JP2017174537A5

JP2017174537A5 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2017174537A5
Application number: JP2016056942A
Authority: JP
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2018-03-15
Anticipated expiration: 2036-03-22

Description

ガスは質量を有しているので、ガス供給系が出力する処理ガスが切り替えられた時点から、処理容器内の処理ガスが切り替わる時点までの間には、時間を要する。一方、設定が変更された高周波は、略遅延なく一方の電極に供給される。よって、処理容器内の処理ガスが切り替わる前に、設定が変更された高周波が一方の電極に供給される事態が生じる。

負荷インピーダンスＺＬ１は、Ｖ１／Ｉ１により求められ、負荷抵抗Ｚｒ１は、負荷インピーダンスＺＬ１の実部を求めることにより得られ、負荷リアクタンスＺｉ１は、負荷インピーダンスＺＬ１の虚部を求めることにより得られる。また、反射波係数Γ１は、以下に示す式（１）により、求められる。

なお、反射波係数Γ１は、パワーセンサ３６ｃによって求められる進行波パワー測定値ＰＦ１及び反射波パワー測定値ＰＲ１１から、ＰＲ１１／ＰＦ１により、求められてもよい。

高周波電源３６Ａの電源制御部３６ｅは、段階Ｓ（ｉ，ｊ）の実行期間内の第１の副期間Ｐｓ１（ｊ）及び第２の副期間Ｐｓ２（ｊ）それぞれにおける高周波ＲＦの周波数を設定する周波数制御信号を発振器３６ａに与えるようになっている。具体的に、電源制御部３６ｅは、インピーダンスセンサ３６ｄから、段階Ｓ（ｉ，ｊ）と同一の「ｊ」で特定される過去の段階Ｓ（ｊ）の実行期間内の第１の副期間Ｐｓ１（ｊ）の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１１、及び、当該過去の段階Ｓ（ｊ）の実行期間内の第２の副期間Ｐｓ２（ｊ）の高周波電源３６Ａの負荷インピーダンスの移動平均値Ｉｍｐ１２を受ける。

第１の副期間Ｐｓ１（ｊ）の時間長及び第２の副期間Ｐｓ２（ｊ）の時間長は、電源制御部３６ｅによって指定される。例えば、第１の副期間Ｐｓ１（ｊ）の時間長は電源制御部３６ｅが記憶している所定の時間長であってもよく、第２の副期間Ｐｓ２（ｊ）の時間長は電源制御部３６ｅが記憶している別の所定の時間長であってもよい。或いは、電源制御部３６ｅは、上述の反射波パワー測定値ＰＲ１１の時系列から、段階Ｓ（ｉ，ｊ）の実行期間内において反射波パワー測定値ＰＲ１１が所定値以下に安定する期間を第２の副期間Ｐｓ２（ｊ）に設定し、段階Ｓ（ｉ，ｊ）の実行期間内において当該第２の副期間Ｐｓ２（ｊ）よりも前の期間を第１の副期間Ｐｓ１（ｊ）に設定してもよい。

Claims

プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内の空間がそれらの間に介在するように設けられた第１電極及び第２電極と、
高周波を出力する高周波電源と、
前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極に前記高周波電源を接続する給電ラインと、
前記高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための整合器と、
前記高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータを求める演算部と、
を備え、
該プラズマ処理方法において、前記処理容器内で互いに異なる処理ガスのプラズマを生成する複数の段階であり順に実行される該複数の段階を各々が含む複数のサイクルが順に実行され、
前記複数の段階にわたって前記高周波電源から前記高周波が前記一方の電極に供給され、
該プラズマ処理方法は、
前記複数の段階中の先行する段階から該先行する段階に連続する後続の段階に遷移するときに、前記ガス供給系が出力する処理ガスを切り替える工程と、
前記ガス供給系が出力する処理ガスが切り替えられた後に前記パラメータが閾値を超えた時点で、前記高周波電源から前記一方の電極に供給される前記高周波の設定を変更する工程であり、該高周波の設定を変更することは、前記高周波のパワーを変更すること、及び／又は、前記高周波電源から前記一方の電極に供給される前記高周波を、連続波とパルス変調された高周波のうち一方から他方に変更することを含む、該工程と、
を含むプラズマ処理方法。
プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内の空間がそれらの間に介在するように設けられた第１電極及び第２電極と、
高周波を出力する高周波電源と、
前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極に前記高周波電源を接続する給電ラインと、
前記高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための整合器と、
前記第１電極に接続されており、負極性の直流電圧を発生する直流電源と、
前記高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータを求める演算部と、
を備え、
該プラズマ処理方法において、前記処理容器内で互いに異なる処理ガスのプラズマを生成する複数の段階であり順に実行される該複数の段階を各々が含む複数のサイクルが順に実行され、
前記複数の段階にわたって前記高周波電源から前記高周波が前記一方の電極に供給され、
該プラズマ処理方法は、
前記複数の段階中の先行する段階から該先行する段階に連続する後続の段階に遷移するときに、前記ガス供給系が出力する処理ガスを切り替える工程と、
前記ガス供給系が出力する処理ガスが切り替えられた後に前記パラメータが閾値を超えた時点で、前記高周波電源から前記一方の電極に供給される前記高周波の設定、及び、前記直流電源によって出力される前記直流電圧のレベルのうち少なくとも一方を変更する工程であり、該高周波の設定を変更することは、前記高周波のパワーを変更すること、及び／又は、前記高周波電源から前記一方の電極に供給される前記高周波を、連続波とパルス変調された高周波のうち一方から他方に変更することを含む、該工程と、
を含むプラズマ処理方法。
前記プラズマ処理装置の時間調整部において、前記後続の段階に遷移したときから前記パラメータが前記閾値を超えた前記時点までの時間差を求める工程と、
前記複数のサイクルのうち先行するサイクルにおいて求められた前記時間差の分だけ増加するよう、前記複数のサイクルのうち前記先行するサイクルの後に実行されるサイクルにおける前記後続の段階と同じ段階の所定の実行時間長を調整する工程と、
を更に含む、請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
前記演算部において、パラメータの系列から求められる移動平均値を用いて、前記閾値を調整する工程を更に含み、
前記パラメータの系列は、前記複数のサイクルのうち既に実行済みのサイクルに含まれる前記後続の段階と同一の段階、又は、前記後続の段階と前記実行済みのサイクルに含まれる該後続の段階と同一の段階のそれぞれで前記整合器によるインピーダンス整合が完了した状態における、前記高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータから構成される、
請求項１〜３の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
前記複数の段階は、
希ガス及びフルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスのプラズマを生成する第１段階と、
前記第１段階に続き、希ガスを含む第２の処理ガスのプラズマを生成する第２段階と、
を含む、請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
前記複数の段階は、前記第２段階に続き、希ガス及び酸素ガスを含む第３の処理ガスのプラズマを生成する第３段階を更に含む、請求項５に記載のプラズマ処理方法。
処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内の空間がそれらの間に介在するように設けられた第１電極及び第２電極と、
高周波を出力する高周波電源と、
前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極に前記高周波電源を接続する給電ラインと、
前記高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための整合器と、
前記高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータを求める演算部と、
前記ガス供給系、前記高周波電源、及び前記整合器を制御する主制御部と、
を備え、
前記主制御部は、複数のサイクルを順に実行し、該複数のサイクルの各々において、前記処理容器内で互いに異なる処理ガスのプラズマを生成する複数の段階を順に実行し、
前記高周波電源は、前記複数の段階にわたって前記高周波を前記一方の電極に供給し、
前記主制御部は、前記複数の段階中の先行する段階から該先行する段階に連続する後続の段階に遷移するときに、出力する処理ガスを切り替えるよう前記ガス供給系を制御し、
前記高周波電源は、前記ガス供給系が出力する処理ガスが切り替えられた後に前記パラメータが閾値を超えた時点で、前記一方の電極に供給される前記高周波の設定の変更を行い、
前記高周波の設定の前記変更は、前記高周波のパワーを変更すること、及び／又は、前記一方の電極に供給される前記高周波を、連続波とパルス変調された高周波のうち一方から他方に変更することを含む、
を含むプラズマ処理装置。
処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内の空間がそれらの間に介在するように設けられた第１電極及び第２電極と、
高周波を出力する高周波電源と、
前記第１電極及び前記第２電極のうち一方の電極に前記高周波電源を接続する給電ラインと、
前記高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための整合器と、
前記第１電極に接続されており、負極性の直流電圧を発生する直流電源と、
前記高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータを求める演算部と、
前記ガス供給系、前記高周波電源、前記整合器、及び前記直流電源を制御する主制御部と、
を備え、
前記主制御部は、複数のサイクルを順に実行し、該複数のサイクルの各々において、前記処理容器内で互いに異なる処理ガスのプラズマを生成する複数の段階を順に実行し、
前記高周波電源は、前記複数の段階にわたって前記高周波を前記一方の電極に供給し、
前記主制御部は、前記複数の段階中の先行する段階から該先行する段階に連続する後続の段階に遷移するときに、出力する処理ガスを切り替えるよう前記ガス供給系を制御し、
前記ガス供給系が出力する処理ガスが切り替えられた後に前記パラメータが閾値を超えた時点で、前記高周波電源が前記一方の電極に供給する前記高周波の設定の変更を行い、及び／又は、前記直流電源が出力する前記直流電圧のレベルの変更を行い、
前記高周波の設定の前記変更は、前記高周波のパワーを変更すること、及び／又は、前記一方の電極に供給される前記高周波を、連続波とパルス変調された高周波のうち一方から他方に変更することを含む、
を含むプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理装置は、前記後続の段階に遷移したときから前記パラメータが前記閾値を超えた前記時点までの時間差を求める時間調整部を更に備え、
前記主制御部は、前記複数のサイクルのうち先行するサイクルにおいて求められた前記時間差の分だけ増加するよう、前記複数のサイクルのうち前記先行するサイクルの後に実行されるサイクルにおける前記後続の段階と同じ段階の所定の実行時間長を調整する、
を更に含む、請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置。
前記演算部は、パラメータの系列から求められる移動平均値を用いて、前記閾値を調整し、
前記パラメータの系列は、前記複数のサイクルのうち既に実行済みのサイクルに含まれる前記後続の段階と同一の段階、又は、前記後続の段階と前記実行済みのサイクルに含まれる該後続の段階と同一の段階のそれぞれで前記整合器によるインピーダンス整合が完了した状態における、前記高周波電源の負荷インピーダンス、負荷抵抗、及び、負荷リアクタンス、並びに、前記高周波の反射波係数のうち何れかを含むパラメータから構成される、
請求項７〜９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の段階は、
希ガス及びフルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスのプラズマを生成する第１段階と、
前記第１段階に続き、希ガスを含む第２の処理ガスのプラズマを生成する第２段階と、
を含む、請求項７〜１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記複数の段階は、前記第２段階に続き、希ガス及び酸素ガスを含む第３の処理ガスのプラズマを生成する第３段階を更に含む、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。