JP2017174538A5 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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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、第2の高周波は、略遅延なく第2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、第2の高周波が第2の電極に供給される事態が生じる。そこで、特許文献1に記載されているプラズマ処理では、処理容器内における発光スペクトルの検出結果から、後続の段階用の処理ガスが処理容器内に到達していることが確認された後に、第2の高周波の供給を開始している。
一実施形態では、プラズマ処理装置は、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を更に備え得る。この実施形態において、プラズマ処理方法は、第1の時点及び/又は第2の時点で、直流電圧のレベルを変更する工程を更に含んでいてもよい。直流電圧のレベルを変更することは、第1電極に直流電圧を印加しない状態から第1電極に直流電圧を印加する状態に変更すること、或いは、第1電極に直流電圧を印加する状態から第1電極に直流電圧を印加しない状態に変更することであってもよい。
方法MTでは、ガス供給系55が出力するガスが切り替えられた後に高周波の設定を変更する時点を決定するために参照するパラメータが、先行する段階において高周波RF1がサセプタ16に供給されており、高周波RF2のパワーが低いパワーに設定されている(例えば、高周波RF2のパワーがゼロに設定されている)場合と、先行する段階において高周波RF2がサセプタ16に供給されており、高周波RF1のパワーが低いパワーに設定されている(例えば、例えば、高周波RF1のパワーがゼロに設定されている)場合とで、異なる。
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。
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。
負荷インピーダンスZL2は、V2/I2により求められ、負荷抵抗Zr2は、負荷インピーダンスZL2の実部を求めることにより得られ、負荷リアクタンスZi2は、負荷インピーダンスZL2の虚部を求めることにより得られる。また、反射波係数Γ2は、以下に示す式(2)により、求められる。
なお、反射波係数Γ2は、パワーセンサ38cによって求められる進行波パワー測定値PF2及び反射波パワー測定値PR21から、PR21/PF2により、求められてもよい。
なお、反射波係数Γ2は、パワーセンサ38cによって求められる進行波パワー測定値PF2及び反射波パワー測定値PR21から、PR21/PF2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、図2に示す段階S(i,3)のような、高周波RF1がサセプタ16に供給される段階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RF1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。
高周波RF1がサセプタ16に供給される段階S(i,j)における第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。
高周波電源38Aの電源制御部38eは、図2に示す段階S(i,2)のような、高周波RF2がサセプタ16に供給される段階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RF2の周波数を設定する周波数制御信号を発振器38aに与えるようになっている。具体的に、電源制御部38eは、インピーダンスセンサ38d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38Aの負荷インピーダンスの移動平均値Imp21、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38Aの負荷インピーダンスの移動平均値Imp22を受ける。
Claims (12)
- 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、
第1の高周波を出力する第1の高周波電源と、
第1の高周波の周波数よりも低い周波数を有する第2の高周波を出力する第2の高周波電源と、
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第1の高周波電源を接続する第1の給電ラインと、
前記第2電極に前記第2の高周波電源を接続する第2の給電ラインと、
前記第1の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための第1の整合器と、
前記第2の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための第2の整合器と、
前記第1の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、前記第1の高周波の反射波係数のうち何れかを含む第1のパラメータを求める第1の演算部と、
前記第2の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、前記第2の高周波の反射波係数のうち何れかを含む第2のパラメータを求める第2の演算部と、
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、
該プラズマ処理方法は、
前記複数の段階中の第1の先行する段階から第1の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であり、該第1の先行する段階では、前記第1の高周波が前記一方の電極に供給される、該工程と、
前記第1の先行する段階から前記第1の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が切り替えられた後に、前記第1のパラメータが第1の閾値を超えた第1の時点で、第2の高周波のパワーを増加させる工程であり、前記第1の高周波は、前記第1の先行する段階から少なくとも前記第1の時点まで継続して前記一方の電極に供給される、該工程と、
前記複数の段階中の第2の先行する段階から第2の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であり、該第2の先行する段階では、前記第2の高周波が前記第2電極に供給される、該工程と、
前記第2の先行する段階から前記第2の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が切り替えられた後に、前記第2のパラメータが第2の閾値を超えた第2の時点で、第1の高周波のパワーを増加させる工程であり、前記第2の高周波は、前記第2の先行する段階から少なくとも前記第2の時点まで継続して前記第2電極に供給される、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、前記第1の後続の段階に遷移したときから前記第1の時点までの第1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第1の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第1の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、
前記時間調整部において、前記第2の後続の段階に遷移したときから前記第2の時点までの第2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第2の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第2の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に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1の先行する段階は、前記第1の高周波が前記一方の電極に供給されている状態で第1の処理ガスのプラズマを生成する第1段階であり、
前記第1の後続の段階及び前記第2の先行する段階は、前記第1段階に続く第2段階であり、該第2段階では、前記第2の高周波が前記第2電極に供給されている状態で第2の処理ガスのプラズマが生成され、
前記第2の後続の段階は、前記第2段階に続く第3段階であり、該第3段階では、前記第1の高周波が前記一方の電極に供給されている状態で第3の処理ガスのプラズマが生成される、
請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1の処理ガスは希ガス及びフルオロカーボンガスを含み、
前記第2の処理ガスは希ガスを含み、
前記第3の処理ガスは希ガス及び酸素ガスを含む、
請求項3に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1段階では、前記第2の高周波が前記第2電極に供給されていない状態で前記第1の処理ガスのプラズマが生成され、
前記第2段階では、前記第1の高周波が前記一方の電極に供給されない状態で前記第2の処理ガスのプラズマが生成され、
前記第3段階では、前記第2の高周波が前記第2電極に供給されない状態で前記第3の処理ガスのプラズマが生成される、
請求項3又は4に記載のプラズマ処理方法。 - 前記プラズマ処理装置は、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を更に備え、
前記第1の時点及び/又は前記第2の時点で、前記直流電圧のレベルを変更する工程を更に含む、
請求項1〜5の何れか一項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、
第1の高周波を出力する第1の高周波電源と、
第1の高周波の周波数よりも低い周波数を有する第2の高周波を出力する第2の高周波電源と、
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第1の高周波電源を接続する第1の給電ラインと、
前記第2電極に前記第2の高周波電源を接続する第2の給電ラインと、
前記第1の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための第1の整合器と、
前記第2の高周波電源の負荷インピーダンスを調整するための第2の整合器と、
前記第1の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、前記第1の高周波の反射波係数のうち何れかを含む第1のパラメータを求める第1の演算部と、
前記第2の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、前記第2の高周波の反射波係数のうち何れかを含む第2のパラメータを求める第2の演算部と、
前記ガス供給系、前記第1の高周波電源、前記第2の高周波電源、前記第1の整合器、及び、前記第2の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、
前記主制御部は、前記複数の段階中の第1の先行する段階から第1の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に前記ガス供給系を制御し、前記第1の高周波電源は、該第1の先行する段階において、前記第1の高周波を前記一方の電極に供給し、
前記第2の高周波電源は、前記第1の先行する段階から前記第1の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が切り替えられた後に、前記第1のパラメータが第1の閾値を超えた第1の時点で、第2の高周波のパワーを増加し、前記第1の高周波電源は、前記第1の高周波を、前記第1の先行する段階から少なくとも前記第1の時点まで継続して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第2の先行する段階から第2の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、前記第2の高周波電源は、該第2の先行する段階において、前記第2の高周波を前記第2電極に供給し、
前記第1の高周波電源は、前記第2の先行する段階から前記第2の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が切り替えられた後に、前記第2のパラメータが第2の閾値を超えた第2の時点で、第1の高周波のパワーを増加し、前記第2の高周波電源は、前記第2の高周波を、前記第2の先行する段階から少なくとも前記第2の時点まで継続して前記第2電極に供給する、
プラズマ処理装置。 - 前記プラズマ処理装置は、前記第1の後続の段階に遷移したときから前記第1の時点までの第1の時間差を求め、前記第2の後続の段階に遷移したときから前記第2の時点までの第2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第1の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第1の後続の段階と同じ段階の所定の実行時間長を調整し、
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第2の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第2の後続の段階と同じ段階の所定の実行時間長を調整する、
請求項7に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1の先行する段階は、前記第1の高周波が前記一方の電極に供給されている状態で第1の処理ガスのプラズマを生成する第1段階であり、
前記第1の後続の段階及び前記第2の先行する段階は、前記第1段階に続き、前記第2の高周波が前記第2電極に供給されている状態で第2の処理ガスのプラズマを生成する第2段階であり、
前記第2の後続の段階は、前記第2段階に続き、前記第1の高周波が前記一方の電極に供給されている状態で第3の処理ガスのプラズマを生成する第3段階である、
請求項7又は8に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1の処理ガスは希ガス及びフルオロカーボンガスを含み、
前記第2の処理ガスは希ガスを含み、
前記第3の処理ガスは希ガス及び酸素ガスを含む、
請求項9に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1段階では、前記第2の高周波電源は前記第2の高周波を前記第2電極に供給せず、
前記第2段階では、前記第1の高周波電源は前記第1の高周波を前記一方の電極に供給せず、
前記第3段階では、前記第2の高周波電源は前記第2の高周波を前記第2電極に供給しない、
請求項9又は10に記載のプラズマ処理装置。 - 前記プラズマ処理装置は、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を更に備え、
前記直流電源は、前記第1の時点及び/又は前記第2の時点で、前記直流電圧のレベルを変更する、
請求項7〜11の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
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