JP5342930B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents
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Description
本発明は、誘導結合型プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP、Transformer Coupled Plasma:TCP)源を搭載した誘導結合型プラズマ(ICP)処理装置において、消費電力の経時変化を小さくした装置とそれを運転する技術に関する。 The present invention relates to an inductively coupled plasma (ICP) processing apparatus equipped with an inductively coupled plasma (ICP, Transformer Coupled Plasma: TCP) source, and operates the apparatus with reduced power consumption change over time. Regarding technology.
現在、プラズマ処理装置は、プラズマを生成するプラズマ源と、生成されたプラズマを基板に照射する基板電極部から構成され、プラズマ源と基板電極部にそれぞれ電源を持つ2周波励起型が主流になっている。今日まで、プラズマ処理におけるプラズマの安定化のために多くの手法が提案されてきた。 Currently, a plasma processing apparatus is mainly composed of a plasma source that generates plasma and a substrate electrode unit that irradiates the generated plasma onto a substrate, and a two-frequency excitation type that has a power source in the plasma source and the substrate electrode unit, respectively. ing. To date, many approaches have been proposed for plasma stabilization in plasma processing.
図3は従来技術である基板電極部を示している。
基板電極部110は基板電極151と、基板側電源系162とを有している。基板電極151は、真空槽111内部に配置され、基板側電源系162は真空槽111の外部に配置されている。
FIG. 3 shows a conventional substrate electrode portion.
The
基板側電源系162は、測定装置132と、制御装置133と、基板側電源134と、マッチングボックス135とを有している。基板側電源134は、マッチングボックス135を介して基板電極151に接続されており、基板側電源134が出力する交流電圧は、マッチングボックス135を介して、基板電極151に印加されるようになっている。
The substrate side
測定装置132の電圧検出部131は、基板電極151に電気的に接続されており、基板側電源134から基板電極151に印加される電圧を測定し、測定結果を制御装置133に伝送する。測定装置132にオシロスコープを用いる場合は、電圧検出部131は、高圧プローブとなる。
制御装置133は、電圧検出部131から伝送された測定結果から、基板電極151の電圧値を求め、基板側電源134を制御して、求めた電圧値の交流電圧を出力させる(交流電流でも良い)。
The
The
電圧検出部131が検出する電圧が一定になるように基板側電源134の出力を制御すると、基板電極151上に配置した基板に、プラズマから入射するイオンエネルギーを安定させることができる。
しかし、上記のように基板電極151の電圧を制御しても、後述のようにプラズマを安定化させることはできない。
By controlling the output of the substrate-
However, even if the voltage of the
基板の処理を安定化するという従来の提案(特許や文献)は、基板電極部および基板電極部に接続された電源系に関するものであり、プラズマを発生させるプラズマ源およびその電源系に関するものは見当たらない。
プラズマの安定化のためには、後述のように、プラズマ源の情報を取得する必要があるが、基板電極の状態を測定しても、荷電粒子に関する情報しか得られず、プラズマの状態を知ることはできない。
プラズマ処理におけるプロセスの性能は、イオン種、イオンフラックス、イオンエネルギー、ラジカル種、ラジカルフラックスで決まる(ラジカルエネルギーはイオンエネルギーに比べ十分に小さく無視できる)。
Conventional proposals (patents and literatures) for stabilizing the processing of a substrate relate to a substrate electrode unit and a power supply system connected to the substrate electrode unit. Absent.
In order to stabilize the plasma, it is necessary to acquire information on the plasma source, as will be described later, but even if the state of the substrate electrode is measured, only information on charged particles can be obtained, and the state of the plasma is known. It is not possible.
Process performance in plasma processing is determined by ion species, ion flux, ion energy, radical species, and radical flux (radical energy is sufficiently smaller than ion energy and can be ignored).
2周波励起型プラズマ処理装置の場合、これらのプラズマのパラメータの内、基板電極部で制御できるのはイオンエネルギーのみであり、他のものはプラズマ源の状態で決まる。プラズマ源の状態とは、プラズマ源の電源から出力された電力がプラズマでどのくらい消費されるのか、その消費電力の大きさのことである。 In the case of a dual frequency excitation type plasma processing apparatus, only the ion energy can be controlled by the substrate electrode portion among these plasma parameters, and the others are determined by the state of the plasma source. The state of the plasma source means how much electric power output from the power source of the plasma source is consumed by the plasma and the magnitude of the power consumption.
なお、旧来の平行平板でダイオード型と呼ばれる装置は、生成部と基板電極部の区別が無く、基板電極がプラズマ生成のための電極でもあるので、基板電極の状態を制御することがプラズマ生成にも関係する。ただし、ダイオード型の場合、構造的にプロセスの制御性(加工条件の制御性)が劣るため、安定化とは別の問題を抱えている。 It should be noted that the conventional parallel plate diode-type device has no distinction between the generation part and the substrate electrode part, and the substrate electrode is also an electrode for plasma generation, so controlling the state of the substrate electrode is necessary for plasma generation. Also related. However, in the case of the diode type, since the process controllability (controllability of processing conditions) is structurally inferior, it has a problem different from stabilization.
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、誘導結合型プラズマ処理装置において、アンテナ部の情報を検出し、プラズマの消費電力が一定になるようにプラズマ源の電源系を制御することにより、プラズマの経時変化を小さくし、プラズマ処理装置を安定に運転する手法を提供する。 The present invention was created in order to solve the above-described disadvantages of the prior art, and its purpose is to detect information on the antenna unit in an inductively coupled plasma processing apparatus so that the plasma power consumption is constant. By controlling the power source system of the plasma source, a method for reducing the time-dependent change of plasma and stably operating the plasma processing apparatus is provided.
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に処理ガスを導入するガス導入系と、出力電力Psが変更可能に構成された交流電源と、前記交流電源に接続され前記交流電源から印加された電圧で前記真空槽内に交番電場を形成するアンテナとを有し、前記真空槽内に導入された前記処理ガスは、前記交番電場によってプラズマ化され、前記真空槽内に配置された処理対象物がプラズマによって処理されるプラズマ処理装置であって、前記交流電源の前記出力電力Psを変更させる信号を前記交流電源に出力する制御装置と、前記アンテナの電圧であるアンテナ電圧Vppを測定する測定装置とを有し、前記制御装置には、前記プラズマの消費電力Pdの基準値Pd0が記憶され、また、前記制御装置には、前記測定装置の測定結果である測定値V1と、その測定値V1の測定時の前記出力電力Psの値である出力値Ps1とから、前記プラズマの消費電力Pdの算出値Pd1が前記基準値Pd0に近づくような、前記出力電力Psの修正値Ps2を算出する計算手順が記憶され、前記制御装置に記憶された前記計算手順は、下記(1)〜(3)式、
(1/2)V pp =(R c +iωL c )I c −iωMI p …(1)
0=−iωMI c +(R p +iωL p )I p …(2)
P s =(1/2)(R ex +R c )|I c | 2 +(1/2)R p |I p | 2 …(3)
(符号iは虚数単位、符号ω、L c 、M、L p 、R ex 、R c は定数、符号I c 、I p 、R p 、V pp 、P s は変数)
の連立方程式の符号V pp に前記測定値V 1 を代入し、符号P s に前記出力値P s1 を代入し、得られた結果と下記(4)式、
P d =(1/2)R p |I p | 2 …(4)
から得られた符号P d の値を前記算出値P d1 とし、前記算出値P d1 と前記基準値P d0 との比率から、前記出力電力P s の出力値P s1 を変更した修正値P s2 が求められる計算手順であり、前記測定装置による前記アンテナ電圧V pp の測定と、前記計算手順による前記修正値P s2 の算出と、前記交流電源が出力する電力を算出された前記修正値P s2 に変更することとが繰り返し行われるように構成されたプラズマ処理装置である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のプラズマ処理装置であって、前記制御装置には、下記(5)式、
ΔP = K・P s1 (P d1 /P d0 −1) ……(5)
(0<K<1)
から修正量ΔPを算出し、前記修正量ΔPと前記出力値P s1 とから、前記出力電力P s の前記修正値P s2 を下記(6)式、
P s2 =P s1 −ΔP ……(6)
によって算出する第2の計算手順が記憶されたプラズマ処理装置である。
請求項3記載の発明は、真空槽内に処理ガスを導入しながら交流電源によって交流電圧をアンテナに印加し、前記真空槽内に交番電場を形成し、前記真空槽内に導入された前記処理ガスをプラズマ化し、生成されたプラズマで、前記真空槽内に搬入された基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記アンテナの電圧であるアンテナ電圧V pp を測定する測定工程と、前記測定工程での測定値V 1 と、前記測定工程の測定時の出力電力P s の出力値P s1 とから、前記プラズマの消費電力P d の算出値P d1 が、設定された基準値P d0 に近づくような、前記出力電力P s の修正値P s2 を算出する算出工程と、前記交流電源から出力する電力を、前記算出工程で算出された前記修正値P s2 に変更する電力変更工程とを有し、前記測定工程と、前記算出工程と、前記電力変更工程とを繰り返し行うプラズマ処理方法であって、前記算出工程では、下記(1)〜(3)式、
(1/2)Vpp=(Rc+iωLc)Ic−iωMIp …(1)
0=−iωMIc+(Rp+iωLp)Ip …(2)
Ps=(1/2)(Rex+Rc)|Ic|2+(1/2)Rp|Ip|2 …(3)
(符号iは虚数単位、符号ω、Lc、M、Lp、Rex、Rcは定数、符号Ic、Ip、Rp、Vpp、Psは変数)
の連立方程式の符号Vppに前記測定値V1を代入し、符号Psに前記出力値Ps1を代入し、得られた結果と下記(4)式、
Pd=(1/2)Rp|Ip|2 …(4)
から得られた符号Pdの値を前記算出値Pd1とし、前記算出値Pd1と前記基準値Pd0との比率から、前記出力電力Psの出力値Ps1を変更した修正値Ps2を求め、前記交流電源から、前記修正値Ps2の電力を出力させるプラズマ処理方法である。
請求項4記載の発明は、請求項3記載のプラズマ処理方法であって、下記(5)式、
ΔP = K・Ps1(Pd1/Pd0−1) ……(5)
(0<K<1)
から修正量ΔPを算出し、前記修正量ΔPと前記出力値Ps1とから、前記出力電力Psの前記修正値Ps2を下記(6)式、
Ps2=Ps1−ΔP ……(6)
によって算出するプラズマ処理方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a vacuum chamber, a gas introduction system for introducing a processing gas into the vacuum chamber, an AC power source configured to change the output power P s , An antenna that is connected to the AC power source and forms an alternating electric field in the vacuum chamber with a voltage applied from the AC power source, and the processing gas introduced into the vacuum chamber is converted into plasma by the alternating electric field. A plasma processing apparatus in which an object to be processed disposed in the vacuum chamber is processed by plasma, and a control device that outputs a signal for changing the output power P s of the AC power source to the AC power source; A measurement device for measuring an antenna voltage V pp which is a voltage of the antenna, the control device stores a reference value P d0 of the plasma power consumption P d , and the control device Measurement The measured values V 1 is a measurement result of the location, from the value output value P s1 Prefecture is the output power P s during the measurement of the measured values V 1, the calculated value P d1 power consumption P d of the plasma A calculation procedure for calculating the corrected value P s2 of the output power P s so as to approach the reference value P d0 is stored, and the calculation procedure stored in the control device is expressed by the following equations (1) to (3) ,
(1/2) V pp = (R c + iωL c ) I c −iωMI p (1)
0 = −iωMI c + (R p + iωL p ) I p (2)
P s = (1/2) (R ex + R c) | I c | 2 + (1/2) R p | I p | 2 ... (3)
(Sign i is an imaginary unit, signs ω, L c , M, L p , R ex , R c are constants, signs I c , I p , R p , V pp , P s are variables)
Substituting the measured value V 1 for the sign V pp of the simultaneous equations and substituting the output value P s1 for the sign P s , the obtained result and the following equation (4):
P d = (1/2) R p | I p | 2 (4)
The obtained value of the code P d from the said calculated value P d1, the calculated value P d1 and the ratio between the reference value P d0, the output power P modification value change the output value P s1 of s P s2 a computational procedure is required, the measurement of the antenna voltage V pp by the measuring device, the calculation and the calculation of the correction value P s2 by procedure, the AC said correction value calculated power supply outputs P s2 The plasma processing apparatus is configured to be repeatedly performed .
Invention of Claim 2 is the plasma processing apparatus of Claim 1, Comprising: The following (5) Formula is contained in the said control apparatus,
ΔP = K · P s1 (P d1 / P d0 −1) (5)
(0 <K <1)
From the correction amount ΔP and the output value P s1 , the correction value P s2 of the output power P s is calculated from the following equation (6):
P s2 = P s1 −ΔP (6)
This is a plasma processing apparatus in which a second calculation procedure calculated by the above is stored.
The invention described in claim 3 is the process in which an alternating voltage is applied to an antenna by an alternating current power source while introducing a processing gas into the vacuum chamber, an alternating electric field is formed in the vacuum chamber, and the processing is introduced into the vacuum chamber. A plasma processing method for converting a gas into a plasma and processing a substrate carried into the vacuum chamber with the generated plasma, the measuring step for measuring an antenna voltage Vpp which is a voltage of the antenna, and the measuring step The calculated value P d1 of the power consumption P d of the plasma approaches the set reference value P d0 from the measured value V 1 at and the output value P s1 of the output power P s at the time of measurement in the measurement process. such, organic and calculation step of calculating a correction value P s2 of the output power P s, the power output from the alternating current power supply, and a power change step of changing the correction value P s2 calculated by the calculating step And the measurement step and the calculation Degree and the A plasma processing method for repeatedly performing power change process, in the calculating step, the following (1) to (3),
(1/2) V pp = (R c + iωL c ) I c −iωMI p (1)
0 = −iωMI c + (R p + iωL p ) I p (2)
P s = (1/2) (R ex + R c) | I c | 2 + (1/2) R p | I p | 2 ... (3)
(Sign i is an imaginary unit, signs ω, L c , M, L p , R ex , R c are constants, signs I c , I p , R p , V pp , P s are variables)
Substituting the measured value V 1 for the sign V pp of the simultaneous equations and substituting the output value P s1 for the sign P s , the obtained result and the following equation (4):
P d = (1/2) R p | I p | 2 (4)
The obtained value of the code P d from the said calculated value P d1, the calculated value P d1 and the ratio between the reference value P d0, the output power P modification value change the output value P s1 of s P s2 And the power of the corrected value P s2 is output from the AC power source.
Invention of Claim 4 is the plasma processing method of Claim 3, Comprising: (5) following formula | equation,
ΔP = K · P s1 (P d1 / P d0 −1) (5)
(0 <K <1)
From the correction amount ΔP and the output value P s1 , the correction value P s2 of the output power P s is calculated from the following equation (6):
P s2 = P s1 −ΔP (6)
Is a plasma processing method calculated by
アンテナの電圧測定と、プラズマの消費電力の変動量の算出と、変動量を小さくする交流電源の出力電力の修正値の算出と、交流電源の出力電圧を修正値に変更することを繰り返し行うので、プラズマの消費電力は一定値に近づく。
プラズマが消費する電力を一定にできるため、プラズマ処理の再現性や、デバイス製造における歩留まりが向上する。従来とは異なり、プラズマ源に関する安定化手法なので、プラズマ生成の再現性を確保でき、プラズマ処理の経時変化を小さくできる。プラズマに対し非接触のモニタリング方法なので、コンタミネーションの懸念がない。
Since it repeatedly performs measurement of antenna voltage, calculation of fluctuation amount of power consumption of plasma, calculation of correction value of output power of AC power supply to reduce fluctuation amount, and change output voltage of AC power supply to correction value The power consumption of plasma approaches a certain value.
Since the power consumed by plasma can be made constant, the reproducibility of plasma processing and the yield in device manufacturing are improved. Unlike the conventional method, since the stabilization method is related to the plasma source, the reproducibility of plasma generation can be ensured, and the change over time of plasma processing can be reduced. Because it is a non-contact monitoring method for plasma, there is no concern about contamination.
図1の符号10は本発明のプラズマ処理装置を示している。
このプラズマ処理装置10は、誘導結合型であり、真空槽11を有している。
真空槽11は、板状の形をした金属製の天部17と、筒状の形をしたガラス(誘電体)製の胴部16と、金属製で容器状の底部15とを有している。
The
The
胴部16は、その下端が底部15の開口の縁上に乗せられており、胴部16の内部と底部15の内部とが連通するように接続されている。天部17は、胴部16の上端に乗せられて内部を真空排気可能な真空槽11が構成されている。
真空槽11の外部には、アンテナ12と、ガス導入系13と、高周波電源系61と、基板側電源系62とが配置されている。
The lower end of the
Outside the
ガス導入系13と真空排気系14とは真空槽11と接続されており、真空排気系14を動作させて真空槽11内を真空排気し、ガス導入系13から真空雰囲気にされた真空槽11へ、処理ガスを導入できるようにされている。
The
真空槽11の内部には基板電極51が配置されている。基板側電源系62は、基板電極51に接続されており、基板側電源系62から基板電極51に一定の大きさの交流電圧が印加されるようになっている。
A
胴部16には、一巻きまたは複数巻きのアンテナ12が取付られている。
アンテナ12の端子はマッチングボックス25を介して交流電源24に接続されている。
高周波電源系61は、測定装置22と、制御装置23と、交流電源24と、マッチングボックス25とを有している。
A one-turn or multiple-
The terminal of the
The high frequency
交流電源24は、アンテナ12に高周波電圧を出力する高周波電源であり、設定された大きさの出力電力を出力できるようになっている。アンテナ12が交流電源24から高周波電圧を印加されると、真空槽11内部に交番電場が誘起される。
このとき、予め真空排気系14を動作させて真空槽11の内部を真空雰囲気にし、ガス導入系13から処理ガスを真空槽11内部に所定圧力に導入しておくと、供給された処理ガスはアンテナ12が誘起する交番電場によりプラズマ化される。
The
At this time, if the
図2の符号40は、真空槽11内部の処理ガスが既にプラズマ化されているときの、交流電源24から見たマッチングボックス25を含む負荷の等価回路を示している。この等価回路40では、アンテナ12は、抵抗成分Rcとインダクタンス成分Lcを有しており、その抵抗成分Rcとインダクタンス成分Lcの直列回路で表されている。
マッチングボックス25は、直列型コンデンサ成分Cm1と、並列型コンデンサ成分Cm2とを有しており、並列型コンデンサ成分Cm2は、交流電源24の出力端子41、42間を接続しており、直列型コンデンサ成分Cm1は、その一端が交流電源24の一方の出力端子41に接続され、他端が、マッチングボックス25とアンテナ12とを接続する電送線路の抵抗成分Rexを介して、アンテナ12を表す直列回路の一端に接続されている。
The
アンテナ12を表す直列回路の他端は、交流電源24の他方の出力端子42に接続されており、交流電源24から出力される高周波電圧はアンテナ12を表す直列回路に印加され、アンテナ電流Icが流れる。このアンテナ電流Icは高周波電流であり、真空槽11内に交番電場を誘起する。
The other end of the series circuit representing the
他方、真空槽11内に形成されたプラズマは、交番電場のエネルギーを受ける成分であるインダクタンス成分Lpと、プラズマの消費電力を表す抵抗成分Rpとを有しており、そのインダクタンス成分Lpと抵抗成分Rpは環状に接続されてプラズマの電気的特性として表される。
On the other hand, the plasma formed in the
プラズマのインダクタンス成分Lpは、アンテナのインダクタンス成分Lcとトランス結合しており、アンテナのインダクタンス成分Lcが形成する交番磁場によってプラズマのインダクタンス成分Lpに、交番電流であるプラズマ電流Ipが誘起される。プラズマ電流Ipは抵抗成分Rpに流れ、その消費電力相当のエネルギーがプラズマに吸収される。
等価回路40中の符号Mは、アンテナのインダクタンス成分Lcとプラズマのインダクタンス成分Lpの間の相互インダクタンス成分を示している。
Inductance component L p of the plasma is then transformer coupled and an inductance component L c of the antenna, by an alternating magnetic field inductance component L c of the antenna is formed in the plasma of the inductance component L p, the plasma current I p which is an alternating current Induced. The plasma current I p flows through the resistance component R p , and energy corresponding to the power consumption is absorbed by the plasma.
The symbol M in the
交流電源24から出力され、アンテナ12に印加されている高周波電圧の角周波数をω、アンテナ12を表す直列回路の両端に現れる交流波形の電圧の、最大電圧値と最低電圧値の間の電圧差であるアンテナ電圧をVpp、プラズマの(抵抗成分Rpの)消費電力をPdで表すと、図2に示した等価回路40では、電圧、電流及び各成分間には、次式(1)〜(3)から成る連立方程式で表される相互関係が成立している。符号iは虚数単位を表している。
The voltage difference between the maximum voltage value and the minimum voltage value of the voltage of the AC waveform that is output from the
(1/2)Vpp=(Rc+iωLc)Ic−iωMIp …(1)
0=−iωMIc+(Rp+iωLp)Ip …(2)
Ps=(1/2)(Rex+Rc)|Ic|2+(1/2)Rp|Ip|2 …(3)
但し、プラズマの吸収する電力Pdがプラズマの抵抗成分Rpの消費電力と等しいとすると、プラズマの吸収する電力Pdは下記(4)式で定義される。
Pd=(1/2)Rp|Ip|2 …(4)
これは、(3)式の右辺第2項に等しい。
(1/2) V pp = (R c + iωL c ) I c −iωMI p (1)
0 = −iωMI c + (R p + iωL p ) I p (2)
P s = (1/2) (R ex + R c) | I c | 2 + (1/2) R p | I p | 2 ... (3)
However, if the power P d absorbed by the plasma is equal to the power consumption of the resistance component R p of the plasma, the power P d absorbed by the plasma is defined by the following equation (4).
P d = (1/2) R p | I p | 2 (4)
This is equal to the second term on the right side of equation (3).
上記(1)〜(3)の三連立方程式中の成分のうち、電送線路の抵抗成分Rexの値とアンテナの抵抗成分Rcの値とアンテナのインダクタンス成分Lcの値は回路に固有であって、プラズマを発生させた状態と、プラズマが発生していない状態とでそれらの値に変化はない。予め計測機器を回路に接続し、電送線路の抵抗成分Rexの値と、アンテナの抵抗成分Rcの値と、アンテナのインダクタンス成分Lcの値とを測定し、上記相互関係中のRex、Rc、Lcにそれぞれ代入して定数とする。 (1) to (3) of the components in a three simultaneous equations, the value of the resistance component R ex values and antenna resistance component R c values and antenna inductance component L c of transmission line are specific to the circuit Thus, there is no change in the values between the state where plasma is generated and the state where plasma is not generated. Connect the pre-measurement equipment to the circuit, the value of the resistance component R ex of transmission line, and the value of the resistance component R c antennas, and measuring the value of the inductance component L c of the antenna, R ex in the interrelationship , R c , and L c are assigned as constants.
交流電源24の出力電圧の角周波数ωは予め設定されており、変化はないものとし、その角周波数の値をωに代入して定数とする。
プラズマのインダクタンス成分Lpの値は計測機器を接続して測定することはできないが、プラズマを流れる交番電流の流路を見積もることで、プラズマのインダクタンス成分Lpは、計算で算出することができる。
The angular frequency ω of the output voltage of the
The value of the plasma inductance component L p cannot be measured by connecting a measuring device, but the plasma inductance component L p can be calculated by estimating the flow path of the alternating current flowing through the plasma. .
例えばプラズマ源の壁の付着物からの放出ガスによってプラズマ中の気相が経時的に変化すると、中性粒子の組成が変化するため、プラズマのインダクタンス成分Lpと抵抗成分RPの値は変動してしまう。 For example, when the gas phase in the plasma changes with time due to the gas released from the deposits on the plasma source wall, the composition of the neutral particles changes, so the values of the plasma inductance component L p and resistance component R P fluctuate. Resulting in.
しかし、プラズマのインダクタンス成分Lpの変動量はプラズマの抵抗成分Rpの変動量に比べて小さいので、後述するように、三連立方程式からなる相互関係中ではプラズマの抵抗成分Rpは変数とするが、プラズマのインダクタンス成分Lpは、変動を無視し、予め算出しておいた値をLpに代入し、定数とする。
相互インダクタンスMの値はアンテナとプラズマ源の幾何学的な構造により決まる値であり、計算で求め、その値を相互関係中のMに代入し、定数としておく。
However, since the fluctuation amount of the plasma inductance component L p is smaller than the fluctuation amount of the plasma resistance component R p , as will be described later, the plasma resistance component R p is a variable in the interrelation consisting of the three simultaneous equations. However, the plasma inductance component L p ignores fluctuations, and substitutes a value calculated in advance for L p to be a constant.
The value of the mutual inductance M is a value determined by the geometric structure of the antenna and the plasma source, is obtained by calculation, and the value is substituted for M in the correlation and set as a constant.
以上により、相互関係を示す連立方程式、及び(4)式中では、Ic、Ip、Rp、Vpp、Ps、Pd(アンテナ電流Ic、プラズマ電流Ip、プラズマの抵抗成分Rp、アンテナ電圧Vpp、交流電源24の出力電力Ps、プラズマの消費電力Pd)が、定数ではなく変数であり、変数は連立方程式及び(4)式中に6個(連立方程式中には5個)あることになる。
As described above, in the simultaneous equations showing the mutual relationship and the equation (4), I c , I p , R p , V pp , P s , P d (antenna current I c , plasma current I p , plasma resistance component) R p , antenna voltage V pp , output power P s of
本発明では、測定装置22は、その電圧検出部21がアンテナ12に電気的に接続されており、電圧検出部21でアンテナ12のアンテナ電圧Vppを検出し、測定装置22に出力され、測定装置22によって、アンテナ電圧Vppの測定値V1が求められている。
従って、6変数の中の一つであるVppにはアンテナ電圧Vppの測定値V1を代入することができる(測定装置22にオシロスコープを用いる場合は、電圧検出部21には、高周波対応の高圧プローブを用いることができる)。
In the present invention, the
Therefore, the measured value V 1 of the antenna voltage V pp can be substituted for V pp , which is one of the six variables (when an oscilloscope is used as the measuring
交流電源24の出力電力Psの大きさは交流電源24に表示されるが、出力電力Psの大きさは制御装置23が交流電源24に出力する信号で制御可能である。本例では、制御装置23が交流電源24を制御しており、6変数中のPsには、制御装置23が交流電源24に出力させている出力電力Psの値を代入することができる。従って、式中の交流電源24の出力電力Psの値は測定値であることと同じことになるから、アンテナ電圧Vppの値を測定すれば、6変数中2変数が測定値となり、残りの4変数(Ic、Ip、Rp、Pd)が未知数となり、(1)〜(3)式の三式の連立方程式、及び(4)式から未知数を全て算出することができる。
Although the magnitude of the output power P s of the
このとき算出されたプラズマの抵抗成分Rpの値を符号R0で表すと、アンテナ電圧Vppを測定したときの状態のプラズマの抵抗成分Rpが、算出した値R0である。
ここで、好ましい状態のプラズマ処理を行うことができるプラズマ消費電力Pdの値が分かっており、基準値Pd0として制御装置23に設定されているものとする。
When the value of the plasma resistance component R p calculated at this time is represented by the symbol R 0 , the plasma resistance component R p in the state when the antenna voltage V pp is measured is the calculated value R 0 .
Here, it is assumed that the value of the plasma power consumption P d capable of performing plasma processing in a preferable state is known and set in the
そして、他の変数の値が変わってもプラズマの抵抗成分Rpは算出した値R0を維持し、変化しないものと仮定すると、(4)式の変数Pdに基準値Pd0を代入し、変数Rpに算出した値R0を代入すると、連立方程式、及び(4)式から、残りの4変数(Ic、Ip、Vpp、Ps)を算出することができる。変数Psの値を算出し、算出した出力電力Psを交流電源24から出力させれば、プラズマに、基準値Pd0の値の電力を消費させることができることになる(Ic、Ip、Vppは算出しなくても良い)。
Assuming that the resistance component R p of the plasma maintains the calculated value R 0 and does not change even if the values of other variables change, the reference value P d0 is substituted for the variable P d in equation (4). When the calculated value R 0 is substituted for the variable R p , the remaining four variables (I c , I p , V pp , P s ) can be calculated from the simultaneous equations and the equation (4). If the value of the variable P s is calculated and the calculated output power P s is output from the
しかしながら、プラズマの抵抗成分Rpは、交流電源24が出力する電力Psが変化すると一緒に変化してしまう。上記のようにプラズマの抵抗成分Rpに関し、算出した値R0は変化しないと仮定して出力電力Psを計算し、算出した値の出力電力Psを交流電源24から出力させても、基準値Pd0の大きさの消費電力をプラズマで消費させることはできない。
要するに、プラズマの抵抗成分Rpが、アンテナ電圧Vpp測定時の値を維持すると仮定することはきない。
However, the resistance component R p of plasma changes together with the change in the electric power P s output from the
In short, it cannot be assumed that the resistance component R p of the plasma maintains the value at the time of measuring the antenna voltage V pp .
そこで本発明では、プラズマの抵抗成分Rpを交流電源24の出力電流の影響を受けるとしており、本発明によってプラズマを制御して処理対象物の処理を行う手順を説明する。
制御装置23内には出力電圧Psの初期値が記憶されているものとすると、まず、交流電源24の出力電圧の角周波数ωを予め決まった値に設定し、交流電源24が出力する高周波電圧の電力(出力電力Ps)を初期値に設定しておき、真空ポンプ14を動作させて真空槽11内部を真空雰囲気にした後、真空雰囲気を維持しながら真空槽11内部に基板を搬入する。真空を維持したままガス導入系13から処理ガスを真空槽11内部に供給する。
Therefore, in the present invention, the resistance component R p of the plasma is affected by the output current of the
Assuming that the initial value of the output voltage P s is stored in the
交流電源24から高周波電圧をアンテナ12に印加すると、真空槽11内部に交番電場が誘起され、交番電場により真空槽11内部の処理ガスがプラズマ化し、基板のプラズマ処理が開始される。基板電極51には一定の交流電圧を印加しておく。
プラズマが形成された後、電圧検出部21によってアンテナ電圧Vppの値を検出し、測定装置22によってその値を求めることでアンテナ電圧Vppを測定し、制御装置23に伝送する(測定工程)。
When a high-frequency voltage is applied to the
After the plasma is formed, the
制御装置23には、連立方程式((1)〜(3)式)からなる相互関係と、相互関係中の定数とが記憶されており、5変数(アンテナ電流Ic、プラズマ電流Ip、プラズマの抵抗成分Rp、アンテナ電圧Vpp、交流電源24の出力電力Ps)中のVppとPsが分かると、三変数三連立方程式((1)式〜(3)式)に基づき、プラズマ消費電力Pdを算出する計算手順が記憶されている。例えば三変数三連立方程式に基づき、IpとRpの値を求めて(4)式からPdを算出するような計算手順が記憶されている。
The
制御装置23には、アンテナ電圧Vppを測定した時の交流電源24の出力電力Psの値が出力値Ps1として記憶されており(最初は初期値が出力値Ps1として記憶されている)、制御装置23には、アンテナ電圧Vppの測定値V1と、出力電力Psの出力値Ps1を計算手順に代入し、アンテナ電圧Vppの測定時のプラズマの消費電力Pdの値を算出する(消費電力算出工程)。
In the
本発明のプラズマ処理装置10の制御装置23には、プラズマの消費電力Pdの基準値Pd0が記憶されている。基準値Pd0は、好ましいプラズマ処理ができる消費電力を実験や計算によって求めた値である場合や、プロセスを行う際の最初に算出、又は途中に算出した値を基準値Pd0にした場合等が含まれる。
The
算出したプラズマの消費電力Pdの値を算出値Pd1とすると、交流電源24の出力電力Psの修正量ΔPを、基準値Pd0と算出値Pd1と係数Kから、下記のように求めることができる。
ΔP = K・Ps1(Pd1/Pd0−1) ……(5)
(但し、0<K<1)
制御装置23には、上記(5)式が計算手順として記憶されており、修正量ΔPを求めることができる。
Assuming that the calculated plasma power consumption P d is the calculated value P d1 , the correction amount ΔP of the output power P s of the
ΔP = K · P s1 (P d1 / P d0 −1) (5)
(However, 0 <K <1)
The
ここでは、修正量ΔPと、算出値Pd1を求める際に用いた測定値V1を測定した時の出力電圧Psの出力値Ps1とから、出力電力Psの修正値Ps2が下記式、
Ps2=Ps1−ΔP ……(6)
によって求められる。この修正値Ps2の大きさの出力電力Psが交流電源24から出力されるとプラズマの消費電力Pdは基準値Pd0に近づく。修正値Ps2は、出力値Ps1として記憶される(Ps1=Ps2)。
Here, the correction value P s2 of the output power P s is obtained from the correction amount ΔP and the output value P s1 of the output voltage P s when the measurement value V 1 used for obtaining the calculated value P d1 is measured. formula,
P s2 = P s1 −ΔP (6)
Sought by. When the output power P s having the magnitude of the correction value P s2 is output from the
交流電源24の出力電力Psの大きさを修正値Ps2の大きさに変更した後であって、前回のアンテナ電圧Vppの測定から一定時間経過すると、再度アンテナ電圧Vppを測定し、その測定値V1と、今回測定時の出力電力Psの出力値Ps1を計算手順に代入し、アンテナ電圧Vppの今回測定時のプラズマの消費電力Pdの値を算出し(消費電力算出工程)、(5)、(6)式から、修正値Ps2を求める。
Even after changing the magnitude of the output power P s of the
基板をプラズマによって処理している間、このように、一定の時間間隔でアンテナ電圧Vppを測定しており、繰り返し、アンテナ電圧Vppを測定し、測定値V1と、測定時の出力電力Psの出力値Ps1の大きさから修正値Pa2を算出すると、ΔPがゼロの状態、即ち、プラズマの消費電力Pdの算出値Pd1が基準値Pd0に等しい状態に徐々に近づく。 While processing the substrate by plasma, thus, are measured antenna voltage V pp at regular time intervals, repeatedly measures the antenna voltage V pp, and the measured values V 1, the output power at the time of measurement After calculating the P s correction value P a2 from the magnitude of the output value P s1 of, [Delta] P is zero state, i.e., gradually approaches a state equal to the calculated value P d1 is the reference value P d0 plasma power consumption P d .
このように、本例では、アンテナ電圧Vppを繰り返し測定してプラズマの消費電力Pdを基準値Pd0にすることができ、消費電力Pdに変動があった場合でも、素早く基準値Pd0に戻すことができるので、基板は基準値Pd0でプラズマ処理が行われ、プラズマ処理後、真空槽11から搬出され、未処理の基板が真空槽11に搬入され、プラズマ消費電力Pdを制御しながらプラズマ処理が続行される。
Thus, in this example, the antenna voltage V pp can be repeatedly measured to set the plasma power consumption P d to the reference value P d0. Even when the power consumption P d varies, the reference value P d can be quickly obtained. Since the substrate can be returned to d0 , the substrate is subjected to the plasma treatment with the reference value Pd0 , and after the plasma treatment, the substrate is unloaded from the
上記例ではアンテナ電圧Vppを一定時間毎に測定していたが、アンテナ電圧Vppは常時測定し、一定時間間隔毎の値を用いるようにしてもよい。
上記例では基準値Pd0は一定であったが、基板の処理条件に応じて変更する等、本発明は一定の場合に限定されるものではない。
また、上記例では(4)式を用いてプラズマ消費電力Pdを算出していたが、プラズマ消費電力Pdを算出せず、(6)式から出力電力Psの修正値Ps2を直接算出してもよい。
In the above example had been measured the antenna voltage V pp at regular time intervals, the antenna voltage V pp is measured constantly, it may be used the value of each predetermined time interval.
In the above example, the reference value P d0 is constant, but the present invention is not limited to a fixed case, such as changing according to the processing conditions of the substrate.
In the above example, the plasma power consumption P d is calculated using the equation (4). However, the plasma power consumption P d is not calculated, and the corrected value P s2 of the output power P s is directly calculated from the equation (6). It may be calculated.
なお、上記実施例では、測定したアンテナ電圧Vppの測定値V1が前回測定した値と異なっていると出力電力Psは変更されるが、本発明はそのように変更するものに限定されるものではなく、アンテナ電圧Vppの測定値V1の小さい変動は無視することができる。 In the above embodiment, the output power P s is changed if the measured value V 1 of the measured antenna voltage V pp is different from the previously measured value. However, the present invention is limited to such a change. The small fluctuation of the measured value V 1 of the antenna voltage V pp is not negligible.
この場合、アンテナ電圧Vppの下限値と上限値を設定しておき、アンテナ電圧Vppの測定値V1が下限値より大きく、上限値よりも小さい場合にはアンテナ電圧Vppの変動を無視することができる。
また、算出したプラズマの消費電力Pdの算出値Pd1の変動が小さい場合は、変動を無視することもできる。
In this case, may be set the lower and upper limits of the antenna voltage V pp, the measured value V 1 of the antenna voltage V pp is greater than the lower limit value, ignoring the variation of the antenna voltage V pp and if smaller than the upper limit value can do.
Further, when the calculated value P d1 of the calculated plasma power consumption P d is small, the fluctuation can be ignored.
上記実施例のプラズマ処理方法は、エッチングガスを処理ガスとして導入し、基板表面処理の薄膜をエッチングするプラズマ処理方法、薄膜原料ガスを処理ガスとして導入し、基板表面に処理ガスの薄膜を形成するプラズマ処理方法、又は、表面改質ガスを処理ガスとして導入し、基板表面の改質を行うプラズマ処理方法など、種々のプラズマ処理方法が含まれる。また、本発明には、それらのプラズマ処理方法を行うプラズマ処理装置も含まれる。 In the plasma processing method of the above embodiment, the etching gas is introduced as a processing gas and the thin film of the substrate surface treatment is etched, the thin film source gas is introduced as the processing gas, and the thin film of the processing gas is formed on the substrate surface. Various plasma processing methods, such as a plasma processing method or a plasma processing method in which a surface modification gas is introduced as a processing gas to modify the substrate surface, are included. Further, the present invention includes a plasma processing apparatus for performing these plasma processing methods.
次に、上記手順による交流電源24の出力電力Pの補正を、図示して説明する。図4はアンテナ電圧Vppとプラズマの消費電力Pdとの関係を示す図であり、横軸がアンテナ電圧Vppの値を示し、縦軸がプラズマの消費電力Pdの値を示している。
望ましいプラズマ処理を行っている時のプラズマ消費電力Pdの値をPd0とすると、図中の点A、Cの状態のプラズマは、プラズマ消費電力Pdが望ましい値Pd0であり、アンテナ電圧Vppを測定すれば、点Aでは値V1(この値V1は上記実施例では測定値V1である。)を示し、点Cでは値V3を示すものとする(V1<V3)。
Next, the correction of the output power P of the
Desirable to the value of the plasma power P d of when performing a plasma treatment to P d0, point A, of the state of C plasma in the figure, a plasma power P d is the desired value P d0, antenna voltage When V pp is measured, the value V 1 (this value V 1 is the measured value V 1 in the above embodiment) is indicated at the point A, and the value V 3 is indicated at the point C (V 1 <V 3 ).
図中の曲線a1、a2は、交流電源24の出力電力Psを一定値にし、プラズマの抵抗成分Rpをパラメータとして変化させた場合の、アンテナ電圧Vppとプラズマ消費電力Pdとの関係を示す曲線である。Rpが決まれば自動的にIpが決まる。曲線a1は点Aを通る。
Curve a1, a2 in the figure, the output power P s of the
従って、出力電力Psが一定の状態でプラズマの抵抗成分Rpが変化すると、図中の曲線a1上のプラズマの状態を示す点は、曲線a1に沿って移動し、アンテナ電圧Vppの値とプラズマ消費電力Pdの値の両方が変化する。 Accordingly, when the plasma resistance component R p changes while the output power P s is constant, the point indicating the plasma state on the curve a 1 in the figure moves along the curve a 1, and the value of the antenna voltage V pp both the value of the plasma power P d is changed.
点Bは、点Aがa1に沿って移動し、プラズマの消費電力Pdが、点Aの値Pd0とは異なる値P2となり、アンテナ電圧Vppも点Aとは異なる値V2になったプラズマ状態である。
点Bの状態の交流電源24の出力電力Psの値は、点Aの状態の交流電源24の出力電力Psの値と同じであるが、プラズマの消費する電力Pdが異なっている。
即ち、プラズマ以外の伝送線路上の抵抗成分Rex,Rcにおいて、Psが多く消費されるようになったことを意味している。
Point B moves along the point A is a1, the plasma power consumption P d is a different value P 2 becomes the value P d0 of point A, the value V 2 different from the antenna voltage V pp is also the point A This is a plasma state.
The value of the output power P s of the
In other words, this means that P s is consumed much in the resistance components R ex and R c on the transmission line other than plasma.
図中の曲線b1、b2は、プラズマの抵抗成分Rpを一定値にし、交流電源24の出力電力Psをパラメータとして変化させた場合のアンテナ電圧Vppとプラズマ消費電力Pdとの関係を示す曲線である。
従って、図中の曲線b1、b2上の点は、プラズマの抵抗成分Rpを一定値として交流電源24の出力電力Psを変化させると、曲線b1、b2に沿って移動し、アンテナ電圧Vppの値とプラズマ消費電力Pdの値の両方が変化する。
Curves b1 and b2 in the figure show the relationship between the antenna voltage V pp and the plasma power consumption P d when the resistance component R p of the plasma is set to a constant value and the output power P s of the
Therefore, the point on the curve b1, b2 in FIG, varying the output power P s of the
曲線b2は点Bと点Cを通っており、点Bのプラズマの状態は、プラズマの抵抗成分Rpを変化させながら、交流電源24の出力電力Psの値を変化させて、点Bを曲線b2に沿って移動させ、点Cに到着させることができる。交流電源24の出力電力Psを、プラズマの消費電力PdがC点になるように調整すれば、望ましいプラズマ処理を行えることになる。
The curve b2 passes through the points B and C. The plasma state at the point B changes the value of the output power P s of the
上記は、点Aから点Bに至る間にはプラズマの消費電力Pdが低下しており、従って、点Aのプラズマ状態から、プラズマの抵抗成分Rpが小さくなって点Bに移動している。そして、出力電力Psを大きくして点Cまで移動させ、プラズマの消費電力Pdを大きくして望ましいプラズマ処理を行える点Cの状態に復帰させた例である。 In the above, the power consumption P d of the plasma decreases from the point A to the point B. Therefore, from the plasma state at the point A, the plasma resistance component R p decreases and moves to the point B. Yes. In this example, the output power P s is increased and moved to point C, and the plasma power consumption P d is increased to return to the state of point C where the desired plasma processing can be performed.
それとは異なり、望ましいプラズマ処理の状態からプラズマの消費電力Pdが大きくなった場合は、プラズマの抵抗成分Rpが大きくなった場合であり、例えば点Cから、点Cを通る曲線a2に沿ってプラズマの消費電力Pdが増加する方向に移動し、点Dに到着したとすると、出力電力Psを小さくすることで点Dが示すプラズマの状態が曲線b1に沿って移動するので、曲線b1上の望ましいプラズマ処理を行える状態の点Aに復帰させることができる。 On the other hand, when the plasma power consumption P d increases from the desired plasma processing state, the resistance component R p of the plasma increases. For example, from the point C to the curve a2 passing through the point C. power P d of the plasma is moved in the direction of increasing Te, when arrived at the point D, the state of the plasma indicated the point D by reducing the output power P s is moved along the curve b1, the curve It is possible to return to the point A where the desired plasma treatment on b1 can be performed.
10……プラズマ処理装置
11……真空槽
22……測定装置
23……制御装置
12……アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記真空槽内に処理ガスを導入するガス導入系と、
出力電力Psが変更可能に構成された交流電源と、
前記交流電源に接続され前記交流電源から印加された電圧で前記真空槽内に交番電場を形成するアンテナとを有し、
前記真空槽内に導入された前記処理ガスは、前記交番電場によってプラズマ化され、前記真空槽内に配置された処理対象物がプラズマによって処理されるプラズマ処理装置であって、
前記交流電源の前記出力電力Psを変更させる信号を前記交流電源に出力する制御装置と、
前記アンテナの電圧であるアンテナ電圧Vppを測定する測定装置とを有し、
前記制御装置には、前記プラズマの消費電力Pdの基準値Pd0が記憶され、また、前記制御装置には、前記測定装置の測定結果である測定値V1と、その測定値V1の測定時の前記出力電力Psの値である出力値Ps1とから、前記プラズマの消費電力Pdの算出値Pd1が前記基準値Pd0に近づくような、前記出力電力Psの修正値Ps2を算出する計算手順が記憶され、
前記制御装置に記憶された前記計算手順は、下記(1)〜(3)式、
(1/2)V pp =(R c +iωL c )I c −iωMI p …(1)
0=−iωMI c +(R p +iωL p )I p …(2)
P s =(1/2)(R ex +R c )|I c | 2 +(1/2)R p |I p | 2 …(3)
(符号iは虚数単位、符号ω、L c 、M、L p 、R ex 、R c は定数、符号I c 、I p 、R p 、V pp 、P s は変数)
の連立方程式の符号V pp に前記測定値V 1 を代入し、符号P s に前記出力値P s1 を代入し、得られた結果と下記(4)式、
P d =(1/2)R p |I p | 2 …(4)
から得られた符号P d の値を前記算出値P d1 とし、前記算出値P d1 と前記基準値P d0 との比率から、前記出力電力P s の出力値P s1 を変更した修正値P s2 が求められる計算手順であり、
前記測定装置による前記アンテナ電圧V pp の測定と、前記計算手順による前記修正値P s2 の算出と、前記交流電源が出力する電力を算出された前記修正値P s2 に変更することとが繰り返し行われるように構成されたプラズマ処理装置。 A vacuum chamber;
A gas introduction system for introducing a processing gas into the vacuum chamber;
An AC power source configured such that the output power P s can be changed;
An antenna connected to the AC power source and forming an alternating electric field in the vacuum chamber with a voltage applied from the AC power source;
The processing gas introduced into the vacuum chamber is converted into plasma by the alternating electric field, and a processing object disposed in the vacuum chamber is processed by plasma,
A control device for outputting a signal for changing the output power P s of the AC power source to the AC power source;
A measuring device for measuring an antenna voltage V pp which is a voltage of the antenna,
The control device stores a reference value P d0 of the plasma power consumption P d , and the control device stores a measurement value V 1 that is a measurement result of the measurement device and a measurement value V 1 of the measurement value V 1 . The corrected value of the output power P s such that the calculated value P d1 of the plasma power consumption P d approaches the reference value P d0 from the output value P s1 that is the value of the output power P s at the time of measurement. The calculation procedure for calculating P s2 is stored,
The calculation procedure stored in the control device includes the following equations (1) to (3):
(1/2) V pp = (R c + iωL c ) I c −iωMI p (1)
0 = −iωMI c + (R p + iωL p ) I p (2)
P s = (1/2) (R ex + R c) | I c | 2 + (1/2) R p | I p | 2 ... (3)
(Sign i is an imaginary unit, signs ω, L c , M, L p , R ex , R c are constants, signs I c , I p , R p , V pp , P s are variables)
Substituting the measured value V 1 for the sign V pp of the simultaneous equations and substituting the output value P s1 for the sign P s , the obtained result and the following equation (4):
P d = (1/2) R p | I p | 2 (4)
The obtained value of the code P d from the said calculated value P d1, the calculated value P d1 and the ratio between the reference value P d0, the output power P modification value change the output value P s1 of s P s2 Is the required calculation procedure,
The measurement of the antenna voltage V pp by the measuring device , the calculation of the correction value P s2 by the calculation procedure, and the change of the power output from the AC power source to the calculated correction value P s2 are repeatedly performed. A plasma processing apparatus configured to be
ΔP = K・PΔP = K · P s1s1 (P(P d1d1 /P/ P d0d0 −1) ……(5)-1) ...... (5)
(0<K<1)(0 <K <1)
から修正量ΔPを算出し、前記修正量ΔPと前記出力値PThe correction amount ΔP is calculated from the correction amount ΔP and the output value P s1s1 とから、前記出力電力PAnd the output power P ss の前記修正値PCorrection value P of s2s2 を下記(6)式、(6)
PP s2s2 =P= P s1s1 −ΔP ……(6)-ΔP (6)
によって算出する第2の計算手順が記憶された請求項1記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a second calculation procedure calculated by the step is stored.
前記アンテナの電圧であるアンテナ電圧V pp を測定する測定工程と、
前記測定工程での測定値V 1 と、前記測定工程の測定時の出力電力P s の出力値P s1 とから、前記プラズマの消費電力P d の算出値P d1 が、設定された基準値P d0 に近づくような、前記出力電力P s の修正値P s2 を算出する算出工程と、
前記交流電源から出力する電力を、前記算出工程で算出された前記修正値P s2 に変更する電力変更工程とを有し、
前記測定工程と、前記算出工程と、前記電力変更工程とを繰り返し行うプラズマ処理方法であって、
前記算出工程では、下記(1)〜(3)式、
(1/2)Vpp=(Rc+iωLc)Ic−iωMIp …(1)
0=−iωMIc+(Rp+iωLp)Ip …(2)
Ps=(1/2)(Rex+Rc)|Ic|2+(1/2)Rp|Ip|2 …(3)
(符号iは虚数単位、符号ω、Lc、M、Lp、Rex、Rcは定数、符号Ic、Ip、Rp、Vpp、Psは変数)
の連立方程式の符号Vppに前記測定値V1を代入し、符号Psに前記出力値Ps1を代入し、得られた結果と下記(4)式、
Pd=(1/2)Rp|Ip|2 …(4)
から得られた符号Pdの値を前記算出値Pd1とし、前記算出値Pd1と前記基準値Pd0との比率から、前記出力電力Psの出力値Ps1を変更した修正値Ps2を求め、
前記交流電源から、前記修正値Ps2の電力を出力させるプラズマ処理方法。 An alternating voltage was applied to the antenna while introducing a processing gas into the vacuum chamber, an alternating electric field was formed in the vacuum chamber, and the processing gas introduced into the vacuum chamber was converted into plasma and generated. A plasma processing method of processing a substrate carried into the vacuum chamber with plasma,
A measuring step of measuring an antenna voltage V pp which is a voltage of the antenna ;
From the measured value V 1 in the measuring step and the output value P s1 of the output power P s in the measuring step, a calculated value P d1 of the plasma power consumption P d is set as a set reference value P a calculation step of calculating a correction value P s2 of the output power P s that approaches d0 ;
A power changing step of changing the power output from the AC power source to the correction value P s2 calculated in the calculating step ,
A plasma processing method for repeatedly performing the measurement step, the calculation step, and the power change step,
In the calculation step, the following equations (1) to (3):
(1/2) V pp = (R c + iωL c ) I c −iωMI p (1)
0 = −iωMI c + (R p + iωL p ) I p (2)
P s = (1/2) (R ex + R c) | I c | 2 + (1/2) R p | I p | 2 ... (3)
(Sign i is an imaginary unit, signs ω, L c , M, L p , R ex , R c are constants, signs I c , I p , R p , V pp , P s are variables)
Substituting the measured value V 1 for the sign V pp of the simultaneous equations and substituting the output value P s1 for the sign P s , the obtained result and the following equation (4):
P d = (1/2) R p | I p | 2 (4)
The obtained value of the code P d from the said calculated value P d1, the calculated value P d1 and the ratio between the reference value P d0, the output power P modification value change the output value P s1 of s P s2 Seeking
From said AC power source, Help plasma processing method to output power of the correction value P s2.
ΔP = K・Ps1(Pd1/Pd0−1) ……(5)
(0<K<1)
から修正量ΔPを算出し、前記修正量ΔPと前記出力値Ps1とから、前記出力電力Psの前記修正値Ps2を下記(6)式、
Ps2=Ps1−ΔP ……(6)
によって算出する請求項3記載のプラズマ処理方法。
Equation (5) below
ΔP = K · P s1 (P d1 / P d0 −1) (5)
(0 <K <1)
From the correction amount ΔP and the output value P s1 , the correction value P s2 of the output power P s is calculated from the following equation (6):
P s2 = P s1 −ΔP (6)
The plasma processing method according to claim 3, calculated by:
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