JP2004152832A

JP2004152832A - プラズマ発生方法、プラズマ装置および半導体製造装置

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Publication number: JP2004152832A
Application number: JP2002313818A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kitamura; 利章北村; Shigeru Kasai; 河西　　繁; Takashi Ogino; 貴史荻野; Isateru Osada; 勇輝長田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP3822857B2

Abstract

【課題】プラズマを効率よく、かつ確実に着火させる。
【解決手段】生成させた高周波信号Ｓを整合装置４を介して処理室５に供給することによってプラズマを処理室５内に発生させるプラズマ発生方法であって、高周波発生部２を制御してプラズマが発生する電力よりも小さい電力の高周波信号Ｓを生成させて処理室５に供給し、その状態で高周波発生部２と処理室５との間において進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの比としての反射率を測定し、測定した反射率に少なくとも基づいて整合装置４を制御し、その反射率が規定値以下となる整合装置４の整合条件をプリセット整合条件として規定し、処理室５内にプラズマを発生させる際に、プリセット整合条件を満たすように整合装置４を制御した後に、高周波発生部２を制御してプラズマが発生する電力の高周波信号Ｓを生成させて処理室５に供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号をインピーダンス整合器を介して処理室に入力させてプラズマを発生させるプラズマ発生方法、並びに発生させたプラズマを利用して被処理物に対して所定の処理を施すプラズマ装置および半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のプラズマ装置として、図８に示すプラズマ装置を出願人は既に開発している。同図に示すプラズマ装置５１は、高周波信号Ｓを生成する高周波発生部２、方向性結合器３、複数の整合要素（スラグやスラブ等の誘電体）を有して高周波発生部２と処理室（チャンバ）５との間のインピーダンスを整合する整合器本体５４、高周波信号Ｓに基づいてプラズマを発生させて薄膜形成等の処理を行う処理室５、整合器本体５４における各整合要素の位置を変更する機能を有して整合器本体５４と共にインピーダンス整合装置を構成する移動機構５６、および移動機構５６を制御する演算制御部５７を備えている。この場合、方向性結合器３は、整合器本体５４の入力端における高周波信号Ｓの進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとを検出して演算制御部５７に出力する。
【０００３】
次いで、このプラズマ装置５１の動作について説明する。まず、高周波発生部２が高周波信号Ｓを生成して方向性結合器３および整合器本体５４を介して処理室５に供給する。この場合、処理室５では、供給された高周波信号Ｓに基づいてプラズマを発生させて薄膜形成等の処理が行われる。一方、演算制御部５７は、方向性結合器３によって検出された高周波信号Ｓの進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとに基づいて進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの割合（以下、「反射率」ともいう）を繰り返し算出する。また、演算制御部５７は、算出した反射率が予め設定された基準値以下になるように移動機構５６を制御して整合器本体５４の各整合要素の位置を制御する（変更する）ことにより、高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスを整合する。インピーダンスの整合が進むと、それに伴い、反射波Ｓｒが次第に減少して反射率も低下する。このため、演算制御部５７は、この反射率が基準値以下になるように整合器本体５４の整合要素の位置を制御することにより、高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスを最適な状態に整合させる。これにより、プラズマが処理室５内で安定して発生する。
【０００４】
また、このプラズマ装置５１では、処理室５の入力インピーダンスは、プラズマが発生している状態とプラズマが発生する前の状態（プラズマの着火前の状態）とでは大きく相違する。したがって、効率よくプラズマを発生（着火）させるためには、プラズマを発生可能な電力の高周波信号Ｓを供給する際に、整合器本体５４の各整合要素の位置を変更することによって、高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスを整合させておく必要がある。この場合、整合器本体５４における各整合要素の各位置（整合位置）については、一般的に、実験や経験によって求められている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６００９６号公報（第３−５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、出願人が開発したこのプラズマ装置５１には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、このプラズマ装置５１では、プラズマを発生可能な電力の高周波信号Ｓを供給する際に、実験や経験によって予め求めた整合位置に整合器本体５４の各整合要素を移動させて、高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスを整合させている。しかしながら、処理室５自体の構造が同じであったとしても、処理室５内の被処理物の種類などに応じて処理室５の入力インピーダンスが変化する。したがって、実験や経験によって予め求めた整合位置に整合器本体５４の各整合要素を移動させたとしても、高周波発生部２と処理室５とを正確にインピーダンス整合できない事態も生じる。このような状態では、高周波信号Ｓが効率よく処理室５に供給されないため、プラズマが着火しないおそれがある。また、プラズマが着火しない場合には、被処理物に対する処理を迅速に実行するのが困難となる。このため、この点を改善するのが好ましい。
【０００７】
本発明は、かかる改善すべき点に鑑みてなされたものであり、プラズマを効率よく、かつ確実に着火し得るプラズマ発生方法およびプラズマ装置を提供することを主目的とする。また、プラズマを効率よく、かつ確実に着火させて被処理物に対する処理を迅速に実行し得る半導体製造装置を提供することを他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載のプラズマ発生方法は、高周波発生部を制御して高周波信号を生成させ、その高周波信号をインピーダンス整合器を介して処理室に供給することによってプラズマを当該処理室内に発生させるプラズマ発生方法であって、前記高周波発生部を制御して前記プラズマが発生する電力よりも小さい電力の前記高周波信号を生成させて前記処理室に供給し、その状態で前記高周波発生部と前記処理室との間において進行波に対する反射波の比としての反射率を測定し、当該測定した反射率に少なくとも基づいて前記インピーダンス整合器を制御し、その反射率が規定値以下となる当該インピーダンス整合器の整合条件をプリセット整合条件として規定し、前記処理室内に前記プラズマを発生させる際に、前記プリセット整合条件を満たすように前記インピーダンス整合器を制御した後に、前記高周波発生部を制御して前記プラズマが発生する電力の前記高周波信号を生成させて前記処理室に供給する。
【０００９】
また、上記目的を達成すべく請求項２記載のプラズマ装置は、高周波信号を生成する高周波発生部と、当該高周波信号が供給されて内部にプラズマを発生させると共に収容された被処理物に対して当該プラズマによって所定の処理を実行可能に構成された処理室と、前記高周波発生部と前記処理室との間に配設されて両者間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合器と、前記高周波発生部と前記処理室との間において進行波に対する反射波の比としての反射率を測定する測定部と、前記インピーダンス整合器を制御する制御部とを備えたプラズマ装置であって、前記インピーダンス整合器は、筒状の外部導体と、当該外部導体内に互いの軸線が一致するように配設された柱状の内部導体と、前記外部導体の内面と前記内部導体の外面との間で形成される隙間内に当該内部導体の長手方向に沿って移動自在に配設された誘電体と、当該誘電体を移動させる移動機構とを備えて構成され、前記制御部は、前記高周波発生部を制御して前記プラズマが発生する電力よりも小さい電力の前記高周波信号を生成させて前記処理室に供給させ、その状態で測定された前記反射率に少なくとも基づいて前記移動機構を制御してその反射率が規定値以下となる前記インピーダンス整合器内の前記誘電体の位置をプリセット位置として規定し、前記処理室内に前記プラズマを発生させる際に、前記移動機構を制御して前記プリセット位置に前記誘電体を移動させる。
【００１０】
また、上記目的を達成すべく請求項３記載の半導体製造装置は、請求項２記載のプラズマ装置を備えて構成された半導体製造装置であって、前記プラズマ装置は、前記被処理物に対して反応性ガスのプラズマによって薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置を構成する。
【００１１】
さらに、上記目的を達成すべく請求項４記載の半導体製造装置は、請求項２記載のプラズマ装置を備えて構成された半導体製造装置であって、前記プラズマ装置は、前記被処理物に対して反応性ガスのプラズマによってエッチングを行うプラズマエッチング装置を構成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るプラズマ発生方法、プラズマ装置および半導体製造装置の好適な実施の形態について説明する。なお、一例として、半導体ウエハ等の被処理物に対して反応性ガスのプラズマ放電分解によって薄膜を形成する半導体製造装置としてのプラズマＣＶＤ装置にプラズマ装置を適用した例を挙げて説明する。また、プラズマ装置５１と同一の構成要素については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１に示すプラズマＣＶＤ装置１は、高周波発生部２、方向性結合器３、同軸型インピーダンス整合装置（以下、「整合装置」ともいう）４、および処理室（本発明における整合対象体）５を備え、高周波発生部２によって生成された高周波信号（例えばマイクロ波）Ｓを方向性結合器３、および整合装置４内の整合器本体１１を介して処理室５に供給することによって、反応性ガスを充填した処理室５内にプラズマを発生させて、処理室５内の被処理物に対する薄膜形成処理を実行可能に構成されている。
【００１４】
高周波発生部２は、高周波信号（一例として、２．４５ＧＨｚ程度のマイクロ波）Ｓを生成し、生成した高周波信号Ｓを処理室５に供給する。また、高周波発生部２は、入力した電力制御信号Ｓｐに基づいて、生成する高周波信号Ｓの電力を制御可能に構成されている。方向性結合器３は、高周波信号Ｓの進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとを出力する。この場合、進行波Ｓｆと反射波Ｓｒとは、互いの周波数が同一で、かつ位相が異なる関係となる。
【００１５】
整合装置４は、図１に示すように、整合器本体１１、移動機構２１および演算制御部３１を備えている。この場合、整合器本体１１は、図２に示すように、管状（円筒状）の外部導体１２、外部導体１２内に互いの軸線同士が一致するように配設された円柱状の内部導体１３、および外部導体１２の内面と内部導体１３の外面との間の隙間内に配設された例えば２組の誘電体（スラグ）１４，１５を備えた同軸型インピーダンス整合装置（いわゆるスラグチューナ）として構成され、方向性結合器３と処理室５との間に配設されている。また、整合器本体１１の入力端１１ａおよび出力端１１ｂには、整合器本体１１を方向性結合器３および処理室５にそれぞれ接続するためのコネクタ（図示せず）が取り付けられている。外部導体１２には、その長手方向に沿ってスリットＳＬが１つ形成されている。
【００１６】
入力端側のスラグ１４は、図２，３に示すように、誘電体材料で形成されたスラグ１４ａ，１４ｂと、スラグ１４ａ，１４ｂを連結すると共に移動機構２１によって移動される移動用ブラケット１４ｃとを備えている。この場合、スラグ１４ａ，１４ｂは、各厚みＬ１がλ／４（λは、整合器本体１１内における高周波信号Ｓの管内波長）と等しい（またはほぼ等しい）円筒状に構成されている。また、スラグ１４ａ，１４ｂは、互いの対向面間の距離Ｌ２がＮ×λ／４（Ｎは奇数）と等しく（またはほぼ等しく）なるように予め設定されている。この構成により、スラグ１４ａ，１４ｂで構成されるスラグ１４全体として入力端１１ａ側に反射する反射量は、スラグ１４ａ，１４ｂの内の一方しか存在しない構成と比較して十分大きくなる。移動用ブラケット１４ｃは、スリットＳＬに挿入されてその端部（同図中の上端）がスリットＳＬから外部導体１２の外部に突出している。出力端側のスラグ１５は、スラグ１４と同一に構成され、図２，３に示すように、誘電体材料で形成されたスラグ１５ａ，１５ｂと、スラグ１５ａ，１５ｂを連結すると共に移動機構２１によって移動される移動用ブラケット１５ｃとを備えている。なお、本発明の実施の形態では、一例として、スラグ１４ａ，１４ｂ間の距離Ｌ２、およびスラグ１５ａ，１５ｂ間の距離Ｌ２をλ／４に規定したものとする。
【００１７】
この整合装置４を用いたインピーダンスの整合に際しては、スラグ１４，１５をスライド（移動）させる。この際に、スラグ１４，１５間の中心位置Ｏ（図３参照）と、整合器本体１１における出力端（信号出力側端部）１１ｂとの距離Ｌ３を調整することにより、両スラグ１４，１５によってそれぞれ反射される各反射信号の位相が調整される。この場合、両スラグ１４，１５間の中心位置Ｏと、整合器本体１１における入力端（信号入力側端部）１１ａとの距離を調整することによっても、両スラグ１４，１５によってそれぞれ反射される各反射信号の位相を同様にして調整することができる。また、スラグ１４におけるスラグ１４ｂの出力端１１ｂの端面と、スラグ１５におけるスラグ１５ａの入力端１１ａ側の端面との間の距離Ｌ４（対向面間の距離）を調整することにより、スラグ１５によって入力端１１ａ側に反射される反射信号の振幅が調整される。したがって、スラグ１４ａ，１４ｂ（スラグ１４）およびスラグ１５ａ，１５ｂ（スラグ１５）の整合器本体１１内における位置（つまり、外部導体内における各誘電体１４，１５の各位置）を適宜調整することにより、スラグ１４によって入力端１１ａ側に反射される信号の位相と、スラグ１５によって入力端１１ａ側に反射される信号の位相とを互いに反転させ、かつスラグ１４によって入力端１１ａ側に反射される信号の振幅と、スラグ１５によって入力端１１ａ側に反射される信号の振幅とを互いに等しくさせることで、入力端１１ａに接続される高周波発生部２および出力端１１ｂに接続される処理室５間のインピーダンスを完全に整合させることができる。
【００１８】
移動機構２１は、図２に示すように、スラグ１４を移動させる移動機構２１ａとスラグ１５を移動させる移動機構２１ｂとで構成されている。移動機構２１ａは、整合器本体１１における入力端１１ａと出力端１１ｂの各近傍に配置された一対のプーリー２３ａ，２４ａ間に掛け渡されたワイヤーロープ２２ａと、ワイヤーロープ２２ａを回転駆動するモータ２５ａとを備えて構成され、ワイヤーロープ２２ａにスラグ１４の移動用ブラケット１４ｃが連結されている。この構成により、モータ２５ａによってワイヤーロープ２２ａが回転駆動された際には、移動用ブラケット１４ｃと共にスラグ１４が外部導体１２内をスライドする。一方、移動機構２１ｂは、整合器本体１１における入力端１１ａと出力端１１ｂの各近傍に配置された一対のプーリー２３ｂ，２４ｂ間に掛け渡されたワイヤーロープ２２ｂと、ワイヤーロープ２２ｂを回転駆動するモータ２５ｂとを備えて構成され、ワイヤーロープ２２ｂにスラグ１５の移動用ブラケット１５ｃが連結されている。この構成により、モータ２５ｂによってワイヤーロープ２２ｂが回転駆動された際には、移動用ブラケット１５ｃと共にスラグ１５が外部導体１２内をスライドする。
【００１９】
演算制御部（本発明における制御部）３１は、入力した進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒに基づいて、整合器本体１１の入力端１１ａにおける進行波Ｓｆに対する反射波Ｓｒの比としての反射率を測定する。これにより、演算制御部３１は、方向性結合器３と共に本発明における測定部を構成する。また、演算制御部３１は、測定した反射率が内部メモリ（図示せず）に記憶されている規定値以下になるように移動機構２１に対する制御量Ｓｓを制御して各スラグ１４，１５を移動させることによって、方向性結合器３と処理室５との間のインピーダンスを整合させる。また、演算制御部３１は、移動機構２１に対する制御量Ｓｓを制御して、内部メモリに記憶したプリセット位置や予め記憶されている規定位置に各スラグ１４，１５をそれぞれ移動させる。この場合、この規定位置とは、プラズマの着火後の各状態における各スラグ１４，１５に対する整合位置を意味し、例えば、予め実験によって求められている。また、演算制御部３１は、電力制御信号Ｓｐを生成して高周波発生部２に出力することによって、高周波発生部２による高周波信号Ｓの生成電力を制御する。
【００２０】
処理室５は、図示はしないが、例えば、石英を用いてチューブ状の外形に形成され、一方の端部には、処理室５内の気体を排気するポンプ（図示せず）が設けられ、他方の端部には、処理室５内に反応ガスを導入するガス導入口（図示せず）が設けられている。また、処理室５の内部には、被処理物を載置するステージ（図示せず）が設けられている。また、プラズマを着火する際には、処理室５は、内部が反応ガスで充填される。
【００２１】
次に、プラズマＣＶＤ装置１の動作について図４〜図７を参照して説明する。
【００２２】
電源が投入されると、プラズマＣＶＤ装置１では、まず、図４に示すプリセット位置規定処理を実行して、プラズマを着火させる際の整合状態を検出してプリセット位置として記憶する（ステップ１００）。具体的には、図５に示すように、演算制御部３１が、高周波発生部２に対して、電力制御信号Ｓｐを出力して、プラズマが発生する電力よりも小さい電力（プラズマが着火しない小電力）の高周波信号Ｓを生成させて処理室５に供給させる（ステップ１０１）。次いで、演算制御部３１は、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒに基づいて、整合器本体１１の入力端１１ａにおける反射率を測定し、測定した反射率が規定値以下であるか否かを判別する（ステップ１０２）。測定した反射率が規定値を超えていると判別したときには、演算制御部３１は、反射率が低下するように、移動機構２１に対する制御量Ｓｓを制御して各スラグ１４，１５をそれぞれ移動させる（ステップ１０３）。演算制御部３１は、上記したステップ１０２，１０３を繰り返し実行することによって、測定した反射率を徐々に低下させる。一方、ステップ１０２において、測定した反射率が規定値以下であると判別したとき（つまり、方向性結合器３と処理室５との間のインピーダンスが整合したと判別したとき）には、演算制御部３１は、移動機構２１に対する制御量Ｓｓに基づいて現在の各スラグ１４，１５の位置をそれぞれ検出（算出）する。また、検出した各スラグ１４，１５の位置をプリセット位置（プリセット整合条件）として規定して、内部メモリに記憶させる（ステップ１０４）。
【００２３】
次いで、プラズマＣＶＤ装置１では、図４に示すように、演算制御部３１が、着火処理を実行して、処理室５内にプラズマを着火させる（ステップ２００）。具体的には、図６に示すように、演算制御部３１は、各スラグ１４，１５のプリセット位置を内部メモリから読み出して、移動機構２１に対する制御量Ｓｓを制御することによって、整合器本体１１内の各スラグ１４，１５をプリセット位置に移動させる（ステップ２０１）。つまり、プリセット整合条件を満たすように各スラグ１４，１５を移動させる。次いで、演算制御部３１は、電力制御信号Ｓｐを出力して高周波発生部２に対してプラズマが着火可能な中電力の高周波信号Ｓを生成させて処理室５に供給させる（ステップ２０２）。次いで、演算制御部３１は、進行波Ｓｆおよび反射波Ｓｒに基づいて、整合器本体１１の入力端１１ａにおける反射率を測定し、測定した反射率が規定値以下であるか否か（反射率の大小）を判別する（ステップ２０３）。この場合、処理室５においてプラズマが着火した際には、処理室５の入力インピーダンスが着火前と比べて大幅に低下するため、高周波発生部２と処理室５との間でインピーダンス不整合状態に移行する結果、測定した反射率が大きくなる。したがって、演算制御部３１は、測定した反射率が規定値以下と判別したとき（反射率が小のとき）には、プラズマの着火に失敗したと判別して、図４に示す停止処理（ステップ４００）に移行する。一方、測定した反射率が規定値を超えていると判別したとき（反射率が大のとき）には、演算制御部３１は、プラズマが正常に着火したと判別する。この際には、演算制御部３１は、上記したプラズマ着火後の規定位置を内部メモリから読み出して、移動機構２１に対する制御量Ｓｓを制御することにより、整合器本体１１内の各スラグ１４，１５をこの規定位置に移動させる（ステップ２０４）。
【００２４】
次に、演算制御部３１は、整合器本体１１の入力端１１ａにおける（高周波発生部２と処理室５との間における）反射率を測定し、測定した反射率が規定値以下であるか否か（反射率の大小）を判別する（ステップ２０５）。この場合、ステップ２０４において、各スラグ１４，１５を規定位置に移動させたことによって、高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスが整合された状態では、反射率が小さくなる。したがって、演算制御部３１は、測定した反射率が規定値以下（反射率が小）であると判別したときには、着火状態において高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスが整合されたと判別して、この処理を終了し、その後に図４に示す運用処理に移行する。一方、測定した反射率が規定値を超えていると判別したとき（反射率が大のとき）には、一旦着火したプラズマが各スラグ１４，１５の移動等の何らかの原因に起因して異常な着火状態（若しくは未着火状態）に移行し、その結果、インピーダンス不整合状態に移行したと判別して、図４に示す停止処理（ステップ４００）に移行する。
【００２５】
着火処理が正常に終了した場合、プラズマＣＶＤ装置１では、図４に示すように、演算制御部３１が、運用処理を実行する（ステップ３００）。この処理では、反応性ガスのプラズマ放電分解によって処理室５内の被処理物に薄膜を形成する。具体的には、図７に示すように、演算制御部３１は、電力制御信号Ｓｐを出力することにより、高周波発生部２で生成される高周波信号Ｓの電力を徐々に上昇させて、処理室５内のプラズマの強度を目標レベルまで上昇させる（ステップ３０１）。
【００２６】
次いで、演算制御部３１は、整合器本体１１の入力端１１ａにおける反射率を測定し、測定した反射率を規定値と比較してその程度を判別する（ステップ３０２）。演算制御部３１は、測定した反射率が極端に大きいと判別したときには、何らかの原因によって、処理室５内におけるプラズマの発生が停止したと判別して、図４に示す停止処理（ステップ４００）に移行する。また、演算制御部３１は、測定した反射率が規定値よりも若干大きい程度（反射率が中程度）であると判別したときには、より効率よくプラズマを発生させるために高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンス整合を行うべく、移動機構２１に対する制御量Ｓｓを制御して各スラグ１４，１５をそれぞれ移動させて反射率を低下させる（ステップ３０３）。演算制御部３１は、ステップ３０２〜３０３を繰り返し実行する。その結果、反射率が低下して、ステップ３０２において、測定した反射率が規定値以下である（反射率が小さい）と判別したときには、さらに、電力制御信号Ｓｐを出力することにより、高周波信号Ｓの電力が一定となるように高周波発生部２をＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）制御する（ステップ３０４）。この状態では、高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスが整合状態にあって効率の良いプラズマ発生が行われ、かつ高周波信号Ｓの電力も一定値に制御されている。したがって、処理室５内の被処理物に対する薄膜形成処理が良好に行われる。以後、演算制御部３１は、上記各ステップ３０２〜３０４、および後述するステップ３０５を繰り返し実行することによって、被処理物に対する薄膜形成処理中における処理室５内のプラズマの強度を目標レベルで安定化させる。なお、演算制御部３１は、ＡＰＣ制御を行いつつ停止指示の入力有無を検出し（ステップ３０５）、停止指示の入力を検出したときには、停止処理（ステップ４００）に移行する。
【００２７】
運用処理を正常終了した場合、図４に示すように、停止処理（ステップ４００）を実行する（ステップ４００）。具体的には、演算制御部３１は、電力制御信号Ｓｐを出力することにより、高周波発生部２で生成されている高周波信号Ｓの電力を徐々に低下させて処理室５内のプラズマ発生を停止させる。
【００２８】
このように、このプラズマＣＶＤ装置１によれば、プラズマの未着火状態における高周波発生部２と処理室５との間のインピーダンスを整合させる各スラグ１４，１５の位置をプリセット位置として検出して記憶し、プラズマを着火させる際には、移動機構２１を制御して各スラグ１４，１５をこのプリセット位置に移動させた状態で高周波信号Ｓを供給することにより、最小電力の高周波信号Ｓで処理室５内にプラズマを確実に発生させることができる。したがって、着火の際に、過度の電力の高周波信号Ｓが処理室５に供給されることを確実に防止でき、プラズマの異常放電を回避することができる。その結果、処理室５内に収容された被処理物が、プラズマの異常放電によって破損するのを有効に防止することができる。また、プラズマを確実に発生させることができるため、反応性ガスのプラズマを利用した被処理物に対する薄膜形成処理やエッチング処理に短時間で移行することができる。したがって、被処理物に対するこれらの処理に要する時間を十分に短縮することができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、半導体ウエハ等の被処理物に対して反応性ガスのプラズマ放電分解によって薄膜を形成する半導体製造装置としてのプラズマＣＶＤ装置１に本発明に係るプラズマ装置を適用した例について説明したが、半導体ウエハ等の被処理物表面上に形成された薄膜などを全面的にまたは部分的に所定の厚みだけエッチングするプラズマエッチング装置に適用することもできる。また、インピーダンス整合方法自体に関しては、各種の整合方法を適宜採用することができる。さらに、着火後においても、演算制御部３１が高周波発生部２と処理室５とを自動的にインピーダンス整合させる構成を採用することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るプラズマ発生方法によれば、高周波発生部を制御してプラズマが発生する電力よりも小さな電力の高周波信号を生成させて処理室に供給し、その状態で測定部によって測定された反射率に少なくとも基づいてインピーダンス整合器を制御してその反射率が規定値以下となるインピーダンス整合器の整合条件をプリセット整合条件として規定し、処理室にプラズマを発生させる際に、プリセット条件を満たすようにインピーダンス整合器を制御した後に高周波信号を処理室に供給することにより、最小電力の高周波信号で確実かつ効率よく処理室内にプラズマを発生させることができる。
【００３１】
また、本発明に係るプラズマ装置によれば、高周波発生部を制御してプラズマが発生する電力よりも小さな電力の高周波信号を生成させて処理室に供給し、その状態で測定部によって測定された反射率に少なくとも基づいてインピーダンス整合器を制御してその反射率が規定値以下となるインピーダンス整合器内の誘電体の位置をプリセット位置として規定し、処理室にプラズマを発生させる際に、移動機構を制御してプリセット位置に誘電体を移動した後に高周波信号を処理室に供給することにより、最小電力の高周波信号で確実かつ効率よく処理室内にプラズマを発生させることができる。
【００３２】
さらに、本発明に係る半導体製造装置によれば、最小電力の高周波信号で処理室内にプラズマを確実に発生させることができる。したがって、過度の電力の高周波信号が処理室に供給されるのを防止することができるため、プラズマの異常放電を回避することができる。その結果、プラズマの異常放電によって処理室内における被処理物の破損を有効に防止することができる。また、プラズマを確実に発生させることができるため、反応性ガスのプラズマを利用した被処理物に対する薄膜形成処理やエッチング処理に短時間で移行することができる。したがって、被処理物に対するこれらの処理に要する時間を十分に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ装置を適用して構成したプラズマＣＶＤ装置１の構成図である。
【図２】整合器本体１１の側面断面図および移動機構２１の側面図である。
【図３】整合器本体１１の概念図である。
【図４】プラズマＣＶＤ装置１の被膜形成動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４におけるプリセット位置規定処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図４における着火処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図４における運用処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】従来のスラグチューナ５１の構成図である。
【符号の説明】
１プラズマＣＶＤ装置
２高周波発生部
３方向性結合器
４整合装置（同軸型インピーダンス整合装置）
５処理室
１１整合器本体
１１ａ入力端
１２外部導体
１３内部導体
１４，１５スラグ（誘電体）
２１移動機構
３１演算制御部
Ｓ高周波信号
Ｓｆ進行波
Ｓｒ反射波

Claims

高周波発生部を制御して高周波信号を生成させ、その高周波信号をインピーダンス整合器を介して処理室に供給することによってプラズマを当該処理室内に発生させるプラズマ発生方法であって、
前記高周波発生部を制御して前記プラズマが発生する電力よりも小さい電力の前記高周波信号を生成させて前記処理室に供給し、その状態で前記高周波発生部と前記処理室との間において進行波に対する反射波の比としての反射率を測定し、当該測定した反射率に少なくとも基づいて前記インピーダンス整合器を制御し、その反射率が規定値以下となる当該インピーダンス整合器の整合条件をプリセット整合条件として規定し、前記処理室内に前記プラズマを発生させる際に、前記プリセット整合条件を満たすように前記インピーダンス整合器を制御した後に、前記高周波発生部を制御して前記プラズマが発生する電力の前記高周波信号を生成させて前記処理室に供給するプラズマ発生方法。
高周波信号を生成する高周波発生部と、当該高周波信号が供給されて内部にプラズマを発生させると共に収容された被処理物に対して当該プラズマによって所定の処理を実行可能に構成された処理室と、前記高周波発生部と前記処理室との間に配設されて両者間のインピーダンスを整合するインピーダンス整合器と、前記高周波発生部と前記処理室との間において進行波に対する反射波の比としての反射率を測定する測定部と、前記インピーダンス整合器を制御する制御部とを備えたプラズマ装置であって、
前記インピーダンス整合器は、筒状の外部導体と、当該外部導体内に互いの軸線が一致するように配設された柱状の内部導体と、前記外部導体の内面と前記内部導体の外面との間で形成される隙間内に当該内部導体の長手方向に沿って移動自在に配設された誘電体と、当該誘電体を移動させる移動機構とを備えて構成され、
前記制御部は、前記高周波発生部を制御して前記プラズマが発生する電力よりも小さい電力の前記高周波信号を生成させて前記処理室に供給させ、その状態で測定された前記反射率に少なくとも基づいて前記移動機構を制御してその反射率が規定値以下となる前記インピーダンス整合器内の前記誘電体の位置をプリセット位置として規定し、前記処理室内に前記プラズマを発生させる際に、前記移動機構を制御して前記プリセット位置に前記誘電体を移動させるプラズマ装置。
請求項２記載のプラズマ装置を備えて構成された半導体製造装置であって、前記プラズマ装置が、前記被処理物に対して反応性ガスのプラズマによって薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置である半導体製造装置。
請求項２記載のプラズマ装置を備えて構成された半導体製造装置であって、前記プラズマ装置が、前記被処理物に対して反応性ガスのプラズマによってエッチングを行うプラズマエッチング装置である半導体製造装置。