特開 2024-98586 プラズマ処理装置及び制御方法

(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】P2024098586

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

H05H1/46 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002158

(22)【出願日】2023-01-11

(71)【出願人】

【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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】樋口 龍太

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084CC02

2G084CC04

2G084CC05

2G084CC06

2G084CC09

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC15

2G084CC17

2G084CC33

2G084DD03

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD53

2G084DD55

2G084DD57

2G084EE02

2G084HH05

2G084HH08

2G084HH21

2G084HH22

2G084HH24

2G084HH25

2G084HH28

2G084HH29

2G084HH43

(57)【要約】

【課題】ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させる技術を提供する。
【解決手段】開示されるプラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、高周波電源、調整器、及び制御部を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するためにソース高周波電力を供給するように構成されている。調整器は、ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成されている。制御部は、ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させるために、調整器を制御して反射係数を変化させるように構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するためにソース高周波電力を供給するように構成された高周波電源と、
前記ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成された調整器と、
前記ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させるために、前記調整器を制御して前記反射係数を変化させるように構成された制御部と、
を備えるプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記高周波電源は、前記調整器を含み、
前記制御パラメータは、前記ソース高周波電力の周波数である、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記高周波電源は、
その周波数が可変である高周波信号を発生するように構成された信号発生器と、
前記高周波信号を増幅して前記ソース高周波電力を生成するように構成された増幅器と、
を含み、
前記信号発生器が、前記調整器を構成する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記高周波電源と前記チャンバとの間で接続された整合器を更に備え、
前記整合器は、前記調整器であり、
前記制御パラメータは、前記整合器の中の整合回路に含まれるコンデンサの静電容量又は複数のコンデンサの並列接続回路の合成静電容量である、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記チャンバに電気的に接続された別の電源を更に備え、
前記別の電源は、前記調整器であり、
前記制御パラメータは、前記別の電源が前記チャンバに印加する電圧のレベルである、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記ロードパワーレベルをパルス状に変化させるように構成されている、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記ソース高周波電力の反射係数の値と前記制御パラメータの値との間の関係を表す事前に準備されたテーブル又は関数を用いて、指定された反射係数の値に対応する前記制御パラメータの値を特定し、前記制御パラメータが特定した該値を有するように、前記調整器を制御するように構成されている、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記ソース高周波電力の反射係数を測定するように構成されたセンサを更に備え、
前記制御部は、前記調整器における前記制御パラメータの前記値と前記センサによって測定された前記反射係数を用いて、前記テーブル又は前記関数を更新するように構成されている、請求項７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

誘導結合型のプラズマ処理装置である、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電源からソース高周波電力を供給する工程であり、該プラズマ処理装置は、前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、前記ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成された調整器と、を含む、該工程と、
（ｂ）前記ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させる工程と、
を含み、
前記（ｂ）において、前記ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させるために、前記反射係数を変化させるように前記調整器において前記制御パラメータの値が調整される、
制御方法。

【請求項11】

前記高周波電源は、前記調整器を含み、
前記制御パラメータは前記ソース高周波電力の周波数である、
請求項１０に記載の制御方法。

【請求項12】

前記（ｂ）において、前記ロードパワーレベルをパルス状に変化させるように前記調整器において前記制御パラメータの値が調整される、請求項１０又は１１に記載の制御方法。

【請求項13】

前記（ｂ）において、前記ソース高周波電力の反射係数の値と前記制御パラメータの値との間の関係を表す事前に準備されたテーブル又は関数を用いて、指定された反射係数の値に対応する前記制御パラメータの値が特定され、前記制御パラメータの前記値が特定した該値を有するように前記調整器において調整される、請求項１０又は１１に記載の制御方法。

【請求項14】

前記調整器における前記制御パラメータの前記値とセンサによって測定された前記反射係数を用いて、前記テーブル又は前記関数を更新する工程を更に含む、請求項１３に記載の制御方法。

【請求項15】

前記プラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置である、請求項１０又は１１に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及び制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置が基板に対するプラズマ処理において用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、及び高周波電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するためにソース高周波電力を供給する。下記の特許文献１は、パルス化されたソース高周波電力を用いるプラズマ処理装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１５７７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、高周波電源、調整器、及び制御部を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するためにソース高周波電力を供給するように構成されている。調整器は、ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成されている。制御部は、ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させるために、調整器を制御して反射係数を変化させるように構成されている。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態によれば、ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。

【図2】誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

【図3】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図4】図４の（ａ）及び図４の（ｂ）の各々は、整合回路の例を示す図である。

【図5】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置に関連する一例のタイミングチャートである。

【図6】一つの例示的実施形態に係る制御方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0009】

図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

【0010】

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：ＨｅｌｉｃｏｎＷａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、 １００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

【0011】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0012】

以下に、プラズマ処理装置１の一例としての誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

【0013】

誘導結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１、ガス導入部及びアンテナ１４を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。アンテナ１４は、プラズマ処理チャンバ１０上又はその上方（すなわち誘電体窓１０１上又はその上方）に配置される。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。

【0014】

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0015】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材はバイアス電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がバイアス電極として機能する。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数のバイアス電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂがバイアス電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つのバイアス電極を含む。

【0016】

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0017】

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0018】

ガス導入部は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。一実施形態において、ガス導入部は、中央ガス注入部（ＣＧＩ：ＣｅｎｔｅｒＧａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）１３を含む。中央ガス注入部１３は、基板支持部１１の上方に配置され、誘電体窓１０１に形成された中央開口部に取り付けられる。中央ガス注入部１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス流路１３ｂ、及び少なくとも１つのガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス流路１３ｂを通過してガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。なお、ガス導入部は、中央ガス注入部１３に加えて又はその代わりに、側壁１０２に形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0019】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してガス導入部に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

【0020】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つのバイアス電極及びアンテナ１４に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つのバイアス電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗに引き込むことができる。

【0021】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してアンテナ１４に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、アンテナ１４に供給される。

【0022】

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つのバイアス電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つのバイアス電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0023】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、バイアスＤＣ生成部３２ａを含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つのバイアス電極に接続され、バイアスＤＣ信号を生成するように構成される。生成されたバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つのバイアス電極に印加される。

【0024】

種々の実施形態において、バイアスＤＣ信号は、パルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つのバイアス電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部がバイアスＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つのバイアス電極との間に接続される。従って、バイアスＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、バイアスＤＣ生成部３２ａは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0025】

アンテナ１４は、１又は複数のコイルを含む。一実施形態において、アンテナ１４は、同軸上に配置された外側コイル及び内側コイルを含んでもよい。この場合、ＲＦ電源３１は、外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、外側コイル及び内側コイルのうちいずれか一方に接続されてもよい。前者の場合、同一のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、別個のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルに別々に接続されてもよい。

【0026】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0027】

以下、図３を参照する。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すように、プラズマ処理装置１は、高周波電源、即ち第１のＲＦ生成部３１ａを備えている。第１のＲＦ生成部３１ａは、チャンバ１０内でガスからプラズマを生成するためにソース高周波電力、即ちソースＲＦ信号を供給するように構成されている。第１のＲＦ生成部３１ａは、ソースＲＦ信号の周波数を変更することが可能であってもよい。ソースＲＦ信号の周波数は、制御部２から第１のＲＦ生成部３１ａに指定される。

【0028】

一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、信号発生器３１１及び増幅器３１２を含んでいてもよい。信号発生器３１１は、高周波信号を発生するように構成されている。信号発生器３１１は、デジタル信号発生器（ＤＤＳ）又は数値制御発振器（ＮＣＯ）であってもよい。信号発生器３１１は、高周波信号の周波数を変更することが可能であってもよい。信号発生器は、制御部２から指定された周波数を有する高周波信号を発生する。

【0029】

増幅器３１２は、信号発生器３１１におって発生された高周波信号を増幅することにより、ソースＲＦ信号（ソース高周波電力）を発生するように構成されている。増幅器３１２の増幅率は、制御部２によって指定されてもよい。

【0030】

第１のＲＦ生成部３１ａは、整合器３４を介してチャンバ１０（又はアンテナ１４）に電気的に結合されている。整合器３４は、整合回路（インピーダンス整合回路）を有する。

【0031】

図４の（ａ）及び図４の（ｂ）の各々は、整合回路の例を示す図である。図４の（ａ）に示すように、整合器３４の整合回路は、インダクタ３４ｉ及びコンデンサ３４ｃを含んでいてもよい。インダクタ３４ｉは、第１のＲＦ生成部３１ａの出力とチャンバ１０（又はアンテナ１４）との間で接続されている。コンデンサ３４ｃは、可変コンデンサである。コンデンサ３４ｃの一端は、インダクタ３４ｉと第１のＲＦ生成部３１ａの出力との間で接続された電気的パス上のノードに接続されている。コンデンサ３４ｃの他端は、グランドに接続されている。

【0032】

図４の（ｂ）に示すように、整合器３４の整合回路は、インダクタ３４ｉ及びコンデンサユニット３４ｕを含んでいてもよい。インダクタ３４ｉは、第１のＲＦ生成部３１ａの出力とチャンバ１０（又はアンテナ１４）との間で接続されている。コンデンサユニット３４ｕの一端は、インダクタ３４ｉと第１のＲＦ生成部３１ａの出力との間で接続された電気的パス上のノードに接続されている。コンデンサユニット３４ｕの他端は、グランドに接続されている。コンデンサユニット３４ｕは、その一端と他端との間に、複数のコンデンサ３４ｆｃの並列接続回路を有している。具体的には、各々が直列接続されたスイッチング素子３４ｓｗ（例えばｐｉｎダイオード）とコンデンサ３４ｆｃを含む複数の直列接続回路３４ｓｃが、コンデンサユニット３４ｕの一端と他端との間で接続されている。コンデンサユニット３４ｕは、複数の直列接続回路３４ｓｃの各々のスイッチング素子３４ｓｗに対する制御により、その合成静電容量を変更することが可能である。なお、複数のコンデンサ３４ｆｃの各々は、固定容量コンデンサであってもよい。

【0033】

図３に示すように、一実施形態において、プラズマ処理装置１は、方向性結合器３１３を更に備えていてもよい。方向性結合器３１３は、ソースＲＦ信号の進行波のパワーレベルと反射波のパワーレベルを測定し、これらのパワーレベルからソースＲＦ信号の反射係数を特定するように構成されている。方向性結合器３１３は、ソースＲＦ信号をチャンバ１０（又はアンテナ１４）に供給するための電気的パス上に配置されている。図３に示すように、方向性結合器３１３は、第１のＲＦ生成部３１ａの一部であってもよい。方向性結合器３１３は、増幅器３１２の出力とチャンバ１０（又はアンテナ１４）との間で接続されていてもよい。

【0034】

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、ＶＩセンサ３６を更に備えていてもよい。ＶＩセンサ３６は、第１のＲＦ生成部３１ａとチャンバ１０（又はアンテナ１４）との間の電気的パスにおけるソースＲＦ信号の電圧レベル及び電流レベルを測定する。ＶＩセンサ３６は、測定した電圧レベル及び電流レベルからソースＲＦ信号の反射係数を特定するように構成されている。

【0035】

プラズマ処理装置１は、ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成された調整器を備えている。制御部２は、ソースＲＦ信号（ソース高周波電力）のロードパワーレベルを変化させるために、調整器を制御して反射係数を変化させるように構成されている。なお、ロードパワーレベルは、ソースＲＦ信号の進行波のパワーレベルとソースＲＦ信号の反射波のパワーレベルとの間の差である。制御部２は、レシピデータにおいて指定されている反射係数又はレシピデータにおいて指定されているロードパワーレベルから特定される反射係数に対応する制御パラメータの値を特定して、当該制御パラメータの値を調整器に指定するように構成されている。

【0036】

図５は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置に関連する一例のタイミングチャートである。図５に示すように、反射係数が変更されると、第１のＲＦ生成部３１ａの負荷からのソースＲＦ信号の反射波のパワーレベルが変化して、ソースＲＦ信号のロードパワーレベルが変化する。制御部２は、二つ以上の期間それぞれにけるロードパワーレベルを互いに異なるロードパワーレベルに設定するように、調整器を制御する。一実施形態では、制御部２は、図５に示すように、ロードパワーレベルをパルス状に変化させるように構成されていてもよい。なお、ロードパワーレベルが０に設定されるときには、反射係数は１に設定されてもよく、或いは、第１のＲＦ生成部３１ａからのソースＲＦ信号の出力が停止されてもよい。

【0037】

一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａが、調整器を含む。この実施形態において、制御パラメータは、ソースＲＦ信号（ソース高周波電力）の周波数である。一実施形態では、信号発生器３１１が調整器であってもよい。ソースＲＦ信号の周波数は、制御部２から第１のＲＦ生成部３１ａ又は信号発生器３１１に指定される。ソースＲＦ信号の周波数が変更されると、第１のＲＦ生成部３１ａの負荷からのソースＲＦ信号の反射波のパワーレベルが変化して、ソースＲＦ信号のロードパワーレベルが変化する。

【0038】

別の実施形態において、整合器３４が調整器であってもよい。この実施形態において、制御パラメータは、整合器３４の中の整合回路に含まれるコンデンサ３４ｃの静電容量又はコンデンサユニット３４ｕの合成静電容量であってもよい。コンデンサ３４ｃの静電容量又はコンデンサユニット３４ｕの合成静電容量は、制御部２によって制御される。コンデンサ３４ｃの静電容量又はコンデンサユニット３４ｕの合成静電容量が変更されると、反射係数が変化する。反射係数の変化により、第１のＲＦ生成部３１ａの負荷からのソースＲＦ信号の反射波のパワーレベルが変化して、ソースＲＦ信号のロードパワーレベルが変化する。

【0039】

更に別の実施形態において、プラズマ処理装置１は電源３８を更に備えていてもよく、当該電源３８が調整器であってもよい。電源３８は、可変直流電源であり得る。電源３８は、チャンバ１０の側壁に電圧を印加する。この実施形態において、制御パラメータは、電源３８がチャンバ１０の側壁に印加する電圧のレベルである。電源３８がチャンバ１０の側壁に印加する電圧のレベルは、制御部２によって制御される。電源３８がチャンバ１０の側壁に印加する電圧のレベルが変更されると、反射係数が変化する。反射係数の変化により、第１のＲＦ生成部３１ａの負荷からのソースＲＦ信号の反射波のパワーレベルが変化して、ソースＲＦ信号のロードパワーレベルが変化する。

【0040】

一実施形態において、制御部２は、事前に準備されたテーブル又は関数を用いて、指定された反射係数の値に対応する制御パラメータの値を特定し、制御パラメータが特定した値を有するように、調整器を制御してもよい。なお、このテーブル又は関数は、ソースＲＦ信号の反射係数の値と制御パラメータの値との間の関係を表す。

【0041】

一実施形態において、制御部２は、調整器における制御パラメータの値と当該値を有する制御パラメータを用いたときにセンサによって測定される反射係数を含む更新データセットを用いて、上記のテーブル又は関数を更新するように構成されていてもよい。このために用いられるセンサは、方向性結合器３１３であってもよく、或いは、ＶＩセンサ３６であってもよい。なお、関数は、更新データセットを含む複数のデータセットにフィッティングする曲線を求めることにより更新される。複数のデータセットの各々は、反射係数の値と当該反射係数の値に対応する制御パラメータの値とを含む。

【0042】

以上説明したプラズマ処理装置１によれば、反射係数を変化させることにより、ロードパワーレベルを変化させることができる。したがって、高周波電源、即ち第１のＲＦ生成部３１ａにおけるソースＲＦ信号の出力パワーレベルの調整によることなく、ロードパワーレベルを変化させることが可能である。

【0043】

以下、図６を参照する。図６は、一つの例示的実施形態に係る制御方法の流れ図である。図６に示す制御方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、プラズマ処理装置１に適用され得る。方法ＭＴの各工程においては、プラズマ処理装置１の各部は、制御部２によって制御され得る。

【0044】

方法ＭＴは、工程ＳＴｐを含んでいてもよい。工程ＳＴｐでは、チャンバ１０内に基板Ｗが準備される。基板Ｗは、基板支持部１１上に載置される。

【0045】

方法ＭＴは、工程ＳＴａ及び工程ＳＴｂを含んでいる。工程ＳＴａでは、ソース高周波電力、即ちソースＲＦ信号が、チャンバ１０内でガスからプラズマを生成するために第１のＲＦ生成部３１ａからチャンバ１０（又はアンテナ１４）に供給される。工程ＳＴａが行われているときには、ガスがガス供給部２０からチャンバ１０内に供給される。また、チャンバ１０内の圧力が、指定された圧力に排気システム４０によって調整される。

【0046】

工程ＳＴｂは、工程ＳＴａが行われているときに、行われる。工程ＳＴｂでは、ソース高周波電力、即ちソースＲＦ信号のロードパワーレベルが変更される。ソースＲＦ信号のロードパワーレベルは、パルス状に変化されてもよい。

【0047】

工程ＳＴｂでは、ソースＲＦ信号のロードパワーレベルを変化させるために、ソースＲＦ信号の反射係数を変化させるよう上述の調整器の制御パラメータの値が調整される。一実施形態においては、上述したように、第１のＲＦ生成部３１ａが調整器を含んでいてもよく、制御パラメータはソースＲＦ信号の周波数であってもよい。上述したように、信号発生器３１１が調整器であってもよい。

【0048】

別の実施形態においては、整合器３４が調整器であってもよく、制御パラメータは、整合器３４の中の整合回路に含まれるコンデンサ３４ｃの静電容量又はコンデンサユニット３４ｕの合成静電容量であってもよい。更に別の実施形態においては、電源３８が調整器であってもよく、制御パラメータは、電源３８がチャンバ１０の側壁に印加する電圧のレベルであってもよい。

【0049】

一実施形態の工程ＳＴｂでは、事前に準備されたテーブル又は関数を用いて、指定された反射係数の値に対応する制御パラメータの値が特定され、制御パラメータが特定した値を有するように、調整器において調整されてもよい。

【0050】

一実施形態において、方法ＭＴは、上記のテーブル又は関数を更新する工程を更に含んでいてもよい。テーブル又は関数は、調整器における制御パラメータの値と当該値を有する制御パラメータを用いたときにセンサによって測定される反射係数を含む更新データセットを用いて、更新される。上述したように、このために用いられるセンサは、方向性結合器３１３であってもよく、或いは、ＶＩセンサ３６であってもよい。なお、関数は、更新データセットを含む複数のデータセットにフィッティングする曲線を求めることにより更新される。複数のデータセットの各々は、反射係数の値と当該反射係数の値に対応する制御パラメータの値とを含む。

【0051】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0052】

別の実施形態において、プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置であってもよい。この場合に、第１のＲＦ生成部３１ａは、平行平板電極を構成する上部電極と下部電極のうち一方にソースＲＦ信号を供給する。また、この場合に、電源３８は、チャンバ１０の側壁に電圧を印加してもよく、或いは、上部電極に電圧を印加してもよい。

【0053】

ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の［Ｅ１］～［Ｅ１２］に記載する。

【0054】

［Ｅ１］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するためにソース高周波電力を供給するように構成された高周波電源と、
前記ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成された調整器と、
前記ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させるために、前記調整器を制御して前記反射係数を変化させるように構成された制御部と、
を備えるプラズマ処理装置。

【0055】

［Ｅ２］
前記高周波電源は、前記調整器を含み、
前記制御パラメータは、前記ソース高周波電力の周波数である、
Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。

【0056】

［Ｅ３］
前記高周波電源は、
その周波数が可変である高周波信号を発生するように構成された信号発生器と、
前記高周波信号を増幅して前記ソース高周波電力を生成するように構成された増幅器と、
を含み、
前記信号発生器が、前記調整器を構成する、Ｅ２に記載のプラズマ処理装置。

【0057】

［Ｅ４］
前記高周波電源と前記チャンバとの間で接続された整合器を更に備え、
前記整合器は、前記調整器であり、
前記制御パラメータは、前記整合器の中の整合回路に含まれるコンデンサの静電容量又は複数のコンデンサの並列接続回路の合成静電容量である、
Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。

【0058】

［Ｅ５］
前記チャンバに電気的に接続された別の電源を更に備え、
前記別の電源は、前記調整器であり、
前記制御パラメータは、前記別の電源が前記チャンバに印加する電圧のレベルである、
Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。

【0059】

［Ｅ６］
前記制御部は、前記ロードパワーレベルをパルス状に変化させるように構成されている、Ｅ１～Ｅ５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【0060】

［Ｅ７］
前記制御部は、前記ソース高周波電力の反射係数の値と前記制御パラメータの値との間の関係を表す事前に準備されたテーブル又は関数を用いて、指定された反射係数の値に対応する前記制御パラメータの値を特定し、前記制御パラメータが特定した該値を有するように、前記調整器を制御するように構成されている、Ｅ１～Ｅ６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【0061】

［Ｅ８］
前記ソース高周波電力の反射係数を測定するように構成されたセンサを更に備え、
前記制御部は、前記調整器における前記制御パラメータの前記値と前記センサによって測定された前記反射係数を用いて、前記テーブル又は前記関数を更新するように構成されている、Ｅ７に記載のプラズマ処理装置。

【0062】

［Ｅ９］
誘導結合型のプラズマ処理装置である、Ｅ１～Ｅ８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【0063】

［Ｅ１０］
（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電源からソース高周波電力を供給する工程であり、該プラズマ処理装置は、前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、前記ソース高周波電力の反射係数を変化させる制御パラメータの値を調整して該反射係数を変化させるように構成された調整器と、を含む、該工程と、
（ｂ）前記ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させる工程と、
を含み、
前記（ｂ）において、前記ソース高周波電力のロードパワーレベルを変化させるために、前記反射係数を変化させるように前記調整器において前記制御パラメータの値が調整される、
制御方法。

【0064】

［Ｅ１１］
前記高周波電源は、前記調整器を含み、
前記制御パラメータは前記ソース高周波電力の周波数である、
Ｅ１０に記載の制御方法。

【0065】

［Ｅ１２］
前記（ｂ）において、前記ロードパワーレベルをパルス状に変化させるように前記調整器において前記制御パラメータの値が調整される、Ｅ１０又はＥ１１に記載の制御方法。

【0066】

［Ｅ１３］
前記（ｂ）において、前記ソース高周波電力の反射係数の値と前記制御パラメータの値との間の関係を表す事前に準備されたテーブル又は関数を用いて、指定された反射係数の値に対応する前記制御パラメータの値が特定され、前記制御パラメータの前記値が特定した該値を有するように前記調整器において調整される、Ｅ１０～Ｅ１２の何れか一項に記載の制御方法。

【0067】

［Ｅ１４］
前記調整器における前記制御パラメータの前記値とセンサによって測定された前記反射係数を用いて、前記テーブル又は前記関数を更新する工程を更に含む、Ｅ１３に記載の制御方法。

【0068】

［Ｅ１５］
前記プラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置である、Ｅ１０～Ｅ１４の何れか一項に記載のプラズマ制御方法。

【0069】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0070】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、３１ａ…第１のＲＦ生成部、２…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】