伸びる直管形状を有する。ガスノズル２４は、その先端部分がプラズマ生成空間Ｐの外部、例えば処理容器１内に設けられている。ガスノズル２４は、パージガスの供給源と接続されている。ガスノズル２４は、先端部分が開口しており、開口から処理容器１内にパージガスを供給する。

処理容器１の側壁の一部には、プラズマ生成装置３０が設けられている。プラズマ生成装置３０は、ガスノズル２２，２３から供給されるＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスをプラズマ化して活性種を生成する。

プラズマ生成装置３０は、プラズマ区画壁３２、電極対３３、配線３４、ＲＦ電源３５、整合器３６、ＲＦセンサ３７及び絶縁保護カバー３８を有する。

プラズマ区画壁３２は、処理容器１の外壁に気密に溶接されている。プラズマ区画壁３２は、例えば石英により形成されている。プラズマ区画壁３２は断面凹状をなし、処理容器１の側壁に形成された開口３１を覆う。開口３１は、ウエハボート５に支持されている全てのウエハＷを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成される。プラズマ区画壁３２により規定されると共に処理容器１内と連通する内側空間、すなわち、プラズマ生成空間Ｐには、ガスノズル２３が配置されている。なお、ガスノズル２１，２２は、プラズマ生成空間Ｐの外部の処理容器１の内側壁に沿ったウエハＷに近い位置に設けられている。

電極対３３は、プラズマ電極３３ａ，３３ｂを含む。プラズマ電極３３ａ，３３ｂは、それぞれ細長い形状を有し、プラズマ区画壁３２の両側の壁の外面に、上下方向に沿って対向配置されている。プラズマ電極３３ａ，３３ｂには、配線３４が接続されている。

配線３４は、電極対３３とＲＦ電源３５とを電気的に接続する。配線３４は、例えば一端がプラズマ電極３３ａ，３３ｂの長辺の中間位置に接続されており、他端がＲＦ電源３５と接続されている。

ＲＦ電源３５は、整合器３６を介して電極対３３と電気的に接続され、電極対３３にＲＦ電力を供給する。これにより、プラズマ区画壁３２により規定されたプラズマ生成空間ＰにＲＦ電力が印加される。その結果、ガスノズル２２，２３から吐出されたＮＨ_３ガス及びＨ_２ガスがプラズマ生成空間Ｐ及び処理容器１内においてプラズマ化され、これにより生成された活性種がウエハＷに供給される。ＲＦ電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１００ＭＨｚであってよい。

整合器３６は、ＲＦ電源３５と電極対３３との間に設けられている。整合器３６は、ＲＦ電源３５から見た負荷側のインピーダンスを、ＲＦ電源３５の出力インピーダンスに整合させる。以下、ＲＦ電源３５から見た負荷側のインピーダンスがＲＦ電源３５の出力インピーダンスに整合する位置を整合位置とも称する。整合器３６の詳細については後述する。

ＲＦセンサ３７は、配線３４におけるＲＦ電源３５と整合器３６との間に設けられている。ＲＦセンサ３７は、電極対３３側からの反射波電力を検出する。ＲＦセンサ３７は、検出した反射波電力に基づいてＲＦ電源３５を制御する。例えば、ＲＦセンサ３７は、検出した反射波電力が所定の値よりも大きい場合、ＲＦ電源３５が電極対３３に供給するＲＦ電力の出力を制御することにより反射波を抑制する。また例えば、ＲＦ電源３５が周波数可変の機能を有する場合には、ＲＦセンサ３７は、検出した反射波電力が所定の値よりも大きい場合、ＲＦ電源３５が電極対３３に供給するＲＦ電力の周波数を制御することにより反射波を抑制する。また、ＲＦセンサ３７の検出値は制御部６０に出力され、制御部６０はＲＦセンサ３７の出力に基づいて整合器３６を調整することによりインピーダンスを制御する。なお、ＲＦセンサ３７によるＲＦ電源３５の制御と、制御部６０による整合器３６の制御とは、個別に行ってもよく、同期して行ってもよい。

絶縁保護カバー３８は、プラズマ区画壁３２の外側に、該プラズマ区画壁３２を覆うように取り付けられている。絶縁保護カバー３８の内側部分には、冷媒通路（図示せず）が設けられており、冷媒通路に冷媒を流すことによりプラズマ電極３３ａ，３３ｂが冷却される。プラズマ電極３３ａ，３３ｂと絶縁保護カバー３８との間には、プラズマ電極３３ａ，３３ｂを覆うようにシールド（図示せず）が設けられていてもよい。シールドは、例えば金属等の良導体により形成され、接地される。

開口３１に対向する処理容器１の側壁部分には、処理容器１内を真空排気するための排気口４０が設けられている。排気口４０は、ウエハボート５に対応して上下に細長く形成されている。処理容器１の排気口４０に対応する部分には、排気口４０を覆うように断面Ｕ字状に成形された排気口カバー部材４１が取り付けられている。排気口カバー部材４１は、処理容器１の側壁に沿って上方に延びている。排気口カバー部材４１の下部には、排気口４０を介して処理容器１を排気するための排気配管４２が接続されている。排気配管４２には、処理容器１内の圧力を制御する圧力制御バルブ４３及び真空ポンプ等を含む排気装置４４が接続されており、排気装置４４により排気配管４２を介して処理容器１内が排気される。

処理容器１の周囲には、加熱機構５０が設けられている。加熱機構５０は、筒体状を有する。加熱機構５０は、処理容器１及びその内部に収容されるウエハＷを加熱する。

プラズマ処理装置１００は、制御部６０を有する。制御部６０は、例えばプラズマ処理装置１００の各部の動作を制御する。制御部６０は、例えばコンピュータ６１を含む。コンピュータ６１は、例えばＣＰＵ６１ａ、記憶部６１ｂを含む。ＣＰＵ６１ａは、記憶部６１ｂに格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部６１ｂは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶装置を含む。

〔整合器〕
図３を参照し、実施形態の整合器の一例について説明する。実施形態の整合器は、例えばプラズマ処理装置１００のプラズマ生成装置３０に適用される。ただし、実施形態の整合器は、例えばプラズマ処理装置１００とは別の容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）装置にも適用可能である。

整合器３６は、ＲＦ電源３５と電極対３３との間に設けられている。整合器３６は、ＲＦ電源３５から見た負荷側のインピーダンスをＲＦ電源３５の出力インピーダンスに整合させる。

整合器３６は、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２、コイルＬ、固定コンデンサＦＣ及びＲＦセンサ３６ａを含む。

可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２は、電極対３３間のプラズマの負荷に対して並列に接続されている。可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２は、容量を変化させることができるコンデンサである。可変コンデンサＶＣ１は、コイルＬ及び固定コンデンサＦＣよりも電極対３３に対して遠い側の配線３４間に接続されている。可変コンデンサＶＣ２は、コイルＬ及び固定コンデンサＦＣよりも電極対３３に対して近い側の配線３４間に接続されている。

コイルＬは、プラズマ電極３３ａに対して直列に接続されている。コイルＬは、インダクタンスが固定された固定コイルであってもよく、インダクタンスを変化させることができる可変コイルであってもよい。

固定コンデンサＦＣは、プラズマ電極３３ｂに対して直列に接続されている。固定コンデンサＦＣは、容量が固定されたコンデンサである。固定コンデンサＦＣは、可変コンデンサに置き換えてもよい。

ＲＦセンサ３６ａは、プラズマ電極３３ｂに対して直列に接続されている。ＲＦセンサ３６ａは、配線３４におけるコイルＬとＲＦセンサ３７との間に設けられている。ＲＦセンサ３６ａは、電極対３３側からの反射波電力を検出する。ＲＦセンサ３６ａの検出値は制御部６０に出力され、制御部６０はＲＦセンサ３６ａの出力に基づいて整合器３６（可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の容量）を調整することによりインピーダンスを制御する。なお、ＲＦセンサ３６ａ，３７のいずれか一方のみが設けられていてもよい。

〔プラズマ処理方法〕
実施形態のプラズマ処理装置１００により実施されるプラズマ処理方法の一例について説明する。以下、ウエハ表面にシリコン窒化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。

まず、制御部６０は、多数枚のウエハＷを保持したウエハボート５を予め所定の温度に調整された処理容器１内にその下方より上昇させて搬入し、蓋体９でマニホールド３の下端の開口を閉じ、処理容器１内を密閉する。

続いて、制御部６０は、処理容器１内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱機構５０への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度に維持する。また、制御部６０は、ウエハボート５に支持されているウエハＷの表面にガスノズル２１～２３から各種の処理ガスを供給することによりシリコン窒化膜を形成する。

具体的には、制御部６０は、ガスノズル２１のガス孔２１ａからＨＣＤガスを吐出させることにより、ウエハ表面にＨＣＤガスを吸着させる。続いて、制御部６０は、ガスノズル２２，２３の各ガス孔２２ａ，２３ａからＮＨ_３ガスを吐出させると共に、ＲＦ電源３５によりプラズマ電極３３ａ，３３ｂ間にＲＦ電圧を印加することにより、ＮＨ_３ガスがプラズマ化されて活性化し、活性種が生成される。活性種は、例えばＮラジカル（Ｎ^＊）、ＮＨラジカル（ＮＨ^＊）、ＮＨ_２ラジカル（ＮＨ^＊）、ＮＨ_３ラジカル（ＮＨ_３ ^＊）を含む。係る活性種は、処理容器１内の中心方向に向けて放出されて拡散し、ウエハＷの表面に吸着しているＨＣＤガスの分子と反応してシリコン窒化膜が形成される。

ところで、整合器３６は、電極対３３間のプラズマの負荷に対して並列に接続された可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２と、プラズマ電極３３ａに対して直列に接続されたコイルＬと、プラズマ電極３３ｂに対して直列に接続された固定コンデンサＦＣとを含む。これにより、電極対３３間のプラズマの負荷の両端の電位が同相に調整されるので、電極対３３の一方の電極（例えばプラズマ電極３３ｂ）が接地されている場合と比較して、プラズマ電極３３ａ，３３ｂ間の電位差が小さくなる。そのため、ＲＦ電源３５から整合器３６を介して電極対３３にＲＦ電力を供給すると、プラズマ電極３３ａ，３３ｂ間（プラズマ生成空間Ｐ）に加えて、プラズマ電極３３ａ又はプラズマ電極３３ｂ若しくは両者とウエハＷとの間（処理容器１内）にもプラズマが生成される。その結果、ウエハＷの近傍において、プラズマに含まれる活性種の活性度が高まり、ウエハＷに対するプラズマ処理の効率を高めることができる。

また、ＲＦ電源３５により電極対３３間にＲＦ電力を供給する際、制御部６０は、最初に第１の出力でＲＦ電力を供給し、その後に第１の出力よりも低い第２の出力でＲＦ電力を供給するようにＲＦ電源３５を制御することが好ましい。これにより、プラズマ着火性が向上する。

また、ＲＦ電源３５により電極対３３間にＲＦ電力を供給する際、制御部６０は、最初に第１の周波数でＲＦ電力を供給し、その後に第１の周波数よりも低い第２の周波数でＲＦ電力を供給するようにＲＦ電源３５を制御することが好ましい。これにより、プラズマ着火性が向上する。また、制御部６０は、ＲＦ電力の出力と周波数の両方を制御してもよい。

〔プリセット位置の更新方法〕
図４及び図５を参照し、実施形態のプリセット位置の更新方法の一例について説明する。実施形態のプリセット位置の更新方法は、例えばプラズマ処理装置１００が稼働している期間、継続して実施される。

ステップＳ１では、制御部６０は、プロセス条件が設定されたか否かを判定する。プロセス条件は、例えば処理ガス、温度、圧力、ＲＦ電力の条件を含む。ステップＳ１において、プロセス条件が設定されたと判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ２へ進める。一方、ステップＳ１において、プロセス条件が設定されていないと判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ１へ戻す。すなわち、制御部６０は、プロセス条件が設定されるまでステップＳ１を繰り返す。

ステップＳ２では、制御部６０は、ステップＳ１で設定されたプロセス条件（例えば条件Ａ）と、プロセス条件と可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置とが対応付けされた対応情報とに基づいて、条件Ａと対応付けされたプリセット位置を設定する。対応情報は、例えばプリセット位置の更新方法を実施する前に予め生成され、記憶部６１ｂに記憶されている。

対応情報は、例えば図５に示されるように、プロセス条件ごとに可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置が対応付けされたプリセットテーブル５００であってよい。プリセットテーブル５００は、プロセス条件（Plasma condition）ごとに対応付けされた、プリセット（Preset）、プリセット更新警告（Preset update Warning）、着火時設定（Start）及び定常時設定（Constant）を含む。

プリセットは、可変コンデンサＶＣ１のプリセット位置Ｃ１［％］、可変コンデンサＶＣ２のプリセット位置Ｃ２［％］、更新判定用の反射波電力Ｐｒ［Ｗ］を含む。プリセット更新警告は、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新する際に警告を出力するか否かを判定するために用いられ、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置Ｃ１［％］，Ｃ２［％］を含む。着火時設定は、プラズマの着火時にＲＦ電源３５から電極対３３に供給する進行波電力Ｐｆ［Ｗ］、該進行波電力Ｐｆを供給する時間ｔ［ｓｅｃ］を含む。定常時設定は、着火時から時間ｔを経過した後にＲＦ電源３５から電極対３３に供給する進行波電力Ｐｆ［Ｗ］を含む。

ステップＳ３では、制御部６０は、ＲＦ電源３５をオンすることにより、電極対３３にＲＦ電力を供給する。このとき、処理容器１内の累積膜厚やプロセス条件の違いによって、整合位置がステップＳ２で設定したプリセット位置から外れ、反射波電力が大きくなる場合がある。

ステップＳ４では、制御部６０は、反射波が異常であるか否かを判定する。例えば、制御部６０は、ＲＦセンサ３７が検出した反射波電力が所定の時間継続して所定の値以上である場合、反射波が異常であると判定する。所定の時間及び所定の値は、例えば予備実験により定められる。ステップＳ４において、反射波が異常であると判定した場合、制御部６０はＲＦ電源３５をオフにしてプロセス処理を終了させる（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ４において、反射波が異常でないと判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ５へ進める。

ステップＳ５では、制御部６０は、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新するか否かを判定する。例えば、制御部６０は、ＲＦセンサ３７が検出した反射波電力が、プリセットテーブル５００の条件Ａと対応付けされた更新判定用の反射波電力Ｐｒ以下である場合、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新すると判定する。一方、制御部６０は、ＲＦセンサ３７が検出した反射波電力が、プリセットテーブル５００の条件Ａと対応付けされた更新判定用の反射波電力Ｐｒより大きい場合、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２を更新しないと判定する。ステップＳ５において、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新すると判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ６へ進める。一方、ステップＳ５において、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新しないと判定した場合、制御部６０は、処理をステップＳ１０へ進める。

ステップＳ６では、制御部６０は、現在の整合位置が所定条件を満たすか否かを判定する。例えば、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置と、プリセットテーブル５００の条件Ａと対応付けされた可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置とを比較して、両者の差が所定範囲に含まれる場合、所定条件を満たすと判定する。一方、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置と、プリセットテーブル５００の条件Ａと対応付けされた可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置とを比較して、両者の差が所定範囲に含まれない場合、所定条件を満たさないと判定する。ステップＳ６において、現在の整合位置が所定条件を満たすと判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ７へ進める。一方、ステップＳ６において、現在の整合位置が所定条件を満たさないと判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ１０へ進める。

ステップＳ７では、制御部６０は、プリセット位置を更新する際に警告が必要であるか否かを判定する。例えば、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置が、プリセットテーブル５００の条件Ａと対応付けされたプリセット更新警告のプリセット位置を超えている場合、警告が必要であると判定する。一方、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置が、プリセットテーブル５００の条件Ａと対応付けされたプリセット更新警告のプリセット位置を超えていない場合、警告が不要であると判定する。ステップＳ７において、警告が必要であると判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ８へ進める。一方、ステップＳ７において、警告が不要であると判定した場合、制御部６０は処理をステップＳ９へ進める。

ステップＳ８では、制御部６０は、警告を出力する。

ステップＳ９では、制御部６０は、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新する。例えば、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置を新たなプリセット位置として更新する。また例えば、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置から所定の値だけずらした位置を新たなプリセット位置として更新してもよい。このように、制御部６０は、現在の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の位置に基づいて、プリセットテーブル５００の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２のプリセット位置を更新する。

ステップＳ１０では、制御部６０は、ＲＦ電源３５がオフされているか否かを判定する。ステップＳ１０において、ＲＦ電源３５がオフされている場合、制御部６０は処理を終了させる。一方、ステップＳ１０において、ＲＦ電源３５がオフされていない場合、制御部６０は処理をステップＳ４へ戻す。

以上に説明した実施形態のプリセット位置の更新方法によれば、制御部６０は、プロセス処理が実行される度に、プロセス条件ごとに対応付けされたプリセット位置の更新が必要であるか否かを判定し、必要があればプリセット位置を更新する。これにより、処理容器１内の累積膜厚やプロセス条件の違いによる整合位置のずれに起因して発生するプラズマ着火直後の反射波を抑制できる。

特に、実施形態のプラズマ処理装置１００を用いたプラズマ処理方法では、ＲＦ電源３５から整合器３６を介して電極対３３にＲＦ電力を供給したときに、プラズマ電極３３ａとウエハＷとの間（処理容器１内）にもプラズマが生成される。そのため、プラズマ電極３３ａ，３３ｂ間のみでプラズマが生成される場合と比較して、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２の整合位置が、処理ガス、温度、圧力、ＲＦ電力の条件を含むプロセス条件の影響を受けやすい。実施形態では、プロセス条件ごとにプリセット位置が対応付けされたプリセットテーブル５００を記憶部６１ｂに記憶させると共に、プロセス処理が実行される度にプリセット位置の更新が必要であるか否かを判定し、必要があればプリセット位置を更新する。これにより、プロセス条件が異なる場合においても、整合位置のずれに起因して生じるプラズマ着火直後の反射波を抑制できる。

なお、実施形態のプリセット位置の更新方法においては、ステップＳ６～Ｓ８を省略してもよい。

上記の実施形態において、可変コンデンサＶＣ１は第１の可変コンデンサの一例であり、可変コンデンサＶＣ２は第２の可変コンデンサの一例である。また、プラズマ電極３３ａは第１のプラズマ電極の一例であり、プラズマ電極３３ｂは第２のプラズマ電極の一例である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

上記の実施形態では、プラズマ電極３３ａに対して直列にコイルＬが接続され、プラズマ電極３３ｂに対して直列に固定コンデンサＦＣが接続されている場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、コイルＬと固定コンデンサＦＣを入れ替えてもよい。具体的には、プラズマ電極３３ａに対して直列に固定コンデンサＦＣを接続し、プラズマ電極３３ｂに対して直列にコイルＬを接続してもよい。この場合、固定コンデンサＦＣを可変コンデンサに置き換えてもよく、コイルＬは固定コイルでも可変コイルでもよい。

３０プラズマ生成装置
３３電極対
３３ａ，３３ｂプラズマ電極
３５ＲＦ電源
３６整合器
ＦＣ固定コンデンサ
Ｌコイル
ＶＣ１，ＶＣ２可変コンデンサ

Claims

対向して配置された第１のプラズマ電極及び第２のプラズマ電極を含む電極対と、
前記電極対にＲＦ電力を供給するＲＦ電源と、
前記ＲＦ電源と前記電極対との間に設けられた整合器と、
を有し、
前記整合器は、
前記電極対の間の負荷に対して並列に接続された第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサと、
前記第１のプラズマ電極に対して直列に接続されたコイルと、
前記第２のプラズマ電極に対して直列に接続されたコンデンサと、
を含み、
前記第１の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して遠い側の配線間に接続され、
前記第２の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して近い側の配線間に接続されている、
プラズマ生成装置。
基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内でプラズマを生成するプラズマ生成装置と、
制御部と、
を備え、
前記プラズマ生成装置は、
対向して配置された第１のプラズマ電極及び第２のプラズマ電極を含む電極対と、
前記電極対にＲＦ電力を供給するＲＦ電源と、
前記ＲＦ電源と前記電極対との間に設けられた整合器と、
を有し、
前記整合器は、
前記電極対の間の負荷に対して並列に接続された第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサと、
前記第１のプラズマ電極に対して直列に接続されたコイルと、
前記第２のプラズマ電極に対して直列に接続されたコンデンサと、
を含み、
前記第１の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して遠い側の配線間に接続され、
前記第２の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して近い側の配線間に接続されている、
プラズマ処理装置。
前記制御部は、前記電極対にＲＦ電力を供給する際、最初に第１の出力でＲＦ電力を供給し、その後に前記第１の出力よりも低い第２の出力でＲＦ電力を供給するように前記ＲＦ電源を制御する、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、前記電極対にＲＦ電力を供給する際、最初に第１の周波数でＲＦ電力を供給し、その後に前記第１の周波数よりも低い第２の周波数でＲＦ電力を供給するように前記ＲＦ電源を制御する、
請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理の条件と前記第１の可変コンデンサ及び前記第２の可変コンデンサのプリセット位置とが対応付けされた対応情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記制御部は、前記ＲＦ電源から前記電極対にＲＦ電力を供給する際、前記記憶部に記憶された前記対応情報に基づいて、前記第１の可変コンデンサ及び前記第２の可変コンデンサのプリセット位置を設定する、
請求項２乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記ＲＦ電源から前記電極対にＲＦ電力を供給したときの反射波電力を検出するＲＦセンサを更に備え、
前記制御部は、前記ＲＦセンサが検出する反射波電力に基づいて、前記記憶部に記憶された前記プリセット位置を更新するか否かを判定する、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
前記処理容器は、側壁に開口が形成された筒体状を有し、
前記処理容器の外壁に気密に設けられ、前記開口を覆うプラズマ区画壁を更に備え、
前記電極対は、前記プラズマ区画壁の両側の壁の外面に対向して配置されている、
請求項２乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
プラズマ処理装置により基板に対してプラズマ処理を施す方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
前記基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内でプラズマを生成するプラズマ生成装置と、
を備え、
前記プラズマ生成装置は、
対向して配置された第１のプラズマ電極及び第２のプラズマ電極を含む電極対と、
前記電極対にＲＦ電力を供給するＲＦ電源と、
前記ＲＦ電源と前記電極対との間に設けられた整合器と、
を有し、
前記整合器は、
前記電極対の間の負荷に対して並列に接続された第１の可変コンデンサ及び第２の可変コンデンサと、
前記第１のプラズマ電極に対して直列に接続されたコイルと、
前記第２のプラズマ電極に対して直列に接続されたコンデンサと、
を含み、
前記第１の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して遠い側の配線間に接続され、
前記第２の可変コンデンサは、前記コイル及び前記コンデンサよりも前記電極対に対して近い側の配線間に接続され、
前記プラズマ処理の条件と前記第１の可変コンデンサ及び前記第２の可変コンデンサのプリセット位置とが対応付けされた対応情報を記憶するステップと、
前記記憶するステップにて記憶された前記対応情報に基づいて、前記第１の可変コンデンサ及び前記第２の可変コンデンサのプリセット位置を設定するステップと、
前記設定するステップの後に前記ＲＦ電源から前記電極対にＲＦ電力を供給するステップと、
前記ＲＦ電源から前記電極対にＲＦ電力を供給したときの反射波電力に基づいて、前記記憶するステップにて記憶された前記プリセット位置を更新するか否かを判定するステップと、
を有する、
プラズマ処理方法。