JP2006019716A - Plasma processing apparatus and impedance control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus capable of controlling impedance on a plasma source side and capable of eliminating impedance errors among devices or cleaning cycles. <P>SOLUTION: The plasma processing apparatus, that performs plasma processing on a wafer W by generating the plasma of a processing gas disposed between an upper electrode 34 and a lower electrode 16 divided into an internal electrode 38 and an external electrode 36, is provided, and the device has a resonant circuit 101, formed so as to allow a high-frequency current to flow into the electrode 38, a variable capacitor 78 provided on a supply line to the electrode 38, a sensor 89 for sensing bias V<SB>PP</SB>of the electrode 16, while making the capacitance of the variable capacitor 78 changed, and a control section 102 for detecting the signal from the sensor 89 to retrieve the resonance point of the circuit 101 and controlling the capacitance of the variable capacitor 78 at the resonance point to a value that serves as a reference. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板等の基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate such as a semiconductor substrate and an impedance adjustment method in the plasma processing apparatus.

例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハに対して、エッチングやスパッタリング、CVD(化学気相成長)等のプラズマ処理が多用されている。   For example, in a semiconductor device manufacturing process, plasma processing such as etching, sputtering, and CVD (chemical vapor deposition) is frequently used for a semiconductor wafer that is a substrate to be processed.

このようなプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置としては、種々のものが用いられているが、その中でも容量結合型平行平板プラズマ処理装置が主流である。   Various plasma processing apparatuses for performing such plasma processing are used, and among them, a capacitively coupled parallel plate plasma processing apparatus is the mainstream.

容量結合型平行平板プラズマ処理装置は、チャンバ内に一対の平行平板電極(上部および下部電極)を配置し、処理ガスをチャンバ内に導入するとともに、電極の一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを形成して半導体ウエハに対してプラズマ処理を施す。   In a capacitively coupled parallel plate plasma processing apparatus, a pair of parallel plate electrodes (upper and lower electrodes) are arranged in a chamber, a processing gas is introduced into the chamber, and a high frequency is applied to one of the electrodes to provide a gap between the electrodes. A high frequency electric field is formed, plasma of a processing gas is formed by the high frequency electric field, and the semiconductor wafer is subjected to plasma processing.

具体的には、上部電極にプラズマ形成用の高周波を印加してプラズマを形成し、下部電極にイオンを引き込み用の高周波を印加することにより、適切なプラズマ状態を形成するプラズマ処理装置が知られており、このようなプラズマ処理装置をエッチングに適用した場合には、高選択比で再現性の高いエッチング処理が可能である(例えば特許文献1)。   Specifically, a plasma processing apparatus is known that forms a plasma by applying a high frequency for plasma formation to the upper electrode and applying a high frequency for attracting ions to the lower electrode. When such a plasma processing apparatus is applied to etching, an etching process with high selectivity and high reproducibility is possible (for example, Patent Document 1).

ところで、この種のプラズマ処理装置は、パーツの寸法公差や取り付け誤差等により、装置間またはクリーニングサイクル毎でプラズマソース側のインピーダンスに微少な差が存在する。しかしながら、従来のプラズマ処理装置は、このようなインピーダンスの機差を解消する手段を有しておらず、装置間ないしはクリーニングサイクル毎のプロセス特性がばらつく原因となっている。
特開2000−173993号公報
By the way, in this type of plasma processing apparatus, there is a slight difference in impedance on the plasma source side between apparatuses or every cleaning cycle due to dimensional tolerance of parts, mounting error, and the like. However, the conventional plasma processing apparatus does not have means for eliminating such an impedance difference, which causes variations in process characteristics between apparatuses or cleaning cycles.
JP 2000-173993 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プラズマソース側のインピーダンスを調整することができ、装置間あるいはクリーニングサイクル間のインピーダンス誤差を解消することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。また、このようなインピーダンスの調整を簡易に実現することができるプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is intended to provide a plasma processing apparatus capable of adjusting the impedance of the plasma source side and eliminating impedance errors between apparatuses or between cleaning cycles. Objective. It is another object of the present invention to provide an impedance adjustment method in a plasma processing apparatus that can easily realize such impedance adjustment.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段とを具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、さらに、プラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段を具備し、前記インピーダンス調整手段は、前記第1電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路と、前記第1電極の給電ラインに設けられた可変インピーダンス部と、前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器と、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器の装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整する制御部とを有することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a processing container in which a substrate to be processed is accommodated and capable of being evacuated, a first electrode and a second electrode disposed to face each other in the processing container, A high-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode; and a processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container; and the first electrode and the second electrode A plasma processing apparatus for generating a plasma of a processing gas to perform plasma processing on a substrate to be processed, further comprising impedance adjusting means for adjusting impedance on a plasma source side, wherein the impedance adjusting means includes the first A resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into one electrode, a variable impedance portion provided in a power supply line of the first electrode, and a resonance point of the resonance circuit are grasped. A detector for detecting a device state for detecting the device state signal of the detector while changing a value of the variable impedance unit in a state where the plasma is formed, and a resonance point of the resonance circuit And a control unit that adjusts the value of the variable impedance unit at the resonance point to a reference value.

本発明の第2の観点では、被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段とを具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、前記プラズマ処理装置は、さらに、プラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段を具備し、前記インピーダンス調整手段は、前記第1電極の前記内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路と、前記第1電極の内側電極への給電ラインまたは外側電極への給電ラインに設けられた可変インピーダンス部と、前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器と、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器からの装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整する制御部とを有することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。   In a second aspect of the present invention, a processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated, a first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container, and plasma formation on the first electrode A high-frequency power supply means for supplying high-frequency power for use, and a processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, and plasma of the processing gas is provided between the first electrode and the second electrode. A plasma processing apparatus that generates and performs plasma processing on a substrate to be processed, wherein the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, and the plasma processing apparatus further includes an impedance for adjusting an impedance on a plasma source side Adjusting means, wherein the impedance adjusting means includes a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode, and an inner power of the first electrode. The variable impedance section provided in the power supply line to the outer electrode or the power supply line to the outer electrode, the detector for detecting the device state for grasping the resonance point of the resonance circuit, and the variable in the state where the plasma is formed Control that detects the device state signal from the detector while changing the value of the impedance unit, finds the resonance point of the resonance circuit, and adjusts the value of the variable impedance unit at the resonance point to a reference value And a plasma processing apparatus.

本発明の第3の観点では、被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段とを具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、前記プラズマ処理装置は、さらに、プラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段を具備し、前記インピーダンス調整手段は、前記第1電極の前記内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路と、前記第1電極の内側電極への給電ラインに設けられた可変コンデンサと、前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器と、前記プラズマを形成した状態で、前記可変コンデンサのキャパシタンスを変更させながら、前記検出器からの装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変コンデンサのキャパシタンスを基準となる値に調整する制御部とを有することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。   In a third aspect of the present invention, a processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated, a first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container, and plasma formation on the first electrode A high-frequency power supply means for supplying high-frequency power for use, and a processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, and plasma of the processing gas is provided between the first electrode and the second electrode. A plasma processing apparatus that generates and performs plasma processing on a substrate to be processed, wherein the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, and the plasma processing apparatus further includes an impedance for adjusting an impedance on a plasma source side Adjusting means, wherein the impedance adjusting means includes a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode, and an inner power of the first electrode. While changing the capacitance of the variable capacitor in the state where the variable capacitor provided in the power supply line to, the detector for detecting the device state for grasping the resonance point of the resonance circuit, and the plasma is formed, And a control unit for detecting a device state signal from the detector, searching for a resonance point of the resonance circuit, and adjusting a capacitance of a variable capacitor at the resonance point to a reference value. A processing device is provided.

本発明の第4の観点によれば、被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段とを具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法であって、前記第1電極の給電ラインに可変インピーダンス部を設け、前記第1電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器を設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器により装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, a processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated, a first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container, and the first electrode A high-frequency power supply means for supplying a high-frequency power for plasma formation; and a processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container. A processing gas is provided between the first electrode and the second electrode. An impedance adjustment method in a plasma processing apparatus for generating plasma and performing plasma processing on a substrate to be processed, wherein a variable impedance portion is provided in a power supply line of the first electrode so that a high-frequency current flows into the first electrode A detector for detecting a device state for grasping a resonance point of the resonance circuit is provided, and while changing the value of the variable impedance unit while the plasma is formed, A device state signal is detected by an output device to find a resonance point of the resonance circuit, and a value of a variable impedance portion at the resonance point is adjusted to a reference value to adjust a plasma source side impedance. An impedance adjustment method is provided.

本発明の第5の観点によれば、被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段とを具備し、前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法であって、前記第1電極の内側電極への給電ラインまたは外側電極への給電ラインに可変インピーダンス部を設け、前記第1電極の内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器を設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器により装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整方法を提供する。   According to a fifth aspect of the present invention, a processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated, a first electrode and a second electrode disposed facing each other in the processing container, and the first electrode A high-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation; and a processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, wherein the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, An impedance adjustment method in a plasma processing apparatus for generating a plasma of a processing gas between a first electrode and a second electrode to perform plasma processing on a substrate to be processed, the power supply line to an inner electrode of the first electrode Alternatively, a variable impedance section is provided in the power supply line to the outer electrode, and the device state for grasping the resonance point of the resonance circuit formed so that the high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode is detected. In the state where the plasma is formed, while changing the value of the variable impedance unit, the detector detects a device state signal to find the resonance point of the resonance circuit, and the resonance point The impedance adjustment method is characterized in that the impedance on the plasma source side is adjusted by adjusting the value of the variable impedance part in the reference value to a reference value.

本発明の第6の観点では、被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段とを具備し、前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法であって、前記第1電極の内側電極への給電ラインに可変コンデンサを設け、前記第1電極の内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器を設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変コンデンサのキャパシタンスを変更させながら、前記検出器により装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変コンデンサのキャパシタンスの値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整方法を提供する。   In a sixth aspect of the present invention, a processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated, a first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container, and plasma formation on the first electrode A high-frequency power supply means for supplying high-frequency power for use and a processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, wherein the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, An impedance adjustment method in a plasma processing apparatus for generating a plasma of a processing gas between an electrode and the second electrode and performing plasma processing on a substrate to be processed, wherein the method is variable in a power supply line to the inner electrode of the first electrode A capacitor is provided, a detector for detecting a device state for grasping a resonance point of a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode, and a plasma is formed. In this state, while detecting the device state signal by changing the capacitance of the variable capacitor, the resonance point of the resonance circuit is found, and the value of the capacitance of the variable capacitor at the resonance point is used as a reference. Provided is an impedance adjustment method characterized in that the impedance on the plasma source side is adjusted by adjusting the value.

本発明によれば、共振回路と、前記第1電極の給電ラインに設けられた可変インピーダンス部と、前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器とを設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器の装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整するので、パーツの寸法公差や取り付け誤差等により生じる装置間やクリーニングサイクル毎のプラズマソース側のインピーダンスの差を最小限に抑えることができる。また、プラズマを生成した状態で調整を行うことができるので、インピーダンスの調整精度が高い。さらに、特別な測定機器や測定治具を用いることがないので、コスト的に有利である。さらにまた、自動的に調整を行うことができるので、人為的ミスもない。   According to the present invention, there is provided a resonance circuit, a variable impedance unit provided in a power supply line of the first electrode, and a detector for detecting a device state for grasping a resonance point of the resonance circuit, and the plasma In this state, while changing the value of the variable impedance unit, the device state signal of the detector is detected to find the resonance point of the resonance circuit, and the value of the variable impedance unit at the resonance point is used as a reference. Since the impedance on the plasma source side is adjusted by adjusting to such a value, the difference in the impedance on the plasma source side between apparatuses and every cleaning cycle caused by the dimensional tolerance of parts and mounting errors can be minimized. Further, since adjustment can be performed in a state where plasma is generated, impedance adjustment accuracy is high. Furthermore, since no special measuring equipment or measuring jig is used, it is advantageous in terms of cost. Furthermore, since the adjustment can be automatically performed, there is no human error.

また、第1電極を内側電極および外側電極に分割し、内側電極の給電ラインまたは外側電極の給電ラインに可変インピーダンス部を設け、第1の電極のプラズマ接触面において内側部分と外側部分とで電界を制御してプラズマの空間分布の均一性を高める効果を得るプラズマ処理装置では、この装置が備える可変インピーダンス部、および内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路を利用して、インピーダンス調整を行うことができる。特に、内側電極の給電ラインに可変コンデンサを設けることにより、より有効にインピーダンス調整を行うことができる。   Further, the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, a variable impedance portion is provided in the inner electrode feeding line or the outer electrode feeding line, and an electric field is generated between the inner portion and the outer portion on the plasma contact surface of the first electrode. In a plasma processing apparatus that obtains the effect of improving the uniformity of the spatial distribution of plasma by controlling the impedance, the impedance is obtained by using a variable impedance section provided in this apparatus and a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the inner electrode. Adjustments can be made. In particular, impedance can be adjusted more effectively by providing a variable capacitor in the power supply line of the inner electrode.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

このプラズマエッチング装置は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状のチャンバ(処理容器)10を有している。このチャンバ10は保安接地されている。   This plasma etching apparatus is configured as a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus, and has a substantially cylindrical chamber (processing vessel) 10 made of aluminum whose surface is anodized, for example. The chamber 10 is grounded for safety.

チャンバ10の底部には、セラミックス等からなる絶縁板12を介して円柱状のサセプタ支持台14が配置され、このサセプタ支持台14の上に例えばアルミニウムからなるサセプタ16が設けられている。サセプタ16は下部電極を構成し、その上に被処理基板である半導体ウエハWが載置される。   A cylindrical susceptor support 14 is disposed at the bottom of the chamber 10 via an insulating plate 12 made of ceramics or the like, and a susceptor 16 made of, for example, aluminum is provided on the susceptor support 14. The susceptor 16 constitutes a lower electrode, on which a semiconductor wafer W as a substrate to be processed is placed.

サセプタ16の上面には、半導体ウエハWを静電力で吸着保持する静電チャック18が設けられている。この静電チャック18は、導電膜からなる電極20を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有するものであり、電極20には直流電源22が電気的に接続されている。そして、直流電源22からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により半導体ウエハWが静電チャック18に吸着保持される。   On the upper surface of the susceptor 16, an electrostatic chuck 18 that holds the semiconductor wafer W by electrostatic force is provided. The electrostatic chuck 18 has a structure in which an electrode 20 made of a conductive film is sandwiched between a pair of insulating layers or insulating sheets, and a DC power source 22 is electrically connected to the electrode 20. The semiconductor wafer W is attracted and held on the electrostatic chuck 18 by an electrostatic force such as a Coulomb force generated by a DC voltage from the DC power supply 22.

静電チャック18の周囲でサセプタ16の上面には、エッチングの均一性を向上させるための、例えばシリコンからなるフォーカスリング24が配置されている。サセプタ16およびサセプタ支持台14の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材26が設けられている。   A focus ring 24 made of, for example, silicon is disposed on the upper surface of the susceptor 16 around the electrostatic chuck 18 to improve etching uniformity. A cylindrical inner wall member 26 made of, for example, quartz is provided on the side surfaces of the susceptor 16 and the susceptor support 14.

サセプタ支持台14の内部には、例えば円周上に冷媒室28が設けられている。この冷媒室には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管30a,30bを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度によってサセプタ上の半導体ウエハWの処理温度を制御することができる。   Inside the susceptor support 14, for example, a coolant chamber 28 is provided on the circumference. A coolant having a predetermined temperature, for example, cooling water, is circulated and supplied to the coolant chamber from a chiller unit (not shown) provided outside through the pipes 30a and 30b, and the processing temperature of the semiconductor wafer W on the susceptor is controlled by the coolant temperature. Can be controlled.

さらに、図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばHeガスがガス供給ライン32を介して静電チャック18の上面と半導体ウエハWの裏面との間に供給される。   Further, a heat transfer gas, for example, He gas, from a heat transfer gas supply mechanism (not shown) is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 18 and the back surface of the semiconductor wafer W via the gas supply line 32.

下部電極であるサセプタ16の上方には、サセプタ16と対向するように平行に上部電極34が設けられている。そして、上部および下部電極34,16間の空間がプラズマ生成空間となる。上部電極34は、下部電極であるサセプタ16上の半導体ウエハWと対向してプラズマ生成空間と接する面、つまり対向面を形成する。   Above the susceptor 16 that is the lower electrode, an upper electrode 34 is provided in parallel so as to face the susceptor 16. A space between the upper and lower electrodes 34 and 16 becomes a plasma generation space. The upper electrode 34 faces the semiconductor wafer W on the susceptor 16 that is the lower electrode, and forms a surface that is in contact with the plasma generation space, that is, a facing surface.

上部電極34は、サセプタ16と所定の間隔をおいて対向配置されているリング状またはドーナツ状の外側上部電極36と、この外側状部電極36の半径方向内側に絶縁された状態で配置されている円板状の内側上部電極38とで構成される。これらは、プラズマ生成に関して外側上部電極36が主で、内側上部電極38が補助の関係を有している。   The upper electrode 34 is disposed in a state of being insulated radially inward of the outer-shaped portion electrode 36 and a ring-shaped or donut-shaped outer upper electrode 36 disposed to face the susceptor 16 at a predetermined interval. And a disk-shaped inner upper electrode 38. In these, the outer upper electrode 36 is mainly used for plasma generation, and the inner upper electrode 38 has an auxiliary relationship.

図2に当該プラズマエッチング装置の要部を拡大して示すように、外側上部電極36と内側上部電極38との間には、例えば0.25〜2.0mmの環状ギャップ(隙間)が形成され、このギャップに例えば石英からなる誘電体40が設けられる。このギャップにはさらにセラミックス部材96が設けられている。セラミックス部材96は省略することもできる。この誘電体40を挟んで両電極36と38との間にコンデンサが形成される。このコンデンサのキャパシタンスC40は、ギャップのサイズと誘電体40の誘電率に応じて所望の値に選定または調整される。外側上部電極36とチャンバ10の側壁との間には、例えばアルミナ(Al)からなるリング形状の絶縁性遮蔽部材42が気密に取り付けられている。 As shown in the enlarged view of the main part of the plasma etching apparatus in FIG. 2, an annular gap (gap) of, for example, 0.25 to 2.0 mm is formed between the outer upper electrode 36 and the inner upper electrode 38. In this gap, a dielectric 40 made of quartz, for example, is provided. A ceramic member 96 is further provided in the gap. The ceramic member 96 can be omitted. A capacitor is formed between the electrodes 36 and 38 across the dielectric 40. The capacitance C 40 of this capacitor is selected or adjusted to a desired value depending on the size of the gap and the dielectric constant of the dielectric 40. A ring-shaped insulating shielding member 42 made of alumina (Al 2 O 3 ), for example, is airtightly attached between the outer upper electrode 36 and the side wall of the chamber 10.

外側上部電極36は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体、例えばシリコンで構成されるのが好ましい。外側上部電極36には、整合器44、上部給電棒46、コネクタ48および給電筒50を介して、第1の高周波電源52が電気的に接続されている。第1の高周波電源52は、13.56MHz以上の周波数、例えば60MHzの高周波電力を出力する。整合器44は、第1の高周波電源52の内部(または出力)インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので、チャンバ10内にプラズマが生成されている時に第1の高周波電源52の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。整合器44の出力端子は上部給電棒46の上端に接続されている。   The outer upper electrode 36 is preferably composed of a low resistance conductor or semiconductor with low Joule heat, such as silicon. A first high frequency power source 52 is electrically connected to the outer upper electrode 36 via a matching unit 44, an upper power feed rod 46, a connector 48, and a power feed tube 50. The first high frequency power supply 52 outputs a high frequency power of 13.56 MHz or higher, for example, 60 MHz. The matching unit 44 matches the load impedance with the internal (or output) impedance of the first high-frequency power source 52, and the output impedance and load impedance of the first high-frequency power source 52 when plasma is generated in the chamber 10. Functions to match. The output terminal of the matching unit 44 is connected to the upper end of the upper feed rod 46.

給電筒50は、円筒状または円錐状あるいはそれらに近い形状の導電板たとえばアルミニウム板または銅板からなり、下端が周回方向で連続的に外側上部電極36に接続され、上端がコネクタ48によって上部給電棒46の下端部に電気的に接続されている。給電筒50の外側では、チャンバ10の側壁が上部電極34の高さ位置よりも上方に延びて円筒状の接地導体10aを構成している。この円筒状接地導体10aの上端部は筒状の絶縁部材54により上部給電棒46から電気的に絶縁されている。かかる構成においては、コネクタ48からみた負荷回路において、給電筒50および外側上部電極36と円筒状接地導体10aとで、給電筒50および外側上部電極36を導波路とする同軸線路が形成される。   The power supply tube 50 is made of a conductive plate having a cylindrical shape, a conical shape, or a shape close thereto, such as an aluminum plate or a copper plate. The lower end of 46 is electrically connected. Outside the power supply tube 50, the side wall of the chamber 10 extends upward from the height position of the upper electrode 34 to constitute a cylindrical ground conductor 10a. The upper end portion of the cylindrical ground conductor 10 a is electrically insulated from the upper power supply rod 46 by a cylindrical insulating member 54. In such a configuration, in the load circuit viewed from the connector 48, a coaxial line using the power supply tube 50 and the outer upper electrode 36 as a waveguide is formed by the power supply tube 50, the outer upper electrode 36, and the cylindrical ground conductor 10a.

図1に示すように、内側上部電極38は、多数のガスのガス吐出孔56aを有する、例えばシリコン、炭化珪素などの半導体材料からなる電極板56と、この電極板56を着脱可能に支持する導電材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる電極支持体58とを有する。電極支持体58の内部には、例えばOリングからなる環状隔壁部材60で分割された中心ガス導入室62と周辺ガス導入室64とが設けられている。中心ガス導入室62とその下面に設けられている多数のガス吐出孔56aとで中心シャワーヘッドが構成され、周辺ガス導入室64とその下面に設けられている多数のガス吐出孔56aとで周辺シャワーヘッドが構成されている。   As shown in FIG. 1, the inner upper electrode 38 has an electrode plate 56 made of a semiconductor material such as silicon or silicon carbide, and has a plurality of gas discharge holes 56a for gas, and detachably supports the electrode plate 56. An electrode support 58 made of a conductive material, for example, aluminum whose surface is anodized. Inside the electrode support 58, a central gas introduction chamber 62 and a peripheral gas introduction chamber 64 divided by an annular partition member 60 made of, for example, an O-ring are provided. A central shower head is constituted by the central gas introduction chamber 62 and a large number of gas discharge holes 56a provided on the lower surface thereof, and the peripheral gas introduction chamber 64 and a large number of gas discharge holes 56a provided on the lower surface thereof constitute a peripheral area. Shower head is configured.

2つのガス導入室62,64には、共通の処理ガス供給源66から処理ガスが所望の流量比で供給されるようになっている。すなわち、処理ガス供給源66からのガス供給管68が途中で2つに分岐してガス導入室62,64に接続され、それぞれの分岐管68a,68bに流量制御弁70a,70bが設けられており、処理ガス供給源66からガス導入室62,64までの流路のコンダクタンスは等しいので、流量制御弁70a,70bにより中心ガス導入室62と周辺ガス導入室64とに供給する処理ガスの流量比を任意に調整することができる。ガス供給管68にはマスフローコントローラ(MFC)72および開閉バルブ74が設けられている。このように、中心ガス導入室62と周辺ガス導入室64とに導入する処理ガスの流量比を調整することで、中心シャワーヘッドから吐出されるガスの流量Fと周辺シャワーヘッドから吐出されるガスの流量Fとの比率(F/F)を任意に調整することができるようになっている。なお、中心シャワーヘッドおよび周辺シャワーヘッドよりそれぞれ吐出させる処理ガスの単位面積当たりの流量を異ならせることも可能である。さらに中心シャワーヘッドおよび周辺シャワーヘッドよりそれぞれ吐出させる処理ガスのガス種またはガス混合比を独立または別個に選定することも可能である。 The two gas introduction chambers 62 and 64 are supplied with a processing gas from a common processing gas supply source 66 at a desired flow rate ratio. That is, the gas supply pipe 68 from the processing gas supply source 66 is branched into two in the middle and connected to the gas introduction chambers 62 and 64, and flow control valves 70a and 70b are provided in the branch pipes 68a and 68b, respectively. Since the conductances of the flow paths from the processing gas supply source 66 to the gas introduction chambers 62 and 64 are equal, the flow rate of the processing gas supplied to the central gas introduction chamber 62 and the peripheral gas introduction chamber 64 by the flow rate control valves 70a and 70b. The ratio can be adjusted arbitrarily. The gas supply pipe 68 is provided with a mass flow controller (MFC) 72 and an opening / closing valve 74. Discharged from this manner, by adjusting the flow rate ratio of the process gas to be introduced into the central gas introduction chamber 62 and the peripheral gas introduction chamber 64, the flow rate F C and peripheral showerhead gas discharged from the central showerhead The ratio (F C / F E ) with the gas flow rate F E can be arbitrarily adjusted. It is also possible to vary the flow rate per unit area of the processing gas discharged from the central shower head and the peripheral shower head. Furthermore, it is also possible to select the gas type or gas mixture ratio of the processing gas discharged from the central shower head and the peripheral shower head independently or separately.

内側上部電極38の電極支持体58には、整合器44、上部給電棒46、コネクタ48および下部給電筒76を介して上記第1の高周波電源が電気的に接続されている。下部給電筒76の途中には、キャパシタンスを可変調整することができる可変コンデンサ78が設けられている。この可変コンデンサ78は、後述するように、外側電界強度と内側電界強度とのバランスを調整する機能を有するとともに、装置のプラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整機構の一部として機能する。   The first high-frequency power source is electrically connected to the electrode support 58 of the inner upper electrode 38 via the matching unit 44, the upper power feed rod 46, the connector 48, and the lower power feed cylinder 76. A variable capacitor 78 capable of variably adjusting the capacitance is provided in the middle of the lower feeding cylinder 76. As will be described later, the variable capacitor 78 has a function of adjusting the balance between the outer electric field strength and the inner electric field strength, and also functions as a part of an impedance adjusting mechanism for adjusting the impedance on the plasma source side of the apparatus.

図示は省略するが、外側上部電極および内側上部電極38にも適当な冷媒室または冷却ジャケットを設けて、外部のチラーユニットからの冷媒を介してこれら電極の温度制御を行うようにしてもよい。   Although illustration is omitted, the outer upper electrode and the inner upper electrode 38 may be provided with appropriate refrigerant chambers or cooling jackets, and the temperature of these electrodes may be controlled via the refrigerant from the external chiller unit.

チャンバ10の底部には排気口80が設けられ、この排気口80に排気管82を介して排気装置84が接続されている。排気装置84は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ10内を所望の真空度まで減圧可能となっている。また、チャンバ10の側壁には半導体ウエハWの搬入出口85が設けられており、この搬入出口85はゲートバルブ86により開閉可能となっている。   An exhaust port 80 is provided at the bottom of the chamber 10, and an exhaust device 84 is connected to the exhaust port 80 via an exhaust pipe 82. The exhaust device 84 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can reduce the pressure in the chamber 10 to a desired degree of vacuum. Further, a loading / unloading port 85 for the semiconductor wafer W is provided on the side wall of the chamber 10, and the loading / unloading port 85 can be opened and closed by a gate valve 86.

下部電極であるサセプタ16には、整合器88を介して第2の高周波電源90が電気的に接続されている。この第2の高周波電源90から下部電極サセプタ16に高周波電力が供給されることにより、半導体ウエハW側にイオンが引き込まれる。第2の高周波電源90は、2〜27MHzの範囲内の周波数、例えば2MHzの高周波電力を出力する。整合器88は高周波電源90の内部(または出力)インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのもので、チャンバ10内にプラズマが生成されている時に高周波電源90の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。なお、整合器88には、後述するインピーダンス調整機構の一部をなすVPPモニタ(電圧検出器)89が内蔵されている。以下、VPPとは高周波電圧波形のピーク間の電位差のことを指すものとする。 A second high frequency power supply 90 is electrically connected to the susceptor 16, which is the lower electrode, via a matching unit 88. By supplying high frequency power from the second high frequency power supply 90 to the lower electrode susceptor 16, ions are drawn into the semiconductor wafer W side. The second high frequency power supply 90 outputs a frequency within a range of 2 to 27 MHz, for example, a high frequency power of 2 MHz. The matching unit 88 is for matching the load impedance with the internal (or output) impedance of the high-frequency power source 90, and when the plasma is generated in the chamber 10, the internal impedance of the high-frequency power source 90 and the load impedance seem to coincide with each other. To function. The matching unit 88 incorporates a V PP monitor (voltage detector) 89 that forms part of an impedance adjustment mechanism described later. Hereinafter, V PP refers to a potential difference between peaks of a high-frequency voltage waveform.

内側上部電極38には、第1の高周波電源52からの高周波(60MHz)は通さずに第2の高周波電源90からの高周波(2MHz)をグランドへ通すためのローパスフィルタ(LPF)92が電気的に接続されている。このローパスフィルタ(LPF)92は、好適にはLRフィルタまたはLCフィルタで構成されるが、1本の導線だけでも第1の高周波電源52からの高周波(60MHz)に対しては十分大きなリアクタンスを与えることができるので、それで済ますこともできる。一方、下部電極であるサセプタ16には、第1の高周波電源52からの高周波(60MHz)をグランドに通すためのハイパスフィルタ(HPF)94が電気的に接続されている。   The inner upper electrode 38 is electrically provided with a low pass filter (LPF) 92 for passing high frequency (2 MHz) from the second high frequency power supply 90 to the ground without passing high frequency (60 MHz) from the first high frequency power supply 52. It is connected to the. The low-pass filter (LPF) 92 is preferably composed of an LR filter or an LC filter, but provides a sufficiently large reactance for the high frequency (60 MHz) from the first high-frequency power source 52 even with only one conductor. You can do that. On the other hand, the susceptor 16 as the lower electrode is electrically connected to a high pass filter (HPF) 94 for passing a high frequency (60 MHz) from the first high frequency power supply 52 to the ground.

本実施形態に係るプラズマエッチング装置は、図3に示すように、インピーダンス調整機構100を有している。インピーダンス調整機構100は、可変インピーダンス部を構成する上記可変コンデンサ78と、上記内側上部電極38に流れ込む電流によって形成される共振回路101と、上記VPPモニタ89と、装置内にプラズマを生成させた際に、上記可変コンデンサ78のキャパシタンスを変化させつつ、VPPモニタ89により検出された下部電極(サセプタ16)のバイアスVPPの値に基づいて、上記共振回路101の共振点を探し出し、共振点における可変コンデンサのキャパシタンスの値を基準となる値に合わせるコントローラ102とを有している。これによりプラズマソース側でのインピーダンスの調整が可能となる。なお、VPPモニタ80により検出された下部電極のバイアスVPPは、VPPモニタ80により検出される第2の高周波電源90からの高周波電力に対するVPPと言い換えることができる。 The plasma etching apparatus according to the present embodiment has an impedance adjustment mechanism 100 as shown in FIG. The impedance adjustment mechanism 100 generates plasma in the apparatus, the variable capacitor 78 constituting the variable impedance unit, the resonance circuit 101 formed by the current flowing into the inner upper electrode 38, the VPP monitor 89, and the apparatus. At this time, while changing the capacitance of the variable capacitor 78, the resonance point of the resonance circuit 101 is found based on the value of the bias V PP of the lower electrode (susceptor 16) detected by the V PP monitor 89. And a controller 102 for adjusting the capacitance value of the variable capacitor to a reference value. As a result, the impedance on the plasma source side can be adjusted. The bias V PP of lower electrode detected by the V PP monitor 80 may be referred to as V PP for high-frequency power from the second RF power supply 90 detected by the V PP monitor 80.

このように構成されるプラズマエッチング装置においてエッチング処理を行う際には、まず、ゲートバルブ86を開状態とし、搬入出口85を介してエッチング対象である半導体ウエハWをチャンバ10内に搬入し、サセプタ16上に載置する。そして、処理ガス供給源66からエッチングのための処理ガスを所定の流量および流量比で中心ガス導入室62および周辺ガス導入室64に導入し、排気装置84によりチャンバ10内を排気し、その中の圧力を例えば0.1〜150Paの範囲内の設定値とする。ここで、処理ガスとしては、従来用いられている種々のものを採用することができ、例えばフロロカーボンガス(C)のようなハロゲン元素を含有するガスを好適に用いることができる。さらに、ArガスやOガス等の他のガスが含まれていてもよい。 When performing the etching process in the plasma etching apparatus configured as described above, first, the gate valve 86 is opened, and the semiconductor wafer W to be etched is loaded into the chamber 10 via the loading / unloading port 85, and the susceptor is loaded. 16 is mounted. Then, a processing gas for etching is introduced from the processing gas supply source 66 into the central gas introduction chamber 62 and the peripheral gas introduction chamber 64 at a predetermined flow rate and flow rate ratio, and the inside of the chamber 10 is exhausted by the exhaust device 84. Is set to a set value within a range of 0.1 to 150 Pa, for example. Here, various conventionally used gases can be employed as the processing gas, and for example, a gas containing a halogen element such as a fluorocarbon gas (C x F y ) can be suitably used. Furthermore, other gases such as Ar gas and O 2 gas may be contained.

このようにチャンバ10内にエッチングガスを導入した状態で、第1の高周波電源52からプラズマ生成用の高周波電力(60MHz)を所定のパワーで上部電極34に印加するとともに、第2の高周波電源90よりイオン引き込み用の高周波(2MHz)を所定のパワーで下部電極であるサセプタ16に印加する。また、直流電源22から直流電圧を静電チャック18の電極20に印加して、半導体ウエハWをサセプタ16に固定する。   In this manner, with the etching gas introduced into the chamber 10, a high frequency power (60 MHz) for plasma generation is applied from the first high frequency power source 52 to the upper electrode 34 with a predetermined power, and the second high frequency power source 90. Further, a high frequency (2 MHz) for ion attraction is applied to the susceptor 16 as the lower electrode with a predetermined power. Further, a DC voltage is applied from the DC power source 22 to the electrode 20 of the electrostatic chuck 18 to fix the semiconductor wafer W to the susceptor 16.

内側上部電極38のガス吐出孔56aから吐出されたエッチングガスは、高周波電力により生じた上部電極34と下部電極であるサセプタ16間のグロー放電中でプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハWの被処理面がエッチングされる。   The etching gas discharged from the gas discharge hole 56a of the inner upper electrode 38 is turned into plasma in a glow discharge between the upper electrode 34 and the lower electrode susceptor 16 generated by the high frequency power, and radicals and ions generated by this plasma. As a result, the surface to be processed of the semiconductor wafer W is etched.

このプラズマエッチング装置では、上部電極34に高い周波数領域(イオンが動けない5〜10MHz以上)の高周波電力を供給しているので、プラズマを好ましい解離状態で高密度化することができ、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。   In this plasma etching apparatus, high frequency power in a high frequency region (5 to 10 MHz or more at which ions cannot move) is supplied to the upper electrode 34, so that the plasma can be densified in a preferable dissociated state, and the lower pressure can be reduced. High density plasma can be formed even under conditions.

また、上部電極34において、半導体ウエハWと直に対向する内側上部電極38をシャワーヘッド兼用型とし、中心シャワーヘッドと周辺シャワーヘッドとでガス吐出流量の比率を任意に調整することができるので、ガス分子またはラジカルの密度の空間分布を径方向で制御し、主にラジカルに起因するエッチング特性の空間的な分布特性を任意に制御することもできる。   Further, in the upper electrode 34, the inner upper electrode 38 that directly faces the semiconductor wafer W is used as a shower head type, and the ratio of gas discharge flow rate can be arbitrarily adjusted between the central shower head and the peripheral shower head. The spatial distribution of the density of gas molecules or radicals can be controlled in the radial direction, and the spatial distribution characteristics of etching characteristics mainly caused by radicals can be arbitrarily controlled.

一方、上部電極34においては、後述するように、プラズマ生成のための高周波電極として、外側上部電極36を主、内側上部電極38を副とし、これら電極36,38よりこれらの直下の電子に与える電界強度の比率を調整可能にしているので、プラズマ密度の空間分布を径方向で制御することができ、反応性イオンエッチングの空間的な特性を任意かつ精細に制御することができる。   On the other hand, in the upper electrode 34, as will be described later, as the high-frequency electrode for plasma generation, the outer upper electrode 36 is the main and the inner upper electrode 38 is the auxiliary, and the electrodes 36, 38 give the electrons directly below them. Since the electric field strength ratio can be adjusted, the spatial distribution of plasma density can be controlled in the radial direction, and the spatial characteristics of reactive ion etching can be controlled arbitrarily and finely.

ここで、外側上部電極36と内側上部電極38との間で電界強度または投入電力の比率を可変にすることによって行われるプラズマ密度空間分布の制御は、中心シャワーヘッドと周辺シャワーヘッドとの間で処理ガスの流量やガス密度またはガス混合比の比率を可変することによって行われるラジカル密度空間分布の制御に実質的に影響を及ぼさない。つまり、中心シャワーヘッドと周辺シャワーヘッドから噴出される処理ガスの解離は内側上部電極38直下のエリア内で行われるため、内側上部電極38と外側上部電極36との間で電界強度のバランスを変えても、中心シャワーヘッドと周辺シャワーヘッドとは内側上部電極38内にあり同一エリア内であるから、これらの間のラジカル生成量ないし密度のバランスにはさほど影響しない。したがって、プラズマ密度の空間分布とラジカル密度の空間分布とを実質的に独立に制御することができる。   Here, the control of the plasma density space distribution performed by changing the ratio of the electric field strength or the input power between the outer upper electrode 36 and the inner upper electrode 38 is performed between the central shower head and the peripheral shower head. It does not substantially affect the control of the radical density spatial distribution performed by changing the flow rate of the processing gas, the gas density, or the ratio of the gas mixture ratio. That is, since the dissociation of the processing gas ejected from the central shower head and the peripheral shower head is performed in an area immediately below the inner upper electrode 38, the balance of the electric field strength is changed between the inner upper electrode 38 and the outer upper electrode 36. However, since the central shower head and the peripheral shower head are in the inner upper electrode 38 and are in the same area, the radical generation amount or density balance between them is not significantly affected. Therefore, the spatial distribution of plasma density and the spatial distribution of radical density can be controlled substantially independently.

また、本実施形態のプラズマエッチング装置は、外側上部電極36が主であり、その直下でプラズマの大部分ないし過半を生成して内側上部電極38の直下に拡散させる。このため、シャワーヘッドを兼ねる内側上部電極38においては、プラズマのイオンから受けるアタックが少ないため、交換部品である電極板56のガス吐出孔56aのスパッタ進行を効果的に抑制し、電極板56の寿命を大幅に延ばすことができる。一方、プラズマの大部分ないし過半を生成する外側上部電極36は、電界の集中するガス吐出口を有してはいないため、イオンのアタックは少なく、寿命が短くなるようなことはない。   Further, the plasma etching apparatus of the present embodiment is mainly the outer upper electrode 36, and most or most of the plasma is generated immediately below it and diffused immediately below the inner upper electrode 38. For this reason, since the inner upper electrode 38 that also serves as a shower head receives less attack from plasma ions, the sputtering progress of the gas discharge holes 56a of the electrode plate 56, which is a replacement part, is effectively suppressed, and the electrode plate 56 The service life can be greatly extended. On the other hand, the outer upper electrode 36 that generates most or most of the plasma does not have a gas discharge port in which an electric field concentrates, and therefore, there is little ion attack and the life is not shortened.

次に、図2および図4を参照して、外側上部電極36と内側上部電極38との間電界強度または投入電力を可変とすることによって行われるプラズマ密度空間分布の制御についてさらに詳細に説明する。図2は、上述したように、本実施形態のプラズマエッチング装置の要部、特にプラズマ生成手段を構成する要部の構成を示しており、図4はプラズマ生成手段の要部の等価回路を示す。なお、図2ではシャワーヘッド部の構造を省略し、図4では各部の抵抗を省略している。   Next, with reference to FIGS. 2 and 4, the control of the plasma density spatial distribution performed by varying the electric field strength or input power between the outer upper electrode 36 and the inner upper electrode 38 will be described in more detail. . 2 shows the configuration of the main part of the plasma etching apparatus according to the present embodiment, in particular, the main part of the plasma generation unit as described above, and FIG. 4 shows the equivalent circuit of the main part of the plasma generation unit. . In FIG. 2, the structure of the shower head portion is omitted, and the resistance of each portion is omitted in FIG.

上述したように、コネクタ48からみた負荷回路において、外側上部電極36および給電筒50と円筒状接地導体10aとで、外側上部電極36および給電筒50を導波路Joとする同軸線路が形成される。ここで給電筒50の半径(外径)をao、円筒状接地導体10aの半径をbとすると、この同軸線路の特性インピーダンスまたはインダクタンスLoは以下の(1)式で近似することができる。
Lo=K・ln(b/ao) ‥‥‥(1)
ただし、Kは導波路のキャリアの移動度および誘電率で決まる定数である。
As described above, in the load circuit viewed from the connector 48, the outer upper electrode 36 and the power feeding tube 50 and the cylindrical ground conductor 10a form a coaxial line having the outer upper electrode 36 and the power feeding tube 50 as the waveguide Jo. . Here, if the radius (outer diameter) of the feeding tube 50 is ao and the radius of the cylindrical ground conductor 10a is b, the characteristic impedance or inductance Lo of this coaxial line can be approximated by the following equation (1).
Lo = K · ln (b / ao) (1)
However, K is a constant determined by the carrier mobility and dielectric constant of the waveguide.

一方、コネクタ48からみた負荷回路において、下部給電棒76と円筒状接地導体10aとの間でも下部給電棒76を導波路Jiとする同軸線路が形成される。内側上部電極38も下部給電棒76の延長上にあるが、直径が極端に違うため、下部給電棒76のインピーダンスが支配的になる。ここで、下部給電棒76の半径(外径)をaiとすると、この同軸線路の特性インピーダンスまたはインダクタンスLiは以下の(2)式で近似することができる。
Li=K・ln(b/ai) ‥‥‥(2)
On the other hand, in the load circuit viewed from the connector 48, a coaxial line having the lower power feed rod 76 as the waveguide Ji is formed between the lower power feed rod 76 and the cylindrical ground conductor 10a. Although the inner upper electrode 38 is also on the extension of the lower power feed rod 76, the impedance of the lower power feed rod 76 becomes dominant because the diameters are extremely different. Here, if the radius (outer diameter) of the lower feed rod 76 is ai, the characteristic impedance or inductance Li of this coaxial line can be approximated by the following equation (2).
Li = K · ln (b / ai) (2)

上記(1)、(2)式から理解されるように、内側上部電極38に高周波を伝える内側導波路Jiは従来の一般的な高周波システムと同様のインダクタンスLiを与えるのに対して、外側上部電極36に高周波を伝える外側導波路Joは径が大きい分だけ著しく小さなインダクタンスLoを与えることができる。これにより、整合器44からみてコネクタ48より先の負荷回路では、低インピーダンスの外側導波路Joで高周波が伝播しやすく(電圧降下が小さく)、外側上部電極36に相対的に大きい高周波電力Poを供給して、外側上部電極36の下面(プラズマ接触面)で強い電界強度Eoを得ることができる。一方、高インピーダンスの内側導波路Jiでは高周波が伝播しにくく(電圧降下が大きく)、内側上部電極38に外側上部電極36に供給される高周波電力Poよりも小さい高周波電力Piが供給され、内側上部電極38の下面(プラズマ接触面)で得られる電界強度Eiを外側上部電極36側の電界強度Eoよりも小さくすることができる。   As understood from the above formulas (1) and (2), the inner waveguide Ji for transmitting a high frequency to the inner upper electrode 38 provides the same inductance Li as that of the conventional general high frequency system, whereas the outer upper portion Ji. The outer waveguide Jo that transmits a high frequency to the electrode 36 can provide a remarkably small inductance Lo as the diameter increases. Thereby, in the load circuit ahead of the connector 48 when viewed from the matching unit 44, high frequency is easily propagated through the low-impedance outer waveguide Jo (voltage drop is small), and a relatively large high-frequency power Po is applied to the outer upper electrode 36. By supplying, a strong electric field strength Eo can be obtained on the lower surface (plasma contact surface) of the outer upper electrode 36. On the other hand, the high-impedance inner waveguide Ji hardly propagates high frequency (a large voltage drop), and the inner upper electrode 38 is supplied with high-frequency power Pi smaller than the high-frequency power Po supplied to the outer upper electrode 36. The electric field strength Ei obtained on the lower surface (plasma contact surface) of the electrode 38 can be made smaller than the electric field strength Eo on the outer upper electrode 36 side.

このように、上部電極34では、外側上部電極36の直下で相対的に強い電界Eoで電子を加速させると同時に、内側上部電極38の直下では相対的に弱い電界Eiで電子を加速させることとなり、これによって外側上部電極36の直下でプラズマPの大部分ないし過半が生成され、内側上部電極38の直下では補助的にプラズマPの一部が生成される。そして、外側上部電極36の直下で生成された高密度のプラズマが径方向の内側と外側に拡散することにより、上部電極34とサセプタ16との間のプラズマ処理空間においてプラズマ密度が径方向で均される。   Thus, in the upper electrode 34, electrons are accelerated by a relatively strong electric field Eo immediately below the outer upper electrode 36, and at the same time, electrons are accelerated by a relatively weak electric field Ei immediately below the inner upper electrode 38. As a result, most or most of the plasma P is generated immediately below the outer upper electrode 36, and a part of the plasma P is auxiliaryly generated immediately below the inner upper electrode 38. Then, the high-density plasma generated immediately below the outer upper electrode 36 diffuses inward and outward in the radial direction, so that the plasma density in the plasma processing space between the upper electrode 34 and the susceptor 16 is uniform in the radial direction. Is done.

外側上部電極36および給電筒50と円筒状接地導体10aとで形成される同軸線路における最大伝送電力Pmaxは、給電筒50の半径aoと円筒状接地導体10aの半径bとに依存し、以下の(3)式で与えられる。
max/Eomax =ao[ln(b/ao)]/2Zo ‥‥(3)
ただし、Zoは整合器44側からみた当該同軸線路の入力インピーダンスであり、EomaxはRF伝送系の最大電界強度である。
The maximum transmission power P max in the coaxial line formed by the outer upper electrode 36 and the feed cylinder 50 and the cylindrical ground conductor 10a depends on the radius ao of the feed cylinder 50 and the radius b of the cylindrical ground conductor 10a. (3).
P max / Eo max 2 = ao 2 [ln (b / ao)] 2 / 2Zo (3)
However, Zo is the input impedance of the coaxial line viewed from the matching unit 44 side, and Eo max is the maximum electric field strength of the RF transmission system.

上記(3)式において、最大伝送電力Pmaxはb/ao≒1.65で極大値となる。このことから、外側導波路Joの電力伝送効率を向上させるには、給電筒50の径サイズに対する円筒状接地導体10aの径サイズの比(b/ao)が約1.65となるように構成するのが最も好ましく、少なくとも1.2〜2.0の範囲内に入るように構成するのが好ましい。さらには1.5〜1.7の範囲である。 In the above equation (3), the maximum transmission power P max is a maximum value at b / ao≈1.65. Therefore, in order to improve the power transmission efficiency of the outer waveguide Jo, the ratio (b / ao) of the diameter size of the cylindrical grounding conductor 10a to the diameter size of the feeding tube 50 is set to about 1.65. Most preferably, it is configured to fall within the range of at least 1.2 to 2.0. Furthermore, it is the range of 1.5-1.7.

プラズマ密度の空間分布を任意かつ精細に制御するためには、外側上部電極36直下の外側電界強度Eo(または外側上部電極36側への投入電力Po)と内側上部電極38直下の内側電界強度Ei(または内側上部電極38側への投入電力Pi)との比率つまりバランスを調整することが好ましく、その手段として下部給電棒76の途中に可変コンデンサ78が挿入されている。この可変コンデンサ78のキャパシタンスC78と全体の投入電力に対する内側上部電極38側への投入電力Piの比率との関係は図5に示すようになっている。この図から明らかなように、可変コンデンサ78のキャパシタンスC78を変えることにより、内側導波路Jiのインピーダンスまたはリアクタンスを増減させ、外側導波路Joの電圧降下と内側導波路Jiの電圧降下との相対比率を変えることができ、ひいては外側電界強度Eo(外側投入電力Po)と内側電界強度Ei(内側投入電力Pi)との比率を調整することができる。 In order to arbitrarily and finely control the spatial distribution of the plasma density, the outer electric field intensity Eo directly below the outer upper electrode 36 (or the input electric power Po to the outer upper electrode 36 side) and the inner electric field intensity Ei immediately below the inner upper electrode 38. It is preferable to adjust the ratio, that is, the balance with (or the input electric power Pi to the inner upper electrode 38 side), and a variable capacitor 78 is inserted in the middle of the lower power feed rod 76 as the means. Relationship between the ratio of the input power Pi into the inner upper electrode 38 side with respect to the total input power and the capacitance C 78 of the variable capacitor 78 is as shown in FIG. As is apparent from this figure, by changing the capacitance C 78 of the variable capacitor 78, the impedance or reactance of the inner waveguide Ji is increased or decreased, and the relative voltage drop between the outer waveguide Jo and the inner waveguide Ji is decreased. The ratio can be changed, and as a result, the ratio between the outer field strength Eo (outer input power Po) and the inner field strength Ei (inner input power Pi) can be adjusted.

なお、プラズマの電位降下を与えるイオンシースのインピーダンスは一般に容量性である。図4の等価回路では、外側上部電極36直下におけるシースインピーダンスのキャパシタンスをCPo、内側上部電極38直下におけるシースインピーダンスのキャパシタンスをCPiと擬制している。また、外側上部電極36と内側上部電極38との間に形成されるコンデンサのキャパシタンスC40は、可変コンデンサ78のキャパシタンスC78と組み合わさって上記のような外側電界強度Eo(外側投入電力Po)と内側電界強度Ei(内側投入電力Pi)とのバランスを左右するものであり、可変コンデンサ78による電界強度(投入電力)バランス調整機能を最適化することができるような値に選定または調整されることが好ましい。 It should be noted that the impedance of the ion sheath that gives a plasma potential drop is generally capacitive. In the equivalent circuit of FIG. 4, the sheath impedance capacitance immediately below the outer upper electrode 36 is assumed to be C Po , and the sheath impedance capacitance immediately below the inner upper electrode 38 is assumed to be C Pi . Further, the capacitance C 40 of the capacitor formed between the outer upper electrode 36 and the inner upper electrode 38 is combined with the capacitance C 78 of the variable capacitor 78 to combine the outer electric field strength Eo (outer input power Po) as described above. And the inner electric field strength Ei (inner input electric power Pi) are determined or adjusted to values that can optimize the electric field intensity (input electric power) balance adjustment function by the variable capacitor 78. It is preferable.

ところで、この種のプラズマ処理装置は、パーツの寸法公差や取り付け誤差等により、装置間やクリーニングサイクル毎にプラズマソース側のインピーダンスに微少な差が存在し、これによりプロセス特性がばらついてしまう。   By the way, in this kind of plasma processing apparatus, there is a slight difference in impedance on the plasma source side between apparatuses and every cleaning cycle due to dimensional tolerance of parts, mounting error, and the like, and thereby process characteristics vary.

このため、本実施形態では、上述したような、外側電界強度Eo(外側投入電力Po)と内側電界強度Ei(内側投入電力Pi)との比率を調整するための可変コンデンサ78を可変インピーダンス部として含むインピーダンス調整機構100によりプラズマを生成した状態で予めインピーダンス調整を行う。インピーダンス調整機構100は、上記可変コンデンサ78によるインピーダンス可変機能と、上記上部電極34の内側上部電極38に流れ込む電流によって形成される共振回路101とを利用し、VPPモニタ89によってその共振回路の共振点を探し出し、共振点における可変インピーダンス部の値、すなわち可変コンデンサ78のキャパシタンスの値を基準となる値に合わせる。 For this reason, in this embodiment, the variable capacitor 78 for adjusting the ratio of the outside electric field strength Eo (outside input power Po) and the inside electric field strength Ei (inside input power Pi) as described above is used as the variable impedance unit. Impedance adjustment is performed in advance in a state where plasma is generated by the impedance adjustment mechanism 100 including the plasma. The impedance adjustment mechanism 100 uses the impedance variable function by the variable capacitor 78 and the resonance circuit 101 formed by the current flowing into the inner upper electrode 38 of the upper electrode 34, and the resonance of the resonance circuit is performed by the V PP monitor 89. A point is found, and the value of the variable impedance portion at the resonance point, that is, the capacitance value of the variable capacitor 78 is adjusted to a reference value.

具体的には、装置内にプラズマを生成させた際に、上記可変コンデンサ78のキャパシタンスを変化させつつ、VPPモニタ89により下部電極のバイアスVPPの値を検出し、コントローラ102により、この下部電極のバイアスVPPの値に基づいて、上記内側上部電極38に流れ込む電流によって形成される共振回路101の共振点を探し出し、共振点における可変コンデンサ78のキャパシタンスの値を基準となる値に合わせる。これによりプラズマソース側でのインピーダンスの調整が可能となる。ここで、本実施形態における、プラズマソース側のインピーダンスとは、図4のPIで示した範囲内における回路のインピーダンスである。 Specifically, when plasma is generated in the apparatus, the value of the bias V PP of the lower electrode is detected by the V PP monitor 89 while changing the capacitance of the variable capacitor 78, and the controller 102 detects this lower value. Based on the value of the electrode bias V PP , the resonance point of the resonance circuit 101 formed by the current flowing into the inner upper electrode 38 is found, and the capacitance value of the variable capacitor 78 at the resonance point is adjusted to a reference value. As a result, the impedance on the plasma source side can be adjusted. Here, the impedance on the plasma source side in the present embodiment is an impedance of a circuit within a range indicated by PI in FIG.

共振回路101をより詳細に説明すると、図6に示すようになる。すなわち、共振回路101は、給電棒46からコネクタ48、外側上部電極36に給電する給電筒50、および外側上部電極36を介して内側上部電極38に流れる図6(a)の実線で示すラインと、給電棒46からコネクタ48、外側上部電極に給電する給電筒50、外側上部電極36、給電筒50、可変コンデンサ78を通って内側上部電極38に流れる図6(b)の破線で示すラインとで形成される。このように構成される共振回路では、共振点において内側上部電極38に流れる高周波電流が最も大きくなる。なお、図6に示すように、高周波電流は、導電体においてはその表面を流れる。   The resonance circuit 101 will be described in more detail as shown in FIG. That is, the resonance circuit 101 includes a line indicated by a solid line in FIG. 6A that flows from the power supply rod 46 to the connector 48, the power supply cylinder 50 that supplies power to the outer upper electrode 36, and the inner upper electrode 38 through the outer upper electrode 36. The line shown by the broken line in FIG. 6 (b) flows from the power supply rod 46 to the connector 48, the power supply cylinder 50 that supplies power to the outer upper electrode, the outer upper electrode 36, the power supply cylinder 50, and the variable capacitor 78 to the inner upper electrode 38. Formed with. In the resonance circuit configured as described above, the high-frequency current flowing through the inner upper electrode 38 is the largest at the resonance point. As shown in FIG. 6, the high frequency current flows on the surface of the conductor.

上述した図5に示すように、可変コンデンサ78のキャパシタンスを変化させることにより、内側上部電極38からの内側電界強度Eiの比率を変化させることができるから、可変コンデンサ78のキャパシタンスを変化させることにより共振回路101の共振点を探すことができる。   As shown in FIG. 5 described above, by changing the capacitance of the variable capacitor 78, the ratio of the inner electric field intensity Ei from the inner upper electrode 38 can be changed, so that the capacitance of the variable capacitor 78 is changed. The resonance point of the resonance circuit 101 can be searched.

この際の内側上部電極38に流れる高周波電流は、装置状態、例えば下部電極であるサセプタ16のバイアスVPPに反映され、内側上部電極に最も大きな高周波電流が流れる共振点において、VPPの値は極小値を示す。つまり、図7に示すように、プラズマを生成させた状態で可変コンデンサ78のステップ(CPI値)を増減し、キャパシタンスを変化させると、VPPモニタ89が検出する下部電極のバイアスVPPの値が変化し、あるCPI値においてVPPの値は極小値を示す。このようにVPPの値が極小値を示す場合に、上記共振回路が共振点を示すこととなる。なお、CPI値は、可変コンデンサ78のキャパシタンスの変化幅を所定数のステップに分割した値をいい、実際のキャパシタンスの値に対応する。 The high-frequency current flowing through the inner upper electrode 38 at this time is reflected in the device state, for example, the bias V PP of the susceptor 16 that is the lower electrode, and the value of V PP at the resonance point where the largest high-frequency current flows through the inner upper electrode is Indicates the minimum value. That is, as shown in FIG. 7, when the step (CPI value) of the variable capacitor 78 is increased or decreased while the plasma is generated and the capacitance is changed, the value of the bias V PP of the lower electrode detected by the V PP monitor 89 is detected. Changes, and the value of V PP shows a minimum value at a certain CPI value. In this way, when the value of V PP shows a minimum value, the resonance circuit shows a resonance point. The CPI value is a value obtained by dividing the change width of the capacitance of the variable capacitor 78 into a predetermined number of steps, and corresponds to the actual capacitance value.

本実施形態ではこのことを利用して、インピーダンス調整機構100のコントローラ102により、以下の手順でインピーダンス調整を行う。この際の手順を図8のフローチャートを参照して詳細に説明する。   In the present embodiment, utilizing this, the controller 102 of the impedance adjustment mechanism 100 performs impedance adjustment in the following procedure. The procedure at this time will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

まず、プラズマエッチング装置内にダミーウエハを搬入し、第1の高周波電源52に給電してプラズマを生成させ、可変コンデンサ78の初期ステップ(CPI値)での下部電極(サセプタ16)のバイアスVPPの値を取得する(STEP1)。この場合のVPPは、複数個、例えば20個のデータの平均値を求める。この際に、プラズマ不安定や異常放電等によりVPPが異常値を示していないかどうかを判断する(STEP2)。具体的には、複数個のVPPデータの振れ幅が例えば50V以上である場合、プラズマ不安定や異常放電等の可能性ありとして再試行を求める。 First, a dummy wafer is carried into the plasma etching apparatus, and plasma is generated by supplying power to the first high-frequency power source 52, and the bias V PP of the lower electrode (susceptor 16) at the initial step (CPI value) of the variable capacitor 78 is set. A value is acquired (STEP 1). The V PP in this case, a plurality, for example, an average value of 20 data. At this time, it is determined whether V PP does not indicate an abnormal value by plasma instability and abnormal discharge or the like (STEP2). Specifically, if the amplitude of the plurality of VPP data is, for example, 50 V or more, a retry is determined as the possibility of plasma instability or abnormal discharge.

このSTEP2は、VPPの変化量をモニタすることにより、例えば以下のようにして行う。
複数個のVPPデータのうち最初の3ポイントは下記のように比較する。
−50<VPP(i+1)−VPP(i)<50 (i=0,1,2)
4ポイント目から残りは、下記のように移動平均にて比較する。
−50<VPP(i)−{(VPP(i−1)+VPP(i−2)+VPP(i−3))/3}<50 (3<i<19)
This STEP2, by monitoring the variation of V PP, for example performed as follows.
Of the plurality of VPP data, the first three points are compared as follows.
−50 <V PP (i + 1) −V PP (i) <50 (i = 0, 1, 2)
The rest from the fourth point is compared with the moving average as follows.
−50 <V PP (i) − {(V PP (i−1) + V PP (i−2) + V PP (i−3)) / 3} <50 (3 <i <19)

それぞれのVPPの値が正常であった場合、平均VPP値が極小値か否かを判定する(STEP3)。この判定はコントローラ102により、以下のように行われる。すなわち、可変コンデンサ78のステップ値(CPI値)と(平均)VPP値との関係は、前述の図7のように示されるので、VPP(j+1)−VPP(j)を計算し(ただし、j:CPI値、VPP(j):CPI値jにおける平均VPP値である。)、
PP(j+1)−VPP(j)<0
である場合、VPP(j)は極小値ではないと判定し、
PP(j+1)−VPP(j)>0
である場合、VPP(j)は極小値であると判定する。
If each V PP value is normal, it is determined whether or not the average V PP value is a minimum value (STEP 3). This determination is performed by the controller 102 as follows. That is, the relationship between the step value (CPI value) of the variable capacitor 78 and the (average) V PP value is expressed as shown in FIG. 7, and V PP (j + 1) −V PP (j) is calculated ( Where j: CPI value, V PP (j): average V PP value at CPI value j).
V PP (j + 1) −V PP (j) <0
, It is determined that V PP (j) is not a local minimum,
V PP (j + 1) −V PP (j)> 0
If it is, it is determined that V PP (j) is a minimum value.

なお、上記平均VPP値が極小値か否かを判定する方法を採用する場合は、一番最初に上記STEP1〜3を実行する際のCPI値(初期CPI値)が、共振点近傍のCPI値より小さいCPI値に設定する必要がある。   When the method of determining whether or not the average VPP value is a minimum value is adopted, the CPI value (initial CPI value) when executing the above STEP 1 to 3 is the CPI value near the resonance point. It is necessary to set a smaller CPI value.

そして、求めた平均VPP値が極小値でない場合、CPI値を1増やし(STEP4)、再度上記STEP1〜3を行う。なお、これを繰り返してCPI値を10以上増やしても共振点がない場合、CPI値が共振点を超えてしまっている可能性があるため、その場合にはCPI値を1ずつ減らしてVPP値が極小値になる点を探す。 If the obtained average V PP value is not the minimum value, the CPI value is increased by 1 (STEP 4), and the above STEPs 1 to 3 are performed again. If there is no resonance point even if the CPI value is increased by 10 or more by repeating this, the CPI value may exceed the resonance point. In this case, the CPI value is decreased by 1 and V PP Find the point where the value is a local minimum.

一方、求めたVPP値が極小値であった場合、このCPI値を共振点とし、この共振点のCPI値と基準となるCPI値との差をオフセット量として計算する(STEP5)。すなわち、オフセット量=(基準CPI値)−(現在の共振点のCPI値)を算出する。ここで、基準となるCPI値は、クリーニング前の共振回路101の共振点におけるCPI値、またはインピーダンスが調整された同じ構造の他の装置の共振回路101の共振点におけるCPI値である。なお、共振点は、コントローラ102にパラメータとして設定されている。このオフセット量は、図9に示すように、VPPの基準波形(共振点におけるCPIが基準値の場合)に対するずれに対応するものであり、このように共振点におけるCPI値のずれを把握することにより、インピーダンス値の基準値からのずれを把握することができる。 On the other hand, when the obtained V PP value is a minimum value, this CPI value is used as a resonance point, and the difference between the CPI value at this resonance point and the reference CPI value is calculated as an offset amount (STEP 5). That is, offset amount = (reference CPI value) − (current resonance point CPI value) is calculated. Here, the reference CPI value is the CPI value at the resonance point of the resonance circuit 101 before cleaning or the CPI value at the resonance point of the resonance circuit 101 of another device of the same structure whose impedance is adjusted. The resonance point is set as a parameter in the controller 102. The offset amount, as shown in FIG. 9, which reference waveform V PP (CPI at the resonance point when the reference value) corresponding to the deviation with respect to grasp a deviation of CPI value at the resonance point thus Thus, it is possible to grasp the deviation of the impedance value from the reference value.

このオフセット量を例えば装置画面に表示するようにし、この画面によりユーザーが算出されたオフセット値を確認することができるようにする(STEP6)。そして、ユーザーの操作によりオフセットコマンドが実施され(STEP7)、これによりコントローラ102から可変コンデンサ78のコントロールボックス(図示せず)へ指令が送信され、可変コンデンサ78のコントロールボックスが初期化されるとともに、可変コンデンサ78の共振点のCPI値が上述のように算出されたオフセット値に対応する値だけオフセットされる(STEP8)。その後、この初期化コマンドが正常に実施されたか否かを判定し(STEP9)、正常に行われたと判断された場合に、上記STEP1〜3を実施し、共振点が修正されたか否かをユーザーが確認し(STEP10)、修正されていればインピーダンス調整を終了し、修正されていなければインピーダンス調整をやりなおす。   This offset amount is displayed on the apparatus screen, for example, and the user can check the calculated offset value on this screen (STEP 6). Then, an offset command is executed by the user's operation (STEP 7), whereby a command is transmitted from the controller 102 to a control box (not shown) of the variable capacitor 78, the control box of the variable capacitor 78 is initialized, The CPI value at the resonance point of the variable capacitor 78 is offset by a value corresponding to the offset value calculated as described above (STEP 8). Thereafter, it is determined whether or not the initialization command has been normally executed (STEP 9). When it is determined that the initialization command has been normally executed, the above STEP 1 to 3 are executed to determine whether or not the resonance point has been corrected. (STEP 10), the impedance adjustment is terminated if it has been corrected, and the impedance adjustment is performed again if it has not been corrected.

このように、共振回路101の共振点を利用して可変コンデンサ78のキャパシタンスの値を基準となる値に調整することができるので、パーツの寸法公差や取り付け誤差等により生じる装置間やクリーニングサイクル毎のプラズマソース側のインピーダンスの差を最小限に抑えることができる。また、プラズマを生成した状態で調整を行うことができるので、インピーダンスの調整精度が高い。さらに、特別な測定機器や測定治具を用いることがないので、コスト的に有利である。さらにまた、ほとんど自動的に調整を行うことができるので、人為的ミスもほとんどない。なお、上記では、プラズマエッチング装置内にダミーウエハを搬入してインピーダンス調整を行う手順を説明したが、ダミーウエハを搬入しなくても、同様の手法でインピーダンス調整を行うことができる。   In this manner, the capacitance value of the variable capacitor 78 can be adjusted to a reference value by using the resonance point of the resonance circuit 101, and therefore, between apparatuses or each cleaning cycle caused by part dimensional tolerance or mounting error. The difference in impedance on the plasma source side can be minimized. Further, since adjustment can be performed in a state where plasma is generated, impedance adjustment accuracy is high. Furthermore, since no special measuring equipment or measuring jig is used, it is advantageous in terms of cost. Furthermore, since the adjustment can be performed almost automatically, there is almost no human error. In the above description, the procedure for performing impedance adjustment by loading a dummy wafer into the plasma etching apparatus has been described. However, impedance adjustment can be performed by the same method without loading the dummy wafer.

図10に以上のようにして実際にインピーダンス調整を行った例を示す。この例では、基準となる共振点でのCPI値が63であり、調整前の共振点でのCPI値は64であった。このため、上述の手順に従って、共振点でのCPI値が63になるように調整した。   FIG. 10 shows an example of actual impedance adjustment as described above. In this example, the CPI value at the reference resonance point is 63, and the CPI value at the resonance point before adjustment is 64. For this reason, the CPI value at the resonance point was adjusted to 63 according to the above procedure.

上記例では、共振回路101の共振点を下部電極におけるバイアスVPPを用いて把握したが、図11に示す上部電極の整合器44の2つのコンデンサC1およびC2のキャパシタンスを用いても把握することができる。これにより共振点を把握し、実際にインピーダンス調整を行った結果を図12に示す。C1は共振点において極小値を示し、C2は共振点において極大値を示し、この例では、基準となるCPI値は65であり、調整前のCPI値は66である。この場合でも、上述の手順にしたがって、C1の極小値およびC2の極大値が65になるように調整してインピーダンス調整を行うことができる。 In the above example, the resonance point of the resonance circuit 101 is grasped by using the bias V PP at the lower electrode, but it is also grasped by using the capacitances of the two capacitors C1 and C2 of the matching device 44 of the upper electrode shown in FIG. Can do. FIG. 12 shows the result of grasping the resonance point by this and actually adjusting the impedance. C1 indicates a minimum value at the resonance point, C2 indicates a maximum value at the resonance point, and in this example, the reference CPI value is 65, and the CPI value before adjustment is 66. Even in this case, the impedance can be adjusted by adjusting the minimum value of C1 and the maximum value of C2 to 65 according to the above-described procedure.

その他、上部電極側にVIプローブ(電流・電圧・位相・ある周波数に対する高調波等を検出可能な検出器)を設置した場合、下部電極側にVIプローブを設置した場合において、その電圧値または電流値を用いても共振回路101の共振点を把握することができる。   In addition, when a VI probe (detector capable of detecting current, voltage, phase, harmonics at a certain frequency, etc.) is installed on the upper electrode side, or when a VI probe is installed on the lower electrode side, the voltage value or current The resonance point of the resonance circuit 101 can be grasped even if the value is used.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、可変インピーダンス部として可変コンデンサを用いたが、これに限らず、可変コイルや可変抵抗等、他の回路を用いることもできる。また、上記実施形態では、内側上部電極への給電ラインに可変インピーダンス部を設けたが、外側上部電極の給電ラインに設けてもよい。さらに、プラズマ生成用の高周波電力を上部電極に印加するプラズマ処理装置について示したが、下部電極に印加するプラズマ処理装置であってもよい。さらにまた、プラズマ生成用の高周波電力が印加される電極を分割電極にした例について示したが、必ずしも分割されていなくてもよい。さらにまた、装置状態のモニタとして下部電極のバイアスVPP、上部電極の整合器に含まれているコンデンサのキャパシタンス、VIプローブが検出する電圧値や電流値を例示したが、これに限らず、共振回路の共振点を把握することができるものであれば特に限定されない。さらにまた、上記実施形態ではプラズマエッチング装置を例にとって説明したが、本発明はCVD成膜装置やスパッタリング装置等の他のプラズマ処理装置に適用可能であることはいうまでもない。 The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a variable capacitor is used as the variable impedance unit. However, the present invention is not limited to this, and other circuits such as a variable coil and a variable resistor can also be used. Moreover, in the said embodiment, although the variable impedance part was provided in the electric power feeding line to an inner side upper electrode, you may provide in the electric power feeding line of an outer side upper electrode. Furthermore, although a plasma processing apparatus that applies high-frequency power for plasma generation to the upper electrode has been shown, it may be a plasma processing apparatus that applies to the lower electrode. Furthermore, although the example in which the electrode to which the high-frequency power for plasma generation is applied is a divided electrode, it is not necessarily divided. Furthermore, as an example of the device status monitor, the lower electrode bias V PP , the capacitance of the capacitor included in the upper electrode matcher, and the voltage value and current value detected by the VI probe are exemplified, but not limited to this, the resonance There is no particular limitation as long as the resonance point of the circuit can be grasped. Furthermore, although the plasma etching apparatus has been described as an example in the above embodiment, the present invention can be applied to other plasma processing apparatuses such as a CVD film forming apparatus and a sputtering apparatus.

本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す概略断面図。1 is a schematic sectional view showing a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1のプラズマエッチング装置の要部の構成を示す部分拡大断面図。The partial expanded sectional view which shows the structure of the principal part of the plasma etching apparatus of FIG. 本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置のインピーダンス調整機構を説明するための概略構成図。The schematic block diagram for demonstrating the impedance adjustment mechanism of the plasma etching apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のプラズマエッチング装置におけるプラズマ生成手段の要部の等価回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the equivalent circuit of the principal part of the plasma production | generation means in the plasma etching apparatus of FIG. 図1のプラズマエッチング装置における可変コンデンサのキャパシタンスと電界強度比率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the capacitance of a variable capacitor and the electric field strength ratio in the plasma etching apparatus of FIG. 図1のプラズマエッチング装置におけるインピーダンス調整機構の共振回路を詳細に説明するための図。The figure for demonstrating in detail the resonance circuit of the impedance adjustment mechanism in the plasma etching apparatus of FIG. 図1のプラズマエッチング装置におけるインピーダンス調整機構の可変コンデンサのCPI値と下部電極のバイアスVPPとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the CPI value of the variable capacitor of the impedance adjustment mechanism in the plasma etching apparatus of FIG. 1, and the bias V PP of the lower electrode. 図1のプラズマエッチング装置におけるインピーダンス調整機構のインピーダンス調整手順を説明するためのフローチャート。The flowchart for demonstrating the impedance adjustment procedure of the impedance adjustment mechanism in the plasma etching apparatus of FIG. 図1のプラズマエッチング装置におけるインピーダンス調整機構の可変コンデンサのCPI値と下部電極のバイアスVPPとの関係の基準波形と測定波形を示す図。The figure which shows the reference | standard waveform and measurement waveform of the relationship between the CPI value of the variable capacitor of the impedance adjustment mechanism in the plasma etching apparatus of FIG. 1, and the bias V PP of the lower electrode. 実際にインピーダンス調整を行った場合の可変コンデンサのCPI値と下部電極のバイアスVPPとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the CPI value of a variable capacitor and bias V PP of a lower electrode when impedance adjustment is actually performed. 図1のプラズマエッチング装置における第1の高周波電源に接続された整合器の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the matching device connected to the 1st high frequency power supply in the plasma etching apparatus of FIG. 装置状態として第1の高周波電源に接続された整合器のコンデンサを用いた場合における可変コンデンサのCPI値と整合器のコンデンサの値との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the CPI value of a variable capacitor, and the value of the capacitor | condenser of a matching device at the time of using the capacitor | condenser of the matching device connected to the 1st high frequency power supply as an apparatus state.

符号の説明Explanation of symbols

10…チャンバ(処理容器)
16…サセプタ(下部電極)
34…上部電極
36…外側上部電極
38…内側上部電極
44,88…整合器
46…給電棒
50…給電筒
52…第1の高周波電源
66…処理ガス供給源
78…可変コンデンサ(可変インピーダンス部)
84…排気装置
89…バイアスVPPモニタ
90…第2の高周波電源
100…インピーダンス調整機構
101…共振回路
102…コントローラ
W…半導体ウエハ(被処理基板)
10 ... Chamber (processing container)
16 ... susceptor (lower electrode)
34 ... Upper electrode 36 ... Outer upper electrode 38 ... Inner upper electrode 44, 88 ... Matching device 46 ... Feeding rod 50 ... Feeding cylinder 52 ... First high frequency power supply 66 ... Processing gas supply source 78 ... Variable capacitor (variable impedance unit)
84 ... Exhaust device 89 ... Bias V PP monitor 90 ... Second high frequency power supply 100 ... Impedance adjustment mechanism 101 ... Resonant circuit 102 ... Controller W ... Semiconductor wafer (substrate to be processed)

Claims (23)

被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、
前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と
を具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
さらに、プラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段を具備し、
前記インピーダンス調整手段は、
前記第1電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路と、
前記第1電極の給電ラインに設けられた可変インピーダンス部と、
前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器と、
前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器の装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整する制御部と
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, and generating plasma of the processing gas between the first electrode and the second electrode to perform plasma processing on the substrate to be processed A device,
Furthermore, it comprises impedance adjusting means for adjusting the impedance on the plasma source side,
The impedance adjusting means includes
A resonant circuit formed such that a high-frequency current flows into the first electrode;
A variable impedance unit provided in the power supply line of the first electrode;
A detector for detecting a device state for grasping a resonance point of the resonance circuit;
While changing the value of the variable impedance unit in the state where the plasma is formed, the signal of the device state of the detector is detected to find the resonance point of the resonance circuit, and the value of the variable impedance unit at the resonance point And a controller for adjusting the value to a reference value.
前記可変インピーダンス部は、可変コンデンサ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。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the variable impedance unit is a variable capacitor. 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、
前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と
を具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、
前記プラズマ処理装置は、さらに、プラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段を具備し、
前記インピーダンス調整手段は、
前記第1電極の前記内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路と、
前記第1電極の内側電極への給電ラインまたは外側電極への給電ラインに設けられた可変インピーダンス部と、
前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器と、
前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器からの装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整する制御部と
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, and generating plasma of the processing gas between the first electrode and the second electrode to perform plasma processing on the substrate to be processed A device,
The first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode,
The plasma processing apparatus further includes impedance adjusting means for adjusting impedance on the plasma source side,
The impedance adjusting means includes
A resonant circuit formed such that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode;
A variable impedance unit provided in a power supply line to the inner electrode of the first electrode or a power supply line to the outer electrode;
A detector for detecting a device state for grasping a resonance point of the resonance circuit;
While the plasma is formed, the value of the variable impedance unit is changed, the device state signal from the detector is detected, the resonance point of the resonance circuit is found, and the variable impedance unit at the resonance point is detected. And a control unit that adjusts the value to a reference value.
前記基準となる可変インピーダンス部の値は、クリーニング前の前記共振回路の共振点における可変インピーダンス部の値、またはインピーダンスが調整された同じ構造の他の装置の前記共振回路の共振点における可変インピーダンス部の値であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The value of the reference variable impedance unit is the value of the variable impedance unit at the resonance point of the resonance circuit before cleaning, or the variable impedance unit at the resonance point of the resonance circuit of another device of the same structure in which the impedance is adjusted. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plasma processing apparatus has a value of. 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、
前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と
を具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、
前記プラズマ処理装置は、さらに、プラズマソース側のインピーダンスを調整するインピーダンス調整手段を具備し、
前記インピーダンス調整手段は、
前記第1電極の前記内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路と、
前記第1電極の内側電極への給電ラインに設けられた可変コンデンサと、
前記共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器と、
前記プラズマを形成した状態で、前記可変コンデンサのキャパシタンスを変更させながら、前記検出器からの装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変コンデンサのキャパシタンスを基準となる値に調整する制御部と
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing container in which a substrate to be processed is stored and evacuated;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, and generating plasma of the processing gas between the first electrode and the second electrode to perform plasma processing on the substrate to be processed A device,
The first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode,
The plasma processing apparatus further includes impedance adjusting means for adjusting impedance on the plasma source side,
The impedance adjusting means includes
A resonant circuit formed such that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode;
A variable capacitor provided in a power supply line to the inner electrode of the first electrode;
A detector for detecting a device state for grasping a resonance point of the resonance circuit;
While changing the capacitance of the variable capacitor while the plasma is formed, the signal of the device state from the detector is detected to find the resonance point of the resonance circuit, and the capacitance of the variable capacitor at the resonance point is determined. A plasma processing apparatus comprising: a control unit that adjusts to a reference value.
前記基準となる可変コンデンサのキャパシタンスは、クリーニング前の前記共振回路の共振点における可変コンデンサのキャパシタンス、またはインピーダンスが調整された同じ構造の他の装置の前記共振回路の共振点における可変コンデンサのキャパシタンスであることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。   The capacitance of the reference variable capacitor is the capacitance of the variable capacitor at the resonance point of the resonance circuit before cleaning, or the capacitance of the variable capacitor at the resonance point of the resonance circuit of another device of the same structure whose impedance is adjusted. 6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the plasma processing apparatus is provided. 前記共振回路は、前記外側電極への給電ラインから前記内側電極へ高周波電流が流れるラインと、前記外側電極への給電ライン、前記外側電極、前記外側電極への給電ライン、前記可変インピーダンス部を順次通って前記内側電極へ高周波電流が流れるラインとで形成されることを特徴とする請求項3または請求項5に記載のプラズマ処理装置。   The resonance circuit sequentially includes a line through which a high-frequency current flows from a power supply line to the outer electrode to the inner electrode, a power supply line to the outer electrode, the outer electrode, a power supply line to the outer electrode, and the variable impedance unit. 6. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is formed by a line through which a high-frequency current flows to the inner electrode. 前記装置状態を検出する検出器は、前記第2電極側に設けられた電圧検出器であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the detector that detects the apparatus state is a voltage detector provided on the second electrode side. 前記高周波電力供給手段は、高周波電源と、前記高周波電源の内部インピーダンスまたは出力インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる整合器とを有し、前記装置状態を検出する検出器は、前記整合器のコンデンサのキャパシタンスを検出することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The high-frequency power supply means includes a high-frequency power source and a matching unit that matches a load impedance to an internal impedance or output impedance of the high-frequency power source, and the detector that detects the device state is a capacitance of a capacitor of the matching unit The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein: 前記装置状態を検出する検出器は、前記第1電極側または前記第2電極側に設けられ、プラズマの電流または電圧を検出するVIプローブであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   8. The detector for detecting the apparatus state is a VI probe that is provided on the first electrode side or the second electrode side and detects a current or voltage of plasma. The plasma processing apparatus of any one of Claims. 前記第2電極は被処理基板を支持する支持電極であり、前記第2電極にイオンを引き込むための高周波電力供給手段をさらに有することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The said 2nd electrode is a support electrode which supports a to-be-processed substrate, It further has a high frequency electric power supply means for drawing in ion to the said 2nd electrode, The any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. The plasma processing apparatus according to 1. 前記イオンを引き込むための高周波電力供給手段は、高周波電源と、前記高周波電源の内部インピーダンスまたは出力インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる整合器とを有することを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理装置。   12. The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the high-frequency power supply means for drawing ions includes a high-frequency power source and a matching unit that matches a load impedance to an internal impedance or an output impedance of the high-frequency power source. . 前記装置状態を検出する検出器は、前記第2電極側の前記整合器に設けられた電圧検出器であることを特徴とする請求項12に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein the detector that detects the apparatus state is a voltage detector provided in the matching unit on the second electrode side. 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、
前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と
を具備し、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法であって、
前記第1電極の給電ラインに可変インピーダンス部を設け、前記第1電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器を設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器により装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整方法。
A processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, and generating plasma of the processing gas between the first electrode and the second electrode to perform plasma processing on the substrate to be processed An impedance adjustment method in an apparatus,
A variable impedance unit is provided in the power supply line of the first electrode, and a detector for detecting a device state for grasping a resonance point of a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the first electrode is provided; In this state, while changing the value of the variable impedance unit, the detector detects the signal of the device state, finds the resonance point of the resonance circuit, and uses the value of the variable impedance unit at the resonance point as a reference The impedance adjustment method is characterized by adjusting the impedance on the plasma source side by adjusting to a value to be
前記可変インピーダンス部は、可変コンデンサであることを特徴とする請求項14に記載のインピーダンス調整方法。   The impedance adjustment method according to claim 14, wherein the variable impedance unit is a variable capacitor. 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、
前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と
を具備し、前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法であって、
前記第1電極の内側電極への給電ラインまたは外側電極への給電ラインに可変インピーダンス部を設け、前記第1電極の内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器を設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変インピーダンス部の値を変更させながら、前記検出器により装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変インピーダンス部の値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整方法。
A processing container in which a substrate to be processed is accommodated and evacuated;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, wherein the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, and a processing gas is supplied between the first electrode and the second electrode. An impedance adjustment method in a plasma processing apparatus for generating plasma and performing plasma processing on a substrate to be processed,
A variable impedance portion is provided in a power supply line to the inner electrode of the first electrode or a power supply line to the outer electrode, and a resonance point of a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode is grasped. A detector for detecting a device state for detecting a device state signal by the detector while changing a value of the variable impedance unit in a state where the plasma is formed, and a resonance point of the resonance circuit And adjusting the impedance on the plasma source side by adjusting the value of the variable impedance portion at the resonance point to a reference value.
前記基準となる可変インピーダンス部の値は、クリーニング前の前記共振回路の共振点における可変インピーダンス部の値、またはインピーダンスが調整された同じ構造の他の装置の前記共振回路の共振点における可変インピーダンス部の値であることを特徴とする請求項14から請求項16のいずれか1項に記載のインピーダンス調整方法。   The value of the reference variable impedance unit is the value of the variable impedance unit at the resonance point of the resonance circuit before cleaning, or the variable impedance unit at the resonance point of the resonance circuit of another device of the same structure in which the impedance is adjusted. The impedance adjustment method according to any one of claims 14 to 16, wherein the impedance adjustment method is a value of. 被処理基板が収容され、真空排気可能な処理容器と、
処理容器内に対向して配置される第1電極および第2電極と、
前記第1電極にプラズマ形成用の高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と
を具備し、前記第1電極は、内側電極および外側電極に分割され、前記第1電極および前記第2電極との間に処理ガスのプラズマを生成して被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるインピーダンス調整方法であって、
前記第1電極の内側電極への給電ラインに可変コンデンサを設け、前記第1電極の内側電極へ高周波電流が流れ込むように形成された共振回路の共振点を把握するための装置状態を検出する検出器を設け、前記プラズマを形成した状態で、前記可変コンデンサのキャパシタンスを変更させながら、前記検出器により装置状態の信号を検出して、前記共振回路の共振点を探し出し、前記共振点における可変コンデンサのキャパシタンスの値を基準となる値に調整してプラズマソース側のインピーダンスを調整することを特徴とするインピーダンス調整方法。
A processing container in which a substrate to be processed is stored and evacuated;
A first electrode and a second electrode disposed opposite to each other in the processing container;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power for plasma formation to the first electrode;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the processing container, wherein the first electrode is divided into an inner electrode and an outer electrode, and a processing gas is supplied between the first electrode and the second electrode. An impedance adjustment method in a plasma processing apparatus for generating plasma and performing plasma processing on a substrate to be processed,
Detection for detecting a device state for grasping a resonance point of a resonance circuit formed so that a high-frequency current flows into the inner electrode of the first electrode by providing a variable capacitor in a power supply line to the inner electrode of the first electrode While the plasma is formed, the detector detects a device state signal while changing the capacitance of the variable capacitor, finds the resonance point of the resonance circuit, and the variable capacitor at the resonance point An impedance adjustment method, wherein the impedance on the plasma source side is adjusted by adjusting the value of capacitance to a reference value.
前記基準となる可変コンデンサのキャパシタンスは、クリーニング前の前記共振回路の共振点における可変コンデンサのキャパシタンス、またはインピーダンスが調整された同じ構造の他の装置の前記共振回路の共振点における可変コンデンサのキャパシタンスであることを特徴とする請求項18に記載のインピーダンス調整方法。   The capacitance of the reference variable capacitor is the capacitance of the variable capacitor at the resonance point of the resonance circuit before cleaning, or the capacitance of the variable capacitor at the resonance point of the resonance circuit of another device of the same structure whose impedance is adjusted. The impedance adjustment method according to claim 18, wherein the impedance adjustment method is provided. 前記共振回路は、前記外側電極への給電ラインから前記内側電極へ高周波電流が流れるラインと、前記外側電極への給電ライン、前記外側電極、前記外側電極への給電ライン、前記可変インピーダンス部を順次通って前記内側電極へ高周波電流が流れるラインとで形成されることを特徴とする請求項16または請求項18に記載のインピーダンス調整方法。   The resonance circuit sequentially includes a line through which a high-frequency current flows from a power supply line to the outer electrode to the inner electrode, a power supply line to the outer electrode, the outer electrode, a power supply line to the outer electrode, and the variable impedance unit. The impedance adjustment method according to claim 16 or 18, wherein the impedance adjustment method is formed by a line through which a high-frequency current flows to the inner electrode. 前記装置状態を検出する検出器は、前記第2電極側に設けられた電圧検出器であることを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか1項に記載のインピーダンス調整方法。   21. The impedance adjustment method according to claim 14, wherein the detector that detects the device state is a voltage detector provided on the second electrode side. 前記高周波電力供給手段は、高周波電源と、前記高周波電源の内部インピーダンスまたは出力インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる整合器とを有し、前記装置状態を検出する検出器は、前記整合器のコンデンサのキャパシタンスを検出することを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか1項に記載のインピーダンス調整方法。   The high-frequency power supply means includes a high-frequency power source and a matching unit that matches a load impedance to an internal impedance or output impedance of the high-frequency power source, and the detector that detects the device state is a capacitance of a capacitor of the matching unit 21. The impedance adjustment method according to claim 14, wherein the impedance is detected. 前記装置状態を検出する検出器は、前記第1電極側または前記第2電極側に設けられ、プラズマの電流または電圧を検出するVIプローブであることを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか1項に記載のインピーダンス調整方法。   The detector for detecting the apparatus state is a VI probe that is provided on the first electrode side or the second electrode side and detects a current or a voltage of plasma. The impedance adjustment method according to any one of the above items.
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