特許 6574547 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6574547

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20190902BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20190902BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 M

   H01L21/205

   H01L21/302 101B

【請求項の数】20

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-257008(P2013-257008)

(22)【出願日】2013年12月12日

(65)【公開番号】特開2015-115216(P2015-115216A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2016年9月21日

【審判番号】不服2018-9465(P2018-9465/J1)

【審判請求日】2018年7月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(72)【発明者】

【氏名】山涌 純

(72)【発明者】

【氏名】輿水 地塩

(72)【発明者】

【氏名】松土 龍夫

【合議体】

【審判長】 森 竜介

【審判官】 山村 浩

【審判官】 野村 伸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２５６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８７１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１８６１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４２２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３９８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３６８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−４１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１０−５１０３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１９１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６６５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７３９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２４６２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第８６７４２５５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H05H 1/46

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を収容してプラズマによって前記基板に処理を施す処理室と、
前記処理室内で前記プラズマを生成する電極と、
前記電極に接続され、該電極へ供給される高周波電力の周波数を所定の範囲で連続的に変化させる周波数可変電源とを備えるプラズマ処理装置において、
前記周波数可変電源から発して前記プラズマを経由する複数の高周波電流の経路が存在し、前記複数の高周波電流の経路は少なくとも第１の経路及び第２の経路を含み、
前記第１の経路の反射最小周波数と、前記第２の経路の反射最小周波数とは異なり、
前記プラズマ処理装置は、前記周波数可変電源から発する高周波電流の周波数を、前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数を含むように変化させることにより、前記第１の経路を流れる高周波電流の量と、前記第２の経路を流れる高周波電流の量とを調整する調整手段をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数の差は２ＭＨｚ以内であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する前記電極としての載置台と、前記載置された基板を囲むように配置されるフォーカスリングとをさらに備え、
前記載置台には前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記載置台、前記載置された基板及び前記プラズマを経由し、
前記第２の経路は前記載置台、前記フォーカスリング及び前記プラズマを経由することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記載置台と前記プラズマを介して対向する対向電極をさらに備え、
前記対向電極は、前記基板に対向する内側電極と、前記フォーカスリングに対向し且つ前記内側電極を囲むように配置される外側電極とを有し、
前記第１の経路はさらに前記内側電極を経由し、
前記第２の経路はさらに前記外側電極を経由することを特徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する前記電極としての載置台をさらに備え、 前記処理室は側壁において前記プラズマに面する側壁電極を有し、
前記載置台及び前記側壁電極に前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記載置台、前記載置された基板及び前記プラズマを経由し、
前記第２の経路は前記側壁電極及び前記プラズマを経由することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する前記電極としての載置台と、前記処理室外に配置されて容量を変化させる容量変化スイッチングボックスとをさらに備え、
前記載置台に前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記載置台、前記載置された基板、前記プラズマ及び前記容量変化スイッチングボックスを経由し、
前記容量変化スイッチングボックスの容量は、前記プラズマの着火前後における前記プラズマの容量の変化に応じて変化することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する前記電極としての載置台と、前記載置台に前記プラズマを介して対向する対向電極と、前記対向電極及び接地の間に配置されるサーキュレータとをさらに備え、
前記載置台に前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記載置台、前記載置された基板及び前記プラズマを経由し、
前記第２の経路は前記サーキュレータ、前記対向電極及び前記プラズマを経由することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記載置台に前記プラズマを介して対向する前記電極としての対向電極とをさらに備え、
前記対向電極は、少なくとも第１の電極及び第２の電極に分割され、
前記第１の電極及び前記第２の電極に前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記第１の電極及び前記プラズマを経由し、
前記第２の経路は前第２の電極及び前記プラズマを経由することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記周波数可変電源と、前記第１の経路及び前記第２の経路の分岐点との間にコンデンサが介在することを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記第１の経路において前記周波数可変電源及び前記第１の電極は容量結合し、
前記第２の経路において前記周波数可変電源及び前記第２の電極は容量結合することを特徴とする請求項８又は９記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記第１の電極は内側電極であり、前記第２の電極は前記内側電極を囲むように配置される外側電極であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記載置台に前記プラズマを介して対向する前記電極としての対向電極とをさらに備え、
前記処理室は側壁において前記プラズマに面する側壁電極を有し、
前記対向電極及び前記側壁電極に前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記対向電極及び前記プラズマを経由し、
前記第２の経路は前記側壁電極及び前記プラズマを経由することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項13】

前記処理室内に配置されて前記基板を載置する載置台と、前記載置台に前記プラズマを介して対向する前記電極としての対向電極と、前記処理室外に配置されて容量を変化させる容量変化スイッチングボックスとをさらに備え、
前記対向電極に前記周波数可変電源が接続され、
前記第１の経路は前記対向電極、前記プラズマ、前記載置された基板、前記載置台及び前記容量変化スイッチングボックスを経由し、
前記容量変化スイッチングボックスの容量は、前記プラズマの着火前後における前記第１の経路のインピーダンスの変化に応じて変化することを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。

【請求項14】

前記第１の経路及び前記第２の経路の少なくとも一方はインピーダンス調整回路を含むことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項15】

平行平板容量結合型のプラズマ処理装置であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項16】

基板を収容してプラズマによって前記基板に処理を施す処理室と、前記処理室内で前記プラズマを生成する電極と、前記電極に接続され、該電極へ供給される高周波電力の周波数を所定の範囲で連続的に変化させる周波数可変電源とを備え、前記周波数可変電源から発して前記プラズマを経由する複数の高周波電流の経路が存在し、前記複数の高周波電流の経路は少なくとも第１の経路及び第２の経路を含み、前記第１の経路の反射最小周波数と、前記第２の経路の反射最小周波数とは異なるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記周波数可変電源は、前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数を含むように、発する前記高周波電流の周波数を変化させることを特徴とするプラズマ処理方法。

【請求項17】

前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数の差は２ＭＨｚ以内であることを特徴とする請求項１６記載のプラズマ処理方法。

【請求項18】

前記周波数可変電源は、前記第１の経路の反射最小周波数の高周波電流の発生と、前記第２の経路の反射最小周波数の高周波電流の発生とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１６又は１７記載のプラズマ処理方法。

【請求項19】

前記第１の経路の反射最小周波数の高周波電流の発生期間及び前記第２の経路の反射最小周波数の高周波電流の発生期間の比率は、前記第１の経路の反射最小周波数における高周波電流の反射率及び前記第２の経路の反射最小周波数における高周波電流の反射率の比率に応じて決定されることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項20】

前記周波数可変電源は、前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数の間の周波数の高周波電力を供給することを特徴とする請求項１６又は１７記載のプラズマ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周波数可変電源を用いるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

容量結合型のプラズマ処理装置、例えば、平行平板型のプラズマ処理装置では、処理室内の上部電極及び下部電極の間においてプラズマを発生させるが、プラズマ及び下部電極の間に配置された半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）や処理室内に配置された構成部品の電気的特性、並びに、処理室内に導入された処理ガスの種類や処理室内の圧力、温度等の処理条件に応じて、発生するプラズマの分布が不均一となり、特に、上部電極の中心近傍におけるプラズマの密度が上昇するという現象が表れる。

【0003】

プラズマの密度は処理室内の電界に左右されるため、処理室内の電界を部分的に制御すべく、処理室内の空間に面する上部電極を内側電極及び該内側電極を囲う環状の外側電極に分割し、外側電極に印加される高周波電力の値を内側電極に印加される高周波電力の値よりも大きくする技術が本出願人によって提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、同様の目的を達成するために、下部電極を内側電極及び該内側電極を囲う環状の外側電極に分割し、内側電極へ印加される高周波電力と、外側電極へ印加される高周波電力とを異なる値に設定する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−１９３５６５号公報

【特許文献2】米国特許第８０１２３０６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、内側電極へ印加される高周波電力と、外側電極へ印加される高周波電力とを異なる値に設定する際において、１つの高周波電源から各電極へ高周波電力を印加する場合、各電極へ印加される高周波電力の値の比率は、高周波電源から当該電極までの電気回路の容量によって定まるため、例えば、外側電極へ印加される高周波電力の値のみを大きく変化させることが困難である。すなわち、１つの高周波電源を用いて内側電極へ印加される高周波電力と、外側電極へ印加される高周波電力とを個別に制御するのは困難であるため、処理室内のプラズマの分布を制御するのは困難である。

【0006】

一方、内側電極へ接続される高周波電源と、外側電極へ接続される高周波電源とを配置すれば、内側電極へ印加される高周波電力と、外側電極へ印加される高周波電力とを個別に制御して処理室内のプラズマの分布を制御することができるが、この場合、装置構成が複雑化するという問題がある。

【0007】

本発明の目的は、構成を複雑化することなく、処理室内のプラズマの分布の制御の自由度を向上させ、プラズマ処理を均一に行うことができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、基板を収容してプラズマによって前記基板に処理を施す処理室と、前記処理室内で前記プラズマを生成する電極と、前記電極に接続され、該電極へ供給される高周波電力の周波数を所定の範囲で連続的に変化させる周波数可変電源とを備えるプラズマ処理装置において、前記周波数可変電源から発して前記プラズマを経由する複数の高周波電流の経路が存在し、前記複数の高周波電流の経路は少なくとも第１の経路及び第２の経路を含み、前記第１の経路の反射最小周波数と、前記第２の経路の反射最小周波数とは異なり、前記プラズマ処理装置は、前記周波数可変電源から発する高周波電流の周波数を、前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数を含むように変化させることにより、前記第１の経路を流れる高周波電流の量と、前記第２の経路を流れる高周波電流の量とを調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする。

【0009】

上記目的を達成するために、本発明のプラズマ処理方法は、基板を収容してプラズマによって前記基板に処理を施す処理室と、前記処理室内で前記プラズマを生成する電極と、前記電極に接続され、該電極へ供給される高周波電力の周波数を所定の範囲で連続的に変化させる周波数可変電源とを備え、前記周波数可変電源から発して前記プラズマを経由する複数の高周波電流の経路が存在し、前記複数の高周波電流の経路は少なくとも第１の経路及び第２の経路を含み、前記第１の経路の反射最小周波数と、前記第２の経路の反射最小周波数とは異なるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、前記周波数可変電源は、前記第１の経路の反射最小周波数及び前記第２の経路の反射最小周波数を含むように、発する前記高周波電流の周波数を変化させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、周波数可変電源から発してプラズマを経由する複数の高周波電流の第１の経路及び第２の経路のそれぞれの反射最小周波数が異なり、周波数可変電源が変化させる周波数の範囲は第１の経路の反射最小周波数及び第２の経路の反射最小周波数を含むので、周波数可変電源が第１の経路の反射最小周波数や第２の経路の反射最小周波数、すなわち、第１の経路の反射率の低い周波数や第２の経路の反射率の低い周波数で高周波電流を発することにより、第１の経路を流れる高周波電流の量や第２の経路を流れる高周波電流の量を調整することができる。ここで、第１の経路近傍のプラズマの生成量や第２の経路近傍のプラズマの生成量は第１の経路や第２の経路を流れる高周波電流の量に左右されるため、第１の経路を流れる高周波電流の量や第２の経路を流れる高周波電流の量を調整することにより、プラズマの生成量を局所的に制御することができる。その結果、プラズマ処理装置の構成を複雑化することなく、処理室内のプラズマの分布の制御の自由度を向上させ、プラズマ処理を均一に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図2】図１のプラズマ処理装置の第１の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図3】図１のプラズマ処理装置の第２の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図4】本実施の形態に係るプラズマ処理方法を説明するための図である。

【図5】図４のプラズマ処理方法第１の変形例を説明するための図である。

【図6】図４のプラズマ処理方法第２の変形例を説明するための図である。

【図7】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図8】本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図9】本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図10】本発明の第５の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図11】本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図12】上部電極の分割の形態の変形例を示す底面図であり、図１２（Ａ）は３つの電極へ分割した場合を示し、図１２（Ｂ）は多数の正六角形のピース状電極へ分割した場合を示す。

【図13】本発明の第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【図14】本発明の第８の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0013】

まず、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0014】

図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0015】

図１において、プラズマ処理装置１０は、内部を減圧可能な略円筒状のチャンバ１１（処理室）と、該チャンバ１１内の底部に配置されてウエハＷを載置し、下部電極として機能する台状のサセプタ１２（載置台）と、該サセプタ１２において載置されたウエハＷを囲むように配置される円環状のフォーカスリング１３と、チャンバ１１の天井部においてサセプタ１２と対向するとともに接地する上部電極１４と、サセプタ１２へＬＣ回路１５（インピーダンス調整回路）を介して接続される周波数可変電源（以下、「ＶＦ（Valuable Frequency）電源」という。）１６とを備える平行平板容量結合型のプラズマ処理装置である。

【0016】

プラズマ処理装置１０では、減圧されたチャンバ１１の内部へ処理ガスが導入されるとともにサセプタ１２へＶＦ電源１６から高周波電力が供給され、供給された高周波電力によって生じた電界が処理ガスを励起してチャンバ１１内にプラズマが生成され、該プラズマによってウエハＷへ所望のプラズマ処理、例えば、ドライエッチング処理や成膜処理が施される。

【0017】

また、プラズマ処理装置１０では、ＶＦ電源１６が接続するサセプタ１２及び接地電位の上部電極１４の間に高周波電流が流れるが、プラズマは高周波電流の経路において生成されるため、プラズマ処理装置１０の内部では、プラズマＰが、ＶＦ電源１６が接続するサセプタ１２及び上部電極１４の間、より具体的には、サセプタ１２及び上部電極１４の間で生成される。換言すれば、上部電極１４及びサセプタ１２はプラズマＰを介して対向するが、サセプタ１２及びプラズマＰの間にはシースＳ_１が介在し、プラズマＰ及び上部電極１４の間にはシースＳ_２が介在する。

【0018】

ＶＦ電源１６は、サセプタ１２へ高周波電力を印加することにより、チャンバ１１の内部へ高周波電力を供給して電界を生じさせるが、供給する高周波電力の周波数を所定の範囲、例えば、±１ＭＨｚの範囲で電子的に変化させることができる。

【0019】

ところで、プラズマ処理装置１０では、ＶＦ電源１６から発するとともにプラズマＰを経由して上部電極１４へ至る高周波電流の経路として第１の経路Ｌ_１と第２の経路Ｌ_２とが存在する。

【0020】

本実施の形態では、サセプタ１２が表面に絶縁膜、例えば、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）溶射膜が形成された導電材、例えば、アルミニウムからなるが、この場合、第１の経路Ｌ_１は、ウエハＷと上部電極１４を含む領域を経由し、具体的には、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、サセプタ１２、ウエハＷ、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２及び上部電極１４を経由して形成され、第２の経路Ｌ_２は、フォーカスリング１３と上部電極１４を含む領域を経由し、具体的には、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、サセプタ１２、フォーカスリング１３、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２及び上部電極１４を経由して形成される。

【0021】

第１の経路Ｌ_１には、例えば、サセプタ１２−ウエハＷの間のパス容量Ｃ_ｅ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１やシースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２が存在し、第２の経路Ｌ_２には、例えば、フォーカスリング１３のパス容量Ｃ_ｆ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１やシースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２が存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ異なる固有のパス容量を有する。高周波電流の経路のパス容量が異なれば、経路の共振周波数も異なるため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２は互いに異なる固有の共振周波数を有する。

【0022】

ところで、一般的に、高周波電流の経路の共振周波数の近傍、具体的には、並列共振周波数及び直列共振周波数の間には当該経路における高周波電流の反射率が最も低くなる反射最小周波数が存在し、当該経路へ反射最小周波数の高周波電流を流せば、効率よく大きな高周波電流を流すことができる。すなわち、本実施の形態では、第１の経路Ｌ_１に大きな高周波電流を流したい場合、ＶＦ電源１６から第１の経路Ｌ_１の反射最小周波数Ｆ_１（以下、単に「反射最小周波数Ｆ_１」という。）の高周波電流を発すればよく、第２の経路Ｌ_２に大きな高周波電流を流したい場合、ＶＦ電源１６から第２の経路Ｌ_２の反射最小周波数Ｆ_２（以下、単に「反射最小周波数Ｆ_２」という。）の高周波電流を発すればよい。また、高周波電流の経路近傍のプラズマの生成量は当該経路を流れる高周波電流の量に左右される。

【0023】

そこで、本実施の形態では、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を変化させることにより、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２を流れる高周波電流の量を調整して第１の経路Ｌ_１近傍のプラズマの生成量や第２の経路Ｌ_２近傍のプラズマの生成量を制御する。例えば、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_１又は近似の周波数の高周波電流を発することによって第１の経路Ｌ_１へ大きな高周波電流を流し、第１の経路Ｌ_１近傍のプラズマの生成量を増加させ、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_２又は近似の周波数の高周波電流を発することによって第２の経路Ｌ_２へ大きな高周波電流を流し、第２の経路Ｌ_２近傍のプラズマの生成量を増加させる。

【0024】

これにより、プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１の内部においてプラズマの生成量を局所的に制御することができる。このとき、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２のそれぞれに固有の高周波電源を配置する必要が無く、１つのＶＦ電源１６だけで第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２へ流れる高周波電流の量を調整することができるため、プラズマ処理装置１０の構成を複雑化することなく、低コストでチャンバ１１の内部のプラズマの分布の制御の自由度を向上させてプラズマ処理を均一に行うことができる。

【0025】

また、ＶＦ電源１６は電子的に高周波電流の周波数を変更するため、周波数の変化を迅速に行うことができ、もって、チャンバ１１の内部のプラズマの分布の制御を迅速に行うことができる。さらに、ＶＦ電源１６は内部において機械的に回路を切り替えることによって発する高周波電流の周波数を変更することが無いため、故障し難く、もって、プラズマ処理装置１０の信頼性を向上することができる。

【0026】

上述したプラズマ処理装置１０では、反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２がＶＦ電源１６が変化させることができる高周波電流の周波数の範囲に収まることが好ましく、具体的には、反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２の差が２ＭＨｚ以内であるのが好ましい。この場合、ＶＦ電源１６が反射最小周波数Ｆ_１の高周波電流及び反射最小周波数Ｆ_２の高周波電流のいずれも発することができるため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２のいずれにも大きな高周波電流を流すことができ、もって、第１の経路Ｌ_１近傍及び第２の経路Ｌ_２におけるプラズマの生成量の調整幅を大きくすることができる。

【0027】

反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２を調整するためには、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２のパス容量を変更すればよく、例えば、図２に示すように、第２の経路Ｌ_２へＬＣ回路１５ａを追加してもよい。この場合、ＬＣ回路１５ａを流れた高周波電流がサセプタ１２において第１の経路Ｌ_１へ合流しないように、サセプタ１２を誘電体、例えば、セラミックスで構成するとともに、ウエハＷに対応する位置及びフォーカスリング１３に対応する位置のそれぞれへ導電板１７ａ、１７ｂを埋設し、ＬＣ回路１５を導電板１７ａへ接続させるとともに、ＬＣ回路１５ａを導電板１７ｂへ接続させるのが好ましい。

【0028】

また、例えば、図３に示すように、上部電極１４をウエハＷに対向する内側電極１８と、フォーカスリング１３に対向し且つ内側電極１８を囲むように配置される外側電極１９とに分割するとともに、内側電極１８及び外側電極１９を互いに絶縁させ、内側電極１８はＬＣ回路１５ｂを介して接地し、外側電極１９はＬＣ回路１５ｃを介して接地させ、さらに、サセプタ１２を誘電体で構成して内部へ導電板１７を埋設し、ＬＣ回路１５を導電板１７へ接続してもよい。この場合、第１の経路Ｌ_１は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、導電板１７、サセプタ１２、ウエハＷ、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２、内側電極１８及びＬＣ回路１５ｂを経由し、第２の経路Ｌ_２は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、導電板１７、サセプタ１２、フォーカスリング１３、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２、外側電極１９及びＬＣ回路１５ｃを経由する。このとき、例えば、ＬＣ回路１５ｃのインピーダンスをＬＣ回路１５ｂとインピーダンスが異なるように設定することにより、簡便に第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２のパス容量を変更して反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２を調整することができる。

【0029】

なお、反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２を調整する手法は、図２や図３に示す手法に限られず、例えば、第１の経路Ｌ_１からＬＣ回路１５を除去し、若しくは、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２へ更なるＬＣ回路１５を追加してもよく、図２の手法と図３の手法を組み合わせてもよい。

【0030】

次に、本実施の形態に係るプラズマ処理方法について説明する。

【0031】

図４は、本実施の形態に係るプラズマ処理方法を説明するための図である。

【0032】

図４において、上のグラフに示すように、反射最小周波数Ｆ_１では第１の経路Ｌ_１の反射率が最小となり、反射最小周波数Ｆ_２では第２の経路Ｌ_２の反射率が最小となるが、本実施の形態では、下のグラフに示すように、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２の間でパルス的に交互に繰り返して変化させる。

【0033】

図４では、反射最小周波数Ｆ_１における反射率Ｒ_１と反射最小周波数Ｆ_２における反射率Ｒ_２とが同じであるため、反射最小周波数Ｆ_１の高周波電流を発生する期間Ｔ_１（以下、単に「期間Ｔ_１」という。）と反射最小周波数Ｆ_２の高周波電流を発生する期間Ｔ_２（以下、単に「期間Ｔ_２」という。）とを同じにすれば、第１の経路Ｌ_１近傍におけるプラズマの積算生成量と、第２の経路Ｌ_２近傍におけるプラズマの積算生成量とを等しくすることができ、これにより、ウエハＷの直上におけるプラズマの生成量とフォーカスリング１３の直上におけるプラズマの生成量とを等しくすることができる。その結果、チャンバ１１の内部において均一な分布のプラズマＰを得ることができる。

【0034】

また、ウエハＷの直上におけるプラズマの生成量とフォーカスリング１３の直上におけるプラズマの生成量との間に差を付けたい場合、例えば、期間Ｔ_１を期間Ｔ_２よりも長く設定することにより、第１の経路Ｌ_１近傍におけるプラズマの積算生成量を第２の経路Ｌ_２近傍におけるプラズマの積算生成量よりも大きくすることができ、もって、ウエハＷの直上におけるプラズマの生成量をフォーカスリング１３の直上におけるプラズマの生成量よりも大きくすることができる。また、期間Ｔ_２を期間Ｔ_１よりも長く設定することにより、第２の経路Ｌ_２近傍におけるプラズマの積算生成量を第１の経路Ｌ_１近傍におけるプラズマの積算生成量よりも大きくすることができ、もって、フォーカスリング１３の直上におけるプラズマの生成量をウエハＷの直上におけるプラズマの生成量よりも大きくすることができる。

【0035】

また、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２に他のＬＣ回路等を設けられて反射最小周波数Ｆ_１における反射率と反射最小周波数Ｆ_２における反射率とが異なる値となる場合、期間１を期間２と異なるように設定してもよく、例えば、反射最小周波数Ｆ_１における高周波電流の反射率Ｒ_１及び反射最小周波数Ｆ_２における高周波電流の反射率Ｒ_２の比率に応じて期間Ｔ_１及び期間Ｔ_２の比率を決定してもよい。具体的には、反射率Ｒ_１よりも反射率Ｒ_２が小さい場合（図５の上のグラフ参照。）、期間Ｔ_１を期間Ｔ_２よりも長く設定することにより（図５の下グラフ参照。）、第１の経路Ｌ_１近傍におけるプラズマの積算生成量と、第２の経路Ｌ_２近傍におけるプラズマの積算生成量とを略等しくすることができ、これにより、ウエハＷの直上におけるプラズマの生成量とフォーカスリング１３の直上におけるプラズマの生成量とを等しくすることができる。一方、期間Ｔ_１と期間Ｔ_２を等しくすることにより、第１の経路Ｌ_１近傍におけるプラズマの積算生成量を第２の経路Ｌ_２近傍におけるプラズマの積算生成量よりも小さくし、もって、ウエハＷの直上におけるプラズマの生成量をフォーカスリング１３の直上におけるプラズマの生成量よりも小さくしてもよい。

【0036】

ところで、第１の経路Ｌ_１近傍におけるプラズマの生成量Ｇ_１は、高周波電流の周波数が変化するに従い、反射最小周波数Ｆ_１を頂点としてなだらかに変化し、第２の経路Ｌ_２近傍におけるプラズマの生成量Ｇ_２は、高周波電流の周波数が変化するに従い、反射最小周波数Ｆ_２を頂点としてなだらかに変化する（図６の下グラフ参照。）。したがって、所定の周波数の範囲内において、第１の経路Ｌ_１近傍においてプラズマが生成されるとともに、第２の経路Ｌ_２近傍においてもプラズマが生成されることがある。

【0037】

そこで、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２の間の周波数に設定してもよい。例えば、反射最小周波数Ｆ_２よりも反射最小周波数Ｆ_１に近い周波数Ｆａに設定した場合、第２の経路Ｌ_２近傍においてある程度プラズマの生成を維持しつつ、第１の経路Ｌ_１近傍において多量のプラズマを生成することができ、反射最小周波数Ｆ_１よりも反射最小周波数Ｆ_２に近い周波数Ｆｂに設定した場合、第１の経路Ｌ_１近傍においてある程度プラズマの生成を維持しつつ、第２の経路Ｌ_２近傍において多量のプラズマを生成することができる。

【0038】

なお、本実施の形態では、図４乃至図６の上のグラフに示すように、反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２であっても反射率Ｒ_１、Ｒ_２が０とならないので、ＶＦ電源１６はある程度、高周波電流の反射を許容する反射耐性が高いものが好ましく、また、高周波電流の反射を見越して必要とされる高周波電流の量よりも多くの量の高周波電流を発するのが好ましい。

【0039】

次に、本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0040】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、特に、チャンバ１１の側壁１１ａに側壁電極２０が配置される点で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0041】

図７は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0042】

図７において、プラズマ処理装置２１のチャンバ１１は、側壁１１ａにおいてプラズマＰに対向するように配置された側壁電極２０を有し、側壁電極２０はＬＣ回路１５ｄを介してＶＦ電源１６へ接続される。

【0043】

プラズマ処理装置２１では、ＶＦ電源１６から側壁電極２０へ高周波電力を印加すると、プラズマＰが側壁電極２０近傍まで延伸し、プラズマＰ及び側壁電極２０の間にシースＳ_３が介在する。このとき、プラズマＰから陽イオンが側壁電極２０の電位に応じてチャンバ１１の側壁１１ａの内表面へ打ち込まれ、陽イオンはスパッタリングによって当該内表面に堆積した堆積物等を除去する。すなわち、チャンバ１１の側壁１１ａの内表面をクリーニングすることができる。

【0044】

本実施の形態では、第２の経路Ｌ_２が、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５ｄ、側壁電極２０、シースＳ_３、プラズマＰ、シースＳ_２及び上部電極１４を経由する。このとき、第２の経路Ｌ_２には、例えば、シースＳ_３のパス容量Ｃ_ｓ３が存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ互いに異なる固有の反射最小周波数Ｆ_１，Ｆ_２を有する。

【0045】

そこで、本実施の形態では、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を変化させることにより、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２を流れる高周波電流の量を調整し、プラズマＰの生成の実行とチャンバ１１の側壁１１ａの内表面のクリーニング（以下、単に「クリーニング」という。）の実行とを切り替える。例えば、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_１又は近似の周波数の高周波電流を発することによって第１の経路Ｌ_１近傍にプラズマＰを生成させ、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_２又は近似の周波数の高周波電流を発することによってクリーニングを実行する。すなわち、ＶＦ電源１６から発生する高周波電流の周波数を変化させるだけで、プラズマＰの生成の実行とクリーニングの実行とを切り替えることができるので、容易に所望のタイミングでクリーニングを実行することができる。

【0046】

次に、本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0047】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、特に、上部電極１４及び接地の間に配置されたスイッチングボックス２２を備える点で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0048】

図８は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0049】

図８において、プラズマ処理装置２３は、チャンバ１１の外であって、上部電極１４及び接地の間に配置されたスイッチングボックス２２を備え、サセプタ１２が誘電体で構成されて内部へ導電板１７が埋設され、ＬＣ回路１５が導電板１７へ接続される。

【0050】

スイッチングボックス２２は、内部に複数の容量の異なるコンデンサを有し、内部の経路を機械的に切り替えることによって所望の容量のコンデンサを選択してスイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_ｖを変化させる容量可変機構である。

【0051】

本実施の形態では、第１の経路Ｌ_１は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、導電板１７、サセプタ１２、ウエハＷ、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２、上部電極１４及びスイッチングボックス２２を経由し、第２の経路Ｌ_２は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、導電板１７、サセプタ１２、フォーカスリング１３、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２、上部電極１４及びスイッチングボックス２２を経由する。

【0052】

第１の経路Ｌ_１には、例えば、サセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２やスイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_ｖが存在し、第２の経路Ｌ_２には、例えば、サセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍ、フォーカスリング１３のパス容量Ｃ_ｆ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２やスイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_ｖが存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ互いに異なる固有の反射最小周波数Ｌ_１，Ｌ_２を有する。

【0053】

プラズマ処理装置２３では、プラズマＰの着火前後においてプラズマＰのパス容量Ｃ_ｐが大きく変化するため、反射最小周波数Ｆ_１も大きく変化する。このとき、第１の経路Ｌ_１へ大きな高周波電流を流すために、プラズマＰの着火前においてＶＦ電源１６からプラズマＰの着火前のプラズマＰのパス容量Ｃに基づく反射最小周波数Ｆ_１の高周波電流を発していた場合、プラズマＰの着火後では反射最小周波数Ｆ_１が大きく変化するため、第１の経路Ｌ_１へ大きな高周波電流を流すことが困難となり、プラズマＰの着火状態が維持できないおそれがある。

【0054】

そこで、本実施の形態では、プラズマＰの着火前後において反射最小周波数Ｆ_１が大きく変化しないように、好ましくは、反射最小周波数Ｆ_１が変化しないように、プラズマＰのパス容量Ｃの変化に応じてスイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_ｖを変化させる。これにより、ＶＦ電源１６からプラズマＰの着火前のプラズマＰのパス容量Ｃに基づく反射最小周波数Ｆ_１の高周波電流を発していても、プラズマＰの着火後に第１の経路Ｌ_１を流れる高周波電流の量が激減するのを防止することができ、もって、プラズマＰの着火状態を維持することができる。

【0055】

なお、スイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_ｖを変化させてもプラズマＰの着火前後において同一の反射最小周波数Ｆ_１を維持できない場合は、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を、プラズマＰの着火後の反射最小周波数Ｆ_１、又はその近傍値へ設定すればよい。

【0056】

次に、本発明の第４の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0057】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、特に、上部電極１４及び接地の間に配置されたサーキュレータ２４を備える点で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0058】

図９は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0059】

図９において、プラズマ処理装置２５は、チャンバ１１の外であって、上部電極１４及び接地の間に配置されたサーキュレータ２４を備え、サセプタ１２が誘電体で構成されて内部へ導電板１７が埋設され、ＬＣ回路１５が導電板１７へ接続される。

【0060】

本実施の形態では、第１の経路Ｌ_１は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５、導電板１７、サセプタ１２、ウエハＷ、シースＳ_１、プラズマＰ、シースＳ_２、上部電極１４及びサーキュレータ２４を経由し、第２の経路Ｌ_２は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５ｅ、サーキュレータ２４、上部電極１４、シースＳ_２、プラズマＰ、シースＳ_１、ウエハＷ、サセプタ１２、導電板１７及びＬＣ回路１５を経由する。

【0061】

第１の経路Ｌ_１には、例えば、ＬＣ回路１５のパス容量、サセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐやシースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２が存在し、第２の経路Ｌ_２には、例えば、ＬＣ回路１５ｅのパス容量、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、サセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍやＬＣ回路１５のパス容量が存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ互いに異なる固有の反射最小周波数Ｆ_１，Ｆ_２を有する。

【0062】

ところで、上述したように、第１の経路Ｌ_１はサセプタ１２から上部電極１４へ向けて進行するので、第１の経路Ｌ_１を高周波電流が流れる際、プラズマＰがサセプタ１２側、例えば、ウエハＷの近傍で多く生成され、第２の経路Ｌ_２は上部電極１４からサセプタ１２へ向けて進行するので、第２の経路Ｌ_２を高周波電流が流れる際、プラズマＰが上部電極１４の近傍で多く生成される。

【0063】

そこで、本実施の形態では、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を変化させることにより、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２を流れる高周波電流の量を調整してウエハＷ近傍のプラズマの生成量や上部電極１４近傍のプラズマの生成量を制御する。例えば、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_１又は近似の周波数の高周波電流を発することによってウエハＷ近傍のプラズマの生成量を増加させ、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_２又は近似の周波数の高周波電流を発することによって上部電極１４近傍のプラズマの生成量を増加させる。

【0064】

なお、本実施の形態では、サーキュレータ２４を用いて第２の経路Ｌ_２を構成したが、サーキュレータ２４の代わりにチャンバ１１の壁部を用いて第２の経路Ｌ_２を構成してもよい。この場合、第２の経路Ｌ_２は、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５ｅ、上部電極１４、シースＳ_２、プラズマＰ、チャンバ１１の壁部を経由する。

【0065】

次に、本発明の第５の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0066】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、主に、ＶＦ電源１６がサセプタ１２ではなく上部電極へ接続される点で上述した第１の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0067】

図１０は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0068】

図１０において、プラズマ処理装置２６では、上部電極１４がウエハＷに対向する内側電極２７と、フォーカスリング１３に対向し且つ内側電極２７を囲むように配置される外側電極２８とに分割され、内側電極２７及び外側電極２８は互いに絶縁され、サセプタ１２を誘電体で構成して内部へ導電板１７を埋設するとともに、サセプタ１２を接地させ、ＶＦ電源１６をコンデンサ２９やＬＣ回路１５ｆを介して内側電極２７へ接続させ、さらに、ＶＦ電源１６をコンデンサ２９やＬＣ回路１５ｇを介して外側電極２８へ接続させる。

【0069】

本実施の形態では、第１の経路Ｌ_１は、コンデンサ２９の下流における分岐点ｄからＬＣ回路１５ｆ、内側電極２７、シースＳ_２、プラズマＰ、シースＳ_１、ウエハＷ、サセプタ１２及び導電板１７を経由し、第２の経路Ｌ_２は、分岐点ｄからＬＣ回路１５ｇ、外側電極２８、シースＳ_２、プラズマＰ、シースＳ_１、フォーカスリング１３、サセプタ１２及び導電板１７を経由する。

【0070】

第１の経路Ｌ_１には、例えば、ＬＣ回路１５ｆのパス容量、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１やサセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍが存在し、第２の経路Ｌ_２には、例えば、ＬＣ回路１５ｇのパス容量、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、フォーカスリング１３のパス容量Ｃ_ｆ及びサセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍが存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ固有のパス容量を有し、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２は互いに異なる固有の反射最小周波数Ｆ_１，Ｆ_２を有する。

【0071】

そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を変化させることにより、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２を流れる高周波電流の量を調整して第１の経路Ｌ_１近傍のプラズマの生成量や第２の経路Ｌ_２近傍のプラズマの生成量を制御する。これにより、プラズマ処理装置２６でも、チャンバ１１の内部においてプラズマの生成量を局所的に制御することができる。

【0072】

上述したプラズマ処理装置２６でも、反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２が、ＶＦ電源１６が変化させることができる高周波電流の周波数の範囲に収まることが好ましいため、反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２を調整する必要が生じる場合があるが、この場合も、第１の実施の形態と同様に、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２へＬＣ回路１５等を追加してパス容量を変更すればよい。

【0073】

また、上述したプラズマ処理装置２６でも、第１の実施の形態と同様に、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２の間でパルス的に交互に繰り返して変化させる。この場合、プラズマ処理の目的等に応じて、期間Ｔ_１及び期間Ｔ_２を同じにしてもよく、期間１を期間２と異なるように設定してもよい。さらには、反射最小周波数Ｆ_１における高周波電流の反射率Ｒ_１及び反射最小周波数Ｆ_２における高周波電流の反射率Ｒ_２の比率に応じて期間Ｔ_１及び期間Ｔ_２の比率を決定してもよく、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２の間の周波数に設定してもよい。

【0074】

上述したプラズマ処理装置２６では、ＶＦ電源１６と、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２の分岐点ｄとの間にコンデンサ２９を設けたが、これにより、ＶＦ電源１６から接地に至るまでの高周波電流の経路において、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２の相対的な容量を小さくすることができ、もって、第１の経路Ｌ_１と第２の経路Ｌ_２の差を小さくすることができる。その結果、反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２を互いに近い周波数に設定することができ、もって、反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２をＶＦ電源１６が変化させることができる高周波電流の周波数の範囲へ確実に収めることができる。

【0075】

次に、本発明の第６の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0076】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第５の実施の形態と基本的に同じであり、主に、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２への高周波電力の供給が誘導結合によって行われる点で上述した第５の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0077】

図１１は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0078】

図１１において、プラズマ処理装置３０では、ＶＦ電源１６がコイル３１やコイル３２を介して接地し、第１の経路Ｌ_１のＬＣ回路１５ｆのコイル３３がコイル３１と対峙し、第２の経路Ｌ_２のＬＣ回路１５ｇのコイル３４がコイル３２と対峙する。

【0079】

ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_１の高周波電流が発せされると、コイル３１が第１の経路Ｌ_１におけるコイル３３と誘導結合し、第１の経路Ｌ_１に誘導電流である高周波電流が流れ、ＶＦ電源１６から反射最小周波数Ｆ_２の高周波電流が発せされると、コイル３２が第２の経路Ｌ_２におけるコイル３４と誘導結合し、第２の経路Ｌ_２に誘導電流である高周波電流が流れる。

【0080】

そこで、本実施の形態では、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を変化させて反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２に設定することにより、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌへ高周波電流を流して第１の経路Ｌ_１近傍のプラズマの生成量や第２の経路Ｌ_２近傍のプラズマの生成量を制御する。これにより、プラズマ処理装置３０でも、チャンバ１１の内部においてプラズマの生成量を局所的に制御することができる。

【0081】

但し、誘導結合では反射最小周波数以外の高周波電流によって誘導電流が生じないため、本実施の形態では、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２以外の周波数に設定すると、チャンバ１１の内部においてプラズマが生じない、また、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１又は反射最小周波数Ｆ_２に設定すると、第１の経路Ｌ_１近傍のみ、又は第２の経路Ｌ_２の近傍のみにプラズマが生じる。

【0082】

上述したプラズマ処理装置３０では、ＶＦ電源１６からの配線が第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２に直接接続されないため、ＶＦ電源１６は第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２からの高周波電流の反射を受けることが無く、ＶＦ電源１６の信頼性を向上することができる。

【0083】

上述したプラズマ処理装置３０でも、反射最小周波数Ｆ_１や反射最小周波数Ｆ_２を調整するために、第５の実施の形態と同様に、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２へＬＣ回路１５等を追加してパス容量を変更すればよい。また、上述したプラズマ処理装置３０でも、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を反射最小周波数Ｆ_１及び反射最小周波数Ｆ_２の間でパルス的に交互に繰り返して変化させる。この場合も、期間Ｔ_１及び期間Ｔ_２を同じにしてもよく、期間１を期間２と異なるように設定してもよい。

【0084】

上述した第５の実施の形態や第６の実施の形態では、上部電極１４が内側電極２７及び外側電極２８に分割されたが、上部電極１４の分割の形態はこれに限られず、例えば、図１２（Ａ）に示すように、上部電極１４を同心円状に内側電極３５、中間電極３６、外側電極３７の３つの電極に分割してもよく、図１２（Ｂ）に示すように、例えば、多数の正六角形のハニカム状電極３８に分割してもよい。この場合、各電極へ向けてＶＦ電源１６からの配線が分岐されるか、各電極へ誘導結合用のコイルが設けられるが、多数の電極へ分割する場合、分岐によって配線が煩雑になるため、各電極へ誘導結合用のコイルが設けることが構造の簡素化の観点からは好ましい。

【0085】

次に、本発明の第７の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0086】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第５の実施の形態と基本的に同じであり、特に、チャンバ１１の側壁１１ｂに側壁電極３９が配置される点で上述した第５の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0087】

図１３は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0088】

図１３において、プラズマ処理装置４０のチャンバ１１は、側壁１１ｂにおいてプラズマＰに対向するように配置された側壁電極３９を有し、側壁電極３９はＬＣ回路１５ｈを介してＶＦ電源１６へ接続される。

【0089】

プラズマ処理装置４０では、ＶＦ電源１６から側壁電極３９へ高周波電力を印加すると、第２の実施の形態と同様に、プラズマＰが側壁電極３９近傍まで延伸し、プラズマＰ及び側壁電極３９の間にシースＳ_４が介在する。このとき、プラズマＰから陽イオンが側壁電極３９の電位に応じてチャンバ１１の側壁１１ｂの内表面へ打ち込まれ、陽イオンはスパッタリングによって当該内表面に堆積した堆積物等を除去する。すなわち、チャンバ１１の側壁１１ｂの内表面をクリーニングすることができる。

【0090】

本実施の形態では、第２の経路Ｌ_２が、ＶＦ電源１６から発してＬＣ回路１５ｈ、側壁電極３９、シースＳ_４、プラズマＰ、シースＳ_１、サセプタ１２及び導電板１７を経由する。このとき、第２の経路Ｌ_２には、例えば、シースＳ_４のパス容量Ｃ_ｓ４が存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ互いに異なる固有の反射最小周波数Ｆ_１，Ｆ_２を有する。

【0091】

すなわち、本実施の形態でも、第２の実施の形態と同様に、ＶＦ電源１６から発する高周波電流の周波数を変化させるだけで、第１の経路Ｌ_１や第２の経路Ｌ_２を流れる高周波電流の量を調整してプラズマＰの生成の実行とチャンバ１１の側壁１１ｂの内表面のクリーニングの実行とを切り替えることができるので、容易に所望のタイミングでクリーニングを実行することができる。

【0092】

次に、本発明の第８の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。

【0093】

本実施の形態は、その構成や作用が上述した第５の実施の形態と基本的に同じであり、特に、サセプタ１２（導電板１７）及び接地の間に配置されたスイッチングボックス２２を備える点で上述した第５の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

【0094】

図１４は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

【0095】

図１４において、プラズマ処理装置４１は、チャンバ１１の外であって、サセプタ１２及び接地の間に配置されたスイッチングボックス２２を備える。

【0096】

本実施の形態では、第１の経路Ｌ_１は、ＬＣ回路１５ｆ、内側電極２７、シースＳ_２、プラズマＰ、シースＳ_１、ウエハＷ、サセプタ１２、導電板１７及びスイッチングボックス２２を経由し、第２の経路Ｌ_２は、ＬＣ回路１５ｇ、外側電極２８、シースＳ_２、プラズマＰ、シースＳ_１、フォーカスリング１３、サセプタ１２、導電板１７及びスイッチングボックス２２を経由する。

【0097】

第１の経路Ｌ_１には、例えば、ＬＣ回路１５ｆのパス容量、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、サセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍやスイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３・・・・Ｃ_ｎが存在し、第２の経路Ｌ_２には、例えば、ＬＣ回路１５ｇのパス容量、シースＳ_２のパス容量Ｃ_ｓ２、プラズマＰのパス容量Ｃ_ｐ、シースＳ_１のパス容量Ｃ_ｓ１、フォーカスリング１３のパス容量Ｃ_ｆ及びサセプタ１２のパス容量Ｃ_ｍが存在するため、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２はそれぞれ固有のパス容量を有し、第１の経路Ｌ_１及び第２の経路Ｌ_２は互いに異なる固有の反射最小周波数Ｆ_１，Ｆ_２を有する。

【0098】

プラズマ処理装置４１でも、プラズマ処理装置２３と同様に、プラズマＰの着火前後においてプラズマＰのパス容量Ｃ_ｐが大きく変化するため、反射最小周波数Ｆ_１も大きく変化する。

【0099】

そこで、本実施の形態でも、第３の実施の形態と同様に、プラズマＰの着火前後において反射最小周波数Ｆ_１が大きく変化しないように、好ましくは、反射最小周波数Ｆ_１が変化しないように、プラズマＰのパス容量Ｃの変化に応じてスイッチングボックス２２のパス容量Ｃ_ｎを変化させる。これにより、ＶＦ電源１６からプラズマＰの着火前のプラズマＰのパス容量Ｃに基づく反射最小周波数Ｆ_１の高周波電流を発していても、プラズマＰの着火状態を維持することができる。

【0100】

以上、本発明について、上述した各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではない。

【0101】

例えば、上述した各実施の形態では、高周波電流の経路が２つ（第１の経路Ｌ_１、第２の経路Ｌ_２）のみ存在するものとして説明したが、ＶＦ電源１６及び接地の間において容量が異なる経路が他にも存在すれば、それらも高周波電流の経路となり得るため、プラズマ処理装置における高周波電流の経路の数は２つに限られない。このとき、各経路の反射最小周波数の高周波電流をＶＦ電源１６から発することにより、より局所的にプラズマの生成量を制御することができる。

【0102】

また、本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータ（図示しない）等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

【0103】

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

【0104】

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。

【0105】

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

【0106】

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

【0107】

上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

【符号の説明】

【0108】

１０ ウエハ検査装置
１１ チャンバ
１２ サセプタ
１３ フォーカスリング
１４ 上部電極
１５，１５ａ〜１５ｇ ＬＣ回路
１６ ＶＦ電源
１８，２７ 内側電極
１９，２８ 外側電極
２０，３９ 側壁電極
２２ スイッチングボックス
２４ サーキュレータ
２６ 内側電極
２９ コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】