JP3841726B2 - Inductively coupled plasma control method and inductively coupled plasma processing apparatus - Google Patents

Inductively coupled plasma control method and inductively coupled plasma processing apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、高集積化された半導体集積回路装置の製造に用いる誘導結合型プラズマの制御方法及び誘導結合型プラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、誘導結合型プラズマ源は、高集積化された半導体集積回路装置の製造プロセスにおけるエッチング方法又はＣＶＤ法等に用いられ、超ＬＳＩの製造プロセスには欠かせないものになっている。
【０００３】
以下、従来の誘導結合型プラズマ装置の一例について、図２１を参照しながら説明する。
【０００４】
図２１は、従来のプラズマ処理装置の概略断面構造を示しており、内部が真空に保持される真空チャンバー１００の周壁は石英製遮蔽板１０１よりなり、真空チャンバー１００の内部には、被処理基板１０２を保持すると共に下部電極となる試料台１０３が設けられている。また、真空チャンバー１００の上部には、プロセスガスを導入するガス導入口１０４ａを有するガス分散板１０４が設けられていると共に、真空チャンバー１００の下部にはガス排出口１０５が設けられている。
【０００５】
真空チャンバー１００の周壁の外側つまり石英製遮蔽板１０１の外側には誘導コイル１０６が設けられており、誘導コイル１０６の一端は第１の整合器１０７を介して第１の高周波電源１０８に接続されていると共に、誘導コイル１０６の他端は接地されている。第１の高周波電源１０８から第１の整合器１０７を介して誘導コイル１０６に第１の高周波電力を印加すると、真空チャンバー１００内に導入されるプロセスガスよりなるプラズマ１０９が生成される。
【０００６】
試料台１０３には、第２の整合器１１０を介して第２の高周波電源１１１が接続されており、第２の高周波電源１１１から第２の整合器１１０を介して試料台１０３に第２の高周波電力を印加すると、プラズマ１０９は試料台１０３に保持されている被処理基板１０２に照射される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、真空チャンバー１００の内部において生成されるプラズマ１０９の密度は、メンテナンスを行なう際に、誘導コイル１０６の部品交換を行なったり、石英製遮蔽板１０１等を一時的に取り外して再度取り付けたり、又は真空チャンバー１００の内部に設けられている部品を取り替えたりしたとき等に変化する。
【０００８】
これは、プラズマ１０９の密度は、種々の要因、例えば、誘導コイル１０６の長さ（全長）、誘導コイル１０６と石英製遮蔽板１０１との間隔、誘導コイル１０６の中心と真空チャンバー１００の中心とのずれ量、誘導コイル１０６のピッチ等の要因により変化するからである。
【０００９】
しかしながら、従来のプラズマ処理装置においては、誘導コイル１０６又は石英製遮蔽板１０１等を取り外した後に再び取り付けたり、又は真空チャンバー１００の内部に設けられている部品を取り替えたりしたときには、誘導コイル１０６の長さ（全長）を調整することにより、プラズマ１０９の密度を制御していた。
【００１０】
ところが、前述のように、プラズマ１０９の密度は、誘導コイル１０６の長さ、誘導コイル１０６と石英製遮蔽板１０１との間隔、誘導コイル１０６の中心と真空チャンバー１００の中心とのずれ量、誘導コイル１０６のピッチ等の要因により変化するので、誘導コイル１０６の長さを調整するのみでは、プラズマの密度を正確に制御することができなかった。
【００１１】
前記に鑑み、本発明は、プラズマの密度を正確に制御できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１の誘導結合型プラズマの制御方法は、周壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、誘導コイルからみた高周波インピーダンス値を求める工程と、高周波インピーダンスの値が所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させる工程とを備えている。
【００１３】
ここで、誘導コイルの形状とは、誘導コイルの長さ、ピッチ又は直径等のように高周波インピーダンス値に影響を及ぼすパラメータを意味し、誘電体の形状とは、誘電体の厚さ又は直径等のように高周波インピーダンス値に影響を及ぼすパラメータを意味する。
【００１４】
第１の誘導結合型プラズマの制御方法によると、誘導コイルからみた高周波インピーダンス値が所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させるため、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００１５】
第１の誘導結合型プラズマの制御方法において、高周波インピーダンス値を求める工程は、真空チャンバー内に直径が相対的に大きい第１の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内に直径が相対的に小さい第２の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値、第２の高周波インピーダンス値、第１の導電体の直径及び第２の導電体の直径に基づき、高周波インピーダンス値を求める工程とを含むことが好ましい。
【００１６】
このようにすると、誘導コイル及び誘電体により形成される高周波インピーダンス値を確実に測定することができる。
【００１７】
本発明に係る第２の誘導結合型プラズマの制御方法は、上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の上側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、誘導コイルからみた高周波インピーダンス値を求める工程と、高周波インピーダンスの値が所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させる工程とを備えている。
【００１８】
ここで、誘導コイルの形状とは、誘導コイルの長さ、ピッチ又は直径等のように高周波インピーダンス値に影響を及ぼすパラメータを意味し、誘電体の形状とは、誘電体の厚さ又は直径等のように高周波インピーダンス値に影響を及ぼすパラメータを意味する。
【００１９】
第２の誘導結合型プラズマの制御方法によると、誘導コイルからみた高周波インピーダンス値が所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させるため、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００２０】
このようにすると、誘導コイル及び誘電体により形成される高周波インピーダンス値を確実に測定することができる。
【００２１】
第２の誘導結合型プラズマの制御方法において、高周波インピーダンス値を求める工程は、真空チャンバー内に誘電体からの距離が相対的に小さい第１の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内に誘電体からの距離が相対的に大きい第２の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値、第２の高周波インピーダンス値、誘電体と第１の導電体との距離及び誘電体と第２の導電体との距離に基づき、高周波インピーダンス値を求める工程とを含むことが好ましい。
【００２２】
この場合、第１の導電体と第２の導電体とは、同一の導電体であってもよいし、異なる導電体であってもよい。
【００２３】
このようにすると、誘導コイル及び誘電体により形成される高周波インピーダンス値を確実に測定することができる。
【００２４】
本発明に係る第３の誘導結合型プラズマの制御方法は、周壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、誘導コイル及び誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分をそれぞれ求める工程と、容量成分、誘導成分及び抵抗成分がそれぞれ所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させる工程とを備えている。
【００２５】
第３の誘導結合型プラズマの制御方法によると、誘導コイル及び誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分が所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させるため、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００２６】
第３の誘導結合型プラズマの制御方法において、容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程は、真空チャンバー内に直径が相対的に大きい第１の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内に直径が相対的に小さい第２の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値、第２の高周波インピーダンス値、第１の導電体の直径及び第２の導電体の直径に基づき、容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程とを含むことが好ましい。
【００２７】
このようにすると、誘導コイル及び誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分を確実に測定することができる。
【００２８】
本発明に係る第４の誘導結合型プラズマの制御方法は、上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の上側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、誘導コイル及び誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分をそれぞれ求める工程と、容量成分、誘導成分及び抵抗成分がそれぞれ所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させる工程とを備えている。
【００２９】
第４の誘導結合型プラズマの制御方法によると、誘導コイル及び誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分が所定値に近づくように、誘導コイルの形状又は誘電体の形状を変化させるため、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００３０】
第４の誘導結合型プラズマの制御方法において、容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程は、真空チャンバー内に誘電体からの距離が相対的に小さい第１の導電体を配置した状態で整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内に誘電体からの距離が相対的に大きい第２の導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値、第２の高周波インピーダンス値、誘電体と第１の導電体との距離、及び誘電体と第２の導電体との距離に基づき、容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程とを含むことが好ましい。
【００３１】
この場合、第１の導電体と第２の導電体とは、同一の導電体であってもよいし、異なる導電体であってもよい。
【００３２】
このようにすると、誘導コイル及び誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分を確実に測定することができる。
【００３３】
本発明に係る第５の誘導結合型プラズマの制御方法は、周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力の大きさを制御する工程とを備えている。
【００３４】
第５の誘導結合型プラズマの制御方法によると、真空チャンバー内に導電体を配置した状態での第１の高周波インピーダンス値と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態での第２の高周波インピーダンス値との差は、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値に相当する。また、この高周波インピーダンスの値は、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力の大きさと相関関係にある。従って、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力の大きさを制御すると、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値を制御できるので、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００３５】
本発明に係る第６の誘導結合型プラズマの制御方法は、周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量を制御する工程とを備えている。
【００３６】
第６の誘導結合型プラズマの制御方法によると、真空チャンバー内に導電体を配置した状態での第１の高周波インピーダンス値と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態での第２の高周波インピーダンス値との差は、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値に相当する。また、この高周波インピーダンスの値は、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量と相関関係にある。従って、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量を制御すると、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値を制御できるので、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００３７】
本発明に係る第７の誘導結合型プラズマの制御方法は、周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値を超えたときに、真空チャンバー内に配置されており且つチャンバー内に発生するプラズマと接する内部部品を交換する工程とを備えている。
【００３８】
第７の誘導結合型プラズマの制御方法によると、真空チャンバー内に導電体を配置した状態での第１の高周波インピーダンス値と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態での第２の高周波インピーダンス値との差は、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値に相当する。従って、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値を超えたときに、真空チャンバー内に発生するプラズマと接する内部部品を交換すると、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度が変化する事態を抑制できる。
【００３９】
本発明に係る第１の誘導結合型プラズマ処理装置は、周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する手段と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する手段と、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力の大きさを制御する手段とを備えている。
【００４０】
第１の誘導結合型プラズマ処理装置によると、第５の誘導結合型プラズマの制御方法と同様、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電力の大きさを制御すると、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値を制御できるので、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００４１】
本発明に係る第２の誘導結合型プラズマ処理装置は、周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、高周波電源と誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置を対象とし、真空チャンバー内に導電体を配置した状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する手段と、真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で整合器から真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する手段と、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量を制御する手段とを備えている。
【００４２】
第２の誘導結合型プラズマ処理装置によると、第４の誘導結合型プラズマの制御方法と同様、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量を制御すると、プラズマシース領域において形成される容量成分、プラズマシース領域において形成される抵抗成分及びバルクプラズマ領域における抵抗成分よりなる高周波インピーダンス値を制御できるので、真空チャンバー内に発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００４４】
図１は、第１の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面構造を示しており、内部が真空に保持される真空チャンバー１０の周壁は誘電体としての石英製遮蔽板１１よりなり、真空チャンバー１０の内部には、被処理基板１２を保持すると共に下部電極となる試料台１３が設けられている。また、真空チャンバー１０の上部には、プロセスガスを導入するガス導入口１４ａを有するガス分散板１４が真空チャンバー１０に対して着脱可能に設けられていると共に、真空チャンバー１０の下部にはガス排出口１５が設けられている。
【００４５】
真空チャンバー１０の周壁の外側つまり石英製遮蔽板１１の外側には誘導コイル１６が設けられており、誘導コイル１６の一端は第１の整合器１７を介して第１の高周波電源１８に接続されていると共に、誘導コイル１６の他端は接地されている。第１の高周波電源１８から第１の整合器１７を介して誘導コイル１６に第１の高周波電力を印加すると、真空チャンバー１０内に導入されたプロセスガスよりなるプラズマ１９が生成される。
【００４６】
試料台１３には、第２の整合器２０を介して第２の高周波電源２１が接続されており、第２の高周波電源２１から第２の整合器２０を介して試料台１３に第２の高周波電力を印加すると、プラズマ１９は試料台１３に保持されている被処理基板１２に照射される。
【００４７】
図２は、図１に示すプラズマ処理装置を構成する真空チャンバー１０のプラズマ発生領域に導電体としての金属体２２を配置すると共に、誘導コイル１６の一端にネットワークアナライザ２３を接続した状態を示している。尚、ネットワークアナライザ２３は第１の整合器１７が接続されていた位置に接続されている。また、金属体２２としては、いずれも中実であって、相対的に大きな直径を持つ短円柱状のものと、相対的に小さい直径を持つ短円柱状のものとの２種類を準備する。尚、中実の金属体２２に代えて中空状の金属体を用いる場合には、上部及び下部が閉鎖されているものを用いる必要がある。ネットワークアナライザ２３は、誘導コイル１６と金属体２２との間の高周波インピーダンスを、誘導成分、容量成分及び抵抗成分に分離して測定することができる。
【００４８】
図３(a) 、(b) は、プラズマ発生領域に金属体２２を配置したときに第１の整合器１７からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路を示しており、図３(a) は、プラズマ発生領域に相対的に大きい直径を持つ金属体２２を配置した場合であり、図３(b) はプラズマ発生領域に相対的に小さい直径を持つ金属体２２を配置した場合である。図３(a) 及び(b) において、Ｃ０は誘導コイル１６及び石英製遮蔽板１１により形成される容量成分（誘導コイル１６から石英製遮蔽板１１の内面までに形成される容量成分）を示し、Ｃ１は石英製遮蔽板１１の内面から大きい直径の金属体２２の外面までに形成される容量成分を示し、Ｃ２は石英製遮蔽板１１の内面から小さい直径の金属体２２の外面までに形成される容量成分を示し、Ｌ０は誘導コイル１６の誘導成分を示し、Ｒ０は誘導コイル１６の抵抗成分を示している。
【００４９】
図３(a) に示す等価回路において、つまりプラズマ発生領域に大きい直径の金属体２２を配置したときに、ネットワークアナライザ２３により測定される高周波インピーダンスの容量成分Ｃａは、
Ｃａ＝Ｃ０×Ｃ１／（Ｃ０＋Ｃ１）……(1) で表わされる。
【００５０】
また、図３(b) に示す等価回路において、つまりプラズマ発生領域に小さい直径の金属体２２を配置したときに、ネットワークアナライザ２３により測定される高周波インピーダンスの容量成分Ｃｂは、
Ｃｂ＝Ｃ０×Ｃ２／（Ｃ０＋Ｃ２）……(2) で表わされる。
【００５１】
大きい直径を持つ金属体２２の半径をｒ１とし、小さい直径を持つ金属体の半径をｒ２とすると、Ｃ１／Ｃ２≒ｒ２／ｒ１……(3) の関係が成り立つ。
【００５２】
(1) 式、(2) 式及び(3) 式より、
Ｃ０＝Ｃａ×Ｃｂ×（ｒ２−ｒ１）／（Ｃｂ×ｒ２−Ｃａ×ｒ１）………(4)
が得られる。
【００５３】
従って、(4) 式に、測定された容量成分Ｃａ及びＣｂ、並びに既知の半径ｒ１及びｒ２を代入すると、Ｃ０の値が得られる。
【００５４】
図４は、図１に示す真空チャンバー１０の内部に実際にプラズマ１９を発生させたときに第１の整合器１７からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路を示している。図４において、Ｃ０は誘導コイル１６及び石英製遮蔽板１１により形成される容量成分を示し、Ｌ０は誘導コイル１６の容量成分を示し、Ｒ０は誘導コイル１６の抵抗成分を示し、ＣＳ０はプラズマシース領域において形成される容量成分、ＲＳ０はプラズマシース領域において形成される抵抗成分、ＲＰ０はバルクプラズマ領域における抵抗成分である。
【００５５】
ところで、図３(a) 、(b) 及び図４におけるＣ０、Ｌ０及びＲ０は、それぞれ同じ値である。また、Ｃ０、Ｌ０及びＲ０は、生成されるプラズマとは関係のないパラメータであって、プラズマが生成されない状態で測定可能な値である。
【００５６】
従って、図３(a) 及び(b) の等価回路で表わされる状態において、Ｃ０、Ｌ０及びＲ０がそれぞれ所定値（例えば初期値）になるように、誘導コイル１６の形状（長さ、ピッチ及び直径のうちの少なくとも１つ）又は石英製遮蔽板１１の形状（厚さ及び直径のうちの少なくとも１つ）を変更する。
【００５７】
このようにすると、図４に示す等価回路から分かるように、プラズマ密度に影響を与えるパラメータのうち、プラズマ処理装置における機械的な構成要素により決まるＣ０、Ｌ０及びＲ０をそれぞれ所定値（例えば、初期値）に設定することができる。このため、メンテナンスを行なったり部品を交換したりしたときなどにおいても、プラズマ処理装置の真空チャンバー１０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【００５８】
図５は、誘導コイル１６の長さと、インダクタンス値（誘導成分）との関係を示しており、図５から、誘導コイル１６の長さが大きくなるにつれて、インダクタンス値が大きくなることが分かる。従って、誘導コイル１６の長さを調整することにより、インダクタンス値ひいては高周波インピーダンス値を調整できることが分かる。
【００５９】
図６は、誘電体（石英製遮蔽板）の厚さと、キャパシタンス値（容量成分）との関係を示しており、図６から、誘電体の厚さが大きくなるにつれて、キャパシタンス値が大きくなることが分かる。従って、誘電体の厚さを調整することにより、キャパシタンス値ひいては高周波インピーダンス値を調整できることが分かる。
【００６０】
図７は、誘導コイル１６のピッチと、インダクタンス値（誘導成分）との関係を示しており、図７から、誘導コイル１６のピッチが大きくなるにつれて、インダクタンス値が大きくなることが分かる。従って、誘導コイル１６のピッチを調整することにより、インダクタンス値ひいては高周波インピーダンス値を調整できることが分かる。
【００６１】
尚、誘導コイル１６の長さ、石英製遮蔽板１１（誘電体）の厚さ又は誘導コイル１６のピッチのみならず、誘導コイル１６の直径又は石英製遮蔽板１１の直径を調整することにより、高周波インピーダンス値を調整してもよい。
【００６２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図４、図８〜図１０を参照しながら説明する。
【００６３】
図８は、第２の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面構造を示している。図８に示す第２の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態と同じ部材については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【００６４】
第２の実施形態の特徴として、第１の整合器１７にはインピーダンスモニター２４が接続され、該インピーダンスモニター２４により検出される高周波インピーダンス値は制御手段２５に出力される。制御手段２５は、入力された高周波インピーダンス値に基づいて、第１の高周波電源１８又はマスフローコントローラ２６を制御して、誘導コイル１６に供給される第１の高周波電力又は真空チャンバー１０内に導入されるプロセスガスの流量を制御する。マスフローコントローラ２６は、一端がプロセスガス供給源２７に接続され且つ他端がガス分散板１４に接続されているガス供給路２８に設けられている。尚、第１の高周波電源１８及びマスフローコントローラ２６に対する制御方法については後述する。
【００６５】
ところで、図４に示す等価回路から分かるように、誘導コイル１６及び石英製遮蔽板１１により形成される容量成分：Ｃ０、誘導コイル１６の容量成分：Ｌ０、及び誘導コイル１６の抵抗成分：Ｒ０がそれぞれ一定であっても、真空チャンバー１０の内壁の状態又は真空チャンバー１０内に配置される部品の状態により、プラズマシース領域において形成される容量成分：ＣＳ０、プラズマシース領域において形成される抵抗成分：ＲＳ０、及びバルクプラズマ領域における抵抗成分：ＲＰ０等のパラメータが変化することがあり、これらの値が変化すると高周波インピーダンス値は変化する。
【００６６】
図９は、第１の高周波電源１８から誘導コイル１６に印加される高周波電力の大きさと、インピーダンスモニター２４により検出され、第１の整合器１７から真空チャンバー１０内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示している。図９から分かるように、高周波電力が大きくなるにつれて、プラズマ密度が高くなるので、プラズマシース領域において形成される容量成分ＣＳ０が大きくなる一方、プラズマシース領域において形成される抵抗成分ＲＳ０及びバルクプラズマ領域における抵抗成分ＲＰ０は低減する。このため、トータルの高周波インピーダンス値は低くなる。
【００６７】
従って、プラズマ密度に影響を与えるパラメータのうち、プラズマ処理装置における機械的な構成要素により決まるＣ０、Ｌ０及びＲ０をそれぞれ所定値（例えば、初期値）に設定しておいてから、インピーダンスモニター２４により検出される高周波インピーダンス値が所定値（例えば、初期値）に近づくように、第１の高周波電源１８から誘導コイル１６に印加される高周波電力の大きさを調整することにより、プラズマ処理装置の真空チャンバー１０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【００６８】
換言すると、真空チャンバー１０内に金属体２２を配置した状態で第１の整合器１７から真空チャンバー１０内をみたときの第１の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０及びＲ０により決定されるインピーダンス値）と、真空チャンバー１０内にプラズマを発生させた状態で第１の整合器１７から真空チャンバー１０内をみたときの第２の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０、Ｒ０、ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）との差（ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）が所定値（例えば、初期値）に近づくように、第１の高周波電源１８から誘導コイル１６に供給される高周波電力の大きさを制御すると、真空チャンバー１０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【００６９】
図１０は、真空チャンバー１０内に導入される酸素ガスの流量と、インピーダンスモニター２４により検出され、第１の整合器１７から真空チャンバー１０内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示している。尚、図１０は、プラズマ源及びプラズマ条件として次のように設定した場合である。
【００７０】
第１の高周波電源１８から誘導コイル１６に印加する第１の高周波電力の周波数は２ＭＨｚであり、第１の高周波電力の大きさは２６００Ｗである。
【００７１】
第２の高周波電源から試料台１３に印加する第２の高周波電力の周波数は１．８ＭＨｚであり、該第２の高周波電力の大きさは１３００Ｗである。
【００７２】
真空チャンバー１０内に導入するプロセスガスは、Ｃ2Ｆ6ガス（流量＝４０ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態））とＯ2 ガス（流量＝２ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態））との混合ガスである。
【００７３】
真空チャンバー１０内の圧力は、０．１３３Ｐａである。
【００７４】
図１０から分かるように、酸素ガスの流量が多くなるにつれて高周波インピーダンス値は低くなる。
【００７５】
従って、プラズマ密度に影響を与えるパラメータのうち、プラズマ処理装置における機械的な構成要素により決まるＣ０、Ｌ０及びＲ０をそれぞれ所定値（例えば、初期値）に設定しておいてから、インピーダンスモニター２４により検出される高周波インピーダンス値が所定値（例えば、初期値）に近づくように、マスフローコントローラ２６により、真空チャンバー１０内に導入される酸素ガスの流量を調整することにより、プラズマ処理装置の真空チャンバー１０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【００７６】
換言すると、真空チャンバー１０内に金属体２２を配置した状態で第１の整合器１７から真空チャンバー１０内をみたときの第１の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０及びＲ０により決定されるインピーダンス値）と、真空チャンバー１０内にプラズマを発生させた状態で第１の整合器１７から真空チャンバー１０内をみたときの第２の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０、Ｒ０、ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）との差（ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）が所定値（例えば、初期値）に近づくように、真空チャンバー１０内に導入される酸素ガスの流量を調整すると、真空チャンバー１０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【００７７】
尚、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、第１の高周波電源１８から誘導コイル１６に供給される高周波電力の大きさを制御したり又は真空チャンバー１０内に導入される酸素ガスの流量を制御したりする代わりに、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値を超えたときに、真空チャンバー１０内に配置されており且つ真空チャンバー１０内に発生するプラズマと接する内部部品を交換してもよい。
【００７８】
このようにすると、真空チャンバー１０内に発生するプラズマの密度が変化する事態を抑制できる。
【００７９】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、図１１〜図１７を参照しながら説明する。
【００８０】
図１１は、第３の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面構造を示しており、内部が真空に保持される真空チャンバー３０の周壁は誘電体としてのＳｉＣ製の側壁遮蔽板３１ａよりなる。真空チャンバー３０の上壁は、プロセスガスを導入するガス導入口３４ａを有する絶縁性のガス分散板３４とＳｉＣ製の上壁遮蔽板３１ｂとから構成されており、これらガス分散板３４及び上壁遮蔽板３１ｂは、真空チャンバー３０に対して着脱可能に設けられている。また、真空チャンバー３０の内部には、被処理基板３２を保持し且つ下部電極となる試料台３３が設けられていると共に、真空チャンバー３０の下部にはガス排出口３５が設けられている。
【００８１】
真空チャンバー３０の上壁遮蔽板３１ｂの上側には誘導コイル３６が設けられており、誘導コイル３６の一端は第１の整合器３７を介して第１の高周波電源３８に接続されていると共に、誘導コイル３６の他端は接地されている。第１の高周波電源３８から第１の整合器３７を介して誘導コイル３６に第１の高周波電力を印加すると、真空チャンバー３０内に導入されたプロセスガスよりなるプラズマ３９が生成される。
【００８２】
試料台３３には、第２の整合器４０を介して第２の高周波電源４１が接続されており、第２の高周波電源４１から第２の整合器４０を介して試料台３３に第２の高周波電力を印加すると、プラズマ３９は試料台３３に保持されている被処理基板３２に照射される。
【００８３】
図１２は、図１１に示すプラズマ処理装置を構成する真空チャンバー３０のプラズマ発生領域に導電体としての金属体４２を配置すると共に、誘導コイル３６の一端にネットワークアナライザ４３を接続した状態を示している。尚、ネットワークアナライザ４３は第１の整合器３７が接続されていた位置に接続されている。また、金属体４２としては、中実であって、真空チャンバー３０の内部において、上壁からの距離が相対的に小さい位置及び相対的に大きい位置からなる複数の位置に固定可能である。尚、中実の金属体４２に代えて中空状の金属体を用いる場合には、上部及び下部が閉鎖されているものを用いる必要がある。ネットワークアナライザ４３は、誘導コイル３６と金属体４２との間の高周波インピーダンスを、誘導成分、容量成分及び抵抗成分に分離して測定することができる。
【００８４】
図１３(a) 、(b) は、プラズマ発生領域に金属体４２を配置したときに第１の整合器３７からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路を示しており、図１３(a) は、プラズマ発生領域における上壁からの距離つまりガス分散板３４からの距離が相対的に小さくなる位置に金属体４２を配置した場合であり、図１４(b) はプラズマ発生領域における上壁からの距離つまりガス分散板３４からの距離が相対的に大きくなる位置に金属体４２を配置した場合である。図１３(a) 及び(b) において、Ｃ０は誘導コイル３６及び上壁により形成される容量成分（誘導コイル３６からガス分散板３４の下面までの間に形成される容量成分）を示し、Ｃ１はガス分散板３４の下面から相対的に大きい距離にある金属体４２の上面までの間に形成される容量成分を示し、Ｃ２はガス分散板３４の下面から相対的に大きい距離にある金属体４２の上面までの間に形成される容量成分を示し、Ｌ０は誘導コイル３６の誘導成分を示し、Ｒ０は誘導コイル３６の抵抗成分を示している。
【００８５】
図１３(a) に示す等価回路において、つまりプラズマ発生領域における上壁からの距離が相対的に小さくなる位置に金属体４２を配置したときに、ネットワークアナライザ４３により測定される高周波インピーダンスの容量成分Ｃａは、Ｃａ＝Ｃ０×Ｃ１／（Ｃ０＋Ｃ１）……(1) で表わされる。
【００８６】
また、図１３(b) に示す等価回路において、つまりプラズマ発生領域における上壁からの距離が相対的に大きくなる位置に金属体４２を配置したときに、ネットワークアナライザ４３により測定される高周波インピーダンスの容量成分Ｃｂは、Ｃｂ＝Ｃ０×Ｃ２／（Ｃ０＋Ｃ２）……(2) で表わされる。
【００８７】
上壁からの距離が相対的に小さい位置に配置された金属体４２とガス分散板３４との距離をｄ１とし、上壁からの距離が相対的に大きい位置に配置された金属体４２とガス分散板３４との距離をｄ２とすると、
Ｃ２／Ｃ１＝ｄ１／ｄ２……(3) の関係が成り立つ。
【００８８】
(1) 式、(2) 式及び(3) 式より、
Ｃ０＝Ｃａ×Ｃｂ×（ｄ２−ｄ１）／（Ｃｂ×ｄ２−Ｃａ×ｄ１）………(4)
が得られる。
【００８９】
従って、(4) 式に、測定された容量成分Ｃａ及びＣｂ、並びに既知の距離ｄ１及びｄ２を代入すると、Ｃ０の値が得られる。
【００９０】
図１４は、図１１に示す真空チャンバー３０の内部に実際にプラズマ３９を発生させたときに第１の整合器３７からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路を示している。図１４において、Ｃ０は誘導コイル３６及び上壁により形成される容量成分を示し、Ｌ０は誘導コイル３６の容量成分を示し、Ｒ０は誘導コイル３６の抵抗成分を示し、ＣＳ０はプラズマシース領域において形成される容量成分、ＲＳ０はプラズマシース領域において形成される抵抗成分、ＲＰ０はバルクプラズマ領域における抵抗成分である。
【００９１】
ところで、図１３(a) 、(b) 及び図１４におけるＣ０、Ｌ０及びＲ０は、それぞれ同じ値である。また、Ｃ０、Ｌ０及びＲ０は、生成されるプラズマとは関係のないパラメータであって、プラズマが生成されない状態で測定可能な値である。
【００９２】
従って、図１３(a) 及び(b) の等価回路で表わされる状態において、Ｃ０、Ｌ０及びＲ０がそれぞれ所定値（例えば初期値）になるように、誘導コイル３６の形状（長さ、ピッチ及び直径のうちの少なくとも１つ）又は上壁の形状（つまりガス分散板３４又は上壁遮蔽板３１ｂの厚さ）を変更する。
【００９３】
このようにすると、図１４に示す等価回路から分かるように、プラズマ密度に影響を与えるパラメータのうち、プラズマ処理装置における機械的な構成要素により決まるＣ０、Ｌ０及びＲ０をそれぞれ所定値（例えば、初期値）に設定することができる。このため、メンテナンスを行なったり部品を交換したりしたときなどにおいても、プラズマ処理装置の真空チャンバー３０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【００９４】
図１５は、誘導コイル３６の長さとインダクタンス値（誘導成分）との関係を示しており、図１５から、誘導コイル３６の長さが大きくなるにつれて、インダクタンス値が大きくなることが分かる。従って、誘導コイル３６の長さを調整することにより、インダクタンス値ひいては高周波インピーダンス値を調整できることが分かる。
【００９５】
図１６は、誘電体（上壁）の厚さとキャパシタンス値（容量成分）との関係を示しており、図１６から、誘電体の厚さ（つまりガス分散板３４又は上壁遮蔽板３１ｂの厚さ）が大きくなるにつれて、キャパシタンス値が大きくなることが分かる。従って、誘電体の厚さを調整することにより、キャパシタンス値ひいては高周波インピーダンス値を調整できることが分かる。
【００９６】
図１７は、誘導コイル３６のピッチとインダクタンス値（誘導成分）との関係を示しており、図１７から、誘導コイル３６のピッチが大きくなるにつれて、インダクタンス値が大きくなることが分かる。従って、誘導コイル３６のピッチを調整することにより、インダクタンス値ひいては高周波インピーダンス値を調整できることが分かる。
【００９７】
尚、誘導コイル３６の長さ、上壁（誘電体）の厚さ又は誘導コイル３６のピッチのみならず、誘導コイル３６の直径を調整することにより、高周波インピーダンス値を調整してもよい。
【００９８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、図１４、図１８〜図２０を参照しながら説明する。
【００９９】
図１８は、第４の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面構造を示している。図１８に示す第４の実施形態においては、図１１に示す第３の実施形態と同じ部材については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【０１００】
第４の実施形態の特徴として、第１の整合器３７にはインピーダンスモニター４４が接続され、該インピーダンスモニター４４により検出される高周波インピーダンス値は制御手段４５に出力される。制御手段４５は、入力された高周波インピーダンス値に基づいて、第１の高周波電源３８又はマスフローコントローラ４６を制御して、誘導コイル３６に供給される第１の高周波電力、又は真空チャンバー３０内に導入されるプロセスガスの流量を制御する。マスフローコントローラ４６は、一端がプロセスガス供給源４７に接続され且つ他端がガス分散板３４に接続されているガス供給路４８に設けられている。尚、第１の高周波電源３８及びマスフローコントローラ４６に対する制御方法については後述する。
【０１０１】
ところで、図１４に示す等価回路から分かるように、誘導コイル３６及び上壁により形成される容量成分：Ｃ０、誘導コイル３６の容量成分：Ｌ０、及び誘導コイル３６の抵抗成分：Ｒ０がそれぞれ一定であっても、真空チャンバー３０の内壁の状態又は真空チャンバー３０内に配置される部品の状態により、プラズマシース領域において形成される容量成分：ＣＳ０、プラズマシース領域において形成される抵抗成分：ＲＳ０、及びバルクプラズマ領域における抵抗成分：ＲＰ０等のパラメータが変化することがあり、これらの値が変化すると高周波インピーダンス値は変化する。
【０１０２】
図１９は、第１の高周波電源３８から誘導コイル３６に印加される高周波電力の大きさと、インピーダンスモニター４４により検出され、第１の整合器３７から真空チャンバー３０内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示している。図１９から分かるように、高周波電力が大きくなるにつれて、プラズマ密度が高くなるので、プラズマシース領域において形成される容量成分ＣＳ０が大きくなる一方、プラズマシース領域において形成される抵抗成分ＲＳ０及びバルクプラズマ領域における抵抗成分ＲＰ０は低減する。このため、トータルの高周波インピーダンス値は低くなる。
【０１０３】
従って、プラズマ密度に影響を与えるパラメータのうち、プラズマ処理装置における機械的な構成要素により決まるＣ０、Ｌ０及びＲ０をそれぞれ所定値（例えば、初期値）に設定しておいてから、インピーダンスモニター４４により検出される高周波インピーダンス値が所定値（例えば、初期値）に近づくように、第１の高周波電源３８から誘導コイル３６に印加される高周波電力の大きさを調整することにより、プラズマ処理装置の真空チャンバー３０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【０１０４】
換言すると、真空チャンバー３０内に金属体４２を配置した状態で第１の整合器３７から真空チャンバー３０内をみたときの第１の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０及びＲ０により決定されるインピーダンス値）と、真空チャンバー３０内にプラズマを発生させた状態で第１の整合器３７から真空チャンバー３０内をみたときの第２の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０、Ｒ０、ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）との差（ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）が所定値（例えば、初期値）に近づくように、第１の高周波電源３８から誘導コイル３６に供給される高周波電力の大きさを制御すると、真空チャンバー３０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【０１０５】
図２０は、真空チャンバー３０内に導入される酸素ガスの流量と、インピーダンスモニター４４により検出され、第１の整合器３７から真空チャンバー３０内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示している。尚、図２０は、プラズマ源及びプラズマ条件として次のように設定した場合である。
【０１０６】
第１の高周波電源３８から誘導コイル３６に印加する第１の高周波電力の周波数は１３．５６ＭＨｚであり、第１の高周波電力の大きさは２０００Ｗである。
【０１０７】
第２の高周波電源４１から試料台３３に印加する第２の高周波電力の周波数は４ＭＨｚであり、該第２の高周波電力の大きさは１６００Ｗである。
【０１０８】
真空チャンバー３０内に導入するプロセスガスは、Ｃ4Ｆ8ガス（流量＝３０ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態））とＣＨ2Ｆ2ガス（流量＝１２ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態））とＣＯガス（流量＝１００ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態））とＡｒガス（流量＝３０ｍＬ／ｍｉｎ（標準状態））との混合ガスである。
【０１０９】
真空チャンバー３０内の圧力は、０．１３３Ｐａである。
【０１１０】
図２０から分かるように、酸素ガスの流量が多くなるにつれて高周波インピーダンス値は低くなる。
【０１１１】
従って、プラズマ密度に影響を与えるパラメータのうち、プラズマ処理装置における機械的な構成要素により決まるＣ０、Ｌ０及びＲ０をそれぞれ所定値（例えば、初期値）に設定しておいてから、インピーダンスモニター４４により検出される高周波インピーダンス値が所定値（例えば、初期値）に近づくように、マスフローコントローラ４６により、真空チャンバー３０内に導入される酸素ガスの流量を調整することにより、プラズマ処理装置の真空チャンバー３０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【０１１２】
換言すると、真空チャンバー３０内に金属体４２を配置した状態で第１の整合器３７から真空チャンバー３０内をみたときの第１の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０及びＲ０により決定されるインピーダンス値）と、真空チャンバー３０内にプラズマを発生させた状態で第１の整合器３７から真空チャンバー３０内をみたときの第２の高周波インピーダンス値（Ｃ０、Ｌ０、Ｒ０、ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）との差（ＣＳ０、ＲＳ０及びＲＰ０により決定されるインピーダンス値）が所定値（例えば、初期値）に近づくように、真空チャンバー３０内に導入される酸素ガスの流量を調整すると、真空チャンバー３０内において発生するプラズマ密度を一定の状態（例えば、初期状態）に保つことができる。
【０１１３】
尚、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、第１の高周波電源３８から誘導コイル３６に供給される高周波電力の大きさを制御したり又は真空チャンバー３０内に導入される酸素ガスの流量を制御したりする代わりに、第１の高周波インピーダンス値と第２の高周波インピーダンス値との差が所定値を超えたときに、真空チャンバー３０内に配置されており且つ真空チャンバー３０内に発生するプラズマと接する内部部品を交換してもよい。
【０１１４】
このようにすると、真空チャンバー３０内に発生するプラズマの密度が変化する事態を抑制できる。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明に係る誘導結合型プラズマの制御方法又は誘導結合型プラズマ処理装置によると、真空チャンバー内において発生するプラズマの密度を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の真空チャンバーのプラズマ発生領域に金属体を配置すると共に、誘導コイルの一端にネットワークアナライザを接続した状態を示す概略断面図である。
【図３】 (a) は、プラズマ発生領域に相対的に大きい直径を持つ金属体を配置したときに第１の整合器からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路図であり、(b) はプラズマ発生領域に相対的に小さい直径を持つ金属体を配置したときに第１の整合器からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路図である。
【図４】図１に示すプラズマ処理装置の真空チャンバーに実際にプラズマを発生させたときに第１の整合器からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路図である。
【図５】誘導結合型プラズマ処理装置において、誘導コイルの長さとインダクタンス値（誘導成分）との関係を示す特性図である。
【図６】誘導結合型プラズマ処理装置において、誘電体（石英製遮蔽板）の厚さとキャパシタンス値（容量成分）長さとの関係を示す特性図である。
【図７】誘導結合型プラズマ処理装置において、誘導コイルのピッチとインダクタンス値（誘導成分）との関係を示す特性図である。
【図８】第２の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面図である。
【図９】図８に示す誘導結合型プラズマ処理装置において、第１の高周波電源から誘導コイルに印加される高周波電力の大きさと、第１の整合器から真空チャンバー内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示す特性図である。
【図１０】図８に示す誘導結合型プラズマ処理装置において、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量と、第１の整合器から真空チャンバー内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示す特性図である。
【図１１】第３の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面図である。
【図１２】図１１に示すプラズマ処理装置の真空チャンバーのプラズマ発生領域に金属体を配置すると共に、誘導コイルの一端にネットワークアナライザを接続した状態を示す概略断面図である。
【図１３】 (a) は、プラズマ発生領域における上壁からの距離が相対的に小さい位置に金属体を配置したときに第１の整合器からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路図であり、(b) はプラズマ発生領域における上壁からの距離が相対的に大きい位置に金属体を配置したときに第１の整合器からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路図である。
【図１４】図１１に示すプラズマ処理装置の真空チャンバーに実際にプラズマを発生させたときに第１の整合器からプラズマ発生領域を見たときの高周波インピーダンスの等価回路図である。
【図１５】誘導結合型プラズマ処理装置において、誘導コイルの長さとインダクタンス値（誘導成分）との関係を示す特性図である。
【図１６】誘導結合型プラズマ処理装置において、誘電体（上壁）の厚さとキャパシタンス値（容量成分）長さとの関係を示す特性図である。
【図１７】誘導結合型プラズマ処理装置において、誘導コイルのピッチとインダクタンス値（誘導成分）との関係を示す特性図である。
【図１８】第４の実施形態に係る誘導結合型プラズマの制御方法に用いられるプラズマ処理装置の概略断面図である。
【図１９】図１８に示す誘導結合型プラズマ処理装置において、第１の高周波電源から誘導コイルに印加される高周波電力の大きさと、第１の整合器から真空チャンバー内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示す特性図である。
【図２０】図１８に示す誘導結合型プラズマ処理装置において、真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量と、第１の整合器から真空チャンバー内を見たときの高周波インピーダンス値との関係を示す特性図である。
【図２１】従来の誘導結合型プラズマ処理装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ 真空チャンバー
１１ 石英製遮蔽板
１２ 被処理基板
１３ 試料台
１４ ガス分散板
１４ａ ガス導入口
１５ ガス排出口
１６ 誘導コイル
１７ 第１の整合器
１８ 第１の高周波電源
１９ プラズマ
２０ 第２の整合器
２１ 第２の高周波電源
２２ 金属体
２３ ネットワークアナライザ
２４ インピーダンスモニター
２５ 制御手段
２６ マスフローコントローラ
２７ プロセスガス供給源
２８ ガス供給路
３０ 真空チャンバー
３１ａ 側壁遮蔽板
３１ｂ 上壁遮蔽板
３２ 被処理基板
３３ 試料台
３４ ガス分散板
３４ａ ガス導入口
３５ ガス排出口
３６ 誘導コイル
３７ 第１の整合器
３８ 第１の高周波電源
３９ プラズマ
４０ 第２の整合器
４１ 第２の高周波電源
４２ 金属体
４３ ネットワークアナライザ
４４ インピーダンスモニター
４５ 制御手段
４６ マスフローコントローラ
４７ プロセスガス供給源
４８ ガス供給路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an inductively coupled plasma control method and an inductively coupled plasma processing apparatus used for manufacturing a highly integrated semiconductor integrated circuit device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an inductively coupled plasma source has been used for an etching method or a CVD method in a manufacturing process of a highly integrated semiconductor integrated circuit device, and has become indispensable for a manufacturing process of a VLSI.
[0003]
Hereinafter, an example of a conventional inductively coupled plasma apparatus will be described with reference to FIG.
[0004]
FIG. 21 shows a schematic cross-sectional structure of a conventional plasma processing apparatus. A peripheral wall of a vacuum chamber 100 in which the inside is held in a vacuum is made of a quartz shielding plate 101, and a substrate to be processed is placed inside the vacuum chamber 100. A sample stage 103 that holds 102 and serves as a lower electrode is provided. In addition, a gas dispersion plate 104 having a gas introduction port 104 a for introducing a process gas is provided in the upper part of the vacuum chamber 100, and a gas discharge port 105 is provided in the lower part of the vacuum chamber 100.
[0005]
An induction coil 106 is provided outside the peripheral wall of the vacuum chamber 100, that is, outside the quartz shielding plate 101, and one end of the induction coil 106 is connected to the first high-frequency power source 108 via the first matching unit 107. In addition, the other end of the induction coil 106 is grounded. When the first high frequency power is applied from the first high frequency power supply 108 to the induction coil 106 via the first matching unit 107, a plasma 109 made of a process gas introduced into the vacuum chamber 100 is generated.
[0006]
A second high frequency power supply 111 is connected to the sample stage 103 via a second matching unit 110, and the second high frequency power supply 111 connects to the sample stage 103 via the second matching unit 110. When high frequency power is applied, the plasma 109 is irradiated to the substrate 102 to be processed held on the sample stage 103.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the density of the plasma 109 generated inside the vacuum chamber 100 is determined by replacing parts of the induction coil 106 during maintenance, temporarily removing the quartz shielding plate 101 or the like, and reattaching it. It changes when a part provided in the vacuum chamber 100 is replaced.
[0008]
This is because the density of the plasma 109 depends on various factors such as the length (full length) of the induction coil 106, the distance between the induction coil 106 and the quartz shielding plate 101, the center of the induction coil 106, and the center of the vacuum chamber 100. This is because it varies depending on factors such as the amount of deviation and the pitch of the induction coil 106.
[0009]
However, in the conventional plasma processing apparatus, when the induction coil 106 or the quartz shielding plate 101 is removed and then attached again, or when the components provided in the vacuum chamber 100 are replaced, the induction coil 106 The density of the plasma 109 was controlled by adjusting the length (full length).
[0010]
However, as described above, the density of the plasma 109 depends on the length of the induction coil 106, the distance between the induction coil 106 and the quartz shielding plate 101, the amount of deviation between the center of the induction coil 106 and the center of the vacuum chamber 100, and the induction. Since it varies depending on factors such as the pitch of the coil 106, the plasma density cannot be accurately controlled only by adjusting the length of the induction coil 106.
[0011]
In view of the above, an object of the present invention is to enable accurate control of plasma density.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall, an induction coil provided outside the dielectric, and a high frequency applied to the induction coil. A method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a high-frequency power source for supplying power and a matching unit provided between the high-frequency power source and the induction coil, and a vacuum A step of obtaining a high-frequency impedance value viewed from the induction coil in a state where a conductor is disposed in the chamber, and a step of changing the shape of the induction coil or the shape of the dielectric so that the value of the high-frequency impedance approaches a predetermined value. I have.
[0013]
Here, the shape of the induction coil means a parameter that affects the high-frequency impedance value such as the length, pitch or diameter of the induction coil, and the shape of the dielectric means the thickness or diameter of the dielectric. This means a parameter that affects the high-frequency impedance value.
[0014]
According to the first inductively coupled plasma control method, the shape of the induction coil or the shape of the dielectric is changed so that the high-frequency impedance value viewed from the induction coil approaches a predetermined value. The density can be accurately controlled.
[0015]
In the first inductively coupled plasma control method, the step of obtaining a high-frequency impedance value is performed when the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the first conductor having a relatively large diameter is disposed in the vacuum chamber. Measuring the first high-frequency impedance value and measuring the second high-frequency impedance value when the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the second conductor having a relatively small diameter is disposed in the vacuum chamber. And a step of obtaining a high-frequency impedance value based on the first high-frequency impedance value, the second high-frequency impedance value, the diameter of the first conductor, and the diameter of the second conductor.
[0016]
If it does in this way, the high frequency impedance value formed with an induction coil and a dielectric can be measured reliably.
[0017]
A second inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on an upper wall, an induction coil provided on the upper side of the dielectric, and a high frequency power source for supplying high frequency power to the induction coil. And a method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a matching device provided between a high-frequency power source and an induction coil, and arranging a conductor in the vacuum chamber In this state, a step of obtaining a high frequency impedance value viewed from the induction coil and a step of changing the shape of the induction coil or the shape of the dielectric so that the value of the high frequency impedance approaches a predetermined value are provided.
[0018]
Here, the shape of the induction coil means a parameter that affects the high-frequency impedance value such as the length, pitch or diameter of the induction coil, and the shape of the dielectric means the thickness or diameter of the dielectric. This means a parameter that affects the high-frequency impedance value.
[0019]
According to the second inductively coupled plasma control method, the shape of the induction coil or the shape of the dielectric is changed so that the high frequency impedance value seen from the induction coil approaches a predetermined value. The density can be accurately controlled.
[0020]
If it does in this way, the high frequency impedance value formed with an induction coil and a dielectric can be measured reliably.
[0021]
In the second inductively coupled plasma control method, the step of obtaining the high-frequency impedance value is performed from the matching unit to the vacuum chamber with the first conductor having a relatively small distance from the dielectric disposed in the vacuum chamber. A step of measuring the first high-frequency impedance value at the time of viewing, and a state in which the second conductor having a relatively large distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber when the vacuum chamber is viewed from the matching unit Measuring the second high-frequency impedance value; the first high-frequency impedance value; the second high-frequency impedance value; the distance between the dielectric and the first conductor; and the distance between the dielectric and the second conductor. Preferably, a step of obtaining a high-frequency impedance value.
[0022]
In this case, the first conductor and the second conductor may be the same conductor or different conductors.
[0023]
If it does in this way, the high frequency impedance value formed with an induction coil and a dielectric can be measured reliably.
[0024]
A third inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, A method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a matching device provided between a high-frequency power source and an induction coil, and a conductor is disposed in the vacuum chamber In the state, the step of obtaining the capacitance component, the induction component, and the resistance component formed by the induction coil and the dielectric, respectively, and the shape or dielectric of the induction coil so that the capacitance component, the induction component, and the resistance component each approach a predetermined value. And a step of changing the shape of the body.
[0025]
According to the third inductively coupled plasma control method, the shape of the induction coil or the shape of the dielectric is changed so that the capacitance component, the induction component, and the resistance component formed by the induction coil and the dielectric approach a predetermined value. Therefore, the density of plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[0026]
In the third inductively coupled plasma control method, the step of obtaining the capacitive component, the inductive component, and the resistance component is performed from the matching chamber to the vacuum chamber in a state where the first conductor having a relatively large diameter is disposed in the vacuum chamber. A step of measuring a first high-frequency impedance value when the inside is viewed, and a second state when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the second conductor having a relatively small diameter is disposed in the vacuum chamber. Based on the step of measuring the high frequency impedance value, the first high frequency impedance value, the second high frequency impedance value, the diameter of the first conductor, and the diameter of the second conductor, the capacitance component, the induction component, and the resistance component are It is preferable to include a step for obtaining.
[0027]
In this way, it is possible to reliably measure the capacitance component, the induction component, and the resistance component formed by the induction coil and the dielectric.
[0028]
A fourth inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on an upper wall, an induction coil provided on the upper side of the dielectric, and a high frequency power source for supplying high frequency power to the induction coil. And a method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a matching device provided between a high-frequency power source and an induction coil, and arranging a conductor in the vacuum chamber In this state, the step of obtaining the capacitance component, the induction component, and the resistance component formed by the induction coil and the dielectric, respectively, and the shape of the induction coil or the And a step of changing the shape of the dielectric.
[0029]
According to the fourth inductively coupled plasma control method, the shape of the induction coil or the shape of the dielectric is changed so that the capacitance component, the induction component and the resistance component formed by the induction coil and the dielectric approach a predetermined value. Therefore, the density of plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[0030]
In the fourth inductively coupled plasma control method, the step of obtaining the capacitive component, the inductive component, and the resistance component is matched in a state where the first conductor having a relatively small distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber. A step of measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from a container, and a vacuum from the matching unit in a state where a second conductor having a relatively large distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber. A step of measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the chamber is viewed; a first high-frequency impedance value; a second high-frequency impedance value; a distance between the dielectric and the first conductor; and the dielectric and the second It is preferable to include a step of obtaining a capacitive component, an inductive component, and a resistance component based on the distance from the conductor.
[0031]
In this case, the first conductor and the second conductor may be the same conductor or different conductors.
[0032]
In this way, it is possible to reliably measure the capacitance component, the induction component, and the resistance component formed by the induction coil and the dielectric.
[0033]
A fifth inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, and a high frequency for supplying high frequency power to the induction coil. A method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a power source and a matching device provided between a high-frequency power source and an induction coil. A first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the device is arranged, and a second when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit while plasma is generated in the vacuum chamber. The step of measuring the high frequency impedance value of the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value so that the difference approaches a predetermined value, And a step of controlling the magnitude of the high-frequency power supplied to the induction coil from the frequency source.
[0034]
According to the fifth inductively coupled plasma control method, the first high-frequency impedance value in the state where the conductor is disposed in the vacuum chamber and the second high-frequency impedance in the state where plasma is generated in the vacuum chamber. The difference from the value corresponds to a high frequency impedance value composed of a capacitance component formed in the plasma sheath region, a resistance component formed in the plasma sheath region, and a resistance component in the bulk plasma region. The value of the high frequency impedance is correlated with the magnitude of the high frequency power supplied from the high frequency power source to the induction coil. Therefore, when the magnitude of the high-frequency power supplied from the high-frequency power source to the induction coil is controlled so that the difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value, it is formed in the plasma sheath region. Since the high frequency impedance value consisting of the capacitive component, the resistance component formed in the plasma sheath region, and the resistance component in the bulk plasma region can be controlled, the density of the plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[0035]
A sixth inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, and a high frequency for supplying high frequency power to the induction coil. A method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a power source and a matching device provided between a high-frequency power source and an induction coil. A first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the device is arranged, and a second when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit while plasma is generated in the vacuum chamber. The step of measuring the high frequency impedance value of the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value so that the difference approaches a predetermined value, And a step of controlling the flow rate of the oxygen gas introduced into air chamber.
[0036]
According to the sixth inductively coupled plasma control method, the first high-frequency impedance value in the state where the conductor is disposed in the vacuum chamber, and the second high-frequency impedance in the state where plasma is generated in the vacuum chamber. The difference from the value corresponds to a high frequency impedance value composed of a capacitance component formed in the plasma sheath region, a resistance component formed in the plasma sheath region, and a resistance component in the bulk plasma region. The value of the high frequency impedance is correlated with the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber. Therefore, when the flow rate of the oxygen gas introduced into the vacuum chamber is controlled so that the difference between the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value approaches a predetermined value, the capacitive component formed in the plasma sheath region Since the high frequency impedance value composed of the resistance component formed in the plasma sheath region and the resistance component in the bulk plasma region can be controlled, the density of the plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[0037]
A seventh inductively coupled plasma control method according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, and a high frequency for supplying high frequency power to the induction coil. A method for controlling plasma generated in a vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus having a power source and a matching device provided between a high-frequency power source and an induction coil. A first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the device is arranged, and a second when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit while plasma is generated in the vacuum chamber. When the difference between the step of measuring the high frequency impedance value of the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value exceeds a predetermined value, And it is arranged to empty the chamber and a step of exchanging internal parts in contact with the plasma generated in the chamber.
[0038]
According to the seventh inductively coupled plasma control method, the first high-frequency impedance value in the state where the conductor is disposed in the vacuum chamber, and the second high-frequency impedance in the state where plasma is generated in the vacuum chamber. The difference from the value corresponds to a high frequency impedance value composed of a capacitance component formed in the plasma sheath region, a resistance component formed in the plasma sheath region, and a resistance component in the bulk plasma region. Therefore, if the internal component in contact with the plasma generated in the vacuum chamber is replaced when the difference between the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value exceeds a predetermined value, the plasma generated in the vacuum chamber The situation where density changes can be controlled.
[0039]
A first inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, and a high frequency power for supplying high frequency power to the induction coil. The inductively coupled plasma processing apparatus provided with a power source and a matching device provided between the high frequency power source and the induction coil was used as a target, and the inside of the vacuum chamber was viewed from the matching device with a conductor disposed in the vacuum chamber. Means for measuring the first high-frequency impedance value at the time, means for measuring the second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber, The magnitude of the high frequency power supplied from the high frequency power supply to the induction coil so that the difference between the high frequency impedance value and the second high frequency impedance value approaches a predetermined value. And means for controlling.
[0040]
According to the first inductively coupled plasma processing apparatus, as in the fifth inductively coupled plasma control method, the high frequency is set such that the difference between the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value approaches a predetermined value. Controlling the magnitude of the high-frequency power supplied from the power source to the induction coil controls the high-frequency impedance value consisting of the capacitance component formed in the plasma sheath region, the resistance component formed in the plasma sheath region, and the resistance component in the bulk plasma region. Therefore, the density of plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[0041]
A second inductively coupled plasma processing apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, and a high frequency power for supplying high frequency power to the induction coil. The inductively coupled plasma processing apparatus provided with a power source and a matching device provided between the high frequency power source and the induction coil was used as a target, and the inside of the vacuum chamber was viewed from the matching device with a conductor disposed in the vacuum chamber. Means for measuring the first high-frequency impedance value at the time, means for measuring the second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber, The flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber is controlled so that the difference between the high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value. And a stage.
[0042]
According to the second inductively coupled plasma processing apparatus, as in the fourth inductively coupled plasma control method, vacuum is applied so that the difference between the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value approaches a predetermined value. By controlling the flow rate of oxygen gas introduced into the chamber, it is possible to control the high frequency impedance value consisting of the capacitance component formed in the plasma sheath region, the resistance component formed in the plasma sheath region, and the resistance component in the bulk plasma region, The density of the plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0044]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional structure of a plasma processing apparatus used in the inductively coupled plasma control method according to the first embodiment. A peripheral wall of a vacuum chamber 10 in which the inside is held in a vacuum is used as a dielectric. The sample plate 13 is formed of a quartz shielding plate 11 and holds a substrate 12 to be processed and serves as a lower electrode inside the vacuum chamber 10. In addition, a gas dispersion plate 14 having a gas introduction port 14 a for introducing a process gas is detachably provided on the upper portion of the vacuum chamber 10, and a gas exhaust plate is disposed on the lower portion of the vacuum chamber 10. An outlet 15 is provided.
[0045]
An induction coil 16 is provided outside the peripheral wall of the vacuum chamber 10, that is, outside the quartz shielding plate 11, and one end of the induction coil 16 is connected to the first high-frequency power source 18 via the first matching unit 17. In addition, the other end of the induction coil 16 is grounded. When the first high frequency power is applied from the first high frequency power supply 18 to the induction coil 16 via the first matching unit 17, a plasma 19 made of a process gas introduced into the vacuum chamber 10 is generated.
[0046]
A second high frequency power source 21 is connected to the sample stage 13 via the second matching unit 20, and the second high frequency power source 21 connects the sample stage 13 to the sample stage 13 via the second matching unit 20. When high frequency power is applied, the plasma 19 is irradiated to the substrate 12 to be processed held on the sample stage 13.
[0047]
FIG. 2 shows a state in which a metal body 22 as a conductor is arranged in the plasma generation region of the vacuum chamber 10 constituting the plasma processing apparatus shown in FIG. Yes. The network analyzer 23 is connected to the position where the first matching unit 17 was connected. Further, as the metal body 22, two types are prepared, which are solid, a short cylindrical shape having a relatively large diameter, and a short cylindrical shape having a relatively small diameter. In addition, when using a hollow metal body instead of the solid metal body 22, it is necessary to use the one in which the upper part and the lower part are closed. The network analyzer 23 can measure the high-frequency impedance between the induction coil 16 and the metal body 22 separately into an inductive component, a capacitive component, and a resistance component.
[0048]
FIGS. 3A and 3B show equivalent circuits of high-frequency impedance when the plasma generating region is viewed from the first matching unit 17 when the metal body 22 is disposed in the plasma generating region. FIG. 3A shows a case where a metal body 22 having a relatively large diameter is arranged in the plasma generation region, and FIG. 3B shows a case where a metal body 22 having a relatively small diameter is arranged in the plasma generation region. It is. 3 (a) and 3 (b), C0 represents a capacitive component formed by the induction coil 16 and the quartz shielding plate 11 (a capacitive component formed from the induction coil 16 to the inner surface of the quartz shielding plate 11). , C1 indicates a capacitance component formed from the inner surface of the quartz shielding plate 11 to the outer surface of the large-diameter metal body 22, and C2 is formed from the inner surface of the quartz shielding plate 11 to the outer surface of the small-diameter metal body 22. L0 indicates an induction component of the induction coil 16, and R0 indicates a resistance component of the induction coil 16.
[0049]
In the equivalent circuit shown in FIG. 3 (a), that is, when the metal body 22 having a large diameter is arranged in the plasma generation region, the high-frequency impedance capacitance component Ca measured by the network analyzer 23 is
Ca = C0 × C1 / (C0 + C1) (1)
[0050]
Further, in the equivalent circuit shown in FIG. 3B, that is, when the metal body 22 having a small diameter is arranged in the plasma generation region, the high frequency impedance capacitance component Cb measured by the network analyzer 23 is
Cb = C0 × C2 / (C0 + C2) (2)
[0051]
When the radius of the metal body 22 having a large diameter is r1, and the radius of the metal body 22 having a small diameter is r2, the relationship C1 / C2≈r2 / r1 (3) holds.
[0052]
From equations (1), (2) and (3),
C0 = Ca * Cb * (r2-r1) / (Cb * r2-Ca * r1) (4)
Is obtained.
[0053]
Therefore, if the measured capacitance components Ca and Cb and the known radii r1 and r2 are substituted into the equation (4), the value of C0 is obtained.
[0054]
FIG. 4 shows an equivalent circuit of a high frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit 17 when the plasma 19 is actually generated inside the vacuum chamber 10 shown in FIG. In FIG. 4, C0 indicates a capacitance component formed by the induction coil 16 and the quartz shielding plate 11, L0 indicates a capacitance component of the induction coil 16, R0 indicates a resistance component of the induction coil 16, and CS0 indicates a plasma sheath. A capacitive component formed in the region, RS0 is a resistance component formed in the plasma sheath region, and RP0 is a resistance component in the bulk plasma region.
[0055]
Incidentally, C0, L0 and R0 in FIGS. 3A, 3B and 4 are the same values. C0, L0, and R0 are parameters that are unrelated to the generated plasma, and are values that can be measured in a state where no plasma is generated.
[0056]
Therefore, in the state represented by the equivalent circuit in FIGS. 3A and 3B, the shape (length, pitch, and pitch) of the induction coil 16 is set so that C0, L0, and R0 have predetermined values (for example, initial values), respectively. At least one of the diameters) or the shape of the quartz shielding plate 11 (at least one of the thickness and the diameter) is changed.
[0057]
In this way, as can be seen from the equivalent circuit shown in FIG. 4, among the parameters affecting the plasma density, C0, L0, and R0 determined by mechanical components in the plasma processing apparatus are respectively set to predetermined values (for example, initial values). Value). For this reason, the plasma density generated in the vacuum chamber 10 of the plasma processing apparatus can be kept constant (for example, in an initial state) even when maintenance is performed or parts are replaced.
[0058]
FIG. 5 shows the relationship between the length of the induction coil 16 and the inductance value (inductive component). FIG. 5 shows that the inductance value increases as the length of the induction coil 16 increases. Therefore, it can be seen that by adjusting the length of the induction coil 16, the inductance value, and thus the high-frequency impedance value, can be adjusted.
[0059]
FIG. 6 shows the relationship between the thickness of the dielectric (quartz shielding plate) and the capacitance value (capacitance component). From FIG. 6, the capacitance value increases as the thickness of the dielectric increases. I understand. Therefore, it can be seen that the capacitance value and thus the high-frequency impedance value can be adjusted by adjusting the thickness of the dielectric.
[0060]
FIG. 7 shows the relationship between the pitch of the induction coil 16 and the inductance value (inductive component). FIG. 7 shows that the inductance value increases as the pitch of the induction coil 16 increases. Therefore, it can be seen that by adjusting the pitch of the induction coil 16, the inductance value, and thus the high frequency impedance value, can be adjusted.
[0061]
By adjusting not only the length of the induction coil 16, the thickness of the quartz shielding plate 11 (dielectric) or the pitch of the induction coil 16, but also the diameter of the induction coil 16 or the diameter of the quartz shielding plate 11 is adjusted. The high frequency impedance value may be adjusted.
[0062]
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 8 to 10.
[0063]
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional structure of a plasma processing apparatus used in the inductively coupled plasma control method according to the second embodiment. In the second embodiment shown in FIG. 8, the same members as those in the first embodiment shown in FIG.
[0064]
As a feature of the second embodiment, an impedance monitor 24 is connected to the first matching unit 17, and a high frequency impedance value detected by the impedance monitor 24 is output to the control means 25. The control means 25 controls the first high frequency power source 18 or the mass flow controller 26 based on the input high frequency impedance value, and is introduced into the first high frequency power supplied to the induction coil 16 or the vacuum chamber 10. Control the flow rate of process gas. The mass flow controller 26 is provided in a gas supply path 28 having one end connected to the process gas supply source 27 and the other end connected to the gas dispersion plate 14. A control method for the first high frequency power supply 18 and the mass flow controller 26 will be described later.
[0065]
As can be seen from the equivalent circuit shown in FIG. 4, the capacitance component formed by the induction coil 16 and the quartz shielding plate 11 is C0, the capacitance component of the induction coil 16 is L0, and the resistance component of the induction coil 16 is R0. Capacitance component formed in the plasma sheath region: CS0, resistance component formed in the plasma sheath region, depending on the state of the inner wall of the vacuum chamber 10 or the state of the parts disposed in the vacuum chamber 10, even if each is constant. Parameters such as RS0 and resistance component in the bulk plasma region: RP0 may change. When these values change, the high-frequency impedance value changes.
[0066]
FIG. 9 shows the magnitude of the high-frequency power applied to the induction coil 16 from the first high-frequency power source 18 and the high-frequency impedance value detected by the impedance monitor 24 when the inside of the vacuum chamber 10 is viewed from the first matching unit 17. Shows the relationship. As can be seen from FIG. 9, as the high frequency power increases, the plasma density increases, so that the capacitance component CS0 formed in the plasma sheath region increases, while the resistance component RS0 and bulk plasma region formed in the plasma sheath region increase. The resistance component RP0 at is reduced. For this reason, the total high frequency impedance value becomes low.
[0067]
Therefore, among the parameters affecting the plasma density, C0, L0 and R0 determined by mechanical components in the plasma processing apparatus are set to predetermined values (for example, initial values), respectively, and then the impedance monitor 24 The vacuum of the plasma processing apparatus is adjusted by adjusting the magnitude of the high frequency power applied from the first high frequency power supply 18 to the induction coil 16 so that the detected high frequency impedance value approaches a predetermined value (for example, an initial value). The plasma density generated in the chamber 10 can be maintained in a constant state (for example, an initial state).
[0068]
In other words, the first high-frequency impedance value (impedance value determined by C0, L0, and R0) when the inside of the vacuum chamber 10 is viewed from the first matching unit 17 with the metal body 22 disposed in the vacuum chamber 10. And the second high-frequency impedance value (determined by C0, L0, R0, CS0, RS0 and RP0 when the inside of the vacuum chamber 10 is viewed from the first matching unit 17 in a state where plasma is generated in the vacuum chamber 10. High-frequency power supplied from the first high-frequency power source 18 to the induction coil 16 such that the difference (impedance value determined by CS0, RS0, and RP0) from the first high-frequency power supply 18 approaches a predetermined value (for example, an initial value). If the size of the plasma is controlled, the plasma density generated in the vacuum chamber 10 is kept constant (for example, the initial It can be kept in the state).
[0069]
FIG. 10 shows the relationship between the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber 10 and the high-frequency impedance value detected by the impedance monitor 24 when the inside of the vacuum chamber 10 is viewed from the first matching unit 17. Yes. FIG. 10 shows a case where the plasma source and plasma conditions are set as follows.
[0070]
The frequency of the first high frequency power applied from the first high frequency power supply 18 to the induction coil 16 is 2 MHz, and the magnitude of the first high frequency power is 2600 W.
[0071]
The frequency of the second high-frequency power applied from the second high-frequency power source to the sample stage 13 is 1.8 MHz, and the magnitude of the second high-frequency power is 1300 W.
[0072]
The process gas introduced into the vacuum chamber 10 is C 2 F 6 Gas (flow rate = 40 mL / min (standard state)) and O 2 It is a mixed gas with gas (flow rate = 2 mL / min (standard state)).
[0073]
The pressure in the vacuum chamber 10 is 0.133 Pa.
[0074]
As can be seen from FIG. 10, the high frequency impedance value decreases as the flow rate of oxygen gas increases.
[0075]
Therefore, among the parameters affecting the plasma density, C0, L0 and R0 determined by mechanical components in the plasma processing apparatus are set to predetermined values (for example, initial values), respectively, and then the impedance monitor 24 The mass flow controller 26 adjusts the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber 10 so that the detected high-frequency impedance value approaches a predetermined value (for example, an initial value), whereby the vacuum chamber 10 of the plasma processing apparatus. The plasma density generated inside can be kept constant (for example, the initial state).
[0076]
In other words, the first high-frequency impedance value (impedance value determined by C0, L0, and R0) when the inside of the vacuum chamber 10 is viewed from the first matching unit 17 with the metal body 22 disposed in the vacuum chamber 10. And the second high-frequency impedance value (determined by C0, L0, R0, CS0, RS0 and RP0 when the inside of the vacuum chamber 10 is viewed from the first matching unit 17 in a state where plasma is generated in the vacuum chamber 10. When the flow rate of the oxygen gas introduced into the vacuum chamber 10 is adjusted so that the difference (impedance value determined by CS0, RS0, and RP0) to a predetermined value (for example, an initial value) approaches The plasma density generated in the vacuum chamber 10 can be kept constant (for example, the initial state). That.
[0077]
The magnitude of the high-frequency power supplied from the first high-frequency power source 18 to the induction coil 16 is controlled so that the difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value, or Instead of controlling the flow rate of the oxygen gas introduced into the vacuum chamber 10, when the difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value exceeds a predetermined value, The internal parts that are arranged and in contact with the plasma generated in the vacuum chamber 10 may be exchanged.
[0078]
By doing so, it is possible to suppress a situation in which the density of plasma generated in the vacuum chamber 10 changes.
[0079]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0080]
FIG. 11 shows a schematic cross-sectional structure of a plasma processing apparatus used in the inductively coupled plasma control method according to the third embodiment. The peripheral wall of the vacuum chamber 30 in which the inside is held in a vacuum is used as a dielectric. It consists of a side wall shielding plate 31a made of SiC. The upper wall of the vacuum chamber 30 includes an insulating gas dispersion plate 34 having a gas introduction port 34a for introducing a process gas, and an SiC upper wall shielding plate 31b. The gas dispersion plate 34 and the upper wall The shielding plate 31 b is provided so as to be detachable from the vacuum chamber 30. In addition, a sample stage 33 that holds the substrate 32 to be processed and serves as a lower electrode is provided inside the vacuum chamber 30, and a gas discharge port 35 is provided in the lower portion of the vacuum chamber 30.
[0081]
An induction coil 36 is provided above the upper wall shielding plate 31b of the vacuum chamber 30, and one end of the induction coil 36 is connected to a first high frequency power source 38 via a first matching unit 37. The other end of the induction coil 36 is grounded. When the first high frequency power is applied from the first high frequency power supply 38 to the induction coil 36 via the first matching unit 37, a plasma 39 made of the process gas introduced into the vacuum chamber 30 is generated.
[0082]
A second high-frequency power source 41 is connected to the sample stage 33 via a second matching unit 40, and the second high-frequency power source 41 connects the sample stage 33 to the sample stage 33 via the second matching unit 40. When high frequency power is applied, the plasma 39 is irradiated to the substrate 32 to be processed held on the sample stage 33.
[0083]
FIG. 12 shows a state in which a metal body 42 as a conductor is disposed in the plasma generation region of the vacuum chamber 30 constituting the plasma processing apparatus shown in FIG. 11 and a network analyzer 43 is connected to one end of the induction coil 36. Yes. The network analyzer 43 is connected to the position where the first matching unit 37 was connected. Further, the metal body 42 is solid and can be fixed to a plurality of positions including a relatively small position and a relatively large position within the vacuum chamber 30 from the upper wall. In addition, when using a hollow metal body instead of the solid metal body 42, it is necessary to use the one in which the upper part and the lower part are closed. The network analyzer 43 can measure the high-frequency impedance between the induction coil 36 and the metal body 42 separately into an inductive component, a capacitive component, and a resistance component.
[0084]
FIGS. 13A and 13B show an equivalent circuit of a high frequency impedance when the plasma generating region is viewed from the first matching unit 37 when the metal body 42 is disposed in the plasma generating region. (a) is a case where the metal body 42 is disposed at a position where the distance from the upper wall in the plasma generation region, that is, the distance from the gas dispersion plate 34 becomes relatively small, and FIG. This is a case where the metal body 42 is disposed at a position where the distance from the upper wall, that is, the distance from the gas dispersion plate 34 becomes relatively large. 13 (a) and 13 (b), C0 represents a capacitance component formed by the induction coil 36 and the upper wall (capacitance component formed between the induction coil 36 and the lower surface of the gas dispersion plate 34), and C1 Represents a capacitive component formed between the lower surface of the gas dispersion plate 34 and the upper surface of the metal body 42 at a relatively large distance, and C2 represents a metal body at a relatively large distance from the lower surface of the gas dispersion plate 34. 42 represents a capacitive component formed up to the upper surface of 42, L0 represents an inductive component of the induction coil 36, and R0 represents a resistance component of the induction coil 36.
[0085]
In the equivalent circuit shown in FIG. 13A, that is, when the metal body 42 is disposed at a position where the distance from the upper wall in the plasma generation region is relatively small, the capacitive component of the high frequency impedance measured by the network analyzer 43. Ca is expressed as Ca = C0 × C1 / (C0 + C1) (1).
[0086]
Further, in the equivalent circuit shown in FIG. 13B, that is, when the metal body 42 is disposed at a position where the distance from the upper wall in the plasma generation region is relatively large, the high frequency impedance measured by the network analyzer 43 is obtained. The capacitance component Cb is represented by Cb = C0 × C2 / (C0 + C2) (2)
[0087]
The distance between the metal body 42 disposed at a position where the distance from the upper wall is relatively small and the gas dispersion plate 34 is d1, and the metal body 42 disposed at a position where the distance from the upper wall is relatively large and the gas. If the distance from the dispersion plate 34 is d2,
C2 / C1 = d1 / d2 (3) is established.
[0088]
From equations (1), (2) and (3),
C0 = Ca * Cb * (d2-d1) / (Cb * d2-Ca * d1) (4)
Is obtained.
[0089]
Therefore, if the measured capacitance components Ca and Cb and the known distances d1 and d2 are substituted into the equation (4), the value of C0 is obtained.
[0090]
FIG. 14 shows an equivalent circuit of a high frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit 37 when the plasma 39 is actually generated inside the vacuum chamber 30 shown in FIG. In FIG. 14, C0 indicates a capacitive component formed by the induction coil 36 and the upper wall, L0 indicates a capacitive component of the induction coil 36, R0 indicates a resistance component of the induction coil 36, and CS0 is formed in the plasma sheath region. Capacity component, RS0 is a resistance component formed in the plasma sheath region, and RP0 is a resistance component in the bulk plasma region.
[0091]
Incidentally, C0, L0, and R0 in FIGS. 13A, 13B, and 14 are the same values. C0, L0, and R0 are parameters that are unrelated to the generated plasma, and are values that can be measured in a state where no plasma is generated.
[0092]
Therefore, in the state represented by the equivalent circuit of FIGS. 13A and 13B, the shape (length, pitch, and pitch) of the induction coil 36 is set so that C0, L0, and R0 have predetermined values (for example, initial values), respectively. At least one of the diameters) or the shape of the upper wall (that is, the thickness of the gas dispersion plate 34 or the upper wall shielding plate 31b) is changed.
[0093]
In this way, as can be seen from the equivalent circuit shown in FIG. 14, among the parameters that affect the plasma density, C0, L0, and R0 determined by mechanical components in the plasma processing apparatus are set to predetermined values (for example, initial values). Value). Therefore, even when maintenance is performed or parts are replaced, the plasma density generated in the vacuum chamber 30 of the plasma processing apparatus can be maintained in a constant state (for example, an initial state).
[0094]
FIG. 15 shows the relationship between the length of the induction coil 36 and the inductance value (inductive component). FIG. 15 shows that the inductance value increases as the length of the induction coil 36 increases. Therefore, it can be seen that by adjusting the length of the induction coil 36, the inductance value, and thus the high-frequency impedance value, can be adjusted.
[0095]
FIG. 16 shows the relationship between the thickness of the dielectric (upper wall) and the capacitance value (capacitance component). From FIG. 16, the thickness of the dielectric (that is, the thickness of the gas dispersion plate 34 or the upper wall shielding plate 31b) is shown. It can be seen that the capacitance value increases as (S) increases. Therefore, it can be seen that the capacitance value and thus the high-frequency impedance value can be adjusted by adjusting the thickness of the dielectric.
[0096]
FIG. 17 shows the relationship between the pitch of the induction coil 36 and the inductance value (inductive component). FIG. 17 shows that the inductance value increases as the pitch of the induction coil 36 increases. Therefore, it can be seen that the inductance value and thus the high frequency impedance value can be adjusted by adjusting the pitch of the induction coil 36.
[0097]
The high-frequency impedance value may be adjusted by adjusting not only the length of the induction coil 36, the thickness of the upper wall (dielectric) or the pitch of the induction coil 36 but also the diameter of the induction coil 36.
[0098]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 18 to 20.
[0099]
FIG. 18 shows a schematic cross-sectional structure of a plasma processing apparatus used in the inductively coupled plasma control method according to the fourth embodiment. In 4th Embodiment shown in FIG. 18, about the same member as 3rd Embodiment shown in FIG. 11, description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[0100]
As a feature of the fourth embodiment, an impedance monitor 44 is connected to the first matching unit 37, and a high frequency impedance value detected by the impedance monitor 44 is output to the control means 45. The control means 45 controls the first high frequency power supply 38 or the mass flow controller 46 based on the input high frequency impedance value, and introduces the first high frequency power supplied to the induction coil 36 or the vacuum chamber 30. Control the flow rate of the processed gas. The mass flow controller 46 is provided in a gas supply path 48 having one end connected to the process gas supply source 47 and the other end connected to the gas dispersion plate 34. A control method for the first high frequency power supply 38 and the mass flow controller 46 will be described later.
[0101]
As can be seen from the equivalent circuit shown in FIG. 14, the capacitance component C0 formed by the induction coil 36 and the upper wall, the capacitance component L0 of the induction coil 36, and the resistance component R0 of the induction coil 36 are constant. Even so, depending on the state of the inner wall of the vacuum chamber 30 or the state of the parts arranged in the vacuum chamber 30, the capacitive component formed in the plasma sheath region: CS0, the resistance component formed in the plasma sheath region: RS0, and A parameter such as a resistance component in the bulk plasma region: RP0 may change. When these values change, the high-frequency impedance value changes.
[0102]
FIG. 19 shows the magnitude of the high-frequency power applied to the induction coil 36 from the first high-frequency power source 38 and the high-frequency impedance value detected by the impedance monitor 44 when the inside of the vacuum chamber 30 is viewed from the first matching unit 37. Shows the relationship. As can be seen from FIG. 19, since the plasma density increases as the high frequency power increases, the capacitance component CS0 formed in the plasma sheath region increases, while the resistance component RS0 and bulk plasma region formed in the plasma sheath region increase. The resistance component RP0 at is reduced. For this reason, the total high frequency impedance value becomes low.
[0103]
Therefore, among the parameters affecting the plasma density, C0, L0 and R0 determined by mechanical components in the plasma processing apparatus are set to predetermined values (for example, initial values), respectively, and then the impedance monitor 44 The vacuum of the plasma processing apparatus is adjusted by adjusting the magnitude of the high-frequency power applied from the first high-frequency power supply 38 to the induction coil 36 so that the detected high-frequency impedance value approaches a predetermined value (for example, an initial value). The plasma density generated in the chamber 30 can be maintained in a constant state (for example, an initial state).
[0104]
In other words, the first high-frequency impedance value (impedance value determined by C0, L0, and R0) when the inside of the vacuum chamber 30 is viewed from the first matching unit 37 with the metal body 42 disposed in the vacuum chamber 30. And the second high-frequency impedance value (determined by C0, L0, R0, CS0, RS0 and RP0) when the inside of the vacuum chamber 30 is viewed from the first matching unit 37 in a state where plasma is generated in the vacuum chamber 30. High-frequency power supplied from the first high-frequency power supply 38 to the induction coil 36 so that the difference (impedance value determined by CS0, RS0, and RP0) from the first high-frequency power supply 38 approaches a predetermined value (for example, an initial value). If the size of the plasma is controlled, the plasma density generated in the vacuum chamber 30 is kept constant (for example, the initial It can be kept in the state).
[0105]
FIG. 20 shows the relationship between the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber 30 and the high-frequency impedance value detected by the impedance monitor 44 when the inside of the vacuum chamber 30 is viewed from the first matching unit 37. Yes. FIG. 20 shows a case where the plasma source and plasma conditions are set as follows.
[0106]
The frequency of the first high frequency power applied from the first high frequency power supply 38 to the induction coil 36 is 13.56 MHz, and the magnitude of the first high frequency power is 2000 W.
[0107]
The frequency of the second high frequency power applied from the second high frequency power supply 41 to the sample stage 33 is 4 MHz, and the magnitude of the second high frequency power is 1600 W.
[0108]
The process gas introduced into the vacuum chamber 30 is C Four F 8 Gas (flow rate = 30 mL / min (standard state)) and CH 2 F 2 It is a mixed gas of gas (flow rate = 12 mL / min (standard state)), CO gas (flow rate = 100 mL / min (standard state)), and Ar gas (flow rate = 30 mL / min (standard state)).
[0109]
The pressure in the vacuum chamber 30 is 0.133 Pa.
[0110]
As can be seen from FIG. 20, the high-frequency impedance value decreases as the flow rate of oxygen gas increases.
[0111]
Therefore, among the parameters affecting the plasma density, C0, L0 and R0 determined by mechanical components in the plasma processing apparatus are set to predetermined values (for example, initial values), respectively, and then the impedance monitor 44 The mass flow controller 46 adjusts the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber 30 so that the detected high-frequency impedance value approaches a predetermined value (for example, an initial value), whereby the vacuum chamber 30 of the plasma processing apparatus. The plasma density generated inside can be kept constant (for example, the initial state).
[0112]
In other words, the first high-frequency impedance value (impedance value determined by C0, L0, and R0) when the inside of the vacuum chamber 30 is viewed from the first matching unit 37 with the metal body 42 disposed in the vacuum chamber 30. And the second high-frequency impedance value (determined by C0, L0, R0, CS0, RS0 and RP0) when the inside of the vacuum chamber 30 is viewed from the first matching unit 37 in a state where plasma is generated in the vacuum chamber 30. When the flow rate of the oxygen gas introduced into the vacuum chamber 30 is adjusted so that the difference (impedance value determined by CS0, RS0, and RP0) to the predetermined value (for example, the initial value) approaches The plasma density generated in the vacuum chamber 30 can be kept constant (for example, the initial state). That.
[0113]
The magnitude of the high frequency power supplied from the first high frequency power supply 38 to the induction coil 36 is controlled so that the difference between the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value approaches a predetermined value, or Instead of controlling the flow rate of the oxygen gas introduced into the vacuum chamber 30, when the difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value exceeds a predetermined value, The internal parts that are arranged and in contact with the plasma generated in the vacuum chamber 30 may be exchanged.
[0114]
In this way, it is possible to suppress a situation in which the density of plasma generated in the vacuum chamber 30 changes.
[0115]
【The invention's effect】
According to the inductively coupled plasma control method or inductively coupled plasma processing apparatus of the present invention, the density of plasma generated in the vacuum chamber can be accurately controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus used in an inductively coupled plasma control method according to a first embodiment.
2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a metal body is disposed in a plasma generation region of a vacuum chamber of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 and a network analyzer is connected to one end of an induction coil.
FIG. 3A is an equivalent circuit diagram of a high-frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit when a metal body having a relatively large diameter is disposed in the plasma generation region; (b) is an equivalent circuit diagram of the high-frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit when a metal body having a relatively small diameter is disposed in the plasma generation region.
4 is an equivalent circuit diagram of a high-frequency impedance when a plasma generation region is viewed from a first matching unit when plasma is actually generated in the vacuum chamber of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the length of the induction coil and the inductance value (inductive component) in the inductively coupled plasma processing apparatus.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of a dielectric (quartz shielding plate) and the capacitance value (capacitance component) length in an inductively coupled plasma processing apparatus.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the pitch of the induction coil and the inductance value (inductive component) in the inductively coupled plasma processing apparatus.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus used in the inductively coupled plasma control method according to the second embodiment.
9 shows the magnitude of the high-frequency power applied to the induction coil from the first high-frequency power source and the high-frequency impedance when the inside of the vacuum chamber is viewed from the first matching device in the inductively coupled plasma processing apparatus shown in FIG. It is a characteristic view which shows the relationship with a value.
10 shows the relationship between the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber and the high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the first matching unit in the inductively coupled plasma processing apparatus shown in FIG. FIG.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus used in an inductively coupled plasma control method according to a third embodiment.
12 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a metal body is disposed in a plasma generation region of a vacuum chamber of the plasma processing apparatus shown in FIG. 11 and a network analyzer is connected to one end of an induction coil.
FIG. 13A is an equivalent of high-frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit when a metal body is disposed at a position where the distance from the upper wall in the plasma generation region is relatively small. It is a circuit diagram, and (b) is an equivalent of high-frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit when the metal body is disposed at a position where the distance from the upper wall in the plasma generation region is relatively large. It is a circuit diagram.
14 is an equivalent circuit diagram of a high-frequency impedance when the plasma generation region is viewed from the first matching unit when plasma is actually generated in the vacuum chamber of the plasma processing apparatus shown in FIG.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the length of the induction coil and the inductance value (inductive component) in the inductively coupled plasma processing apparatus.
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the dielectric (upper wall) and the capacitance value (capacitance component) length in the inductively coupled plasma processing apparatus.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the pitch of the induction coil and the inductance value (inductive component) in the inductively coupled plasma processing apparatus.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus used in the inductively coupled plasma control method according to the fourth embodiment.
19 shows the magnitude of the high-frequency power applied to the induction coil from the first high-frequency power source and the high-frequency impedance when the inside of the vacuum chamber is viewed from the first matching device in the inductively coupled plasma processing apparatus shown in FIG. It is a characteristic view which shows the relationship with a value.
20 shows the relationship between the flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber and the high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the first matching unit in the inductively coupled plasma processing apparatus shown in FIG. FIG.
FIG. 21 is a schematic sectional view of a conventional inductively coupled plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Vacuum chamber
11 Quartz shield
12 Substrate
13 Sample stage
14 Gas dispersion plate
14a Gas inlet
15 Gas outlet
16 induction coil
17 First matcher
18 First high frequency power supply
19 Plasma
20 Second matcher
21 Second high frequency power supply
22 Metal body
23 Network analyzer
24 Impedance monitor
25 Control means
26 Mass Flow Controller
27 Process gas supply source
28 Gas supply path
30 Vacuum chamber
31a Side wall shielding plate
31b Upper wall shielding plate
32 Substrate
33 Sample stage
34 Gas dispersion plate
34a Gas inlet
35 Gas outlet
36 induction coil
37 First matcher
38 First high frequency power supply
39 Plasma
40 Second matcher
41 Second high frequency power supply
42 Metal body
43 Network Analyzer
44 Impedance monitor
45 Control means
46 Mass Flow Controller
47 Process gas supply source
48 Gas supply path

Claims (13)

周壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、前記誘導コイルからみた高周波インピーダンス値を求める工程と、
前記高周波インピーダンスの値が所定値に近づくように、前記誘導コイルの形状又は前記誘電体の形状を変化させる工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and provided between the high-frequency power source and the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit,
A step of obtaining a high-frequency impedance value viewed from the induction coil in a state where a conductor is disposed in the vacuum chamber;
And a step of changing the shape of the induction coil or the shape of the dielectric so that the value of the high-frequency impedance approaches a predetermined value. 前記高周波インピーダンス値を求める工程は、
前記真空チャンバー内に直径が相対的に大きい第１の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内に直径が相対的に小さい第２の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値、前記第２の高周波インピーダンス値、前記第１の導電体の直径及び前記第２の導電体の直径に基づき、前記高周波インピーダンス値を求める工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型プラズマの制御方法。The step of obtaining the high frequency impedance value includes
Measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the first conductor having a relatively large diameter is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the second conductor having a relatively small diameter is disposed in the vacuum chamber;
Obtaining the high-frequency impedance value based on the first high-frequency impedance value, the second high-frequency impedance value, the diameter of the first conductor, and the diameter of the second conductor. The inductively coupled plasma control method according to claim 1. 上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の上側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、前記誘導コイルからみた高周波インピーダンス値を求める工程と、
前記高周波インピーダンスの値が所定値に近づくように、前記誘導コイルの形状又は前記誘電体の形状を変化させる工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。Provided between the high-frequency power source and the induction coil, a vacuum chamber having a dielectric on the upper wall, an induction coil provided on the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit,
A step of obtaining a high-frequency impedance value viewed from the induction coil in a state where a conductor is disposed in the vacuum chamber;
And a step of changing the shape of the induction coil or the shape of the dielectric so that the value of the high-frequency impedance approaches a predetermined value. 前記高周波インピーダンス値を求める工程は、
前記真空チャンバー内に誘電体からの距離が相対的に小さい第１の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内に誘電体からの距離が相対的に大きい第２の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値、前記第２の高周波インピーダンス値、前記誘電体と前記第１の導電体との距離及び前記誘電体と前記第２の導電体との距離に基づき、前記高周波インピーダンス値を求める工程とを含むことを特徴とする請求項３に記載の誘導結合型プラズマの制御方法。The step of obtaining the high frequency impedance value includes
Measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the first conductor having a relatively small distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the second conductor having a relatively large distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber;
The high frequency impedance value is based on the first high frequency impedance value, the second high frequency impedance value, the distance between the dielectric and the first conductor, and the distance between the dielectric and the second conductor. The method for controlling inductively coupled plasma according to claim 3, further comprising the step of: 周壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、前記誘導コイル及び前記誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分をそれぞれ求める工程と、
前記容量成分、誘導成分及び抵抗成分がそれぞれ所定値に近づくように、前記誘導コイルの形状又は前記誘電体の形状を変化させる工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and provided between the high-frequency power source and the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit,
Obtaining a capacitance component, an induction component, and a resistance component formed by the induction coil and the dielectric, respectively, in a state where a conductor is disposed in the vacuum chamber;
And a step of changing the shape of the induction coil or the shape of the dielectric so that the capacitance component, the induction component, and the resistance component approach a predetermined value, respectively. . 前記容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程は、
前記真空チャンバー内に直径が相対的に大きい第１の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内に直径が相対的に小さい第２の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値、前記第２の高周波インピーダンス値、前記第１の導電体の直径及び前記第２の導電体の直径に基づき、前記容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程とを含むことを特徴とする請求項３に記載の誘導結合型プラズマの制御方法。The step of obtaining the capacitance component, the induction component and the resistance component includes
Measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the first conductor having a relatively large diameter is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where the second conductor having a relatively small diameter is disposed in the vacuum chamber;
Obtaining the capacitance component, the inductive component and the resistance component based on the first high-frequency impedance value, the second high-frequency impedance value, the diameter of the first conductor, and the diameter of the second conductor; The inductively coupled plasma control method according to claim 3, further comprising: 上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の上側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で、前記誘導コイル及び前記誘電体により形成される、容量成分、誘導成分及び抵抗成分をそれぞれ求める工程と、前記容量成分、誘導成分及び抵抗成分がそれぞれ所定値に近づくように、前記誘導コイルの形状又は前記誘電体の形状を変化させる工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。Provided between the high-frequency power source and the induction coil, a vacuum chamber having a dielectric on the upper wall, an induction coil provided on the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit,
A step of obtaining a capacitance component, an induction component, and a resistance component formed by the induction coil and the dielectric, respectively, with a conductor disposed in the vacuum chamber, and the capacitance component, the induction component, and the resistance component, respectively. And a step of changing the shape of the induction coil or the shape of the dielectric so as to approach a predetermined value. 前記容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程は、
前記真空チャンバー内に前記誘電体からの距離が相対的に小さい第１の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内に前記誘電体からの距離が相対的に大きい第２の導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値、前記第２の高周波インピーダンス値、前記誘電体と前記第１の導電体との距離、及び前記誘電体と前記第２の導電体との距離に基づき、前記容量成分、誘導成分及び抵抗成分を求める工程とを含むことを特徴とする請求項７に記載の誘導結合型プラズマの制御方法。The step of obtaining the capacitance component, the induction component and the resistance component includes
Measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where a first conductor having a relatively small distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where a second conductor having a relatively large distance from the dielectric is disposed in the vacuum chamber;
The capacitance component based on the first high frequency impedance value, the second high frequency impedance value, the distance between the dielectric and the first conductor, and the distance between the dielectric and the second conductor. The method for controlling inductively coupled plasma according to claim 7, further comprising: obtaining an inductive component and a resistance component. 周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値と前記第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、前記高周波電源から前記誘導コイルに供給される高周波電力の大きさを制御する工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and between the high-frequency power source and the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit provided in
Measuring a first high frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state in which a conductor is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber;
Controlling the magnitude of the high-frequency power supplied from the high-frequency power source to the induction coil so that the difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value. A method for controlling inductively coupled plasma, characterized in that: 周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値と前記第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、前記真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量を制御する工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and between the high-frequency power source and the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit provided in
Measuring a first high frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state in which a conductor is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber;
And a step of controlling a flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber so that a difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value. A control method of inductively coupled plasma. 周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置の前記真空チャンバー内に発生するプラズマを制御する方法であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する工程と、
前記第１の高周波インピーダンス値と前記第２の高周波インピーダンス値との差が所定値を超えたときに、前記真空チャンバー内に配置されており且つ前記真空チャンバー内に発生するプラズマと接する内部部品を交換する工程とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマの制御方法。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and between the high-frequency power source and the induction coil A method of controlling plasma generated in the vacuum chamber of an inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit provided in
Measuring a first high frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state in which a conductor is disposed in the vacuum chamber;
Measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber;
An internal component disposed in the vacuum chamber and in contact with the plasma generated in the vacuum chamber when a difference between the first high frequency impedance value and the second high frequency impedance value exceeds a predetermined value; An inductively coupled plasma control method. 周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する手段と、
前記真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する手段と、
前記第１の高周波インピーダンス値と前記第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、前記高周波電源から前記誘導コイルに供給される高周波電力の大きさを制御する手段とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマ処理装置。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and between the high-frequency power source and the induction coil An inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit provided in
Means for measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where a conductor is disposed in the vacuum chamber;
Means for measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber;
Means for controlling the magnitude of the high-frequency power supplied from the high-frequency power source to the induction coil so that the difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value. An inductively coupled plasma processing apparatus. 周壁又は上壁に誘電体を有する真空チャンバーと、前記誘電体の外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電力源と、前記高周波電源と前記誘導コイルとの間に設けられた整合器とを備えた誘導結合型プラズマ処理装置であって、
前記真空チャンバー内に導電体を配置した状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第１の高周波インピーダンス値を測定する手段と、
前記真空チャンバー内にプラズマを発生させた状態で前記整合器から前記真空チャンバー内をみたときの第２の高周波インピーダンス値を測定する手段と、
前記第１の高周波インピーダンス値と前記第２の高周波インピーダンス値との差が所定値に近づくように、前記真空チャンバー内に導入される酸素ガスの流量を制御する手段とを備えていることを特徴とする誘導結合型プラズマ処理装置。A vacuum chamber having a dielectric on a peripheral wall or an upper wall, an induction coil provided outside the dielectric, a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil, and between the high-frequency power source and the induction coil An inductively coupled plasma processing apparatus comprising a matching unit provided in
Means for measuring a first high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where a conductor is disposed in the vacuum chamber;
Means for measuring a second high-frequency impedance value when the inside of the vacuum chamber is viewed from the matching unit in a state where plasma is generated in the vacuum chamber;
Means for controlling a flow rate of oxygen gas introduced into the vacuum chamber so that a difference between the first high-frequency impedance value and the second high-frequency impedance value approaches a predetermined value. An inductively coupled plasma processing apparatus.
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