JP2003224112A - Plasma treatment device and plasma treatment method - Google Patents

Plasma treatment device and plasma treatment method

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JP2003224112A
JP2003224112A JP2002022323A JP2002022323A JP2003224112A JP 2003224112 A JP2003224112 A JP 2003224112A JP 2002022323 A JP2002022323 A JP 2002022323A JP 2002022323 A JP2002022323 A JP 2002022323A JP 2003224112 A JP2003224112 A JP 2003224112A
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陽 仲野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device ensuring homogeneous plasma treatment by grasping high frequency power applied to a plasma excitation electrode accurately thereby controlling exciting power stably. <P>SOLUTION: The plasma treatment device comprises a current detecting means for monitoring a current flowing through a power distributor supplying high frequency power to a plasma excitation electrode (cathode electrode), a means for controlling the output from a high frequency power supply such that a current detected by the current detecting means has a specified level, and a circuit for feeding back a control signal obtained from the control means to the high frequency power supply or a matching circuit in order to regulate power applied to the plasma excitation electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、プラズ
マ処理装置及びプラズマ処理方法に係るもので、さらに
詳しくは、プラズマ空間で消費される実効的な電力を安
定させることができる、高性能なプラズマ処理装置及び
それを用いたプラズマ処理方法に係るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a high-performance plasma processing apparatus capable of stabilizing effective electric power consumed in a plasma space. And a plasma processing method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、プラズマ処理装置としては図3に
示す一周波励起タイプのプラズマ処理装置が知られてい
る。図3に示すプラズマ処理装置において、プラズマチ
ャンバー76は、CVD(chemical vapor deposition
) スパッタリング、ドライエッチング、アッシング等
のプラズマ処理が可能な、一周波励起タイプのプラズマ
処理室ユニットである。図に示すように、平行平板から
なるプラズマを励起するためのプラズマ励起電極4とサ
セプタ電極8が設けられ、このプラズマ励起電極4に配
電体3を介して接続された高周波電源1と、前記プラズ
マチャンバ76と前記高周波電源1とのインピー−ダン
ス整合を得るための整合回路2Aとを具備する構成とな
っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a plasma processing apparatus, a single frequency excitation type plasma processing apparatus shown in FIG. 3 has been known. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, the plasma chamber 76 has a CVD (chemical vapor deposition).
) It is a single frequency excitation type plasma processing chamber unit capable of plasma processing such as sputtering, dry etching and ashing. As shown in the figure, a plasma excitation electrode 4 and a susceptor electrode 8 for exciting plasma composed of parallel plates are provided, and a high frequency power source 1 connected to the plasma excitation electrode 4 through a power distributor 3 and the plasma. The chamber 76 and the matching circuit 2A for obtaining impedance matching between the high frequency power source 1 are provided.

【0003】さらに詳細に説明すると、プラズマチャン
バ76にはチャンバ60の上部位置に高周波電源1に接
続されたプラズマ励起電極(カソード電極)4及びシャ
ワープレート5が設けられ、チャンバ60の下部には、
シャワープレート5に対向して被処理基板16を載置す
るサセプタ(支持台)を兼ねたサセプタ電極(対向電
極)8が設けられている。プラズマ励起電極4は、配電
体3及び整合回路2Aを介して高周波電源1に接続され
ている。これらプラズマ励起電極4及び配電体3は、シ
ャーシ(遮蔽導体)21に覆われていると共に、整合回
路2Aは導電体からなるマッチングボックス2の内部に
収納されている。これらシャーシ21,マッチングボッ
クス2は互いに接続されると共に、マッチングボックス
2は同軸ケーブルからなる給電線1Aのシールド線(外
導体)に接続されている。
More specifically, the plasma chamber 76 is provided with a plasma excitation electrode (cathode electrode) 4 connected to the high frequency power source 1 and a shower plate 5 in an upper position of the chamber 60, and in the lower part of the chamber 60,
A susceptor electrode (counter electrode) 8 which also functions as a susceptor (supporting base) for mounting the substrate 16 to be processed is provided facing the shower plate 5. The plasma excitation electrode 4 is connected to the high frequency power supply 1 via the power distributor 3 and the matching circuit 2A. The plasma excitation electrode 4 and the power distributor 3 are covered by a chassis (shielding conductor) 21, and the matching circuit 2A is housed inside a matching box 2 made of a conductor. The chassis 21 and the matching box 2 are connected to each other, and the matching box 2 is connected to the shield wire (outer conductor) of the feeder line 1A made of a coaxial cable.

【0004】図3に示すプラズマ処理装置の場合は、プ
ラズマ励起電極4は、輪郭形状が直径30cm程度の円
形となっており、このプラズマ励起電極面方向の断面が
円形のチャンバ60に対応している。またプラズマ励起
電極4の下側には、環状の凸部4aが設けられており、
このプラズマ励起電極4の下には多数の孔7が形成され
たシャワープレート5が凸部4aに接して設けられてい
る。これらプラズマ励起電極4とシャワープレート5の
間には、空間6が形成されている。この空間6には、シ
ャーシ21の側壁を貫通すると共に、プラズマ励起電極
4を貫通してガス導入管17が接続されている。
In the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. 3, the plasma excitation electrode 4 has a circular contour shape with a diameter of about 30 cm, and corresponds to a chamber 60 having a circular cross section in the plasma excitation electrode surface direction. There is. An annular convex portion 4a is provided below the plasma excitation electrode 4,
Below the plasma excitation electrode 4, a shower plate 5 having a large number of holes 7 formed therein is provided in contact with the convex portion 4a. A space 6 is formed between the plasma excitation electrode 4 and the shower plate 5. A gas introduction pipe 17 is connected to the space 6 so as to penetrate the side wall of the chassis 21 and the plasma excitation electrode 4.

【0005】このガス導入管17は、導体からなると共
にガス導入管17の途中には、絶縁体17aがシャーシ
21の内側位置に挿入されていて、プラズマ励起電極4
とガス供給源とが絶縁されている。ガス導入管17から
導入されたガスは、シャワープレート5の多数の孔7を
通してチャンバ壁10により構成されたチャンバ60内
に供給される。チャンバ壁10とプラズマ励起電極4と
は、絶縁体9により互いに絶縁されている。一方、チャ
ンバ60内には板状の基板16を載置するウエハサセプ
タとなるサセプタ電極8が設けられている。
The gas introducing pipe 17 is made of a conductor, and an insulator 17a is inserted in the inside of the chassis 21 in the middle of the gas introducing pipe 17, so that the plasma excitation electrode 4
And the gas supply source are insulated. The gas introduced from the gas introduction pipe 17 is supplied into the chamber 60 constituted by the chamber wall 10 through the large number of holes 7 of the shower plate 5. The chamber wall 10 and the plasma excitation electrode 4 are insulated from each other by the insulator 9. On the other hand, in the chamber 60, a susceptor electrode 8 serving as a wafer susceptor on which the plate-shaped substrate 16 is placed is provided.

【0006】サセプタ電極8の下部中央には、シャフト
13が接続され、このシャフト13がチャンバ底部10
Aを貫通して設けられていると共に、シャフト13の下
端部とチャンバ底部10Aの中心部とがベローズ11に
より密封接続されている。これらサセプタ電極8とシャ
フト13は、ベローズ11により上下動が可能となって
おり、プラズマ励起電極4とサセプタ電極8との距離が
自由に調節できるようになっている。サセプタ電極8、
シャフト13、ベローズ11、チャンバ底部10A及び
チャンバ壁10は直流的に同電位となっている。さら
に、チャンバ壁10とシャーシ21とは接続されている
ため、チャンバ壁10、とシャーシ21、マッチングボ
ックス2とは、いずれも直流的に同電位となっている。
A shaft 13 is connected to the lower center of the susceptor electrode 8, and the shaft 13 is connected to the chamber bottom portion 10.
The bellows 11 is provided so as to penetrate through A, and the lower end of the shaft 13 and the center of the chamber bottom 10A are hermetically connected by a bellows 11. The susceptor electrode 8 and the shaft 13 can be moved up and down by the bellows 11, and the distance between the plasma excitation electrode 4 and the susceptor electrode 8 can be freely adjusted. Susceptor electrode 8,
The shaft 13, the bellows 11, the chamber bottom portion 10A and the chamber wall 10 have the same DC potential. Furthermore, since the chamber wall 10 and the chassis 21 are connected, the chamber wall 10, the chassis 21, and the matching box 2 are all at the same DC potential.

【0007】このプラズマ処理装置では、高周波電力は
プラズマ励起電極4にのみ供給されており、サセプタ電
極8は接地されている。また、サセプタ電極8とチャン
バ壁10とは直流的に同電位となっている。また、排気
系の図示は省略してある。
In this plasma processing apparatus, high frequency power is supplied only to the plasma excitation electrode 4, and the susceptor electrode 8 is grounded. Further, the susceptor electrode 8 and the chamber wall 10 have the same DC potential. The illustration of the exhaust system is omitted.

【0008】整合回路2Aは、高周波電源1と給電板3
との間に設けられ、チャンバ60内のプラズマ状態の変
化に対応して、高周波電源1とプラズマ励起電極4との
間のインピーダンス整合を得るよう調整するために、そ
の多くは複数の受動素子を備えた構成となっている。具
体的には図3の例では、真空バリコンからなるロードコ
ンデンサ22と、チューニングコイル23と、エアバリ
コンからなるチューニングコンデンサ24の3種の受動
素子から構成されている。ここで図3の例では1個のチ
ューニングコイル23がロードコンデンサ22とチュー
ニングコンデンサ24の間に接続されている。
The matching circuit 2A includes a high frequency power source 1 and a power feeding plate 3.
And a plurality of passive elements for adjusting the impedance matching between the high frequency power supply 1 and the plasma excitation electrode 4 in response to changes in the plasma state in the chamber 60. It is equipped with it. Specifically, in the example of FIG. 3, it is composed of three types of passive elements: a load capacitor 22 made of a vacuum variable capacitor, a tuning coil 23, and a tuning capacitor 24 made of an air variable capacitor. Here, in the example of FIG. 3, one tuning coil 23 is connected between the load capacitor 22 and the tuning capacitor 24.

【0009】上記のようなプラズマ処理装置を使用して
エッチング処理や成膜処理をする場合において、処理の
均一性を保つことが重要である。そのためには発生する
プラズマを安定させる必要がある。プラズマを安定させ
る手段としては、例えば特開平7−302696公報に
示されるように、接地状態を積極的に制御し、電気特性
に依存するイオン量を制御して処理特性を向上させるこ
とができるように、接地ラインをモニターしてプラズマ
処理する方法が開示されている。図4に接地ラインをモ
ニターしてプラズマ処理をする方法を例示する。
When performing the etching process or film forming process using the plasma processing apparatus as described above, it is important to maintain the processing uniformity. For that purpose, it is necessary to stabilize the generated plasma. As a means for stabilizing the plasma, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-302696, it is possible to positively control the grounded state and control the amount of ions depending on the electrical characteristics to improve the processing characteristics. Discloses a method of plasma processing by monitoring a ground line. FIG. 4 illustrates a method of performing plasma processing by monitoring the ground line.

【0010】図4のプラズマ処理装置は、エッチング装
置本体101と、このエッチング装置本体101におけ
る真空排気やエッチングガスの供給状態、さらにはプラ
ズマ形成のための高周波電力などを制御するプロセス制
御部102とから構成されている。エッチング装置本体
101は、マイクロ波を通すために誘電体の放電管で真
空封止された処理室103と、この処理室103の下部
に設けられた試料台105とからなり、試料台105に
は試料としての半導体ウェハ104が電気的に絶縁され
た状態で載置されている。
The plasma processing apparatus shown in FIG. 4 includes an etching apparatus main body 101, a process control unit 102 for controlling vacuum exhaust and etching gas supply state in the etching apparatus main body 101, and high frequency power for plasma formation. It consists of The etching apparatus main body 101 includes a processing chamber 103 vacuum-sealed with a dielectric discharge tube for passing microwaves, and a sample table 105 provided below the processing chamber 103. A semiconductor wafer 104 as a sample is placed in an electrically insulated state.

【0011】また、処理室103から半導体ウェハ10
4にかけては、ソレノイドコイルと永久磁石(いずれも
図示省略)によりミラー磁場が印加され、この状態にお
いて処理室103は高真空に排気され、続いてプロセス
ガスが所定のガス圧力で導入される。さらに、マグネト
ロンで発生したマイクロ波は、導波管(図示省略)を通
って処理室103内に導入され、プラズマ励起電極(カ
ソード電極、図示省略)に印加される。これによってマ
イクロ波放電が発生し、プラズマ状態がもたらされる。
このマイクロ波放電には磁場中での電子のサイクロトロ
ン運動とマイクロ波との共鳴現象が用いられている。
Further, from the processing chamber 103 to the semiconductor wafer 10
Up to 4, a mirror magnetic field is applied by a solenoid coil and a permanent magnet (both not shown), and in this state, the processing chamber 103 is evacuated to a high vacuum, and then a process gas is introduced at a predetermined gas pressure. Further, the microwave generated by the magnetron is introduced into the processing chamber 103 through a waveguide (not shown) and applied to a plasma excitation electrode (cathode electrode, not shown). This causes a microwave discharge, which results in a plasma state.
In this microwave discharge, the cyclotron motion of electrons in a magnetic field and the resonance phenomenon with microwaves are used.

【0012】さらに、エッチング装置本体101におい
て被接地対象物としての処理室103を可変抵抗器(電
流制御手段)111、電流計(測定手段)112を介し
てアースに積極的に落とすようになっている。これによ
り、電流計112からは処理室103における接地ライ
ンの測定値の出力があり、この出力がコンピュータ11
3に接続されている。このコンピュータ113は、電流
計112によって採取された測定値を基に可変抵抗器1
11の抵抗値を所望の値に制御する動作をするようにプ
ログラミングされている。
Further, in the etching apparatus main body 101, the processing chamber 103 as an object to be grounded is actively grounded via a variable resistor (current control means) 111 and an ammeter (measurement means) 112. There is. As a result, the ammeter 112 outputs the measured value of the ground line in the processing chamber 103, and this output is output to the computer 11
Connected to 3. This computer 113 uses the variable resistor 1 based on the measurement value taken by the ammeter 112.
11 is programmed to operate to control the resistance value of 11 to a desired value.

【0013】この場合に、接地ラインの電流値に依存す
るプラズマ中のイオンは、接地された処理室103の壁
面や処理室103内の部品表面で消滅して接地ラインに
電流が流れ、従って接地ラインに流れる電流を制御する
ことにより、イオン消滅量、すなわちプラズマ中のイオ
ン量を制御することができるとされている。
In this case, the ions in the plasma, which depend on the current value of the ground line, disappear on the wall surface of the processing chamber 103 and the surface of the components in the processing chamber 103 which are grounded, and a current flows through the grounding line, thus grounding. It is said that by controlling the current flowing through the line, it is possible to control the amount of ion extinction, that is, the amount of ions in plasma.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の方
法では、図3の場合と同様に、プラズマ励起電極に印加
され高周波電力は、高周波電源の出力が高周波電源に出
口で所定の値になるように制御されている。また、プラ
ズマ励起電流の測定には、接地ライン側の電流の一部を
バイパス回路に導いているので、全体の電流の一部、例
えば、2〜3%を使用してプラズマ励起電流を測定して
いるに過ぎず、測定誤差が大きい難点がある。また、上
記の方法では、電流測定のために抵抗器を使用してバイ
パス回路を形成しているので、このバイパス回路のイン
ピーダンスによる電流ロスが発生し、プラズマ励起に使
用された電力を正確に把握することができない難点があ
る。
However, in the above method, as in the case of FIG. 3, the high frequency power applied to the plasma excitation electrode is such that the output of the high frequency power supply becomes a predetermined value at the outlet to the high frequency power supply. Controlled. Further, in measuring the plasma excitation current, a part of the current on the ground line side is guided to the bypass circuit. Therefore, a part of the whole current, for example, 2 to 3% is used to measure the plasma excitation current. However, there is a problem that the measurement error is large. In addition, in the above method, a resistor is used to form a bypass circuit for current measurement, so current loss occurs due to the impedance of this bypass circuit, and the power used for plasma excitation can be accurately determined. There are difficulties that cannot be done.

【0015】さらに、従来の方法では、高周波電源の出
力が電源出力部で所定の値になるように調整されている
ので、高周波電流を流したときの導体の温度上昇等に起
因して整合回路の電力損失が変動し、プラズマ空間で実
際に消費される実効的な電力が変動する欠点を有してい
た。例えば導体の温度が上昇すると高周波電力回路のイ
ンピーダンスが上昇し、プラズマ空間で消費される実効
的な電力が減少する結果となる。さらに、複数のプラズ
マ室を連ねた装置では、複数のプラズマ空間で消費され
る実効的な電力に差が生じる難点があった。本発明は上
記問題点に鑑みなされたものであって、プラズマ励起電
極(カソード電極)に印加される高周波電力を直接正確
に把握して、設定された所定の値の電力に制御して、安
定した均質なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を
提供しようとするものである。
Further, in the conventional method, since the output of the high frequency power source is adjusted so as to have a predetermined value at the power source output section, the matching circuit is caused due to the temperature rise of the conductor when a high frequency current is passed. The power loss fluctuates, and the effective power actually consumed in the plasma space fluctuates. For example, as the temperature of the conductor rises, the impedance of the high frequency power circuit rises, resulting in a reduction of the effective power consumed in the plasma space. Further, in an apparatus in which a plurality of plasma chambers are connected, there is a drawback that effective power consumed in a plurality of plasma spaces is different. The present invention has been made in view of the above problems, and directly grasps the high frequency power applied to the plasma excitation electrode (cathode electrode) directly, and controls the power to a predetermined set value to stabilize the power. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of uniform plasma processing.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを励起する
ための電極を有するプラズマ処理室と、前記電極に高周
波電力を供給するための高周波電源と、入力端子と出力
端子とを有し、前記入力端子に高周波電力給電体を介し
て前記高周波電源が接続され、前記出力端子に高周波電
力配電体を介して前記電極が接続され、これら入出力端
子の間に接地電位部分が接続されるとともに、前記プラ
ズマ処理室と前記高周波電源とのインピーダンス整合を
得るための整合回路とを具備するプラズマ処理装置であ
って、前記電力配電体を流れる電流をモニターするため
の電流検出手段と、該電流検出手段によって検出した電
流値が所定の値となるように前記高周波電源の出力を制
御する制御手段と、プラズマを励起するための電極に印
加する電力を調整するために前記制御手段によって得ら
れた制御信号を高周波電力電源又は整合回路にフィード
バックするフィードバック回路とを具備しているプラズ
マ処理装置とした。
In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus according to the present invention comprises a plasma processing chamber having electrodes for exciting plasma, and a high frequency power for supplying high frequency power to the electrodes. A power source, an input terminal, and an output terminal, the high-frequency power source is connected to the input terminal via a high-frequency power feeder, and the electrodes are connected to the output terminal via a high-frequency power distributor. A plasma processing apparatus having a ground potential portion connected between output terminals and comprising a matching circuit for obtaining impedance matching between the plasma processing chamber and the high frequency power supply, wherein a current flowing through the power distributor. A current detecting means for monitoring the current, and a controlling means for controlling the output of the high frequency power source so that the current value detected by the current detecting means becomes a predetermined value. The control signal obtained by said control means and a plasma processing apparatus which includes a feedback circuit for feeding back the high frequency power supply or matching circuit for adjusting the power applied to the electrodes for exciting plasma.

【0017】このようなプラズマ処理装置とすることに
より、プラズマ励起電極に印加される高周波電力を直接
正確に把握して、所定の電力に制御して安定した均質な
プラズマ処理が可能となる。
With such a plasma processing apparatus, it is possible to directly and accurately grasp the high frequency power applied to the plasma excitation electrode and control it to a predetermined power for stable and homogeneous plasma processing.

【0018】本発明のプラズマ処理装置では、前記電流
検出手段として電流プローブを利用することができる。
簡単な装置で正確に高周波電力を把握することができる
からである。
In the plasma processing apparatus of the present invention, a current probe can be used as the current detecting means.
This is because the high frequency power can be accurately grasped with a simple device.

【0019】また、本発明のプラズマ処理方法は、上記
の装置を使用してプラズマ処理する方法であって、プラ
ズマを励起するための電極に印加する電力を所定の値に
維持するように制御しつつ処理することとした。具体的
には、プラズマを励起するための電極に印加する高周波
電力の配電体を流れる電流を電流検出手段によってモニ
ターし、該電流検出手段によって検出した電流が所定の
値になるように、プラズマを励起するための電極に印加
する高周波電力を制御する方法を採用した。
The plasma processing method of the present invention is a method of plasma processing using the above apparatus, in which the power applied to the electrodes for exciting the plasma is controlled to be maintained at a predetermined value. It was decided to process while processing. Specifically, the current flowing through the distributor of the high frequency power applied to the electrode for exciting the plasma is monitored by the current detecting means, and the plasma is controlled so that the current detected by the current detecting means becomes a predetermined value. The method of controlling the high frequency power applied to the electrodes for excitation was adopted.

【0020】このようなプラズマ処理方法によれば、エ
ッチング処理や成膜処理、スパッタ処理等をする場合に
おいて、処理の均一性を保つことが可能となる。
According to such a plasma processing method, it is possible to maintain the uniformity of processing when etching, film-forming, sputtering or the like is performed.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に図面を使用して本発明を具体
的に説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明のプラズマ処理装置
の第1の実施形態の概略構成を示す断面図である。本発
明のプラズマ処理装置の主要構成は、図3に示した従来
のプラズマ処理装置と同様である。よって同じ機能の部
品には図3と同じ番号を付してある。本発明のプラズマ
処理装置が図3に示す従来のプラズマ処理装置と異なる
点は、配電体に電流検出手段を取りつけて高周波電流を
検出し、これを利用してプラズマ励起電極に印加される
高周波電力を所定の値になるよう制御するようにした点
である。従って、この制御回路を中心に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a first embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention. The main configuration of the plasma processing apparatus of the present invention is the same as that of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. Therefore, parts having the same function are given the same numbers as in FIG. The plasma processing apparatus of the present invention differs from the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 3 in that a current detecting means is attached to a distributor to detect a high frequency current, and the high frequency current applied to the plasma excitation electrode is utilized. This is the point that is controlled to be a predetermined value. Therefore, this control circuit will be mainly described.

【0022】図1に示すように本発明のプラズマ処理装
置では、プラズマを励起するためのプラズマ励起電極4
に高周波電流を印加するための配電体3にクランプメー
ター12を取りつけ、配電体3を流れる電流の大きさを
検知し、検知した電流を制御回路15に入力する。制御
回路15では、検知した電流とあらかじめ入力しておい
た設定値との差異を演算し、差異が零(0)となるまで
高周波電源1の出力を増減させる信号を発生して、これ
を高周波電源1又は整合回路2Aにフィードバックす
る。一つの方法は、高周波電源1にフィードバックされ
た信号に基づいて、高周波電源1の出力を増減させる。
もう一つの方法は、整合回路2Aにフィードバックされ
た信号に基づいて整合回路2Aのロードコンデンサ22
又はチューニングコンデンサ24の容量を変化させて、
プラズマ励起電極4に印加する高周波電力を調整する。
このように電流検知と制御信号のフィードバックとを繰
り返し、検知電流とあらかじめ設定した電流値との差異
が零(0)となるように制御する。
As shown in FIG. 1, in the plasma processing apparatus of the present invention, a plasma excitation electrode 4 for exciting plasma.
The clamp meter 12 is attached to the power distribution body 3 for applying a high-frequency current, the magnitude of the current flowing through the power distribution body 3 is detected, and the detected current is input to the control circuit 15. The control circuit 15 calculates the difference between the detected current and the preset value input in advance, generates a signal for increasing or decreasing the output of the high frequency power supply 1 until the difference becomes zero (0), and outputs the signal. It feeds back to the power supply 1 or the matching circuit 2A. One method is to increase or decrease the output of the high frequency power source 1 based on the signal fed back to the high frequency power source 1.
The other method is to load the load capacitor 22 of the matching circuit 2A based on the signal fed back to the matching circuit 2A.
Or by changing the capacitance of the tuning capacitor 24,
The high frequency power applied to the plasma excitation electrode 4 is adjusted.
In this way, the current detection and the feedback of the control signal are repeated, and control is performed so that the difference between the detected current and the preset current value becomes zero (0).

【0023】制御回路15の構成の一例を図2に示す。
図2に示す例では、配電体3にコイル12aからなるク
ランプメーター12を取りつけてある。クランプメータ
ー12はあらかじめ取りつけた固定式であっても、ある
いはコイル12aを開閉式として必要時点で取りつける
可動式であっても良い。コイル12aに巻き数の異なる
コイル12bを取り付け、コイル12aの電流を変換し
て取り出してブリッジ回路18で検知する。ブリッジ回
路18の電流計19が零(0)となるように制御する。
電流計19の指示に従って制御信号を発する制御回路を
設けておき、制御信号を高周波電源又は整合回路にフィ
ードバックする。
An example of the structure of the control circuit 15 is shown in FIG.
In the example shown in FIG. 2, the clamp meter 12 including the coil 12a is attached to the power distribution body 3. The clamp meter 12 may be a fixed type that is attached in advance, or may be a movable type that opens and closes the coil 12a and is attached at a required time. A coil 12b having a different number of turns is attached to the coil 12a, the current of the coil 12a is converted and taken out, and the bridge circuit 18 detects it. The ammeter 19 of the bridge circuit 18 is controlled to be zero (0).
A control circuit for issuing a control signal in accordance with the instruction of the ammeter 19 is provided, and the control signal is fed back to the high frequency power supply or the matching circuit.

【0024】次に、本発明のプラズマ処理装置を使用し
てプラズマ処理を行う方法について説明する。本発明の
プラズマ処理方法は、プラズマを励起するための電極に
印加する電力を所定の値に維持するように制御しつつ処
理する方法を採用した。具体的には、プラズマを励起す
るための電極に印加する高周波電力の配電体を流れる電
流を電流検出手段によってモニターし、該検電流検出手
段によって検出した電流が所定の値になるようにしてプ
ラズマをする。本発明のプラズマ処理方法では、プラズ
マ励起電極に印加される高周波電力を直接検知して設定
値になるよう制御するので、例えば高周波電流を流した
ときの導体の温度上昇等に起因して整合回路の電力損失
が変動し、プラズマ空間で実際に消費される実効的な電
力が変動しても逐一追随した補償が可能となる。さら
に、複数のプラズマ室を連ねた装置であっても、複数の
プラズマ処理空間で消費される実効的な電力を均一に保
持することができるようになる。このようなプラズマ処
理方法によれば、エッチング処理や成膜処理、スパッタ
処理等をする場合において、処理の均一性を保つことが
可能となる。
Next, a method of performing plasma processing using the plasma processing apparatus of the present invention will be described. The plasma processing method of the present invention employs a method of processing while controlling the electric power applied to the electrodes for exciting plasma so as to maintain a predetermined value. Specifically, the current flowing through the distributor of the high frequency power applied to the electrode for exciting the plasma is monitored by the current detecting means, and the current detected by the detected current detecting means is set to a predetermined value so that the plasma do. In the plasma processing method of the present invention, since the high frequency power applied to the plasma excitation electrode is directly detected and controlled to reach the set value, for example, the matching circuit is caused due to the temperature rise of the conductor when a high frequency current is passed. Even if the power loss fluctuates and the effective power actually consumed in the plasma space fluctuates, it is possible to follow up with compensation. Further, even in an apparatus in which a plurality of plasma chambers are connected, it is possible to uniformly hold the effective electric power consumed in the plurality of plasma processing spaces. According to such a plasma processing method, it is possible to maintain the uniformity of processing when performing etching processing, film forming processing, sputtering processing, or the like.

【0025】[0025]

【作用】本発明は、プラズマ励起電極(カソード電極)
に印加される高周波電力を直接正確に把握して安定した
電力制御をすることにより、安定で均質なプラズマ処理
が可能なプラズマ処理装置としたものである。
[Function] The present invention is a plasma excitation electrode (cathode electrode).
The plasma processing apparatus is capable of performing stable and uniform plasma processing by directly and accurately grasping the high frequency power applied to the device and performing stable power control.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によればプラズマ空間で消費され
る実効的な電力を一定に保つことができるので、エッチ
ング処理や成膜処理、スパッタ処理等の処理をする場合
において均一で安定した処理をすることが可能となる。
According to the present invention, since the effective electric power consumed in the plasma space can be kept constant, a uniform and stable process can be carried out in the processes such as etching process, film forming process and sputtering process. It becomes possible to

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のプラズマ処理装置の概略構成を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus of the present invention.

【図2】図1のプラズマ処理装置における制御方法の概
要を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of a control method in the plasma processing apparatus of FIG.

【図3】従来のプラズマ処理装置の一例の概略構成を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a conventional plasma processing apparatus.

【図4】従来のプラズマ処理装置の他の例の概略構成を
示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of another example of the conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】 1・・・・・高周波電源、2・・・・・マッチングボックス、2A
・・・・・・整合回路、3・・・・・配電体、4・・・・・プラズマ励起
電極、5・・・・・・シャワープレート、6・・・・・・空間、7・・
・・・・孔、8・・・・・・サセプタ電極、9・・・・・・絶縁体、10
・・・・・・チャンバ壁、11・・・・・・ベローズ、12・・・・・・ク
ランプメーター、13・・・・・・シャフト、15・・・・・・制御
回路、16・・・・・・基板、17・・・・・・ガス導入管、18・・
・・・・ブリッジ回路、19・・・・・・電流計、22・・・・・・ロー
ドコンデンサ、23・・・・・・チューニングコイル、24・・
・・・・チューニングコンデンサ、60・・・・・・チャンバ、7
5,76・・・・・・プラズマチャンバ、101・・・・・・エッチ
ング装置本体、102・・・・・・プロセス制御部、103・・
・・・・処理室、104・・・・・・半導体ウェハ、111・・・・・・
可変抵抗器、112・・・・・・電流計。
[Explanation of symbols] 1 ... High frequency power source, 2 ... Matching box, 2A
・ ・ ・ ・ Matching circuit, 3 ・ ・ ・ Distributor, 4 ・ ・ ・ Plasma excitation electrode, 5 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Shower plate, 6 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Space, 7 ・ ・
.... Hole, 8 ..., susceptor electrode, 9 ... Insulator, 10
・ ・ ・ ・ ・ ・ Chamber wall, 11 ・ ・ ・ ・ Bellows, 12 ・ ・ ・ ・ Clamp meter, 13 ・ ・ ・ ・ Shaft, 15 ・ ・ ・ ・ Control circuit, 16 ・ ・.... Substrate, 17 ..., Gas introduction pipe, 18 ...
.... Bridge circuit, 19 ..., Ammeter, 22 ... Load capacitor, 23 ... Tuning coil, 24 ...
··· Tuning capacitor, 60 ··· Chamber, 7
5, 76 ... Plasma chamber, 101 ... Etching device main body, 102 ... Process control unit, 103 ...
・ ・ ・ Processing chamber, 104 ・ ・ ・ Semiconductor wafer, 111 ・ ・ ・
Variable resistor, 112 ... Ammeter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ヶ袋2−1−17− 301 Fターム(参考) 4K030 FA03 JA16 KA30 KA41 5F004 AA01 BA04 BB18 BD03 BD04 BD05 CB05 5F045 AA08 AA19 DP03 EF05 EH14 EH19 GB04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tadahiro Omi             2-1-17 Yonegabukuro, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture             301 F-term (reference) 4K030 FA03 JA16 KA30 KA41                 5F004 AA01 BA04 BB18 BD03 BD04                       BD05 CB05                 5F045 AA08 AA19 DP03 EF05 EH14                       EH19 GB04

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマを励起するための電極を有する
プラズマ処理室と、前記電極に高周波電力を供給するた
めの高周波電源と、入力端子と出力端子とを有し、前記
入力端子に高周波電力給電体を介して前記高周波電源が
接続され、前記出力端子に高周波電力配電体を介して前
記電極が接続され、これら入出力端子の間に接地電位部
分が接続されるとともに、前記プラズマ処理室と前記高
周波電源とのインピーダンス整合を得るための整合回路
とを具備するプラズマ処理装置であって、前記電力配電
体を流れる電流をモニターするための電流検出手段と、
該電流検出手段によって検出した電流値が所定の値とな
るように前記高周波電源の出力を制御する制御手段と、
プラズマを励起するための電極に印加する電力を調整す
るために前記制御手段によって得られた制御信号を高周
波電力電源又は整合回路にフィードバックするフィード
バック回路とを具備していることを特徴とするプラズマ
処理装置。
1. A plasma processing chamber having an electrode for exciting plasma, a high frequency power source for supplying high frequency power to the electrode, an input terminal and an output terminal, and high frequency power feeding to the input terminal. The high frequency power source is connected via a body, the electrode is connected to the output terminal via a high frequency power distributor, a ground potential portion is connected between these input / output terminals, and the plasma processing chamber and the A plasma processing apparatus comprising: a matching circuit for obtaining impedance matching with a high-frequency power source, wherein a current detection means for monitoring a current flowing through the power distributor,
Control means for controlling the output of the high frequency power supply so that the current value detected by the current detection means becomes a predetermined value;
A plasma processing, comprising: a feedback circuit that feeds back a control signal obtained by the control means to a high frequency power source or a matching circuit to adjust the power applied to the electrode for exciting plasma. apparatus.
【請求項2】 前記電流検出手段が、電流プローブであ
ることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装
置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the current detecting means is a current probe.
【請求項3】 プラズマ処理装置を用いてプラズマ処理
する方法であって、プラズマを励起するための電極に印
加する電力を所定の値に維持するように制御しつつプラ
ズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
3. A method of plasma processing using a plasma processing apparatus, characterized in that plasma processing is performed while controlling the electric power applied to the electrodes for exciting the plasma at a predetermined value. Plasma processing method.
【請求項4】 プラズマを励起するための電極に印加す
る電力配電体を流れる電流を電流検出手段によってモニ
ターし、該検出電手段によって検出した電流が所定の値
値になるようにプラズマを励起するための電極に印加す
る電力を制御することを特徴とする請求項3に記載のプ
ラズマ処理方法。
4. The current flowing through the power distributor applied to the electrode for exciting the plasma is monitored by the current detecting means, and the plasma is excited so that the current detected by the detecting electric means has a predetermined value. The plasma processing method according to claim 3, wherein the electric power applied to the electrode for controlling is controlled.
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