JP2023108313A - 着火制御方法、成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

着火制御方法、成膜方法及び成膜装置 Download PDF

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Abstract

【課題】より安定したプラズマ着火を行うことができる技術を提供する。【解決手段】基板を収容する処理容器と、前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、前記プラズマボックスを挟むように配置された一対の電極と、可変コンデンサを有する整合器を介して前記一対の電極に接続されたＲＦ電源と、を有する成膜装置にて実行される着火制御方法であって、（ａ）前記基板の処理条件を特定するプロセスタイプを設定し、（ｂ）前記プロセスタイプ毎に、前記ＲＦ電源から前記一対の電極に第１周波数の高周波電圧を印加したときの前記可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を示す第１情報を測定し、（ｃ）測定した前記第１情報に基づき前記可変コンデンサのプリセット値を決定し、（ｄ）前記可変コンデンサの調整位置の初期位置を、決定した前記プリセット値に設定する、ことを含む着火制御方法が提供される。【選択図】図７

Description

本開示は、着火制御方法、成膜方法及び成膜装置に関する。
例えば、特許文献１は、複数の基板を処理容器に収容し、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で複数の基板に窒化膜を成膜するバッチ式の成膜装置を開示する。特許文献１の成膜方法は、シリコンを含む原料ガスを供給する工程と、プラズマにより活性化した水素ガスを供給する工程と、熱により活性化した窒化ガスを供給し、シリコン元素を窒化する工程と、プラズマにより活性化した窒化ガスを供給し、シリコン元素を窒化する工程と、各工程の間にパージガスを供給する工程とを有する。これにより、所望の膜厚分布となるようにシリコン窒化膜を成膜できる。
例えば、特許文献２は、機械的要素を含まず、インピーダンス整合を高速に行うことが可能な電子マッチャーを開示する。
特開２０２０－１６１７２２号公報 特開２０１７－１１８４３４号公報
本開示は、より安定したプラズマ着火を行うことができる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、基板を収容する処理容器と、前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、前記プラズマボックスを挟むように配置された一対の電極と、可変コンデンサを有する整合器を介して前記一対の電極に接続されたＲＦ電源と、を有する成膜装置にて実行される着火制御方法であって、（ａ）前記基板の処理条件を特定するプロセスタイプを設定し、（ｂ）前記プロセスタイプ毎に、前記ＲＦ電源から前記一対の電極に第１周波数の高周波電圧を印加したときの前記可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を示す第１情報を測定し、（ｃ）測定した前記第１情報に基づき前記可変コンデンサのプリセット値を決定し、（ｄ）前記可変コンデンサの調整位置の初期位置を、決定した前記プリセット値に設定する、ことを含む着火制御方法が提供される。
一の側面によれば、より安定したプラズマ着火を行うことができる。
実施形態に係る成膜装置の構成例を示す図。 実施形態に係る電子マッチャーの構成及びプラズマボックスを示す図。 実施形態に係る成膜装置のガス供給源及び制御部の説明図。 パッシェン曲線を示す図。 １３．５６ＭＨｚのＲＦを印加したときの可変コンデンサの各調整位置における電極間電圧を示すテーブル例。 実施形態に係るプロセスタイプ毎のプリセット値等の設定情報の一例を示す図。 実施形態に係る着火制御方法を示すフローチャート。 実施形態に係る成膜方法を示すフローチャート。 実施形態に係る成膜方法を示すタイムチャート。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
本明細書において平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直、円、一致には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直、略円、略一致が含まれてもよい。
［成膜装置］
まず、本実施形態に係る成膜装置１０について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る成膜装置１０を示す図である。成膜装置１０は、複数のウェハを処理容器１１に収容し、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））法により複数のウェハに窒化膜等の所定膜を成膜する。成膜装置１０は、係る成膜方法を実行する装置の一例である。
成膜装置１０は、複数のウェハを処理するバッチ式の縦型熱処理装置である。ただし、成膜装置１０は、係る熱処理装置に限らない。例えば、成膜装置１０は、ウェハを１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、成膜装置１０は、セミバッチ式の装置であってもよい。セミバッチ式の装置は、回転テーブルの回転中心線の周りに配置した複数枚のウェハを、回転テーブルと共に回転させ、異なるガスが供給される複数の領域を順番に通過させる装置でもよい。
所定膜は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ）であるがこれに限らない。本実施形態に係る成膜装置１０が実行する成膜方法で形成するシリコン窒化膜は、原料ガス（例えばジクロロシランガス）と、窒化ガス（例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス）のプラズマとを交互にウェハに供給することにより、ウェハ上に形成される。係る成膜方法では、ウェハの面内に形成される窒化膜の膜厚がウェハのエッジにおいて厚くなる傾向がある。これを抑制するためにアンモニアガスのプラズマを供給する工程の前に窒素（Ｎ２）ガスのプラズマを供給することでウェハのエッジの膜厚を抑制する方法がある。
プラズマを使用した成膜では、更に高い膜質、膜厚の制御が求められており、単一のガスによるプラズマ処理から複数のガスを用いたプラズマ処理までプラズマの生成に多種のガスが使われるようになっている。
それぞれのガスの最低着火電圧はパッシェン曲線（Ｐａｓｃｈｅｎ'ｓ Ｃｕｒｖｅ）などで知られるように使用する異なるガスによって個々に異なる。このため、異なるガスを使うことによってプラズマ着火に必要な最低着火電圧は異なってくる。よって、それぞれの異なるガス毎に反射波がなく安定したプラズマ着火が求められている。また、プラズマによる温度変化や成膜により生成される反応生成物の影響、及び反応生成物の除去のためのプロセスチャンバーの定期クリーニングの影響にも対応した、安定したプラズマ着火が望まれている。そこで、本実施形態に係る成膜方法では、より安定したプラズマ着火及び整合動作を行うことができる技術を提供する。
成膜装置１０は、ウェハ２を収容し、ウェハ２が処理される空間を内部に形成する処理容器１１と、処理容器１１の下端の開口を気密に塞ぐ蓋体２０と、ウェハ２を保持する基板保持具３０とを有する。ウェハ２は、例えば半導体基板であって、より詳細には例えばシリコンウェハである。基板保持具３０は、ウェハボートとも呼ばれる。
処理容器１１は、下端が開放された有天井の円筒形状の処理容器本体１２を有する。処理容器本体１２は、例えば石英により形成される。処理容器本体１２の下端には、フランジ部１３が形成される。また、処理容器１１は、例えば円筒形状のマニホールド１４を有する。マニホールド１４は、例えばステンレス鋼により形成される。マニホールド１４の上端にはフランジ部１５が形成され、そのフランジ部１５には処理容器本体１２のフランジ部１３が設置される。フランジ部１５とフランジ部１３との間には、Ｏリング等のシール部材１６が配置される。
蓋体２０は、マニホールド１４の下端の開口に、Ｏリング等のシール部材２１を介して気密に取り付けられる。蓋体２０は、例えばステンレス鋼により形成される。蓋体２０の中央部には、蓋体２０を鉛直方向に貫通する貫通穴が形成される。その貫通穴には、回転軸２４が配置される。蓋体２０と回転軸２４の隙間は、磁性流体シール部２３によってシールされる。回転軸２４の下端部は、昇降部２５のアーム２６に回転自在に支持される。回転軸２４の上端部には、回転プレート２７が設けられる。回転プレート２７上には、保温台２８を介して基板保持具３０が設置される。
基板保持具３０は、複数枚のウェハ２を鉛直方向に間隔をおいて保持する。複数枚のウェハ２は、それぞれ、水平に保持される。基板保持具３０は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化珪素（ＳｉＣ）により形成される。昇降部２５を上昇させると、蓋体２０および基板保持具３０が上昇し、基板保持具３０が処理容器１１の内部に搬入され、処理容器１１の下端の開口が蓋体２０で密閉される。また、昇降部２５を下降させると、蓋体２０および基板保持具３０が下降し、基板保持具３０が処理容器１１の外部に搬出される。また、回転軸２４を回転させると、回転プレート２７と共に基板保持具３０が回転する。
成膜装置１０は、３本のガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを有する。ガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、例えば石英（ＳｉＯ２）により形成される。ガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、処理容器１１の内部にガスを供給する。ガスの種類については後述する。なお、１本のガス供給管が１種類又は複数種類のガスを順番に吐出してもよい。また、複数本のガス供給管が同じ種類のガスを吐出してもよい。
ガス供給管４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃは、マニホールド１４を水平に貫通する水平管４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃと、処理容器１１の内部に鉛直に配置される鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを有する。鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃは、鉛直方向に間隔をおいて複数の給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを有する。水平管４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃに供給されたガスは、鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃに送られ、複数の給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから水平に吐出される。鉛直管４１Ｃは、プラズマボックス１９内に配置されている。鉛直管４１Ａ、４１Ｂは、処理容器１１内に配置されている。
成膜装置１０は、排気管４５を有する。排気管４５は、図示しない排気装置に接続される。排気装置は、真空ポンプを含み、処理容器１１の内部を排気する。処理容器本体１２には排気口１８が形成される。その排気口１８は、給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと対向するように配置される。給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから水平に吐出されたガスは、排気口１８を通った後、排気管４５から排気される。排気装置は、処理容器１１の内部のガスを吸引して除害装置に送る。除害装置は、排気ガスの有害成分を除去したうえで排気ガスを大気に放出する。
成膜装置１０は、更に加熱部６０を有する。加熱部６０は、処理容器１１の外部に配置され、処理容器１１の外側から処理容器１１の内部を加熱する。例えば、加熱部６０は、処理容器本体１２を取り囲むように円筒形状に形成される。加熱部６０は、例えば電気ヒータで構成される。加熱部６０は、処理容器１１の内部を加熱することにより、処理容器１１内に供給されるガスの処理能力を向上させる。
［プラズマボックス］
図２は、実施形態に係る電子マッチャー５３の構成及びプラズマボックス１９を示す図である。図１及び図２に示すように、処理容器本体１２の周方向の一部には開口部１７が形成される。その開口部１７を囲むように、プラズマボックス１９が処理容器１１の側面に形成される。プラズマボックス１９は、処理容器本体１２から径方向外方に突き出すように形成され、例えば鉛直方向視で略Ｕ字状に形成される。
プラズマボックス１９を挟むように一対の電極（電極対）９１、９２が配置される。電極９１、９２は、プラズマボックス１９の外側に対面して設置した一対の並行電極である。電極９１、９２は、鉛直管４１Ｃと同様に、互いに対向して鉛直方向に細長く形成される。電極９１、９２は、電子マッチャー５３を介してＲＦ電源５５に接続され、ＲＦ電源５５から高周波電圧を印加される。
電子マッチャー５３は、電圧供給ライン５１、５２、５４を介してＲＦ電源５５と電極９１、９２との間に直列接続されている。電子マッチャー５３は、第１可変コンデンサ５７（容量素子Ｃ１）、第２可変コンデンサ５８（容量素子Ｃ２）及びコイルＬ１、Ｌ２を含む。
電子マッチャー５３は、ＲＦ電源５５から負荷側（プラズマボックス１９側）にＲＦ電力を供給する際、ＲＦ電源５５と負荷との間にてインピーダンスを整合させ、ＲＦ電力の供給効率を高める。
プラズマ着火の安定性は、プラズマが励起してから安定するまで高速に応答し短時間で収束することで高められる。また、プラズマ着火の安定性は、プラズマへのＲＦ電力を安定させてプラズマ変動を抑制することで実現される。このためには、インピーダンス整合を高速で行い、反射波を抑制することが必要である。
機械的要素を含む整合器では、可変コンデンサをモータで駆動する機械的動作を行ってＲＦ電源５５と負荷との間にてインピーダンスを整合させるため、インピーダンス整合が完了するまでに数秒の時間を要する場合がある。
本実施形態に係る成膜方法では、機械的要素を含まない電子マッチャー５３を用いてインピーダンス整合を行う。すなわち、プラズマ着火直前の短時間（例えば１秒以内）でインピーダンス変化による電子マッチャー５３の出力端電圧（電極９１、９２間の電圧、以下、電極間電圧ともいう）の変化を捉え、プラズマ着火に必要な値以上のマージンを持った電極間電圧を印加する。これにより、反射波を抑制し、より安定したプラズマ着火及び整合動作を行うことができる技術を提供する。
電子マッチャー５３は、可変コンデンサを有する整合器である。可変コンデンサは、制御電圧を印加する制御線と、ＲＦ電流を流す主線とによって構成される可変容量ダイオードを用いることで、制御電圧を印加する制御線によって空乏層の厚みを変化させ、コンデンサ容量を可変とする可変コンデンサに適応することができる。
本実施形態では、可変コンデンサの一例として第１可変コンデンサ５７（容量素子Ｃ１）、第２可変コンデンサ５８（容量素子Ｃ２）を用いた構成の電子マッチャー５３を使用する。ただし、コイルＬ１、Ｌ２の可変インダクタを可変リアクトルとして可変コンデンサの代わりに用いてもよい。また、磁性体コアに交流巻線と制御巻線を巻き、制御巻線に直流電流を流すと、磁性体の非線形磁気特性のために交流巻線のインダクタンスが変化する可変インダクタンスを回路構成として用いてもよい。
図１に示す制御部１００は、後述する着火制御方法により電子マッチャー５３を使用して第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の調整位置を変更する。これにより、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の容量素子Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ調整する。これにより、電子マッチャー５３は自身のインピーダンスを調節することで、ＲＦ電源５５の出力インピーダンスと負荷インピーダンスとの整合を行う。なお、電子マッチャー５３には、センサー５６が設けられ、電極間電圧（図２の距離Ｄ１間の電圧）を測定する。第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の調整位置を、以下、容量素子Ｃ１，Ｃ２の調整位置とも表記する。第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の調整位置の初期位置を、以下、容量素子Ｃ１，Ｃ２の初期位置とも表記する。
［ガス供給］
プラズマボックス１９は、改質ガス及び窒化ガス用の鉛直管４１Ｃを収容する。改質ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから開口部１７に向けて水平に吐出され、開口部１７を介して処理容器本体１２の内部に供給される。同様に、窒化ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから開口部１７に向けて水平に吐出され、開口部１７を介して処理容器本体１２の内部に供給される。
原料ガス用の鉛直管４１Ａ、４１Ｂは、プラズマボックス１９の外部であって、処理容器本体１２の内部の開口部１７の外側に配置される。なお、鉛直管４１Ｂを窒化ガス用としてプラズマボックス１９の内部に配置し、改質ガス用の鉛直管４１Ｃと分けて各ガスを供給してもよい。
電極９１、９２の間に高周波電圧を印加することにより、プラズマボックス１９の内部空間に高周波電界が印加される。改質ガスは、プラズマボックス１９の内部空間において、高周波電界によってプラズマ化される。改質ガスが窒素ガスを含む場合、窒素ガスがプラズマ化され、窒素ラジカルが生成される。改質ガスが水素ガスを含む場合、水素ガスがプラズマ化され、水素ラジカルが生成される。改質ガスがアンモニアガスを含む場合、アンモニアガスがプラズマ化され、アンモニアラジカルが生成される。これらの活性種は、開口部１７を介して処理容器本体１２の内部に供給され、Ｓｉ含有層を改質する。
Ｓｉ含有層の改質は、例えば、Ｓｉ含有層に含まれるハロゲン元素を除去することを含む。ハロゲン元素を除去することで、Ｓｉの未結合手を形成できる。その結果、Ｓｉ含有層を活性化でき、Ｓｉ含有層の窒化を促進できる。Ｓｉ含有層の窒化は、本実施形態ではＳｉ含有層の改質の後に行われる。
図３は、実施形態に係る成膜装置１０のガス供給部及び制御部の説明図である。成膜装置１０では、ガス供給部は、原料ガス供給源７０と、改質ガス供給源７５と、窒化ガス供給源８０とを有する。原料ガス供給源７０は、処理容器１１の内部に原料ガスを供給する。原料ガスは、窒化される元素（例えばシリコン）を含むものである。
原料ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＤＣＳ：ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスが用いられる。なお、本実施形態の原料ガスはＤＣＳガスであるが、本開示の技術はこれに限定されない。原料ガスとして、ＤＣＳガスの他にモノクロロシラン（ＭＣＳ：ＳｉＨ３Ｃｌ）ガス、トリクロロシラン（ＴＣＳ：ＳｉＨＣｌ３）ガス、シリコンテトラクロライド（ＳＴＣ：ＳｉＣｌ４）ガス、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤＳ：Ｓｉ２Ｃｌ６）ガス等を使用できる。これらのガスをウェハ２に供給することにより、シリコン（Ｓｉ）を含む層（Ｓｉ含有層）をウェハ２に形成できる。原料ガスがハロゲン元素を含むため、Ｓｉ含有層はＳｉの他にハロゲン元素を含む。
原料ガス配管７２は、原料ガス供給源７０とガス供給管４０Ａ、４０Ｂとを接続し、原料ガス供給源７０からガス供給管４０Ａ、４０Ｂに原料ガスを送る。原料ガスは、鉛直管４１Ａ、４１Ｂの給気口４２Ａ、４２Ｂから、ウェハ２に向けて水平に吐出される。原料ガス流量制御弁７３は、原料ガス配管７２の途中に設けられ、原料ガスの流量を制御する。
改質ガス供給源７５は、処理容器１１の内部に改質ガスを供給することにより、Ｓｉ含有層を改質する。Ｓｉ含有層の改質は、例えば、Ｓｉ含有層に含まれるハロゲン元素を除去することを含む。ハロゲン元素を除去することで、Ｓｉの未結合手（Ｄａｎｇｌｉｎｇ Ｂｏｎｄ）を形成できる。その結果、Ｓｉ含有層を活性化でき、Ｓｉ含有層の窒化を促進できる。改質ガスは、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、又はこれらのガスのいずれかを含むガスを用いることができる。
改質ガス配管７７は、改質ガス供給源７５とガス供給管４０Ｃとを接続し、改質ガス供給源７５からガス供給管４０Ｃに改質ガスを送る。改質ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから、ウェハ２に向けて水平に吐出される。改質ガス流量制御弁７８は、改質ガス配管７７の途中に設けられ、改質ガスの流量を制御する。
窒化ガス供給源８０は、処理容器１１の内部に窒化ガスを供給することにより、Ｓｉ含有層を窒化する。窒化ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガス、有機ヒドラジン化合物ガス、アミン系ガス、ＮＯガス、Ｎ２Ｏガス、またはＮＯ２ガスが用いられる。有機ヒドラジン化合物ガスとしては、例えば、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）ガス、ジアゼン（Ｎ２Ｈ２）ガス、またはモノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）ガスなどが用いられる。アミン系ガスとしては、例えば、モノメチルアミンガスなどが用いられる。
窒化ガス配管８２は、窒化ガス供給源８０とガス供給管４０Ｃとを接続し、窒化ガス供給源８０からガス供給管４０Ｃに窒化ガスを送る。窒化ガスは、鉛直管４１Ｃの給気口４２Ｃから、ウェハ２に向けて水平に吐出される。窒化ガス流量制御弁８３は、窒化ガス配管８２の途中に設けられ、窒化ガスの流量を制御する。
更に、図示しないパージガス供給源が設けられてもよい。処理容器１１の内部にパージガスを供給することにより、処理容器１１の内部に残留する原料ガス、改質ガス、および窒化ガスを除去する。パージガスとしては、例えば不活性ガスが用いられる。不活性ガスとしては、Ａｒガス等の希ガス、またはＮ２ガスが用いられる。
図３に示すように、成膜装置１０は、成膜装置１０を制御する制御部１００を備える。制御部１００は、例えばコンピュータで構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２とを備える。メモリ１０２には、成膜装置１０において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１００は、メモリ１０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１０１に実行させることにより、成膜装置１０の動作を制御する。また、制御部１００は、入力インターフェース１０３と、出力インターフェース１０４とを備える。制御部１００は、入力インターフェース１０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース１０４で外部に信号を送信する。
かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記憶されていたものであって、その媒体から制御部１００のメモリ１０２にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な媒体としては、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどが挙げられる。なお、プログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、制御部１００のメモリ１０２にインストールされてもよい。
［パッシェン曲線］
図４は、ＮＨ３ガス、Ｈ２ガス、Ｎ２ガスのそれぞれのパッシェン曲線を示す図である。横軸は処理容器本体１２内の圧力ｐと電極間距離ｄとの乗算値ｐｄを示し、縦軸はプラズマ着火に必要な放電電圧（最低着火電圧）ＶＢがガス毎に規定されている。
プラズマボックス１９内に窒素（Ｎ２）ガスを供給した場合を想定する。Ｎ２ガスのパッシェン曲線とｐＤ１（Ｄ１：電極９１、９２間の距離、図２参照）を示す点線との交点の放電電圧ＶＢは１０００Ｖになる。つまり、窒素ガス雰囲気のプラズマボックス１９では、パッシェン曲線による放電開始電圧以上の電圧、つまり、１０００Ｖ以上の電圧を電極９１、９２間に印加することによりプラズマボックス１９内でプラズマ着火し、プラズマを生成できる。つまり、プラズマボックス１９では、電極間の最低着火電圧（放電電圧ＶＢ）は１０００Ｖであり、１０００Ｖよりも小さい電圧を電極９１，９２間に印加してもプラズマボックス１９内でプラズマ着火しないことがわかる。
本実施形態に係る着火制御方法では、電子マッチャー５３を用いて、反射波を抑制し、より安定したプラズマ着火を行うことができる技術を提供する。これにより、ウェハ２の膜厚及び膜質の制御性をより高めることが可能となる。
プラズマボックス１９での安定したプラズマ着火は電極９１、９２間の電圧（電極間電圧）をパッシェン曲線で得られる最低着火電圧（放電電圧）ＶＢに対して制御することで可能となる。そこで、プラズマ着火時の「電極間電圧」をパッシェン曲線で得られる放電電圧に対して制御するために、電子マッチャー５３内の第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の調整位置を制御する。これにより、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の容量素子Ｃ１、Ｃ２を調整する。この容量素子Ｃ１、Ｃ２の調整に加えて、ＲＦ電源５５の周波数を可変に制御してもよい。この場合、ＲＦ電源５５は周波数を可変に制御可能な周波数可変ＲＦ電源を用いる。
［テーブル］
ＲＦ電源５５が供給する高周波の周波数毎及び異なるガス毎に、第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の各調整位置の電極間電圧をセンサー５６により測定する。その測定値から各調整位置（図５のＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置）における電極間電圧を格納したテーブルが作成される。
１３．５６ＭＨｚ、１４．５６ＭＨｚ等の第１周波数、及びプラズマが着火しない程度（例えば５Ｗ）のパワーの高周波電圧をＲＦ電源５５から電極９１，９２間に印加したときのＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置における電極間電圧を測定する。図５は、その測定値から第１周波数、及びプラズマが着火する程度（例えば１００Ｗ）のパワーの高周波電圧をＲＦ電源５５から電極９１，９２間に印加したときのＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置における電極間電圧を算出したテーブル例である。テーブルは、例えばメモリ１０２に記憶される。
電極間電圧を測定する際、窒素ガスを鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから供給した。ただし、窒素ガスを鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃの少なくともいずれかから供給すればよい。
Ｃ１、Ｃ２のマトリクスの各位置は最小位置の０％から最大位置の１００％までの範囲を５％刻みでずらす。５％刻みでＣ１、Ｃ２の調整位置を変化させたときの電極間電圧の測定値から、Ｃ１、Ｃ２の各位置においてプラズマ着火に必要な電極間電圧を算出し、図５のテーブルに記憶する。図５では、５％刻みで変化させたが、これに限らず、刻み値は変えてもよい。
係るテーブルは、プロセスタイプ毎に作成される。プロセスタイプは、ＲＦ電源５５から出力される高周波の周波数、処理容器内に供給されるガス種、処理容器内の温度及び圧力別に付与された基板の処理条件を特定する識別情報である。
プロセスタイプ毎に、ＲＦ電源５５から一対の電極９１，９２に第１周波数の高周波電圧を印加したときの各可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する電極間電圧を第１情報としてプラズマ着火の直前に測定する。図５を一例としたテーブルは、測定値である第１情報からＣ１、Ｃ２の各位置においてプラズマ着火に必要な電極間電圧を算出したものである。なお、テーブルに設定したＣ１、Ｃ２の各位置の電極間電圧が、放電電圧と同一又は放電電圧よりもやや高い電圧であると未着火のリスクがあり、電極間電圧が、放電電圧よりも高過ぎると大きな反射波が出る。このため、テーブルには、第１情報に基づき、放電電圧からある程度のマージンを持った電極間電圧がＣ１、Ｃ２の位置毎に算出されている。
図５のテーブルの作成時、第１情報は、プラズマボックス１９においてプラズマが着火していない状態での電極間電圧を測定する。このように電極間電圧の測定時はプラズマが生成しない低い高周波電圧及び圧力を用いることで安定した電圧測定が可能となる。プラズマ放電が生じないパワーでＲＦ電源５５から高周波電圧を印加した状態での電極間電圧を示す第１情報に基づき、プラズマ着火する１００ＷのパワーでＲＦ電源５５から高周波電圧を印加した状態での電極間電圧に換算する。換算した電極間電圧は、図５のテーブルに示すＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置に記憶する。
作成したテーブルを参照して、Ｎ２ガスの場合、図４に示す放電電圧ＶＢの１０００Ｖ以上であって、電圧が高過ぎない電極間電圧を有するＣ１、Ｃ２のマトリクスの位置を定め、Ｃ１、Ｃ２のプリセット値に決定する。第１可変コンデンサ５７及（Ｃ１）び第２可変コンデンサ５８（Ｃ２）の調整位置の初期位置を、決定したプリセット値に設定することで、反射波を抑制し、安定してプラズマ着火させることができる。
図５のテーブルは、プラズマ着火の直前に測定することに限らず、それよりも前に第１情報を測定する条件と同じ条件で予め測定してもよい。予め測定した測定値を事前情報とし、事前情報の測定後、第１情報がプラズマ着火の直前に測定され、第１情報に基づき事前情報から作成したテーブルを更新してもよい。
この場合、プラズマ着火の直前に測定する第１情報の範囲は、事前情報の測定範囲（図５のＣ１、Ｃ２のマトリクスの全位置）よりも狭い範囲であってもよい。第１情報の測定範囲は、プラズマ着火の整合位置を含む範囲であれば好ましい。Ｎ２ガスの場合、図４に示す放電電圧ＶＢの１０００Ｖ以上であって、電圧が高過ぎないプラズマ着火の整合位置を中心とした範囲を第１情報の測定範囲としてもよい。ただし、事前情報から作成したテーブルが予め用意されていない場合、最初の第１情報の測定範囲は、Ｃ１及びＣ２ともに０～１００％の範囲、すなわち、図５のＣ１、Ｃ２のマトリクスの全位置の範囲である。
第１情報の測定範囲が事前情報の測定範囲よりも狭い場合、予め記憶した事前情報のテーブルのうち、第１情報の測定範囲と重なるＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置の電圧を第１情報から算出した電極間電圧で更新する。更新したテーブルを第１情報のテーブルとして参照して、Ｎ２ガスの場合、図４に示す放電電圧ＶＢの１０００Ｖ以上であって、電圧が高過ぎない電極間電圧を有するＣ１、Ｃ２のマトリクスの位置を定め、Ｃ１、Ｃ２のプリセット値に決定する。
事前情報の測定は必ずしも必要ではない。図５のテーブルの作成時、プラズマを着火する直前に、電子マッチャー５３の整合回路を可変にし、プラズマ着火しない程度の高周波電圧を印加して電極間電圧（又は電極間電流）を測定する。その測定値から、プラズマ着火する程度の高周波電圧を印加した時に得られる電極間電圧を算出してもよい。電子マッチャー５３の整合回路を用いることでプラズマ着火の直前に例えば１秒以内に算出結果を得られる。これによりプリセット値を決定し、各可変コンデンサの調整位置の初期位置を、決定したプリセット値に設定することで、反射波を抑制し、安定したプラズマ着火を行うことができる。整合回路の可変をメカニカルに行うと数秒等の時間が掛かるため、電子制御可能な電子マッチャー５３の可変コンデンサを用いることで、プラズマ着火直前に短時間でＣ１，Ｃ２の各位置における電極間電圧の最適値を得、第１情報のテーブルの作成が可能になる。これにより、プラズマ着火時の電極間電圧の状態を最も良く示す最新テーブルに基づきプリセット値を決定できるため、より反射波が少ない整合位置への各可変コンデンサの高速制御が可能になる。
図６は、メモリ１０２に記憶するプロセスタイプ毎のプリセット値等の設定情報の一例を示す図である。図５のテーブル例がプロセスタイプＡの場合、図５のテーブルにおいて決定したプリセット値が整合位置ＭＰ１であり、図６のプリセット（Ｐｒｅｓｅｔ）値のＣ１及びＣ２には６０％及び２０％が記憶される。
ＲＦ電源５５が周波数を可変に制御可能な周波数可変ＲＦ電源であって、着火時の高周波の周波数を例えば第１周波数から第２周波数に変更したとき、第２周波数のテーブルも作成する。第２周波数の高周波であってプラズマを着火しない程度の高周波電圧を印加したときに、図５のＣ１，Ｃ２のマトリクスの各位置の電極間電圧を測定し、第２情報とする。第１情報のテーブルを作成するときと同様に、第２情報のテーブルを作成する。作成した第２情報のテーブルを参照して、Ｎ２ガスの場合、図４に示す放電電圧ＶＢの１０００Ｖ以上であって、電圧が高過ぎない電極間電圧を有するＣ１、Ｃ２のマトリクスの位置を定め、Ｃ１、Ｃ２のプリセット値に決定する。第１可変コンデンサ５７及（Ｃ１）び第２可変コンデンサ５８（Ｃ２）の調整位置の初期位置を、決定したプリセット値に設定することで、第２周波数の高周波電圧を印加した場合にも反射波を抑制し、安定してプラズマ着火させることができる。
図６の設定情報のスタート情報のFrequencyには、上記設定した高周波の周波数がプロセスタイプ毎に記憶される。スタート情報には、その他、着火時の第２周波数継続時間（Ｔｉｍｅ）、放電電圧（最低着火電圧）ＶＢ、圧力Ｐが記憶される。更に、Ｐｆには高周波の進行波のパワー値が記憶され、図５のマトリックスを作成時の換算値として用いる。また、プリセットアップデートワーニング（Ｐｒｅｓｅｔ ｕｐｄａｔｅ ｗａｒｎｉｎｇ）には、今回のプリセット値と前回のプリセット値のずれの閾値が記憶される。
［着火制御方法］
次に、本実施形態に係る着火制御方法について、図７を参照して説明する。図７は、実施形態に係る着火制御方法を示すフローチャートである。実施形態に係る着火制御方法は制御部１００により制御される。
本例では、ＲＦ電源５５がオンされ、第１周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の周波数の高周波電圧が印加される。その後、周波数が第１周波数から第２周波数（例えば１４．５６ＭＨｚ）に変更され、ＲＦ電源５５から第２周波数の高周波電圧が印加されてもよい。
図７の処理は、成膜装置１０の電源がオンされたときに開始される。ＲＦ電源５５から出力される高周波の周波数は予め第１周波数に設定され、アイドルモードが実行される（工程Ｓ１）。アイドルモードではＲＦ電源５５からの高周波電圧はオフされた状態である。制御部１００は、この状態で鉛直管４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの複数の給気口４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから窒素ガスを供給する。また、基板保持具３０に載せたウェハ２を処理容器１１内に搬入、処理の準備を行う（工程Ｓ２）。工程Ｓ２では、先ず、処理容器１１の外部で、搬送装置が複数のウェハ２を基板保持具３０に載せる。基板保持具３０は、複数のウェハ２を鉛直方向に間隔をおいて水平に保持する。次いで、昇降部２５を上昇させ、蓋体２０および基板保持具３０を上昇させる。基板保持具３０と共にウェハ２が処理容器１１の内部に搬入され、処理容器１１の下端の開口が蓋体２０で密閉される。
次に、制御部１００は、ウェハ２に施す処理のプロセスタイプを設定する（工程Ｓ３）。次に、制御部１００は、プラズマ放電（着火）が生じないパワーでＲＦ電源５５から低電圧の高周波電圧を印加した状態での電極間電圧を測定する。これにより、図５のＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置の電極間電圧を測定するスキャンモードが実行される（工程Ｓ４）。制御部１００は、Ｃ１及びＣ２ともに０～１００％の範囲を例えば５％刻みでスキャンし、図５に示すような第１情報のテーブルを作成する。事前情報のテーブルが作成されている場合、第１情報の測定範囲はより狭い範囲であってもよい。測定後、ＲＦ電源５５からの低電圧の出力を停止する。制御部１００は、測定した電極間電圧の第１情報に基づき適切な電極間電圧を算出し、放電電圧ＶＢ以上の電圧であって高過ぎない電極間電圧を得られるＣ１、Ｃ２の位置をプリセット値として決定する（工程Ｓ５）。なお、事前情報のテーブルを作成している場合、事前情報のテーブルを用いて工程Ｓ４及びＳ５において事前情報のテーブルを第１情報に基づき更新し、第１情報のテーブルを作成してもよい。
次に、制御部１００は、ＲＦ電源５５がオンし、プラズマ着火が可能なパワーの高周波電圧が印加されたかを判定する（工程Ｓ６）。制御部１００は、例えばプロセスレシピに設定されたパワーの高周波電圧が印加された場合、ＲＦ電源５５からプラズマ着火が可能なパワーの高周波電圧が印加されたと判定する。
以上によりプロセスタイプに応じて各ガス種の温度・圧力別の放電開始電圧及び整合位置を有するテーブルとして、第１情報のテーブルが作成される。工程Ｓ４、Ｓ５はプラズマ着火直前の測定である。いずれもプラズマが着火することのない低いパワーの高周波電圧をＲＦ電源５５から印加する。このときのＲＦ電源５５からの高周波電圧の印加は、ＲＦ電源５５のオンとは判定しない。
工程Ｓ４、Ｓ５では、プラズマが着火することのない低いパワーの高周波電圧をＲＦ電源５５から印加した状態で、電子マッチャー５３の可変範囲でインピーダンスを可変させたときの電極間電圧（又は電流）が測定される。
上記測定した値から換算して、ＲＦ電源５５がプラズマ着火時のパワーで高周波電圧を印加した状態で、プロセスタイプ毎に各ガス種の温度・圧力別の放電電圧が得られるようにテーブルは作成される。
上記テーブルは、電子マッチャー５３を用いることにより高速なインピーダンス整合を実現することによって、工程Ｓ６のＲＦ電源５５のオン後であってプラズマ着火直前に高速に作成できる。
次に、制御部１００は、設定したプロセスタイプのプロセスをウェハ２に対して実行する（工程Ｓ１０）。
次に、制御部１００は、ＲＦ電源５５がオフされたかを判定する（工程Ｓ１１）。制御部１００は、ＲＦ電源５５がオフされていないと判定した場合、工程Ｓ１０の処理を継続する。ＲＦ電源５５がオフされたと判定した場合、プロセスが終了したかを判定する（工程Ｓ１２）。
制御部１００は、プロセスが終了していないと判定した場合、工程Ｓ３に戻り、工程Ｓ３以降の処理を実行する。制御部１００は、プロセスが終了したと判定した場合、基板を搬出し（工程Ｓ１３）、工程Ｓ１に戻り、次のウェハ２が搬入されるまで待つ（アイドルモード）。次のウェハ２が搬入されたら工程Ｓ２以降の処理を実行する。
アイドルモード中にＲＦ電源５５の高周波電圧の周波数を適宜設定又は変更してもよい。ＲＦパワーを供給する電源の周波数を着火時に可変することで電極間電圧を可変にしてもよい。例えば、工程Ｓ１０のプロセス実行開始から所定時間が経過した時刻にＲＦ電源５５から出力される高周波の周波数を第２周波数から第１周波数に変更することで電極間電圧を可変にしてもよい。この所定時間は、図６の設定情報のスタート情報に設定された第２周波数継続時間であってもよい。
モータ制御の機械的要素を有する整合器（メカニカルマッチャー）では、電子マッチャー５３のように１秒以内の短時間で図５に示すテーブルを作成することは困難である。このため、メカニカルマッチャーを用いた場合、ＲＦ電源５５をオンした後であってプラズマ着火直前のインピーダンス変化の影響を反映したテーブルに基づく整合制御は困難である。かかるプラズマ着火直前のインピーダンス変化の影響が、供給する高周波電圧の反射波の発生原因となる場合がある。
本開示の着火制御方法によれば、例えば電子マッチャー５３を用いてプラズマ着火直前のインピーダンス変化による電極間電圧の変化を捉えることができる。この変化の影響を加味してプラズマ着火に必要な値以上のマージンを持った最低着火電圧をＣ１、Ｃ２のマトリクスの各位置に対して算出したテーブルをプラズマ着火直前の短時間（１秒以内）に作成可能である。これにより、例えば温度等で電極が多少変形する等の状況が生じても、電極の変形等によるインピーダンス整合への影響を反映したテーブルを作成できる。
そして、本実施形態では、プラズマ着火直前に作成されたテーブルに基づきＣ１、Ｃ２のプリセット値を決定し、可変コンデンサ５７，５８の調整位置（Ｃ１、Ｃ２の初期位置）を、決定したプリセット値に設定する。これにより、プラズマ着火直前のインピーダンス変化による反射波の増大を抑制することができ、安定したプラズマ着火を行うことができる。
なお、プラズマ着火時の電子マッチャー５３の整合位置を第１情報のテーブルにフィードバックする機能を有してもよい。例えば、図５では、整合位置ＭＰ１を第１情報のテーブルにフィードバックしている。
テーブルは、プロセスタイプごとに作成する。テーブルの作成時期は、試験モードで行ってもよいし、実際のプロセス中に行ってもよい。試験モードでは、事前情報のテーブルが作成される。実際のプロセス中では、第１情報のテーブルが作成される。事前情報のテーブルの作成は省略できる。
プラズマの放電状態が複数存在する場合にはインピーダンス整合時の電極間電圧を監視し、設定したプロセスタイプとは異なる放電状態だった場合、監視した電極間電圧から正しいプロセスタイプを導き正しいプロセスタイプに自動制御し、再着火させてもよい。このように制御部１００は、設定したプロセスタイプが誤っていたときにも、正しいプロセスタイプの放電状態に自動制御する機能を有してもよい。オペレータへ注意喚起するためにプロセスタイプを自動変更して再着火させたことを示すアラームを出力（表示）してもよい。
また、制御部１００は、図６の設定情報に基づき各種のアラームを出力してもよい。
今回決定したＣ１、Ｃ２のプリセット値と、前回決定したプリセット値と、の差分が図６のプリセットアップデートワーニングに示す閾値以上である場合にアラームを出力してもよい。例えば今回と前回のプリセット値が閾値の１０％以上ずれたときにアラームを出力（表示）し、オペレータへ注意を喚起してもよい。
図６の圧力Ｐが、設定値と異なる場合にアラームを出力（表示）してもよい。例えば、プロセスタイプがＡの場合、１Ｔｏｒｒでプロセスが行われる予定であったものが、ＲＦ電源５５をオン時に５Ｔｏｒｒであった等、アラームを出力（表示）してもよい。
［成膜方法］
次に、実施形態に係る成膜方法について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図９は、実施形態に係る成膜方法を示すタイムチャートである。実施形態に係る成膜方法は制御部１００により制御される。図８の成膜方法は、図７の工程１１において実行するプロセスの一例である。
成膜方法が開始されると、制御部１００は、基板保持具３０に保持されたウェハ２にＳｉ含有層を形成する（工程Ｓ２１）。この工程Ｓ２１は、図９に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２まで行われる。この工程Ｓ２１では、排気管４５に接続された排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、原料ガス供給源７０から原料ガスを処理容器１１の内部に供給する。原料ガスは、例えばＤＣＳガスである。これにより、Ｓｉ含有層がウェハ２上に形成される。この工程Ｓ２１の時間は、例えば１秒以上１０秒以下である。
次に、制御部１００は、パージ工程を行う（工程Ｓ２２）。この工程Ｓ２２は、図９に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３まで行われる。この工程Ｓ２２では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、パージガスを処理容器１１の内部に供給する。これにより、処理容器１１の内部に残留するガスを、パージガスで置換する。パージガスは、窒素ガスであってもよいし、アルゴンガスであってもよいし、その他の不活性ガス又はこれらの組み合わせであってもよい。この工程Ｓ２２の時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。パージガスは、窒化ガス供給源８０等から供給されてよい。
次に、制御部１００は、Ｓｉ含有層の改質工程を行う（工程Ｓ２３）。この工程Ｓ２３は、図９に示す時刻ｔ３から時刻ｔ４まで行われる。この工程Ｓ２３では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、改質ガス供給源７５によって改質ガスを処理容器１１の内部に供給する。また、この工程Ｓ２３では、プラズマボックス１９又は処理容器１１のいずれかにおいてプラズマ着火させ、改質ガスをプラズマ化する。この工程Ｓ２３において、実施形態に係る着火制御方法が実行され、制御部１００は、プラズマ着火する領域が、プラズマボックス１９又は処理容器１１のいずれかに選択されるように第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の初期位置を制御する。
改質ガスは、例えば窒素ガスである。改質ガスは、水素ガスまたはアンモニアガスであってもよい。改質ガスは、窒素ガスを含むガス又は水素ガスを含むガスであってもよい。プラズマ化した改質ガスで、Ｓｉ含有層を改質する。Ｓｉ含有層の改質は、例えば、Ｓｉ含有層に含まれるハロゲン元素を除去することを含む。ハロゲン元素を除去することで、Ｓｉの未結合手を形成できる。その結果、Ｓｉ含有層を活性化でき、Ｓｉ含有層の窒化を促進できる。ＲＦ電源５５の高周波の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ又は１４．５６ＭＨｚである。工程Ｓ２３の時間は、例えば３秒以上６０秒以下である。
次に、制御部１００は、パージ工程を行う（工程Ｓ２４）。この工程Ｓ２４は、図９に示す時刻ｔ４から時刻ｔ５まで行われる。この工程Ｓ２４では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、パージガスを処理容器１１の内部に供給する。これにより、処理容器１１の内部に残留するガスを、パージガスで置換する。この工程Ｓ２４の時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。パージガスは、窒素ガス等であってよく、窒化ガス供給源８０等から供給されてよい。
次に、制御部１００はＳｉ含有層の窒化工程を行う（工程Ｓ２５）。この工程Ｓ２５は、図９に示す時刻ｔ５から時刻ｔ６まで行われる。この工程Ｓ２５では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、窒化ガス供給源８０によって窒化ガスを処理容器１１の内部に供給する。また、この工程Ｓ２５では、プラズマボックス１９又は処理容器１１のいずれかにおいてプラズマ着火させ、窒化ガスをプラズマ化する。この工程Ｓ２５において、実施形態に係る着火制御方法が実行され、制御部１００は、プラズマ着火する領域が、プラズマボックス１９又は処理容器１１のいずれかに選択されるように第１可変コンデンサ５７及び第２可変コンデンサ５８の初期位置を制御する。窒化ガスは、例えばアンモニアガスである。プラズマ化したアンモニアガスで、Ｓｉ含有層を窒化する。工程Ｓ２５の時間は、例えば５秒以上１２０秒以下である。
次に、制御部１００は、パージ工程を行う（工程Ｓ２６）。この工程Ｓ２６は、図９に示す時刻ｔ６から時刻ｔ７まで行われる。この工程Ｓ２６では、排気装置によって処理容器１１の内部を排気しつつ、パージガスを処理容器１１の内部に供給する。これにより、処理容器１１の内部に残留するガスを、パージガスで置換する。この工程Ｓ２６の時間は、例えば３秒以上１０秒以下である。パージガスは、窒素ガス等であってよく、窒化ガス供給源８０等から供給されてよい。
次に、制御部１００は、設定回数繰り返したかを判定する（工程Ｓ２７）。設定回数は予め設定され、制御部１００は、設定回数繰り返していないと判定すると、工程Ｓ２１に戻り、工程Ｓ２１～工程Ｓ２７のサイクルを繰り返す。サイクルを繰り返し実施する間、ウェハ２の温度は例えば４００℃以上６００℃以下であり、処理容器１１の内部の気圧は例えば１３Ｐａ以上６６５Ｐａ以下である。
制御部１００は、設定回数繰り返したと判定すると、所望の膜厚及び膜質のシリコン窒化膜が形成されたので、本処理を終了する。
以上に説明した成膜方法では、パージ工程は省略できる。実施形態に係る成膜方法は、少なくとも以下の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の工程を含む。
（Ａ）窒化される元素を含む原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程
（Ｂ）前記原料ガスを基板に供給した後、プラズマにより活性化した窒素ガス、水素ガス又はアンモニアガスを供給し、前記元素を含む層を改質する工程
（Ｃ）プラズマにより活性化した窒素を含むガスを供給し、前記元素を窒化する工程
そして、（Ｂ）の工程において、前述した着火制御方法を使用してプラズマ着火させる。
以上に説明したように、本実施形態の着火制御方法、成膜方法及び成膜装置によれば、反射波を抑え、より安定したプラズマ着火を行うことができる。これにより、ウェハ上に形成された膜の膜厚及び膜質の制御性を高めることができる。
今回開示された実施形態に係る着火制御方法、成膜方法及び成膜装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
図７に示す着火制御方法及び図８に示す成膜方法の各処理は主に制御部１００の制御に基づき自動的に行われる。
１０ 成膜装置
１１ 処理容器
１９ プラズマボックス
５３ 電子マッチャー
５７ 第１可変コンデンサ
５８ 第２可変コンデンサ
１００ 制御部

Claims (9)

  1. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、
    前記プラズマボックスを挟むように配置された一対の電極と、
    可変コンデンサを有する整合器を介して前記一対の電極に接続されたＲＦ電源と、を有する成膜装置にて実行される着火制御方法であって、
    （ａ）前記基板の処理条件を特定するプロセスタイプを設定し、
    （ｂ）前記プロセスタイプ毎に、前記ＲＦ電源から前記一対の電極に第１周波数の高周波電圧を印加したときの前記可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を示す第１情報を測定し、
    （ｃ）測定した前記第１情報に基づき前記可変コンデンサのプリセット値を決定し、
    （ｄ）前記可変コンデンサの調整位置の初期位置を、決定した前記プリセット値に設定する、ことを含む着火制御方法。
  2. 前記可変コンデンサを有する整合器は、機械的要素を含まない電子マッチャーである、
    請求項１に記載の着火制御方法。
  3. （ｅ）前記ＲＦ電源から前記一対の電極に第１周波数の高周波電圧を印加したときの前記可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を示す事前情報を予め測定し、前記事前情報を予め記憶部に記憶し、
    前記（ｃ）は、前記事前情報及び前記第１情報に基づき前記可変コンデンサのプリセット値を決定する、
    請求項１又は２に記載の着火制御方法。
  4. 前記（ｂ）において測定する前記第１情報は、前記（ｅ）において予め測定した前記事前情報よりも少ない数の複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を測定する、
    請求項３に記載の着火制御方法。
  5. 前記（ｂ）は、前記第１情報をプラズマ着火の直前に測定する、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の着火制御方法。
  6. 前記ＲＦ電源は、周波数を可変に制御可能な周波数可変ＲＦ電源であり、
    前記（ｂ）は、前記周波数可変ＲＦ電源の周波数が前記第１周波数から第２周波数へ変更されたとき、前記プロセスタイプ毎に、前記周波数可変ＲＦ電源から前記一対の電極に前記第２周波数の高周波電圧を印加したときの前記可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を示す第２情報を測定し、
    前記（ｃ）は、測定した前記第２情報に基づき前記可変コンデンサのプリセット値を決定する、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の着火制御方法。
  7. 前記（ｃ）は、今回決定した前記可変コンデンサの初期位置と、前回決定した前記可変コンデンサの初期位置と、の差分が閾値以上である場合にアラームを出力する、
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載の着火制御方法。
  8. （Ａ）窒化される元素を含む原料ガスを基板に供給し、前記元素を含む層を前記基板に形成する工程と、
    （Ｂ）前記原料ガスを基板に供給した後、プラズマにより活性化した窒素ガス、水素ガス又はアンモニアガスを供給し、前記元素を含む層を改質する工程と、
    （Ｃ）プラズマにより活性化した窒素を含むガスを供給し、前記元素を窒化する工程と、を有し、基板に窒化膜を成膜する成膜方法において、
    前記（Ｂ）の工程において、請求項１～７のいずれか一項に記載の着火制御方法を使用してプラズマ着火させる、成膜方法。
  9. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器に形成されたプラズマボックスと、
    前記プラズマボックスを挟むように配置された一対の電極と、
    可変コンデンサを有する整合器を介して前記一対の電極に接続されたＲＦ電源と、
    制御部と、を有する成膜装置であって、
    前記制御部は、
    （ａ）前記基板の処理条件を特定するプロセスタイプを設定し、
    （ｂ）前記プロセスタイプ毎に、前記ＲＦ電源から前記一対の電極に第１周波数の高周波電圧を印加したときの前記可変コンデンサの複数の調整位置のそれぞれに対する前記電極間の電圧を示す第１情報を測定し、
    （ｃ）測定した前記第１情報に基づき前記可変コンデンサのプリセット値を決定し、
    （ｄ）前記可変コンデンサの調整位置の初期位置を、決定した前記プリセット値に設定する、ことを制御する成膜装置。
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