JP5254533B2

JP5254533B2 - Plasma processing apparatus and method

Info

Publication number: JP5254533B2
Application number: JP2006101051A
Authority: JP
Inventors: 陽平山澤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007273915A

Description

本発明は，処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理装置とプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for processing a substrate by generating plasma in a processing container.

例えば半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスでは，半導体ウェハに対するエッチングや成膜などの処理について，プラズマ処理装置によるプラズマ処理が広く用いられている。かかるプラズマ処理装置は，処理容器内に上下に対向する電極が設けられ，例えば基板を載置した下部電極に高周波電力を供給し，下部電極と上部電極との間にプラズマを生成して基板の処理を行っている。 For example, in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display device, etc., plasma processing by a plasma processing apparatus is widely used for processing such as etching and film formation on a semiconductor wafer. In such a plasma processing apparatus, electrodes that are vertically opposed to each other are provided in a processing vessel. For example, high-frequency power is supplied to a lower electrode on which a substrate is placed, and plasma is generated between the lower electrode and the upper electrode to generate plasma. Processing is in progress.

このプラズマ処理装置において，製品の歩留りを向上させるためには，処理容器内に発生するプラズマの密度分布を制御して，処理のウェハの面内の均一性を高める必要がある。そのための一つの対策として，本出願人は，処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側の，高周波電源からの基本波やその高調波に対するインピーダンスを変化させる方法を開示している（特許文献１参照）。 In this plasma processing apparatus, in order to improve the product yield, it is necessary to control the density distribution of the plasma generated in the processing container to improve the uniformity of the processing wafer surface. As one countermeasure for this, the present applicant has disclosed a method of changing the impedance of the fundamental wave from the high frequency power source and its harmonics on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing vessel (patent) Reference 1).

特開２００４−９６０６６号公報JP 2004-96066 A

プラズマ処理装置の処理容器内には，プラズマ処理中，電極に供給された高周波電力の基本波や，それに対する種々の高次の高調波が発生する。上記特許文献１で開示した方法によれば，処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側の，高周波電源からの基本波やその高調波に対するインピーダンスを変化させることにより，それら基本波や，それに対する高調波を選択的に共振させて，半導体ウェハに対するプラズマ処理の面内均一性を高く維持し，また，処理容器内のプラズマ状態を安定的に維持することが可能となる。 In the processing chamber of the plasma processing apparatus, a fundamental wave of high-frequency power supplied to the electrode and various higher-order harmonics are generated during the plasma processing. According to the method disclosed in Patent Document 1, the fundamental wave from the high-frequency power source and the impedance to its harmonics on the electrode side as seen from the plasma generated in the processing container are changed, It is possible to selectively resonate the higher harmonics to maintain high in-plane uniformity of the plasma processing for the semiconductor wafer and to stably maintain the plasma state in the processing chamber.

しかしながら，このように基本波や高調波を選択的に共振させる場合，共振のＱ値（共振の鋭さ）が大きくなりすぎると，プラズマから見たインピーダンスを僅かに変えただけでも，半導体ウェハに対するエッチング速度などが大きく変化することになる。このような共振のＱ値は，低圧（例えば５０ｍＴ以下）で高パワー（例えば５００Ｗ以上）のプロセスでは，特に大きくなってしまう。 However, when the fundamental wave and harmonics are selectively resonated in this way, if the resonance Q value (resonance sharpness) becomes too large, even if the impedance viewed from the plasma is changed slightly, etching to the semiconductor wafer is performed. The speed will change greatly. The Q value of such resonance becomes particularly large in a low pressure (for example, 50 mT or less) and high power (for example, 500 W or more) process.

また，同じ仕様のプラズマ処理装置であっても，各プラズマ処理装置毎に，処理容器内のコンディションが僅かに異なるが，上述のように共振のＱ値が大きくなりすぎると，個々のプラズマ装置ごとにインピーダンス制御が大きく異なるといったいわゆる機差の問題が発生する。この結果，複数のプラズマ処理装置で基板を並行して処理すると，基板の処理状態が装置間でばらつくことがあった。 Even if the plasma processing apparatus has the same specifications, the conditions in the processing vessel differ slightly for each plasma processing apparatus, but if the resonance Q value becomes too large as described above, In other words, a so-called machine difference problem occurs in which impedance control is greatly different. As a result, when a plurality of plasma processing apparatuses process a substrate in parallel, the processing state of the substrate may vary between apparatuses.

したがって本発明の目的は，以上のような基本波や高調波の共振を利用してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent the resonance Q value from becoming excessively large in a plasma processing apparatus that performs plasma processing using the above-described fundamental wave and harmonic resonance.

上記課題を解決するために，本発明者によれば，処理容器内において上下に対向させて配置した一対の電極の少なくとも一方に高周波電源より高周波電力を供給して，前記処理容器内にプラズマを生成させ，基板を処理するプラズマ処理装置であって，前記一対の電極の少なくとも一方側に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる２つ以上の可変インピーダンス部と，抵抗値が０．５Ω〜５Ωの抵抗体とをそれぞれ直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，前記可変インピーダンス回路は，共振の対象とする周波数の異なる高周波を選択するための２種以上のフィルタを有し，前記２つ以上の可変インピーダンス部は，互いに周波数の異なる高周波をそれぞれ共振させることを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置によれば，可変インピーダンス回路に抵抗体を設けたことにより，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。 In order to solve the above problems, according to the present inventor, high-frequency power is supplied from a high-frequency power source to at least one of a pair of electrodes arranged to be vertically opposed in a processing container, and plasma is generated in the processing container. A plasma processing apparatus for generating and processing a substrate, wherein at least one of the pair of electrodes has two or more variable impedance units that change the impedance of the electrode viewed from the plasma generated in the processing container And a variable impedance circuit in which resistors having resistance values of 0.5Ω to 5Ω are respectively connected in series, and the variable impedance circuit includes two or more types for selecting high frequencies having different frequencies to be resonated. A filter, wherein the two or more variable impedance units resonate high frequencies having different frequencies , A plasma processing apparatus is provided. According to this plasma processing apparatus, by providing the resistor in the variable impedance circuit, it is possible to prevent the resonance Q value from becoming excessively large.

このプラズマ処理装置において，前記一対の電極の両方に高周波電源より高周波電力を供給し，前記一対の電極の少なくとも一方に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス部と抵抗体を直列に接続し，前記可変インピーダンス回路は，対向する電極に供給される高周波電源の基本波，その基本波に対する高調波，および，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つの高周波を共振させるように，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるようにしても良い。 In this plasma processing apparatus, high-frequency power is supplied to both of the pair of electrodes from a high-frequency power source, and at least one of the pair of electrodes changes impedance on the electrode side as viewed from plasma generated in the processing container. A variable impedance unit and a resistor are connected in series, and the variable impedance circuit includes a fundamental wave of a high-frequency power source supplied to the opposing electrode, a harmonic to the fundamental wave, and a high-frequency power source supplied to its own electrode. The impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing container may be changed so that at least one of the harmonics of the fundamental wave resonates.

また，前記一対の電極の一方に高周波電源より高周波電力を供給し，前記高周波電力が供給される電極と対向する電極に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス部と抵抗体を直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，前記可変インピーダンス回路は，対向する電極に供給される高周波電源の基本波，および，その基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つの高周波を共振させるように，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるようにしても良い。 Further, high-frequency power is supplied to one of the pair of electrodes from a high-frequency power source, and the impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing vessel is changed to the electrode opposed to the electrode to which the high-frequency power is supplied. A variable impedance circuit in which a variable impedance section to be connected and a resistor are connected in series is provided, and the variable impedance circuit is at least one of a fundamental wave of a high-frequency power source supplied to the opposing electrode and a harmonic with respect to the fundamental wave. The impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing vessel may be changed so that two high frequencies resonate.

また，前記一対の電極の一方に高周波電源より高周波電力を供給し，前記高周波電力が供給される電極に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス部と抵抗体を直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，前記可変インピーダンス回路は，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波を共振させるように，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるようにしても良い。 Also, a variable impedance unit that supplies high-frequency power to one of the pair of electrodes from a high-frequency power source, and changes the impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing container to the electrode to which the high-frequency power is supplied. And a variable impedance circuit in which a resistor is connected in series, and the variable impedance circuit generates plasma generated in the processing container so as to resonate harmonics with respect to a fundamental wave of a high-frequency power source supplied to its own electrode. The impedance on the electrode side as viewed from the above may be changed.

また，前記フィルタとして，例えば，ハイパスフィルタ，ローパスフィルタ，バンドパスフィルタが例示される。 Furthermore, as a pre-Symbol filter, for example, a high-pass filter, a low pass filter, a band-pass filter are exemplified.

また，本発明によれば，処理容器内において上下に対向させて配置した一対の電極の少なくとも一方に高周波電源より高周波電力を供給して前記処理容器内にプラズマを生成させて基板を処理するプラズマ処理方法であって，前記一対の電極の少なくとも一方に接続した２つ以上の可変インピーダンス部を用いて，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるに際し，可変インピーダンス回路に設けられた周波数の異なる高周波を選択するための２種以上のフィルタにより，共振の対象とする高周波を選択し，前記２つ以上の可変インピーダンス部により，互いに周波数の異なる高周波をそれぞれ共振させ，抵抗値が０．５Ω〜５Ωの抵抗体を前記２つ以上の可変インピーダンス部とそれぞれ直列に接続することにより，共振のＱ値を下げることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。 In addition, according to the present invention, plasma for processing a substrate by supplying high-frequency power from a high-frequency power source to at least one of a pair of electrodes disposed vertically opposite in the processing container to generate plasma in the processing container. upon a treatment method, using two or more variable impedance unit connected to at least one of the pair of electrodes, changing the impedance of the electrode side when viewed from the plasma generated in the processing chamber, variable The high frequency to be resonated is selected by two or more types of filters provided in the impedance circuit for selecting high frequencies having different frequencies, and the two or more variable impedance units resonate high frequencies having different frequencies. is allowed, the resistor having a resistance value of 0.5Ω~5Ω in series with said two or more variable impedance unit A plasma processing method is provided which is characterized in that the Q value of resonance is lowered by connection.

本発明によれば，処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路に抵抗体を設けたことにより，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。このため，基板に対するエッチング速度などを制御しやすくなり，また，各プラズマ装置ごとにインピーダンス制御が異なるといったいわゆる機差の問題も抑制できる。 According to the present invention, it is possible to prevent the resonance Q value from becoming excessively large by providing the resistor in the variable impedance circuit that changes the impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing container. For this reason, it becomes easy to control the etching rate etc. with respect to a board | substrate, and also can suppress the problem of the so-called machine difference that impedance control differs for each plasma apparatus.

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置として，プラズマエッチング装置１の概略的な構成を示す縦断面図である。図２は，下部電極１２に接続される高周波ライン３７の回路構成図である。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a plasma etching apparatus 1 as a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the high-frequency line 37 connected to the lower electrode 12. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１に示すようにプラズマエッチング装置１は，例えば略円筒状の処理容器２を備えている。処理容器２の内壁面には，例えばアルミナなどの保護膜が被覆されている。また処理容器２は，電気的に接地されている。 As shown in FIG. 1, the plasma etching apparatus 1 includes a processing container 2 having a substantially cylindrical shape, for example. The inner wall surface of the processing container 2 is covered with a protective film such as alumina. The processing container 2 is electrically grounded.

例えば処理容器２内の中央部の底部には，絶縁板１０を介在して円柱状の電極支持台１１が設けられている。電極支持台１１上には，基板Ｗを載置する載置台を兼ねた高周波電極としての下部電極１２が設けられている。下部電極１２の上面は，例えば中央が円柱状に突出しており，この突出部１２ａに基板（半導体ウェハ）Ｗが保持される。下部電極１２の突出部１２ａの周囲には，石英製で環状のフォーカスリング１３が設けられている。 For example, a cylindrical electrode support 11 is provided at the bottom of the central portion in the processing container 2 with an insulating plate 10 interposed. On the electrode support 11, a lower electrode 12 is provided as a high-frequency electrode that also serves as a mounting table on which the substrate W is mounted. For example, the center of the upper surface of the lower electrode 12 protrudes in a cylindrical shape, and a substrate (semiconductor wafer) W is held by the protruding portion 12a. An annular focus ring 13 made of quartz is provided around the protruding portion 12 a of the lower electrode 12.

下部電極１２と対向する処理容器２の天井部には，例えば略円盤形状の上部電極２０が下部電極１２と対をなすように取り付けられている。上部電極２０と処理容器２の天井壁部との接触部には，環状の絶縁体２１が介在され，上部電極２０と処理容器２の天井壁部とが電気的に絶縁されている。 For example, a substantially disk-shaped upper electrode 20 is attached to the ceiling of the processing container 2 facing the lower electrode 12 so as to make a pair with the lower electrode 12. An annular insulator 21 is interposed at a contact portion between the upper electrode 20 and the ceiling wall portion of the processing container 2, and the upper electrode 20 and the ceiling wall portion of the processing container 2 are electrically insulated.

この上部電極２０には，マッチング回路２５を介して第１の高周波電源２６からプラズマ生成用の高周波電力を供給するための第１の高周波ライン２７が電気的に接続されている。この第１の高周波電源２６は，例えば６０ＭＨｚの高周波電力を発生させ，プラズマ生成用として上部電極２０に高周波電力を供給する。 A first high frequency line 27 for supplying high frequency power for plasma generation from a first high frequency power supply 26 is electrically connected to the upper electrode 20 via a matching circuit 25. The first high frequency power supply 26 generates a high frequency power of 60 MHz, for example, and supplies the high frequency power to the upper electrode 20 for plasma generation.

上部電極２０の下面には，例えば多数のガス吐出孔３０が形成されている。ガス吐出孔３０は，上部電極２０の上面に接続されたガス供給管３１を介して，ガス供給源３２に連通している。ガス供給源３２には，エッチング処理のための処理ガスが貯留されている。このガス供給源３２からガス供給管３１を通じて上部電極２０内に導入された処理ガスが，複数のガス吐出孔３０から処理容器２内に供給される。 For example, a large number of gas discharge holes 30 are formed on the lower surface of the upper electrode 20. The gas discharge hole 30 communicates with a gas supply source 32 through a gas supply pipe 31 connected to the upper surface of the upper electrode 20. The gas supply source 32 stores a processing gas for the etching process. The processing gas introduced into the upper electrode 20 from the gas supply source 32 through the gas supply pipe 31 is supplied into the processing container 2 from the plurality of gas discharge holes 30.

一方，下部電極１２には，マッチング回路３５を介して第２の高周波電源３６からバイアス用の高周波電力を供給するための第２の高周波ライン３７が電気的に接続されている。この第２の高周波電源３６は，上記第１の高周波電源２６よりも周波数が低い，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を発生させ，バイアス用として下部電極１２に高周波電力を供給する。なお，この第２の高周波電源２８によっても処理容器２内にプラズマＰが生成されることもある。 On the other hand, a second high frequency line 37 for supplying a high frequency power for bias from a second high frequency power supply 36 is electrically connected to the lower electrode 12 via a matching circuit 35. The second high frequency power source 36 generates high frequency power having a frequency lower than that of the first high frequency power source 26, for example, 13.56 MHz, and supplies the high frequency power to the lower electrode 12 for bias. Note that the plasma P may also be generated in the processing chamber 2 by the second high frequency power supply 28.

また，第２の高周波ライン３７には，マッチング回路３５と下部電極１２の間において，処理容器２内に生成されるプラズマから見た下部電極１２のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路４０が設けられている。 The second high-frequency line 37 is provided with a variable impedance circuit 40 that changes the impedance of the lower electrode 12 as viewed from the plasma generated in the processing vessel 2 between the matching circuit 35 and the lower electrode 12. Yes.

ここで，この下部電極１２に接続される高周波ライン３７の回路構成について，具体的に説明する。図２に示すように，マッチング回路３５は，第１の固定コイル５０と第１の可変コンデンサ５１と第２の固定コイル５２とを有している。高周波ライン３７において，下部電極１２側から，第１の固定コイル５０，第１の可変コンデンサ５１，第２の固定コイル５２の順序で，第２の高周波電源３６側に向けて直列に接続されている。 Here, the circuit configuration of the high-frequency line 37 connected to the lower electrode 12 will be specifically described. As shown in FIG. 2, the matching circuit 35 includes a first fixed coil 50, a first variable capacitor 51, and a second fixed coil 52. In the high-frequency line 37, the first fixed coil 50, the first variable capacitor 51, and the second fixed coil 52 are connected in series from the lower electrode 12 side toward the second high-frequency power source 36 side. Yes.

また，第２の固定コイル５２の両端とアース５５との間に，第２の可変コンデンサ５６と固定コンデンサ５７とがそれぞれ並列的に接続されている。かかるマッチング回路３５は，第２の高周波電源３６から下部電極１２へ供給される高周波電力が下部電極１２にて反射を起こさないように，そのインピーダンスを例えば５０Ωにするように自動的に調整する機能を有している。 Further, a second variable capacitor 56 and a fixed capacitor 57 are connected in parallel between both ends of the second fixed coil 52 and the ground 55. The matching circuit 35 has a function of automatically adjusting the impedance to, for example, 50Ω so that the high frequency power supplied from the second high frequency power source 36 to the lower electrode 12 does not cause reflection at the lower electrode 12. have.

また，可変インピーダンス回路４０は，高周波ライン３７とアース５５との間に，可変インピーダンス部６０と，抵抗体６１と，フィルタ６２を直列に接続した構成になっている。フィルタ６２は，第２の高周波電源３６から下部電極１２に供給される基本波である例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が可変インピーダンス部６０に流れ込まないようにカットし，且つこの基本波よりも大きな周波数の高周波電力を可変インピーダンス部６０に通すように選択させるためのものであり，例えばハイパスフィルタが使用される。 The variable impedance circuit 40 has a configuration in which a variable impedance unit 60, a resistor 61, and a filter 62 are connected in series between the high frequency line 37 and the ground 55. The filter 62 is cut so that a high frequency power of, for example, 13.56 MHz, which is a fundamental wave supplied from the second high frequency power supply 36 to the lower electrode 12, does not flow into the variable impedance unit 60, and has a frequency larger than this fundamental wave. For example, a high pass filter is used.

後述するように，第１の高周波電源２６から上部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力（例えば６０ＭＨｚの高周波電力）を供給し，第２の高周波電源３６から下部電極１２に基本波であるバイアス用の高周波電力（例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力）供給して処理容器２内にプラズマＰを発生させると，プラズマＰからは，上記基本波に対する２次，３次，４次，５次・・・等の高次の高調波が発生する。これらプラズマ生成用の高周波電力の基本波とその基本波に対する高調波の高周波電力は，前述の可変インピーダンス回路４０において，フィルタ６２を通過して，可変インピーダンス部６０に供給される。その際，可変インピーダンス部６０は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，それら基本波と複数の高次の高調波の内の少なくとも１つに対して共振させるように変更することが可能である。 As will be described later, high-frequency power for plasma generation (for example, high-frequency power of 60 MHz) is supplied from the first high-frequency power source 26 to the upper electrode 20, and the fundamental wave is applied to the lower electrode 12 from the second high-frequency power source 36. When the plasma P is generated in the processing vessel 2 by supplying high frequency power (for example, high frequency power of 13.56 MHz), the secondary, third, fourth, fifth, etc. with respect to the fundamental wave are generated from the plasma P. High-order harmonics such as The fundamental wave of the high frequency power for plasma generation and the harmonic high frequency power with respect to the fundamental wave pass through the filter 62 and are supplied to the variable impedance unit 60 in the variable impedance circuit 40 described above. At that time, the variable impedance unit 60 can change the impedance on the lower electrode 12 side as viewed from the plasma P so as to resonate with at least one of the fundamental wave and a plurality of higher harmonics. Is possible.

また前述のように，第２の高周波電源３６から下部電極１２に供給されたバイアス用の高周波電力によっても処理容器２内にプラズマＰが生成される場合がある。かかる場合，可変インピーダンス部６０は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，このバイアス用の高周波電力の基本波に対する高次の高調波の内の少なくとも１つに対して共振させるように変更させても良い。 In addition, as described above, the plasma P may be generated in the processing chamber 2 by the high frequency power for bias supplied from the second high frequency power supply 36 to the lower electrode 12. In such a case, the variable impedance unit 60 resonates the impedance on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P with respect to at least one of higher harmonics with respect to the fundamental wave of the high frequency power for bias. It may be changed.

可変インピーダンス部６０は，例えばインダクタンスが略２００ｎＨの固定コイル６５と可変コンデンサ６６を備えており，可変コンデンサ６６の容量を変化させることにより，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを適宜変化し得るようになっている。ここでは，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波，このプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，および，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波，のうちの少なくとも一つを共振させることができるように，可変コンデンサ６６の容量を変化させて，プラズマから見た下部電極１２側のインピーダンスを調整できるようになっている。 The variable impedance unit 60 includes, for example, a fixed coil 65 having an inductance of approximately 200 nH and a variable capacitor 66. By changing the capacity of the variable capacitor 66, the lower electrode viewed from the plasma P generated in the processing container 2 is used. The impedance on the 12 side can be changed as appropriate. Here, the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation supplied to the upper electrode 20, the harmonics of the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation, and the high frequency power for bias supplied to the lower electrode 12 are fundamental. The impedance on the lower electrode 12 side as seen from the plasma can be adjusted by changing the capacitance of the variable capacitor 66 so that at least one of the harmonics to the wave can resonate.

図１に示すように，処理容器２の下部には，排気機構（図示せず）に通じる排気管７０が接続されている。排気管７０を介して処理容器２内を真空引きすることで，処理容器２内を所定の圧力に減圧できるようになっている。 As shown in FIG. 1, an exhaust pipe 70 communicating with an exhaust mechanism (not shown) is connected to the lower portion of the processing container 2. By evacuating the inside of the processing container 2 through the exhaust pipe 70, the inside of the processing container 2 can be depressurized to a predetermined pressure.

次に，以上のように構成されたプラズマエッチング装置１の作用について説明する。 Next, the operation of the plasma etching apparatus 1 configured as described above will be described.

このプラズマエッチング装置１においてプラズマエッチング処理を行う際には，図１に示すように先ず基板Ｗが処理容器２内に搬入され，下部電極１２上に載置される。そして，排気管７０から排気が行われて処理容器２内が減圧され，更に，ガス吐出孔３０からはガス供給源３２から供給された所定の処理ガスが処理容器２内に供給される。また，第１の高周波電源２６により，上部電極２０にプラズマ生成用の例えば６０ＭＨｚの高周波電力が供給される。また一方で，第２の高周波電源３６により，下部電極１２にバイアス用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。 When plasma etching is performed in the plasma etching apparatus 1, the substrate W is first carried into the processing container 2 and placed on the lower electrode 12 as shown in FIG. Then, the exhaust pipe 70 is evacuated to reduce the pressure in the processing container 2, and a predetermined processing gas supplied from the gas supply source 32 is supplied into the processing container 2 from the gas discharge hole 30. The first high frequency power supply 26 supplies, for example, high frequency power of 60 MHz for plasma generation to the upper electrode 20. On the other hand, the second high frequency power supply 36 supplies high frequency power of 13.56 MHz, for example, for bias to the lower electrode 12.

これにより，下部電極１２と上部電極２０との間に高周波電力が印加され，処理容器２内において下部電極１２と上部電極２０との間にプラズマＰが生成される。このプラズマＰにより処理ガスから活性種やイオンなどが生成され，下部電極１２上に載置された半導体ウェハＷの表面膜がエッチングされる。所定時間エッチングが行われた後，上部電極２０および下部電極１２に対する高周波電力の供給と，処理容器２内への処理ガスの供給が停止され，ウェハＷが処理容器２内から搬出されて，一連のプラズマエッチング処理が終了する。 Accordingly, high frequency power is applied between the lower electrode 12 and the upper electrode 20, and plasma P is generated between the lower electrode 12 and the upper electrode 20 in the processing container 2. The plasma P generates active species and ions from the processing gas, and etches the surface film of the semiconductor wafer W placed on the lower electrode 12. After the etching is performed for a predetermined time, the supply of the high frequency power to the upper electrode 20 and the lower electrode 12 and the supply of the processing gas into the processing container 2 are stopped, and the wafer W is unloaded from the processing container 2 and a series of The plasma etching process ends.

ここで，以上のプラズマエッチング処理中，処理容器２内のプラズマＰからは，プラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する２次，３次，４次，５次・・・等の高次の高調波が発生する。また，場合によっては，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２次，３次，４次，５次・・・等の高次の高調波も発生する。これらのプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，バイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波，および，プラズマ生成用の高周波電力の基本波は，下部電極１２に接続された前述の可変インピーダンス回路４０において，フィルタ６２を通過し，可変インピーダンス部６０に供給されることになる。その際，可変インピーダンス部６０に設けた可変コンデンサ６６の容量を調整することにより，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，それら３つの内の少なくとも１つに対して共振させるように変更する。 Here, during the plasma etching process described above, the plasma P in the processing vessel 2 has higher harmonics such as second, third, fourth, fifth, etc. with respect to the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation. A wave is generated. In some cases, higher-order harmonics such as second-order, third-order, fourth-order, fifth-order, etc. with respect to the fundamental wave of the high-frequency power for bias are also generated. The harmonics for the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation, the harmonics for the fundamental wave of the high frequency power for bias, and the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation are connected to the lower electrode 12 as described above. In the impedance circuit 40, the signal passes through the filter 62 and is supplied to the variable impedance unit 60. At that time, by adjusting the capacitance of the variable capacitor 66 provided in the variable impedance unit 60, the impedance on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P is changed so as to resonate with at least one of the three. To do.

こうしてプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを変更することにより，上記３つに対して共振させ，エッチング速度を高めることができ，ウエハＷに対するプラズマ処理の面内均一性も高く維持できるようになる。一方，このように上記３つを選択的に共振させた場合，エッチング速度が早くなる反面，共振のＱ値が過剰に大きくなり過ぎると，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを僅かに変えただけでも，半導体ウェハＷに対するエッチング速度が大きく変化してしまう。 By changing the impedance on the lower electrode 12 side as seen from the plasma P in this way, it is possible to resonate with respect to the above three, increase the etching rate, and maintain high uniformity of plasma processing on the wafer W. become. On the other hand, when the above three are selectively resonated, the etching rate increases, but if the resonance Q value becomes excessively large, the impedance on the lower electrode 12 side seen from the plasma P is slightly increased. Even if it changes, the etching rate with respect to the semiconductor wafer W will change a lot.

しかしながら，そのようなＱ値の過剰な上昇は，可変インピーダンス回路４０に設けた抵抗体６１によって防止することができる。ここで，図３は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸに対する，半導体ウェハＷに対するエッチング速度Ｅ．Ｒ．の変化を示したグラフである。共振の近傍では処理容器２内のプラズマＰから下部電極１２側に，高周波電力が急激に供給されることとなるので，この図３に示したように，共振の近傍では半導体ウェハＷに対するエッチング速度Ｅ．Ｒ．を大きく上昇させることができる。 However, such an excessive increase in the Q value can be prevented by the resistor 61 provided in the variable impedance circuit 40. Here, FIG. 3 shows the etching rate E. with respect to the semiconductor wafer W with respect to the impedance X on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P. R. It is the graph which showed change of. In the vicinity of resonance, high-frequency power is suddenly supplied from the plasma P in the processing chamber 2 to the lower electrode 12 side. Therefore, as shown in FIG. E. R. Can be greatly increased.

この場合，共振のＱ値が過剰に大きくなり過ぎると，エッチング速度Ｅ．Ｒ．の制御が困難となるが，可変インピーダンス回路４０に抵抗体６１を設けたことにより，共振の近傍においても，処理容器２内のプラズマＰから下部電極１２側に供給される高周波電力が抑制されることになる。これにより，図３中の点線で示したように，エッチング速度Ｅ．Ｒ．の急激な増減が抑制され，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。このため，エッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御する際に，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整しやすくなる。 In this case, if the resonance Q value becomes excessively large, the etching rate E.E. R. However, the provision of the resistor 61 in the variable impedance circuit 40 suppresses the high-frequency power supplied from the plasma P in the processing chamber 2 to the lower electrode 12 side even in the vicinity of resonance. It will be. As a result, as indicated by the dotted line in FIG. R. Can be prevented from excessively increasing the resonance Q value. Therefore, the etching rate E.E. R. And the like, it becomes easy to adjust the impedance X on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P.

また，可変インピーダンス回路４０に抵抗体６１を設けたことにより，各プラズマ装置ごとにインピーダンス制御が異なるといったいわゆる機差の問題も抑制できるようになる。例えば，図３中において，インピーダンスＸのあわせこみ精度をΔXとする。即ち，複数台の装置で同じインピーダンスＸに設定したつもりでもΔXのばらつきがあるとする。もちろん，ΔXはできるだけ小さくするように工夫されているが，測定器の測定精度などもあり，実際には０にすることはできず，通常０．５Ω程度の大きさになる。一方で，共振の近傍ではエッチング速度Ｅ．Ｒ．の変化が激しく，このΔXのばらつきが，エッチング速度Ｅ．Ｒ．のばらつき，すなわち機差になってしまう。本発明によれば，可変インピーダンス回路４０に抵抗体６１を挿入したことで，共振での変化を小さくし，エッチング速度Ｅ．Ｒ．のばらつきΔＥ．Ｒ．を小さくすることができるようになる。このばらつきΔＥ．Ｒ．があらゆるレシピに対して機差の基準値（例えば５%）以下になるように抵抗体６１の抵抗値を選ぶことによって，この現象に起因する機差を無くすことができる。また，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整する場合，上記３つに対して完全な共振状態に調整する他，不完全な共振状態，例えば５０％程度の共振状態に調整する等，プラズマの状態を任意にコントロールできるようになり，共振状態の程度も０〜１００％まで容易に変化できるようになる。 Further, by providing the resistor 61 in the variable impedance circuit 40, it is possible to suppress a so-called machine difference problem that impedance control differs for each plasma apparatus. For example, in FIG. 3, the accuracy of matching the impedance X is ΔX. That is, it is assumed that there is a variation in ΔX even though a plurality of devices are set to the same impedance X. Of course, ΔX is devised to make it as small as possible, but there is also the measurement accuracy of the measuring instrument, etc., and it cannot actually be set to 0, and is usually about 0.5Ω. On the other hand, the etching rate E. R. The variation of ΔX is caused by the etching rate E. R. Variation, that is, machine difference. According to the present invention, by inserting the resistor 61 in the variable impedance circuit 40, the change in resonance is reduced, and the etching rate E.P. R. Variation ΔE. R. Can be reduced. This variation ΔE. R. By selecting the resistance value of the resistor 61 so as to be equal to or less than the reference value (for example, 5%) of the machine difference for all recipes, the machine difference due to this phenomenon can be eliminated. Further, when adjusting the impedance X on the lower electrode 12 side as viewed from the plasma P, in addition to adjusting the above three to a complete resonance state, the impedance X is adjusted to an incomplete resonance state, for example, about 50% resonance state. Thus, the plasma state can be controlled arbitrarily, and the degree of resonance can be easily changed from 0 to 100%.

なお，このように共振のＱ値が過剰に大きくなることを抑制してインピーダンス制御を容易にさせるために，抵抗体６１の抵抗値は，例えば０．５〜５Ω程度にすると良い。また，通常の巻き線型の抵抗体では，エッチングプロセスなどで使用される高周波周波数帯域（例えば０．４〜１００ＭＨｚ）に対して有効に抵抗として動作しないので，高周波特性の良い抵抗体を用いることが肝要である。また，共振を起こさせる周波数の高周波に対してのみ抵抗がはたらくように，インピーダンス回路４０の回路定数の選び方にも注意する必要がある。即ち，共振を起こさない周波数の高周波に対しては，インピーダンスの虚数成分を大きくすることによってインピーダンスを大きくし，電流が抵抗体６１に流れないようにする。この場合，インピーダンスが例えば５００Ω以上になるようにする（抵抗体６１の実数成分は上記のとおり例えば５Ω以下だが，虚数成分が５００Ω以上（あるいは−５００Ω以下）になるようにする）。 Note that the resistance value of the resistor 61 is preferably set to about 0.5 to 5Ω, for example, in order to suppress the excessive increase of the resonance Q value and facilitate impedance control. In addition, since a normal winding type resistor does not operate effectively as a resistor for a high frequency band (for example, 0.4 to 100 MHz) used in an etching process, a resistor having good high frequency characteristics should be used. It is essential. In addition, it is necessary to pay attention to how to select the circuit constants of the impedance circuit 40 so that the resistance works only for the high frequency of the resonance frequency. That is, for a high frequency of a frequency that does not cause resonance, the impedance is increased by increasing the imaginary component of the impedance so that no current flows through the resistor 61. In this case, the impedance is set to, for example, 500Ω or more (the real number component of the resistor 61 is, for example, 5Ω or less as described above, but the imaginary number component is set to 500Ω or more (or −500Ω or less)).

なお，可変インピーダンス回路４０には，フィルタ６２が設けられているので，第２の高周波電源３６から下部電極１２に供給される基本波である例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力は，フィルタ６２で遮られ，可変インピーダンス部６０には流れ込まない。この基本波の高周波電力は，上部電極２０，処理容器２の側壁等を介してアース側に抜けることとなる。 Since the variable impedance circuit 40 is provided with the filter 62, high frequency power of 13.56 MHz, for example, a fundamental wave supplied from the second high frequency power supply 36 to the lower electrode 12 is blocked by the filter 62. , Does not flow into the variable impedance unit 60. The high frequency power of the fundamental wave is discharged to the ground side through the upper electrode 20 and the side wall of the processing container 2.

以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば，図２では，可変インピーダンス部６０として可変コンデンサ６６と固定コイル６５との直列回路を用いた場合を説明したが，これに限定されず，可変インピーダンス部６０は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを変えることができるならばどのような回路でもよい。 As mentioned above, although an example of preferable embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the form illustrated here. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the spirit described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs. For example, in FIG. 2, the case where a series circuit of a variable capacitor 66 and a fixed coil 65 is used as the variable impedance unit 60 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the variable impedance unit 60 is a lower electrode viewed from the plasma P. Any circuit that can change the impedance on the 12 side may be used.

また，図２で説明した可変インピーダンス回路４０は，１つの可変コンデンサ６６と１つの固定コイル６５とよりなる可変インピーダンス部６０で，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波，このプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波の基本波に対する高調波，のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるようにしたが，これに替えて，各高調波に対して独立してインピーダンス制御ができるように複数の可変インピーダンス部を設けるようにしてもよい。図４〜６は，そのような複数の可変インピーダンス部を有する可変インピーダンス回路４０の変形例を示す回路図である。なお，図４〜６では，何れも３つの可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃを設けた可変インピーダンス回路４０を例示している。 The variable impedance circuit 40 described with reference to FIG. 2 is a variable impedance unit 60 composed of one variable capacitor 66 and one fixed coil 65, and a fundamental wave of high frequency power for plasma generation supplied to the upper electrode 20, At least one of the harmonics with respect to the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation and the harmonics with respect to the fundamental wave of the fundamental wave of the high frequency power for bias supplied to the lower electrode 12 is selectively resonated. However, instead of this, a plurality of variable impedance units may be provided so that impedance control can be performed independently for each harmonic. 4 to 6 are circuit diagrams showing modifications of the variable impedance circuit 40 having such a plurality of variable impedance units. 4 to 6 exemplify the variable impedance circuit 40 provided with three variable impedance units 60a, 60b, and 60c.

図４に示す可変インピーダンス回路４０では，高周波ライン３７に対して，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃと，第１〜３の抵抗体６１ａ，６１ｂ，６１ｃと，第１〜３のフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃをそれぞれ並列に接続した構成である。各第１〜３のバンドパスフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃは，それぞれ異なる高調波を通すものであり，この例では，第１のバンドパスフィルタ６２ａは，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波の基本波に対する２次高調波を中心とする周波数帯域の高周波電圧を通し，第２のバンドパスフィルタ６２ｂは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する３次高調波を中心とする周波数帯域の高周波電圧を通し，第３のバンドパスフィルタ６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する４次高調波を中心とする周波数帯域の高周波電圧を通すように設定されている。なお，これら第１〜３のバンドパスフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波（１３．５６ＭＨｚ）は通さないのは勿論である。そして，各第１〜３のバンドパスフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃに，第１〜３の抵抗体６１ａ，６１ｂ，６１ｃおよび第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃをそれぞれ個別に直列接続している。なお，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃは，第１〜３の固定コイル６５ａ，６５ｂ，６５ｃおよび第１〜３の可変コンデンサ６６ａ，６６ｂ，６６ｃをそれぞれ有しており，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃの容量を変化させることにより，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃにおいてそれぞれ変化し得るようになっている。 In the variable impedance circuit 40 shown in FIG. 4, the first to third variable impedance units 60 a, 60 b, 60 c, the first to third resistors 61 a, 61 b, 61 c, The filters 62a, 62b and 62c are connected in parallel. Each of the first to third band pass filters 62a, 62b, and 62c passes different harmonics, and in this example, the first band pass filter 62a is a high frequency for bias supplied to the lower electrode 12. A high-frequency voltage in a frequency band centered on the second harmonic with respect to the fundamental wave of the fundamental wave of power is passed, and the second band-pass filter 62b is centered on the third harmonic wave with respect to the fundamental wave of the high-frequency power for bias. The third band-pass filter 62c is set to pass a high-frequency voltage in the frequency band centered on the fourth harmonic with respect to the fundamental wave of the high-frequency power for bias. Of course, the first to third band-pass filters 62a, 62b, and 62c do not pass the fundamental wave (13.56 MHz) of the high frequency power for bias. The first to third resistor elements 61a, 61b, 61c and the first to third variable impedance units 60a, 60b, 60c are individually connected in series to the first to third band-pass filters 62a, 62b, 62c. doing. The first to third variable impedance units 60a, 60b, and 60c have first to third fixed coils 65a, 65b, and 65c and first to third variable capacitors 66a, 66b, and 66c, respectively. By changing the capacities of the first to third variable impedance units 60a, 60b, and 60c, the impedance on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P generated in the processing container 2 is changed to the first to third variable impedance units 60a. , 60b and 60c can be changed.

この図４に示した可変インピーダンス回路４０によれば，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次の高調波の内，選択的に１つの高調波を共振させることができるのみならず，２〜４次の高調波の任意の２つ或いは３つの高調波を同時に共振させることができる。従って，各高調波が持つプラズマ処理に対する特性を複合的に組み合わせることができる。 According to the variable impedance circuit 40 shown in FIG. 4, not only can the second harmonic to the fourth harmonic with respect to the fundamental wave of the high frequency power for biasing be selectively resonated, Any two or three harmonics of the second to fourth harmonics can be resonated simultaneously. Accordingly, it is possible to combine the characteristics of each harmonic with respect to the plasma processing.

また，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃにおいて，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを変化させる場合，第１〜３の抵抗体６１ａ，６１ｂ，６１ｃがそれぞれ設けられていることにより，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。このため，２〜４次の高調波の何れに対しても，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整してエッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御しやすくなる。 In the first to third variable impedance units 60a, 60b, and 60c, when the impedance on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P generated in the processing container 2 is changed, the first to third resistors 61a, By providing 61b and 61c, it is possible to prevent the Q value of resonance from becoming excessively large. For this reason, for any of the second to fourth harmonics, the etching rate E.V. is adjusted by adjusting the impedance X on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P. R. It becomes easy to control.

図５に示す可変インピーダンス回路４０は，高周波ライン３７に対して，第１〜３のフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを直列に接続した構成である。第１のフィルタ６２ａは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２次高調波以上の周波数を通過するハイパスフィルタであり，第２のフィルタ６２ｂは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する３次高調波以上の周波数を通過するハイパスフィルタであり，第３のフィルタ６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する４次高調波以上の周波数を通過するハイパスフィルタである。そして，第１のフィルタ６２ａと第２のフィルタ６２ｂとの間に，第１の可変インピーダンス部６０ａと第１の抵抗体６１ａを接続し，第２のフィルタ６２ｂと第３のフィルタ６２ｃとの間に，第２の可変インピーダンス部６０ｂと第２の抵抗体６１ｂを接続し，第３のフィルタ６２ｃの下流側に，第３の可変インピーダンス部６０ｃと第３の抵抗体６１ｃを接続している。 The variable impedance circuit 40 shown in FIG. 5 has a configuration in which first to third filters 62 a, 62 b and 62 c are connected in series to the high frequency line 37. The first filter 62a is a high-pass filter that passes a frequency equal to or higher than the second harmonic of the fundamental wave of the high frequency power for bias, and the second filter 62b is the third harmonic of the fundamental wave of the high frequency power for bias. The third filter 62c is a high-pass filter that passes a frequency higher than the fourth harmonic with respect to the fundamental wave of the high frequency power for bias. The first variable impedance unit 60a and the first resistor 61a are connected between the first filter 62a and the second filter 62b, and between the second filter 62b and the third filter 62c. The second variable impedance unit 60b and the second resistor 61b are connected to each other, and the third variable impedance unit 60c and the third resistor 61c are connected to the downstream side of the third filter 62c.

この図５に示した可変インピーダンス回路４０によっても，先に図４で説明した場合と同様に，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次の高調波の内，選択的に１つの高調波を共振させる他，２〜４次の高調波の任意の２つ或いは３つを同時に共振させることができる。また，２〜４次の高調波の何れに対しても，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整してエッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御しやすくなる。 Also in the variable impedance circuit 40 shown in FIG. 5, as in the case described with reference to FIG. 4, one of the second to fourth harmonics with respect to the fundamental wave of the high frequency power for biasing is selectively selected. In addition to resonating the wave, any two or three of the second to fourth harmonics can be resonated simultaneously. Further, for any of the second to fourth harmonics, the etching rate E.V. is adjusted by adjusting the impedance X on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P. R. It becomes easy to control.

図６に示す可変インピーダンス回路４０は，高周波ライン３７において，第１〜３のフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを直列に配置した構成である。第１のフィルタ６２ａは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する４次高調波以下の周波数を通過するローパスフィルタであり，第２のフィルタ６２ｂは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する３次高調波以下の周波数を通過するローパスフィルタであり，第３のフィルタ６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２次高調波以下の周波数を通過するローパスフィルタである。そして，そして，第１のフィルタ６２ａと第２のフィルタ６２ｂとの間に，第１の可変インピーダンス部６０ａと第１の抵抗体６１ａを接続し，第２のフィルタ６２ｂと第３のフィルタ６２ｃとの間に，第２の可変インピーダンス部６０ｂと第２の抵抗体６１ｂを接続し，第３のフィルタ６２ｃの下流側に，第３の可変インピーダンス部６０ｃと第３の抵抗体６１ｃを接続している。 The variable impedance circuit 40 shown in FIG. 6 has a configuration in which the first to third filters 62 a, 62 b, 62 c are arranged in series in the high frequency line 37. The first filter 62a is a low-pass filter that passes a frequency equal to or lower than the fourth harmonic of the fundamental wave of the high frequency power for bias, and the second filter 62b is the third harmonic of the fundamental wave of the high frequency power for bias. The third filter 62c is a low-pass filter that passes frequencies below the second harmonic with respect to the fundamental wave of the high-frequency power for bias. Then, the first variable impedance unit 60a and the first resistor 61a are connected between the first filter 62a and the second filter 62b, and the second filter 62b and the third filter 62c are connected. The second variable impedance unit 60b and the second resistor 61b are connected to each other, and the third variable impedance unit 60c and the third resistor 61c are connected to the downstream side of the third filter 62c. Yes.

この図６に示した可変インピーダンス回路４０によっても，先に図４，５で説明した場合と同様に，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次の高調波の内，選択的に１つの高調波を共振させる他，２〜４次の高調波の任意の２つ或いは３つを同時に共振させることができる。また，２〜４次の高調波の何れに対しても，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整してエッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御しやすくなる。 Also in the variable impedance circuit 40 shown in FIG. 6, as in the case described with reference to FIGS. 4 and 5, one of the second to fourth harmonics with respect to the fundamental wave of the high frequency power for biasing is selectively 1. In addition to resonating two harmonics, any two or three of the second to fourth harmonics can be resonated simultaneously. Further, for any of the second to fourth harmonics, the etching rate E.V. is adjusted by adjusting the impedance X on the lower electrode 12 side viewed from the plasma P. R. It becomes easy to control.

なお，これら図４〜６では，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次高調波の周波数帯域の高周波電圧を通す可変インピーダンス回路４０について説明したが，可変インピーダンス回路４０に通す高周波電圧の周波数帯域は，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波に限らず，その他，プラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波でも良い。また，それらの高調波を適宜組み合わせて可変インピーダンス回路４０に通すようにしても良い。 4 to 6, the variable impedance circuit 40 for passing the high frequency voltage in the frequency band of the 2nd to 4th harmonics with respect to the fundamental wave of the high frequency power for bias supplied to the lower electrode 12 has been described. The frequency band of the high-frequency voltage passed through the circuit 40 is not limited to the harmonic with respect to the fundamental wave of the high-frequency power for bias supplied to the lower electrode 12, but may be a harmonic with respect to the fundamental wave of the high-frequency power for plasma generation. Moreover, you may make it pass through the variable impedance circuit 40 combining those harmonics suitably.

なお，図１では，可変インピーダンス回路４０を第２の高周波電源３６の高周波ライン３７に設けた場合について説明したが，これに限定されず，高周波電流が流れる部分ならば何処に設けてもよい。図７は，高周波ライン３７に代えて，第１の高周波電源２６から上部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を供給する第１の高周波ライン２７に可変インピーダンス回路４０を設けた例を示している。この図７に示す例の場合，可変インピーダンス回路４０は，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波を除く他の３種（上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波，バイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波）のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるように構成すればよい。 Although the case where the variable impedance circuit 40 is provided in the high frequency line 37 of the second high frequency power supply 36 has been described with reference to FIG. 1, the present invention is not limited to this and may be provided anywhere as long as the high frequency current flows. FIG. 7 shows an example in which a variable impedance circuit 40 is provided in the first high frequency line 27 for supplying high frequency power for plasma generation from the first high frequency power supply 26 to the upper electrode 20 instead of the high frequency line 37. . In the case of the example shown in FIG. 7, the variable impedance circuit 40 has three types other than the fundamental wave of the high frequency power for plasma generation supplied to the upper electrode 20 (high frequency for plasma generation supplied to the upper electrode 20). At least one of harmonics with respect to the fundamental wave of power, fundamental waves with high-frequency power for bias supplied to the lower electrode 12, and harmonics with respect to the fundamental wave of high-frequency power for bias) are selectively resonated. What is necessary is just to comprise.

また，図８は，高周波ライン３７に加えて，第１の高周波電源２６から上部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を供給する第１の高周波ライン２７にも可変インピーダンス回路４０を設けた例を示している。このように，可変インピーダンス回路４０は，各電極１２，２０に高周波電力を供給する何れの高周波ライン２７，３７に設けることもできる。この図７に示す例の場合，第１の高周波ライン２７に設けた可変インピーダンス回路４０は，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波を除く他の３種（上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波，バイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波）のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるように構成すればよい。また，第２の高周波ライン３７に設けた可変インピーダンス回路４０は，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波を除く他の３種（上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波，プラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波）のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるように構成すればよい。 FIG. 8 shows an example in which the variable impedance circuit 40 is provided in the first high-frequency line 27 that supplies high-frequency power for plasma generation from the first high-frequency power supply 26 to the upper electrode 20 in addition to the high-frequency line 37. Show. As described above, the variable impedance circuit 40 can be provided in any of the high-frequency lines 27 and 37 that supply high-frequency power to the electrodes 12 and 20. In the case of the example shown in FIG. 7, the variable impedance circuit 40 provided in the first high-frequency line 27 has three other types (the upper electrode 20 except the fundamental wave of the high-frequency power for plasma generation supplied to the upper electrode 20. At least one of a harmonic with respect to a fundamental wave of high-frequency power for plasma generation supplied to the base, a fundamental wave with high-frequency power for bias supplied to the lower electrode 12, and a harmonic with respect to the fundamental wave of high-frequency power for bias). What is necessary is just to comprise so that one may selectively resonate. Further, the variable impedance circuit 40 provided in the second high-frequency line 37 has three types other than the fundamental wave of the high-frequency power for bias supplied to the lower electrode 12 (for generating plasma supplied to the upper electrode 20). At least one of a fundamental wave of the high-frequency power, a harmonic wave of the fundamental wave of the high-frequency power for plasma generation, and a harmonic wave of the fundamental wave of the high-frequency power for bias supplied to the lower electrode 12). What is necessary is just to comprise.

なお，以上説明した実施の形態では，上部電極２０と下部電極１２の双方にそれぞれ高周波電源２６，３６を接続した形態を例にとって説明したが，これに限定されず，いずれか一方の電極のみに高周波電源を接続した場合も本発明を適用できるのは勿論である。そのように一方の電極のみに高周波電源を接続した場合は，高周波電力が供給される電極と対向する電極に，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路４０を設ける。そして，可変インピーダンス回路４０において，対向する電極に供給される高周波電源の基本波およびその基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つを共振させるように，電極側のインピーダンスを変化させるように構成する。また，一方の電極のみに高周波電源を接続した場合，高周波電力が供給される電極に，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路４０を設けても良い。その場合は，可変インピーダンス回路４０において，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波を共振させるように，電極側のインピーダンスを変化させるように構成する。また，以上の実施の形態では，本発明をプラズマエッチング装置１に適用していたが，本発明は，エッチング処理以外の基板処理，例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また，本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は，半導体ウェハ，有機ＥＬ基板，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the high-frequency power sources 26 and 36 are connected to both the upper electrode 20 and the lower electrode 12 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and only one of the electrodes is used. Of course, the present invention can also be applied when a high-frequency power source is connected. When a high frequency power source is connected to only one of the electrodes as described above, a variable that changes the impedance on the electrode side viewed from the plasma P generated in the processing container 2 to the electrode that is opposed to the electrode to which the high frequency power is supplied. An impedance circuit 40 is provided. The variable impedance circuit 40 is configured to change the impedance on the electrode side so as to resonate at least one of the fundamental wave of the high-frequency power source supplied to the opposing electrode and the harmonic wave with respect to the fundamental wave. . Further, when a high frequency power source is connected to only one electrode, a variable impedance circuit 40 for changing the impedance on the electrode side viewed from the plasma P generated in the processing container 2 is provided on the electrode to which the high frequency power is supplied. Also good. In that case, the variable impedance circuit 40 is configured to change the impedance on the electrode side so as to resonate harmonics with respect to the fundamental wave of the high-frequency power source supplied to its own electrode. In the above embodiment, the present invention is applied to the plasma etching apparatus 1. However, the present invention can also be applied to a plasma processing apparatus that performs substrate processing other than etching processing, for example, film formation processing. Further, the substrate processed by the plasma processing apparatus of the present invention may be any of a semiconductor wafer, an organic EL substrate, a substrate for FPD (flat panel display), and the like.

本発明は，処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理に適用できる。 The present invention can be applied to plasma processing in which plasma is generated in a processing container to process a substrate.

本発明の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の概略的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a schematic structure of a plasma etching device concerning an embodiment of the invention. 下部電極に接続される高周波ラインの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the high frequency line connected to a lower electrode. プラズマから見た下部電極側のインピーダンスＸに対するエッチング速度Ｅ．Ｒ．の変化を示したグラフである。Etching rate with respect to impedance X on the lower electrode side as seen from plasma E.E. R. It is the graph which showed change of. 可変インピーダンス回路の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of a variable impedance circuit. 可変インピーダンス回路の別の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another modification of a variable impedance circuit. 可変インピーダンス回路の更に別の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another modification of a variable impedance circuit. 第１の高周波ラインに可変インピーダンス回路を設けた実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の概略的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the schematic structure of the plasma etching apparatus concerning Embodiment which provided the variable impedance circuit in the 1st high frequency line. 第１の高周波ラインと第２の高周波ラインに可変インピーダンス回路を設けた実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の概略的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the schematic structure of the plasma etching apparatus concerning Embodiment which provided the variable impedance circuit in the 1st high frequency line and the 2nd high frequency line.

Explanation of symbols

Ｐプラズマ
１プラズマエッチング装置
２処理容器
１０絶縁板
１１支持台
１２下部電極
１３フォーカスリング
２０上部電極
２１絶縁体
２５マッチング回路
２６第１の高周波電源
２７第１の高周波ライン
３０ガス吐出孔
３１ガス供給管
３２ガス供給源
３５マッチング回路
３６第２の高周波電源
３７第２の高周波ライン
４０可変インピーダンス回路
５０第１の固定コイル
５１第１の可変コンデンサ
５２第２の固定コイル
５５アース
５６第２の可変コンデンサ
５７固定コンデンサ
６９可変インピーダンス部
６１抵抗体
６２フィルタ
６５固定コイル
６６可変コンデンサ
７０排気管 P Plasma 1 Plasma etching apparatus 2 Processing vessel 10 Insulating plate 11 Support base 12 Lower electrode 13 Focus ring 20 Upper electrode 21 Insulator 25 Matching circuit 26 First high frequency power supply 27 First high frequency line 30 Gas discharge hole 31 Gas supply pipe 32 Gas supply source 35 Matching circuit 36 Second high frequency power supply 37 Second high frequency line 40 Variable impedance circuit 50 First fixed coil 51 First variable capacitor 52 Second fixed coil 55 Ground 56 Second variable capacitor 57 Fixed capacitor 69 Variable impedance part 61 Resistor 62 Filter 65 Fixed coil 66 Variable capacitor 70 Exhaust pipe

Claims

A plasma processing apparatus for processing a substrate by supplying high-frequency power from a high-frequency power source to at least one of a pair of electrodes arranged vertically opposite in a processing container, generating plasma in the processing container,
At least one side of the pair of electrodes, two or more variable impedance units for changing the impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing vessel, and a resistor having a resistance value of 0.5Ω to 5Ω a variable impedance circuit connected in series to provided,
The variable impedance circuit has two or more types of filters for selecting high frequencies having different frequencies to be resonated,
The plasma processing apparatus, wherein the two or more variable impedance units resonate high frequencies having different frequencies .

High frequency power is supplied from a high frequency power source to both of the pair of electrodes,
The variable impedance circuit is provided on at least one side of the pair of electrodes,
The variable impedance circuit includes at least one of a fundamental wave of a high-frequency power source supplied to an opposing electrode, a harmonic wave with respect to the fundamental wave, and a harmonic wave with respect to a fundamental wave of a high-frequency power source supplied to its own electrode. On the other hand, the impedance on the electrode side as viewed from the plasma generated in the processing container is changed, The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein

Supplying high frequency power from a high frequency power source to one of the pair of electrodes;
The variable impedance circuit is provided on the electrode facing the electrode to which the high-frequency power is supplied,
The variable impedance circuit is configured to detect at least one of a fundamental wave of a high-frequency power source supplied to the opposing electrode and a harmonic with respect to the fundamental wave, as viewed from the plasma generated in the processing container. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the impedance on the electrode side is changed.

Supplying high frequency power from a high frequency power source to one of the pair of electrodes;
The variable impedance circuit is provided on the electrode side to which the high frequency power is supplied,
The variable impedance circuit is characterized in that the impedance on the electrode side viewed from the plasma generated in the processing vessel is changed with respect to a harmonic with respect to a fundamental wave of a high frequency power source supplied to its own electrode. The plasma processing apparatus according to claim 1.

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the filter is one of a high-pass filter, a low-pass filter, and a band-pass filter.

A plasma processing method for processing a substrate by supplying a high-frequency power from a high-frequency power source to at least one of a pair of electrodes arranged to face each other in a processing container so as to generate plasma in the processing container,
A variable impedance circuit is provided to change the impedance on the electrode side as viewed from the plasma generated in the processing container using two or more variable impedance portions connected to at least one of the pair of electrodes. A high frequency to be resonated is selected by two or more types of filters for selecting high frequencies having different frequencies, and high frequencies having different frequencies are resonated by the two or more variable impedance units, respectively, so that the resistance value is 0. A plasma processing method, wherein a resonance Q value is lowered by connecting a resistor of 5Ω to 5Ω in series with each of the two or more variable impedance units.