特開 2022-185603 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022185603

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20221208BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20221208BHJP

   C23C 16/507 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

H05H1/46 R

H01L21/302 101C

C23C16/507

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021093324

(22)【出願日】2021-06-03

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大地

(72)【発明者】

【氏名】森川 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】土居 謙太

(72)【発明者】

【氏名】中村 敏幸

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA04

2G084AA05

2G084BB05

2G084BB06

2G084BB29

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD03

2G084DD04

2G084DD13

2G084DD38

2G084DD55

2G084HH22

2G084HH24

2G084HH32

4K030CA04

4K030CA12

4K030FA03

4K030FA04

4K030GA02

4K030KA30

4K030LA15

5F004AA01

5F004AA15

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB29

5F004BC03

5F004BD04

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA06

5F004DA00

5F004DA11

5F004DA18

(57)【要約】

【課題】共振点の位置を制御可能であり、かつ、共振点をコイルアンテナの出力端に近づけることが可能なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】入力端２１Ｉと出力端２１Ｏとを備えるＩＣＰアンテナ２１と、付加インダクタ２４と可変キャパシタ２５とが直列に接続された直列回路と、可変キャパシタ２５の容量を変更する制御装置３３と、を備え、入力端２１Ｉは、アンテナ用整合器２２を介してアンテナ用電源２３に接続され、出力端２１Ｏは、付加インダクタ２４に接続され、付加インダクタ２４は、可変キャパシタ２５を介して接地端に接続される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力端と出力端とを備えるコイルアンテナと、
付加インダクタと可変キャパシタとが直列に接続された直列回路と、
前記可変キャパシタの容量を変更する制御部と、を備え、
前記入力端は、マッチング回路を介して高周波電源に接続され、
前記出力端は、前記付加インダクタに接続され、
前記付加インダクタは、前記可変キャパシタを介して接地端に接続される
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記制御部が設定する前記可変キャパシタの容量の範囲は、第１容量を含み、
前記第１容量は、前記範囲のなかで共振点が前記出力端に最も近いときの前記可変キャパシタの容量であり、
前記制御部は、前記コイルアンテナによるプラズマの生成開始時に、前記可変キャパシタの容量を前記第１容量にする処理を実行する
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記プラズマの生成開始後に、
前記出力端から前記入力端に向けて前記共振点を移動させるための前記可変キャパシタの容量の特定に前記入力端におけるピークピーク値を用いる
請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記特定に、前記出力端におけるピークピーク値をさらに用いる
請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記コイルアンテナに接続される容量結合アンテナをさらに備え、
前記制御部が設定する前記可変キャパシタの容量の範囲は、第１特定容量と第２特定容量とを含み、
前記第１特定容量は、前記範囲のなかで共振点が前記コイルアンテナと前記容量結合アンテナとの接続点に最も近いときの前記可変キャパシタの容量であり、
前記第２特定容量は、前記第１特定容量とは異なる前記可変キャパシタの容量であり、
前記制御部は、前記可変キャパシタの容量を前記第１特定容量にする処理と、前記可変キャパシタの容量を前記第２特定容量にする処理と、を別々に実行する
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置の一例であるエッチング装置は、プラズマを生成するためのコイルアンテナを備える。コイルアンテナは、入力端がマッチング回路を介して高周波電源に接続されるとともに、出力端が接地端に接続される（例えば、特許文献１を参照）。このようなエッチング装置の分野において、プラズマ密度の分布を新たな分布に変えることは、依然として強く要求されている。例えば、コイルアンテナと接地端との間に可変キャパシタを設け、可変キャパシタの容量を制御して共振点を移動させることにより、プラズマ密度の分布を変更する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１５７５２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

可変キャパシタを介してコイルアンテナの出力端を接地端に接続する構成は、コイルアンテナの出力端に共振点を近づけることが原理的に制限されるため、コイルアンテナの出力端に共振点を近づけた新たなプラズマ密度の分布を得るうえで改善の余地を残す。なお、このような事情は、エッチング装置に限らず、スパッタ装置やＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも共通する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するためのプラズマ処理装置は、入力端と出力端とを備えるコイルアンテナと、付加インダクタと可変キャパシタとが直列に接続された直列回路と、前記可変キャパシタの容量を変更する制御部と、を備え、前記入力端は、マッチング回路を介して高周波電源に接続され、前記出力端は、前記付加インダクタに接続され、前記付加インダクタは、前記可変キャパシタを介して接地端に接続される。

【0006】

上記構成によれば、制御部が可変キャパシタの容量を変更することで、共振点の位置を制御できる。そして、コイルアンテナと可変キャパシタとの間に付加インダクタが介在する分だけ、共振点をコイルアンテナの出力端に近づけることが可能となる。

【0007】

上記プラズマ処理装置において、前記制御部が設定する前記可変キャパシタの容量の範囲は、第１容量を含み、前記第１容量は、前記範囲のなかで共振点が前記出力端に最も近いときの前記可変キャパシタの容量であり、前記制御部は、前記コイルアンテナによるプラズマの生成開始時に、前記可変キャパシタの容量を前記第１容量にする処理を実行することが好ましい。

【0008】

コイルアンテナを用いたプラズマ生成は、容量性のプラズマ生成からはじめられる。また、共振点がコイルアンテナの出力端に近いことは、入力端におけるピークピーク値を最も高めることである。したがって、コイルアンテナによるプラズマの生成開始時に共振点を出力端に近づけることで、容量性のプラズマを生成しやすくすること、ひいては、コイルアンテナによるプラズマの生成開始を安定させることが可能ともなる。

【0009】

上記プラズマ処理装置において、前記制御部は、前記プラズマの生成開始後に、前記出力端から前記入力端に向けて前記共振点を移動させるための前記可変キャパシタの容量の特定に前記入力端におけるピークピーク値を用いることが好ましい。

【0010】

共振点が出力端から入力端に向けて移動するほど、入力端におけるピークピーク値は低められる。入力端におけるピークピーク値を用いて容量を特定する構成であれば、共振点を出力端から入力端に向けて移動させることの精度を高めることが可能である。コイルアンテナを用いたプラズマ生成は、容量性のプラズマから誘導性のプラズマを誘起する。容量性のプラズマを生成した後に共振点を出力端から入力端に向けて移動させることは、入力端におけるピークピーク値を最も高めてから低めることであり、誘導性のプラズマが誘起された状態において容量性のプラズマの偏りを抑えることである。結果として、誘導性のプラズマが生成された状態でプラズマの分布を均一にすることが可能ともなる。

【0011】

上記プラズマ処理装置において、前記制御部は、前記特定に、前記出力端におけるピークピーク値をさらに用いることが好ましい。
共振点が出力端から入力端に向けて移動するほど、出力端におけるピークピーク値は高められる。入力端におけるピークピーク値と出力端におけるピークピーク値とを用いて容量を特定する構成であれば、特定された容量による共振点の移動先をより高い精度で設定することが可能ともなる。

【0012】

上記プラズマ処理装置において、前記コイルアンテナに接続される容量結合アンテナをさらに備え、前記制御部が設定する前記可変キャパシタの容量の範囲は、第１特定容量と第２特定容量とを含み、前記第１特定容量は、前記範囲のなかで共振点が前記コイルアンテナと前記容量結合アンテナとの接続点に最も近いときの前記可変キャパシタの容量であり、前記第２特定容量は、前記第１特定容量とは異なる前記可変キャパシタの容量であり、前記制御部は、前記可変キャパシタの容量を前記第１特定容量にする処理と、前記可変キャパシタの容量を前記第２特定容量にする処理と、を別々に実行することが好ましい。

【0013】

コイルアンテナと容量結合アンテナとの接続点に共振点が位置するとき、容量結合アンテナにおけるピークピーク値は相対的に低く、反対に、コイルアンテナと容量結合アンテナとの接続点から共振点が離れるほど、容量結合アンテナにおけるピークピーク値は相対的に高められる。可変キャパシタの容量が第１特定容量と第２特定容量とに別々に設定される構成であれば、容量結合アンテナにおけるピークピーク値を相対的に低めた状態と、容量結合アンテナにおけるピークピーク値を相対的に高めた状態とが別々に実現される。これにより、容量結合アンテナによる堆積物の除去と停止等のように、容量結合アンテナの機能をスイッチングすることが可能ともなる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】エッチング装置の装置構成を示す模式図。

【図2】エッチング装置における回路構成及び制御装置の構成を示す模式図。

【図3】ＩＣＰアンテナ及び付加インダクタにおけるピークピーク値を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、プラズマ処理装置の一実施形態について図１～図３を参照して説明する。
図１に示すように、プラズマ処理装置の一例であるエッチング装置１０は、有底筒体形状を有したチャンバ本体１１と、チャンバ本体１１の上側開口を封止する誘電窓１２とを備える。チャンバ本体１１及び誘電窓１２は、チャンバ空間１１Ｓを区画する。

【0016】

チャンバ本体１１は、アルミニウム等の金属構造体である。誘電窓１２は、石英からなる基材１２Ａと、ポリイミド等の樹脂からなる樹脂膜である被覆部１２Ｂとを備える。被覆部１２Ｂは、基材１２Ａにおけるチャンバ空間１１Ｓ側の表面を被覆する。

【0017】

チャンバ空間１１Ｓには、ステージ１３が収納される。ステージ１３は、エッチングの対象である基板Ｓを保持する。ステージ１３に内蔵されたバイアス電極１３Ｐは、バイアス用整合器１４を介してバイアス用電源１５に接続される。バイアス用電源１５は、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。バイアス用整合器１４は、バイアス用電源１５の出力インピーダンスと、高周波電力が入力される負荷の入力インピーダンスとを整合させることで、負荷による反射波を抑える。

【0018】

誘電窓１２に対してチャンバ空間１１Ｓとは反対側には、コイルアンテナの一例であるＩＣＰアンテナ２１が配置される。ＩＣＰアンテナ２１は、例えば、基板Ｓの周方向に２回半巻き回された渦巻き形状を各段に有する２段のコイルから構成される。ＩＣＰアンテナ２１は、所定のインダクタンスを有する。例えば、ＩＣＰアンテナ２１のインダクタンスは、０．３μＨ以上４．０μＨ以下が好ましい。

【0019】

ＩＣＰアンテナ２１は、入力端２１Ｉと、出力端２１Ｏとを備える。入力端２１Ｉは、ＩＣＰアンテナ２１を構成する２段のコイルのうち下段に位置するコイルの端部であって、渦巻き形状における外側の端部である。出力端２１Ｏは、ＩＣＰアンテナ２１を構成する２段のコイルのうち上段に位置するコイルの端部であって、渦巻き形状における中心側の端部である。

【0020】

ＩＣＰアンテナ２１の入力端２１Ｉには、アンテナ用整合器２２を介して、アンテナ用電源２３が接続される。アンテナ用電源２３は、高周波電源の一例であって、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。アンテナ用整合器２２は、マッチング回路の一例である。アンテナ用整合器２２は、アンテナ用電源２３の出力インピーダンスと、アンテナ用電源２３からの高周波電力が入力される負荷の入力インピーダンスとを整合させることで、負荷による反射波を抑える。

【0021】

ＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏは、ノードＮ１を介して付加インダクタ２４に接続される。付加インダクタ２４は、可変キャパシタ２５を介して接地端に接続される。すなわち、付加インダクタ２４と可変キャパシタ２５とがＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏを接地端に接続する直列回路を構成する。

【0022】

可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲は、例えば、１０ｐＦ以上１０００ｐＦ以下である。付加インダクタ２４のインダクタンスＬは、例えば、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃに対して、ωＬ－１／ωＣ＝０（ωは、角周波数）を満たす何れかの値が設定される。具体例として、付加インダクタ２４のインダクタンスＬは、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲のなかの最大値を用いた数値計算によって、ＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏに共振点ＲＰ（図３参照）が位置するように算出された値として設定される。例えば、付加インダクタ２４のインダクタンスＬは、０．３μＨ以上２．０μＨ以下が好ましい。

【0023】

可変キャパシタ２５の容量Ｃが変更されることで、共振点ＲＰがＩＣＰアンテナ２１の内部で移動する。これにより、入力端２１Ｉ及び出力端２１Ｏを含めたＩＣＰアンテナ２１内部の各位置におけるピークピーク値、すなわちＶｐｐが変化する。Ｖｐｐは、高周波回路中の各位置における電圧の最高値と最低値との差である。

【0024】

誘電窓１２とＩＣＰアンテナ２１との間には、容量結合アンテナ２６が配置される。容量結合アンテナ２６は、誘電窓１２の上方において、誘電窓１２と平行に放射状に延びる電極である。チャンバ空間１１Ｓ内にプラズマＰを生成した状態で容量結合アンテナ２６に電圧が印加されると、イオンが誘電窓１２の内面に引き込まれる。これにより、誘電窓１２の内面に付着する堆積物が除去される。

【0025】

ＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏには、ノードＮ１を介して、付加インダクタ２４と容量結合アンテナ２６とが並列に接続される。すなわち、ノードＮ１は、ＩＣＰアンテナ２１と容量結合アンテナ２６との接続点である。なお、ノードＮ１は、高周波電力の伝送路において、出力端２１Ｏと電気的にほぼ等しい。

【0026】

チャンバ本体１１は、排気ポート１１Ｐを備える。排気ポート１１Ｐには、チャンバ空間１１Ｓの流体を排気する排気部３１が接続されている。排気部３１は、例えば、チャンバ空間１１Ｓの圧力を調整する圧力調整弁や各種のポンプから構成されている。

【0027】

誘電窓１２は、ガス供給ポート１２Ｐを備える。ガス供給ポート１２Ｐには、チャンバ空間１１Ｓにエッチングガスを流すガス供給部３２が接続される。ガス供給部３２は、例えば、フッ素含有ガスの一例である六フッ化硫黄ガスやホウ素含有ガスの一例である三フッ化ホウ素を供給するマスフローコントローラである。

【0028】

エッチング装置１０は、制御装置３３を備える。制御装置３３は、エッチング装置１０の各部を制御して、チャンバ空間１１Ｓ内にプラズマＰを生成させるための各種処理を実行する。

【0029】

図２に示すように、アンテナ用整合器２２は、一例として、２つの可変キャパシタ２２Ａ，２２Ｂと、２つの固定キャパシタ２２Ｃ，２２Ｄとによって構成される。アンテナ用電源２３には、ノードＮ２を介して２つの可変キャパシタ２２Ａ，２２Ｂが並列に接続される。可変キャパシタ２２Ａは、一方の端子がノードＮ２を介してアンテナ用電源２３に接続され、かつ、他方の端子が接地端に接続される。可変キャパシタ２２Ｂは、一方の端子がノードＮ２を介してアンテナ用電源２３に接続され、かつ、他方の端子が２つの固定キャパシタ２２Ｃ，２２Ｄによって構成された並列回路を介してＩＣＰアンテナ２１の入力端２１Ｉに接続される。

【0030】

［制御装置］
制御装置３３は、制御部３３Ａと、記憶部３３Ｂと、検知部３３Ｃとを備える。制御部３３Ａは、エッチング装置１０の各部の駆動を制御する。記憶部３３Ｂは、エッチング装置１０を構成する各部の駆動を制御するためのプログラム及びプロセス条件を記憶する。検知部３３Ｃは、入力端２１ＩにおけるＶｐｐである入力Ｖｐｐと、出力端２１ＯにおけるＶｐｐである出力Ｖｐｐとを検知する。

【0031】

記憶部３３Ｂは、プロセス条件の具体例として、第１目標値、第２目標値、第３目標値、及び、第４目標値を記憶する。第１目標値は、プラズマＰの生成開始時に用いられる可変キャパシタ２５の容量Ｃである。第１目標値は、第１容量の一例である。第１容量は、容量Ｃの変更によって移動する共振点ＲＰのなかで最も出力端２１Ｏに近い共振点ＲＰを得るときの容量Ｃの値である。

【0032】

第１目標値は、例えば、ＩＣＰアンテナ２１を用いてプラズマＰを生成し始める試験によって得られてもよい。当該試験では、複数の容量Ｃを可変キャパシタ２５に設定し、ＩＣＰアンテナ２１を用いたプラズマＰの生成が各容量Ｃにおいてそれぞれ実施される。そして、設定された複数の容量Ｃのなかで入力Ｖｐｐが最も大きいときの容量Ｃが第１目標値として設定されてもよい。

【0033】

あるいは、第１目標値は、付加インダクタ２４のインダクタンスＬ、及び、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲を用いた数値計算によって得られてもよい。例えば、当該数値計算では、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲のうち、出力Ｖｐｐが最も小さくなるように計算された容量Ｃが第１目標値として設定されてもよい。

【0034】

第２目標値は、プラズマＰの生成開始後に用いられる入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの値である。入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第２目標値であるときの容量Ｃは、第２容量の一例である。第２容量は、第１容量と異なる値であって、一例として、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとがほぼ等しいときの容量Ｃの値である。

【0035】

第２目標値は、例えば、ＩＣＰアンテナ２１を用いてプラズマＰを生成し続ける試験によって得られてもよい。当該試験では、複数の容量Ｃを可変キャパシタ２５に設定し、ＩＣＰアンテナ２１を用いたプラズマＰの生成が各容量Ｃにおいてそれぞれ実施される。そして、設定された複数の容量Ｃのなかで、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとがほぼ等しいときの入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第２目標値として設定されてもよい。

【0036】

あるいは、第２目標値は、ＩＣＰアンテナ２１のインダクタンス、付加インダクタ２４のインダクタンスＬ、及び、可変キャパシタ２５の容量Ｃを用いた数値計算によって得られてもよい。当該数値計算では、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲のうち、生成開始後の入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとがほぼ等しいときの入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第２目標値として設定されてもよい。

【0037】

第３目標値は、容量結合アンテナ２６による誘電窓１２の内面に付着した堆積物の除去が停止されるときに用いられる入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの値である。入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第３目標値であるときの容量Ｃは、第１特定容量の一例である。第１特定容量は、一例として、共振点ＲＰが最もノードＮ１の近くに位置するときの容量Ｃの値である。なお、本実施形態では、出力端２１ＯとノードＮ１とが電気的にほぼ等しいため、出力ＶｐｐとノードＮ１におけるＶｐｐとが一致する。したがって、第１特定容量は、第１容量と一致する。

【0038】

第３目標値は、付加インダクタ２４のインダクタンスＬ、及び、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲を用いた数値計算によって得られてもよい。例えば、当該数値計算では、可変キャパシタ２５が取り得る容量Ｃの範囲のうち、ノードＮ１におけるＶｐｐが最も小さくなる容量Ｃの値が算出される。そして、算出された容量Ｃが適用されたときの入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第３目標値として設定されてもよい。

【0039】

第４目標値は、容量結合アンテナ２６によって誘電窓１２の内面に付着した堆積物を除去するときに用いられる入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの値である。第４目標値は、第３目標値とは異なる値である。入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第４目標値であるときの容量Ｃは、第２特定容量の一例である。第２特定容量は、第１特定容量と異なる容量Ｃの値である。

【0040】

第４目標値は、一例として、第２目標値と同一の値が用いられる。この場合、第２特定容量は、第２容量と一致する。なお、第４目標値は、第３目標値と異なる値であれば、第２目標値と異なる値であってもよい。

【0041】

第４目標値は、例えば、ＩＣＰアンテナ２１を用いてプラズマＰを生成し続ける試験によって得られてもよい。当該試験では、複数の容量Ｃを可変キャパシタ２５に設定し、ＩＣＰアンテナ２１を用いたプラズマＰの生成が各容量Ｃにおいてそれぞれ実施される。そして、設定された複数の容量Ｃのなかで、出力Ｖｐｐが容量結合アンテナ２６によって堆積物を除去できる程度の大きさであるときの入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐが第４目標値として設定されてもよい。

【0042】

［実施形態の作用］
以下、図３を参照してエッチング装置１０の作用について説明する。図３に示すグラフ４０は、プラズマＰの生成開始時及び生成開始後におけるＩＣＰアンテナ２１及び付加インダクタ２４の各位置のＶｐｐを模式的に示している。なお、図３に示すグラフ４０の横軸において、左端が入力端２１Ｉを示し、破線４１の位置が出力端２１Ｏ及びノードＮ１を示し、破線４２の位置が付加インダクタ２４と可変キャパシタ２５との接続点を示す。

【0043】

まず、制御部３３Ａは、排気部３１を制御することで、チャンバ空間１１Ｓを所定の圧力まで排気する。次に、制御部３３Ａは、ガス供給部３２を制御することで、チャンバ空間１１Ｓにエッチングガスを供給する。さらに、制御部３３Ａは、記憶部３３Ｂに記憶された第１目標値を参照して、可変キャパシタ２５の容量Ｃを第１容量に設定する。そして、制御部３３Ａは、アンテナ用電源２３を制御してＩＣＰアンテナ２１に高周波電力を供給する。これにより、チャンバ空間１１Ｓ内ではプラズマＰの一例である容量性のプラズマの生成が始められる。

【0044】

図３に示すように、プラズマＰの生成開始時において、制御部３３Ａが可変キャパシタ２５の容量Ｃを第１容量に設定することで、共振点ＲＰが出力端２１Ｏの最も近くに位置する。入力Ｖｐｐは、共振点ＲＰがＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏに最も近いときに最も大きくなる。結果として、ＩＣＰアンテナ２１によるプラズマＰの生成開始時に共振点ＲＰを出力端２１Ｏに近づけることで、入力端２１Ｉの近傍で容量性のプラズマを生成しやすくすることができる。そして、ＩＣＰアンテナ２１によるプラズマＰの生成開始を安定させることが可能ともなる。

【0045】

仮に、付加インダクタ２４を含まない構成の場合では、共振点ＲＰを出力端２１Ｏに近づけようとしても、可変キャパシタ２５のリアクタンス（１／ωＣ）が存在する分だけ、共振点ＲＰが出力端２１Ｏから入力端２１Ｉに向かって変位してしまう。これに対して、ＩＣＰアンテナ２１と可変キャパシタ２５との間に付加インダクタ２４を設けた場合では、付加インダクタ２４と可変キャパシタ２５との合成リアクタンスは、ωＬ－１／ωＣとして表される。そして、ωＬ－１／ωＣ＝０を満たすように付加インダクタ２４のインダクタンスＬと可変キャパシタ２５の容量Ｃとを設定することで、共振点ＲＰを出力端２１Ｏにより近づけることができる。

【0046】

また、出力端２１ＯとノードＮ１とが電気的にほぼ等しいことから、プラズマＰの生成開始時において、ノードＮ１には共振点ＲＰが位置した状態となる。換言すると、プラズマＰの生成開始時において、制御部３３Ａによって設定された容量Ｃは、第１容量であるとともに第１特定容量でもある。ノードＮ１に共振点ＲＰが位置するとき、ノードＮ１におけるＶｐｐ、すなわち、容量結合アンテナ２６のＶｐｐが最も小さい状態であるため、容量結合アンテナ２６による容量性のプラズマ生成が抑制される。したがって、プラズマＰの生成開始時には、容量結合アンテナ２６による誘電窓１２の内面に付着した堆積物の除去が停止される。

【0047】

次いで、プラズマＰの生成開始後において、制御部３３Ａは、記憶部３３Ｂに記憶された第２目標値と、検知部３３Ｃが検知した入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの実測値とを参照して、可変キャパシタ２５の容量Ｃを第２容量に設定する。

【0048】

具体的に、制御部３３Ａは、検知部３３Ｃが検知した入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの測定値が第２目標値に近づくように、制御データを用いて第２容量を特定する。制御データは、例えば、検知部３３Ｃの測定値が第２目標値に近づくように、第２目標値と測定値との差分値と、容量Ｃとを関係づけた関係式あるいはテーブルである。共振点ＲＰが出力端２１Ｏから入力端２１Ｉに向けて移動するほど、出力Ｖｐｐが高められるとともに入力Ｖｐｐが低められるため、このような関係性を示す関係式あるいはテーブルを制御データとして用いればよい。制御データは、記憶部３３Ｂに記憶される。

【0049】

プラズマＰの生成開始後において、制御部３３Ａは、可変キャパシタ２５の容量Ｃを、第２目標値と入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの実測値とから特定された第２容量に設定する。制御部３３Ａが容量Ｃを第２容量に設定することで、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとがほぼ等しい状態となるように、共振点ＲＰが出力端２１Ｏから入力端２１Ｉと出力端２１Ｏとの間に移動する。

【0050】

プラズマＰの生成過程では、最初に容量性のプラズマが生成された後、容量性のプラズマからプラズマＰの一例である誘導性のプラズマが誘起される。容量性のプラズマを生成した後に共振点ＲＰを出力端２１Ｏから遠ざけることは、入力Ｖｐｐを最も高めてから低めることであって、誘導性のプラズマが誘起された状態において容量性のプラズマの偏りを抑えることである。結果として、プラズマＰの生成開始後において、誘導性のプラズマが生成された状態でプラズマＰの分布が均一な状態となる。

【0051】

また、本実施形態では、プラズマＰの生成開始後において、制御部３３Ａによって設定された容量Ｃは、第２容量であるとともに第２特定容量でもある。共振点ＲＰが出力端２１Ｏから入力端２１Ｉと出力端２１Ｏとの間に移動することで、共振点ＲＰが出力端２１Ｏに位置するときよりもノードＮ１におけるＶｐｐ、すなわち、容量結合アンテナ２６のＶｐｐが高められた状態となる。結果として、プラズマＰの生成開始後には、容量結合アンテナ２６による容量性のプラズマ生成が行われる。これにより、容量結合アンテナ２６によって誘電窓１２の内面に付着した堆積物が除去されるとともに、誘電窓１２の内面への新たな堆積物の付着が抑制される。

【0052】

エッチング装置１０は、一例として、以下のエッチング条件を用いてプラズマＰの生成を行う。なお、エッチング条件は、以下の条件に限定されるものではない。
［エッチング条件］
・基板 ：サファイア基板
・アンテナ用高周波電力 ：２１００Ｗ
・バイアス用高周波電力 ：１０００Ｗ
・バイアス用高周波電力の周波数：２ＭＨｚ
・エッチングガス ：ＢＣｌ３
・エッチングガス流量 ：１５０ｓｃｃｍ
［実施形態の効果］
上記実施形態によれば以下に列挙する効果を得ることができる。

【0053】

（１）制御部３３Ａが可変キャパシタ２５の容量Ｃを変更することで、共振点ＲＰの位置を制御できる。そして、ＩＣＰアンテナ２１と可変キャパシタ２５との間に付加インダクタ２４が介在する分だけ、共振点ＲＰをＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏに近づけることが可能となる。

【0054】

（２）ＩＣＰアンテナ２１によるプラズマＰの生成開始時において、可変キャパシタ２５の容量Ｃを第１容量に設定することで、共振点ＲＰが出力端２１Ｏの最も近くに位置する。これにより、入力Ｖｐｐが最も高められた状態となる。したがって、容量性のプラズマを生成しやすくすること、ひいては、ＩＣＰアンテナ２１によるプラズマＰの生成開始を安定させることが可能ともなる。

【0055】

（３）プラズマＰの生成開始後において、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとが第２目標値に近づくように可変キャパシタ２５の容量Ｃを第２容量に設定することで、共振点ＲＰが出力端２１Ｏから入力端２１Ｉと出力端２１Ｏとの間に移動する。これにより、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとがほぼ等しい状態となる。結果として、容量性のプラズマによるプラズマＰの偏りが抑えられるため、プラズマＰの生成開始後におけるプラズマＰの分布を均一にできる。

【0056】

（４）制御部３３Ａが第２容量を特定する際に、検知部３３Ｃが検知した入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの測定値を用いることで、共振点ＲＰを出力端２１Ｏから入力端２１Ｉに向けて移動させることの精度を高めることが可能である。

【0057】

（５）プラズマＰの生成開始時では、可変キャパシタ２５の容量Ｃが第１特定容量に設定されることで、容量結合アンテナ２６による堆積物の除去が停止される。一方、プラズマＰの生成開始後では、可変キャパシタ２５の容量Ｃが第２特定容量に設定されることで、容量結合アンテナ２６による堆積物が除去される。すなわち、可変キャパシタ２５の容量Ｃが第１特定容量と第２特定容量とに別々に設定されることで、容量結合アンテナ２６におけるＶｐｐを相対的に低めた状態と、容量結合アンテナ２６におけるＶｐｐを相対的に高めた状態とが別々に実現される。これにより、容量結合アンテナ２６による堆積物の除去と停止等のように、容量結合アンテナ２６の機能をスイッチングすることが可能ともなる。

【0058】

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・容量結合アンテナ２６がノードＮ１を介してＩＣＰアンテナ２１の出力端２１Ｏに接続される構成を例示した。しかし、これに限定されず、例えば、ＩＣＰアンテナ２１の入力端２１Ｉと出力端２１Ｏとの間の任意の位置に電極を設け、当該電極に容量結合アンテナ２６を接続してもよい。

【0059】

具体例として、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとが第２目標値であるときの共振点ＲＰの位置に端子を設け、当該端子に容量結合アンテナ２６を接続する。この場合、プラズマＰの生成開始後において、制御部３３Ａによって設定された容量Ｃは、第２容量であるとともに第１特定容量でもある。したがって、プラズマＰの生成開始後では、容量結合アンテナ２６のＶｐｐが最も小さい状態であるため、容量結合アンテナ２６による容量性のプラズマ生成が抑制される。

【0060】

そして、プラズマＰの生成開始後において、制御部３３Ａが容量Ｃを第２容量、すなわち第１特定容量から第２特定容量に設定することで、ＩＣＰアンテナ２１と容量結合アンテナ２６との接続点から共振点ＲＰを移動させる。このときの第２特定容量は、第２容量と異なる任意の容量であって、例えば、第１容量であってもよい。これによって、当該接続点におけるＶｐｐが高められる。結果として、容量結合アンテナ２６による容量性のプラズマ生成が行われる。以上のように、入力Ｖｐｐと出力Ｖｐｐとが第２目標値であるときの共振点ＲＰの位置に容量結合アンテナ２６を接続する構成であっても、容量結合アンテナ２６の機能をスイッチングすることができる。

【0061】

・エッチング装置１０が容量結合アンテナ２６を備える構成を例示した。しかし、これに限定されず、例えば、他の手段によって天板の内面等の堆積物を除去できる構成であれば、エッチング装置１０が容量結合アンテナ２６を備えなくてもよい。

【0062】

・プラズマＰの生成開始後において、制御部３３Ａが入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの測定値を用いて第２容量を特定する構成を例示した。しかし、これに限定されず、例えば、入力Ｖｐｐの実測値のみを参照して第２容量を特定する構成であってもよい。この場合、出力Ｖｐｐの測定値に代えて、例えば、付加インダクタ２４のインダクタンスＬと、プラズマＰの生成開始時において可変キャパシタ２５に設定された第１容量とから算出された出力Ｖｐｐを用いればよい。

【0063】

制御部３３Ａが入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの測定値を用いて第２容量を特定する構成であれば、入力Ｖｐｐの実測値のみを参照して第２容量を特定する構成よりも特定された第２容量による共振点ＲＰの移動先をより高い精度で設定することが可能となる。これに対して、入力Ｖｐｐの実測値のみを参照して第２容量を特定する構成であれば、検知部３３Ｃが出力Ｖｐｐを検知することが不要になるとともに、第２容量を特定する計算処理を簡略化できる。

【0064】

・制御部３３Ａが第２目標値と、入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐの測定値とを用いて第２容量を特定する構成を例示した。これに代えて、例えば、ＩＣＰアンテナ２１のインダクタンス、付加インダクタ２４のインダクタンスＬ、及び、可変キャパシタ２５の容量Ｃを用いた数値計算によって予め得られた第２容量を用いてもよい。この場合，検知部３３Ｃが入力Ｖｐｐ及び出力Ｖｐｐを検知することが不要になるとともに、第２容量を特定する計算処理を簡略化できる。

【0065】

・ＩＣＰアンテナ２１を構成するコイルは、例えば、１段でもよいし、３段以上であってもよい。
・プラズマ処理装置は、エッチング装置１０に限らず、例えば、成膜ガスから堆積物を生成する成膜装置、あるいは対象物の表面にプラズマを照射する表面処理装置であってもよい。

【符号の説明】

【0066】

Ｎ１，Ｎ２…ノード
Ｐ…プラズマ
ＲＰ…共振点
１０…エッチング装置
２１…ＩＣＰアンテナ
２１Ｉ…入力端
２１Ｏ…出力端
２２…アンテナ用整合器
２３…アンテナ用電源
２４…付加インダクタ
２５…可変キャパシタ
２６…容量結合アンテナ
３３…制御装置
３３Ａ…制御部
３３Ｂ…記憶部
３３Ｃ…検知部

【図1】

【図2】

【図3】