JP6479562B2 - プラズマ処理装置の処理条件生成方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置の処理条件生成方法及びプラズマ処理装置

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Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置の処理条件生成方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
高周波による処理ガスの励起を利用したプラズマ処理装置がある。このようなプラズマ処理装置は、例えば、高周波の一例であるマイクロ波を放射するアンテナを有する。そして、プラズマ処理装置では、アンテナから処理容器内にマイクロ波を放射し、処理容器内の処理ガスを電離してプラズマを着火し、プラズマにより基板等の被処理体をプラズマ処理する。
ところで、このようなプラズマ処理装置では、採用される処理条件によっては、工程の切り替わり時に、マイクロ波等の高周波の反射が発生することがある。例えば、処理ガスのプラズマを着火する着火工程が、被処理体をプラズマ処理する処理工程に切り替えられる場合に、高周波の反射が発生する。高周波の反射は、高周波を供給する部品（例えば、アンテナ）よりも上流側に配置される部品に対してダメージを付与する要因となり、好ましくない。
このような問題に対して、着火工程を実行してから処理工程を実行するまでの間に、着火工程及び処理工程とは異なる処理条件で中間工程を実行することにより、高周波の反射を抑える技術が種々検討されている。例えば、中間工程に適用される圧力と、処理工程に適用される圧力との中間の圧力を処理条件として用いて、中間工程を実行する技術がある。
特開２００８−１０５９８号公報
しかしながら、従来技術では、高周波の反射を抑えた適切な処理条件を自動的に生成することまでは考慮されていない。
すなわち、従来技術では、プラズマ処理装置の使用者が、中間工程に適用される、圧力等の処理パラメータを含む処理条件を作成する。このため、従来技術では、プラズマ処理装置の使用者の技量によって処理条件に含まれる処理パラメータの値がばらつき、高周波の反射を抑えた適切な処理条件が生成されない恐れがあった。また、従来技術では、１つの処理条件に関して高周波の反射が抑えられない場合に、複数の処理条件を作成し、かつ、各処理条件を中間工程に適用して評価を行う作業が発生するため、プラズマ処理装置の使用者の負担が増大する恐れがあった。
本発明の一側面に係るプラズマ処理装置の処理条件生成方法は、プラズマ処理装置の処理条件生成方法であって、高周波を用いて処理ガスのプラズマを着火する着火工程と、前記プラズマにより被処理体を処理する処理工程との間に実行される中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成し、前記着火工程と、各前記処理条件が適用された前記中間工程と、前記処理工程とを順に実行し、前記中間工程が前記処理工程に切り替えられる場合に、前記処理工程の実行中における前記高周波の反射波のパワーを各前記処理条件に対応付けて測定し、前記複数の処理条件の中から、前記高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する処理を含む。
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、高周波の反射を抑えた適切な処理条件を自動的に生成することができるプラズマ処理装置の処理条件生成方法及びプラズマ処理装置が実現される。
図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略を示す図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３は、レシピの一例を示す図である。 図４は、中間工程における処理容器の内部の圧力を入力するための入力画面の一例を示す図である。 図５は、中間工程における処理ガスの種類及び流量を入力するための入力画面の一例を示す図である。 図６は、中間工程におけるマイクロ波のパワーを入力するための入力画面の一例を示す図である。 図７は、中間工程における処理時間を入力するための入力画面の一例を示す図である。 図８は、処理条件生成処理によって生成された各処理条件の一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１０は、各処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーの測定結果の一例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１２は、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度の一例を示す図である。 図１３は、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度の一例を示す図である。 図１４は、第３の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略を示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、処理容器１２、ステージ１４、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）発振器１６、アンテナ１８、誘電体窓２０及び制御部１００を備えている。
処理容器１２は、プラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、及び、底部１２ｂを有する。側壁１２ａは、略筒形状に形成されている。以下、側壁１２ａの筒形状の中心において筒形状の延在する軸線Ｘを仮想的に設定し、軸線Ｘの延在方向を軸線Ｘ方向という。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられ、側壁１２ａの底側開口を覆う。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。
側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓２０によって閉じられている。誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング１９が介在している。誘電体窓２０は、Ｏリング１９を介して側壁１２ａの上端部に設けられる。Ｏリング１９により、処理容器１２の密閉がより確実なものとなる。ステージ１４は、処理空間Ｓ内に収容され、被処理体Ｗが載置される。誘電体窓２０は、処理空間Ｓに対向する対向面２０ａを有する。
ＰＬＬ発振器１６は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振する。ＰＬＬ発振器１６は、マイクロ波発振器の一例に相当する。ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波は、高周波の一例である。
第１の実施形態においては、プラズマ処理装置１は、マイクロ波増幅器２１、導波管２２、アイソレータ２３、検出器２４、検出器２５、チューナ２６、モード変換器２７、及び同軸導波管２８を更に備えている。
ＰＬＬ発振器１６は、マイクロ波増幅器２１を介して導波管２２に接続されている。マイクロ波増幅器２１は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波を増幅し、増幅したマイクロ波を導波管２２へ出力する。導波管２２は、例えば、矩形導波管である。導波管２２は、モード変換器２７に接続されており、モード変換器２７は、同軸導波管２８の上端に接続されている。
アイソレータ２３は、方向性結合器２３ａを介して導波管２２に接続されている。方向性結合器２３ａは、処理容器１２側から反射されるマイクロ波の反射波を抽出し、抽出したマイクロ波の反射波をアイソレータ２３へ出力する。アイソレータ２３は、方向性結合器２３ａから入力されるマイクロ波の反射波を負荷等により熱に変換する。
検出器２４は、方向性結合器２４ａを介して導波管２２に接続されている。方向性結合器２４ａは、処理容器１２側へ向かうマイクロ波の進行波を抽出し、抽出したマイクロ波の進行波を検出器２４へ出力する。検出器２４は、方向性結合器２４ａから入力されるマイクロ波の進行波のパワーを検出し、検出した進行波のパワーを制御部１００へ出力する。
検出器２５は、方向性結合器２５ａを介して導波管２２に接続されている。方向性結合器２５ａは、処理容器１２側から反射されるマイクロ波の反射波を抽出し、抽出したマイクロ波の反射波を検出器２５へ出力する。検出器２５は、方向性結合器２５ａから入力されるマイクロ波の反射波のパワーを検出し、検出した反射波のパワーを制御部１００へ出力する。
チューナ２６は、導波管２２に設けられ、ＰＬＬ発振器１６と、処理容器１２との間のインピーダンスを整合する機能を有する。チューナ２６は、導波管２２の内部空間に突出自在に設けられた可動板２６ａ，２６ｂを有する。チューナ２６は、基準位置に対する可動板２６ａ，２６ｂの突出位置を制御することによって、ＰＬＬ発振器１６と、処理容器１２との間のインピーダンスを整合する。
同軸導波管２８は、軸線Ｘに沿って延びている。この同軸導波管２８は、外側導体２８ａ及び内側導体２８ｂを含んでいる。外側導体２８ａは、軸線Ｘ方向に延びる略円筒形状を有している。内側導体２８ｂは、外側導体２８ａの内部に設けられている。この内側導体２８ｂは、軸線Ｘに沿って延びる略円筒形状を有している。
ＰＬＬ発振器１６によって発生されたマイクロ波は、チューナ２６及び導波管２２を介してモード変換器２７に導波される。モード変換器２７は、マイクロ波のモードを変換して、モード変換後のマイクロ波を同軸導波管２８に供給する。同軸導波管２８からのマイクロ波は、アンテナ１８に供給される。
アンテナ１８は、ＰＬＬ発振器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。アンテナ１８は、スロット板３０、誘電体板３２、及び冷却ジャケット３４を有する。アンテナ１８は、誘電体窓２０の対向面２０ａの反対側の面２０ｂ上に設けられ、ＰＬＬ発振器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、誘電体窓２０を介してプラズマ励起用のマイクロ波を処理空間Ｓへ放射する。なお、ＰＬＬ発振器１６及びアンテナ１８等は、処理空間Ｓ内に導入された処理ガスをプラズマ化するための高周波（電磁エネルギー）を供給する高周波供給部の一例に相当する。
スロット板３０は、軸線Ｘに板面が直交する略円板状に形成される。スロット板３０は、誘電体窓２０の対向面２０ａの反対側の面２０ｂ上に、誘電体窓２０と互いに板面を合わせて配置される。スロット板３０には、軸線Ｘを中心にして周方向に複数のスロット３０ａが配列される。スロット板３０は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板である。スロット板３０は、導電性を有する金属製の円板状に形成される。スロット板３０には、複数のスロット３０ａが形成される。また、スロット板３０の中央部には、後述する導管３６が貫通可能な貫通孔３０ｄが形成される。
誘電体板３２は、板面が軸線Ｘに直交する略円板状に形成される。誘電体板３２は、スロット板３０と冷却ジャケット３４の下側表面との間に設けられている。誘電体板３２は、例えば石英製であり、略円板形状を有している。
冷却ジャケット３４の表面は、導電性を有する。冷却ジャケット３４は、内部に冷媒が通流可能な流路３４ａが形成されており、冷媒の通流により誘電体板３２及びスロット板３０を冷却する。冷却ジャケット３４の上部表面には、外側導体２８ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体２８ｂの下端は、冷却ジャケット３４及び誘電体板３２の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。
同軸導波管２８からのマイクロ波は、誘電体板３２に伝播され、スロット板３０のスロット３０ａから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓ内に導入される。第１の実施形態においては、同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内孔には、導管３６が通っている。スロット板３０の中央部には、導管３６が貫通可能な貫通孔３０ｄが形成されている。導管３６は、軸線Ｘに沿って延在しており、ガス供給系３８に接続される。
ガス供給系３８は、導管３６に被処理体Ｗを処理するための処理ガスを供給する。ガス供給系３８は、ガス源３８ａ、弁３８ｂ、及び流量制御器３８ｃを含み得る。ガス源３８ａは、処理ガスのガス源である。弁３８ｂは、ガス源３８ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器３８ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源３８ａからの処理ガスの流量を調整する。なお、ガス供給系３８は、プラズマ反応に用いられる処理ガスを処理空間Ｓへ導入するガス供給機構の一例に相当する。
第１の実施形態においては、プラズマ処理装置１は、インジェクタ４１を更に備え得る。インジェクタ４１は、導管３６からのガスを誘電体窓２０に形成された貫通孔２０ｈに供給する。誘電体窓２０の貫通孔２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに供給される。以下の説明では、導管３６、インジェクタ４１、及び、貫通孔２０ｈによって構成されるガス供給経路を、「中央ガス導入部」ということがある。
ステージ１４は、軸線Ｘ方向において誘電体窓２０と対面するように設けられている。このステージ１４は、誘電体窓２０と当該ステージ１４との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。ステージ１４上には、被処理体Ｗが載置される。第１の実施形態においては、ステージ１４は、台１４ａ、フォーカスリング１４ｂ、及び、静電チャック１４ｃを含む。ステージ１４は、載置台の一例に相当する。
台１４ａは、筒状支持部４８によって支持されている。筒状支持部４８は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４８の外周には、導電性の筒状支持部５０が設けられている。筒状支持部５０は、筒状支持部４８の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５０と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５１が形成されている。
排気路５１の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気孔１２ｈの下部には排気管５４を介して排気装置５６が接続されている。排気装置５６は、自動圧力制御弁（ＡＰＣ：Automatic Pressure Control valve）と、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプとを有している。排気装置５６により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
台１４ａは、高周波電極を兼ねている。台１４ａには、給電棒６２及びマッチングユニット６０を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。高周波電源５８によって出力される高周波は、他の高周波の一例である。高周波電源５８は、高周波の反射波のパワーを検出し、検出した高周波の反射波のパワーを制御部１００へ出力する。
マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
台１４ａの上面には、静電チャック１４ｃが設けられている。静電チャック１４ｃは、被処理体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック１４ｃの径方向外側には、被処理体Ｗの周囲を環状に囲むフォーカスリング１４ｂが設けられている。静電チャック１４ｃは、電極１４ｄ、絶縁膜１４ｅ、及び、絶縁膜１４ｆを含んでいる。電極１４ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜１４ｅと絶縁膜１４ｆの間に設けられている。電極１４ｄには、高圧の直流電源６４がスイッチ６６および被覆線６８を介して電気的に接続されている。静電チャック１４ｃは、直流電源６４より印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理体Ｗを吸着保持することができる。
台１４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室１４ｇが設けられている。この冷媒室１４ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管７０，７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック１４ｃの上面温度が制御される。伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック１４ｃの上面と被処理体Ｗの裏面との間に供給されており、この静電チャック１４ｃの上面温度により被処理体Ｗの温度が制御される。
第１の実施形態においては、プラズマ処理装置１は、分光センサ８０を更に備える。分光センサ８０は、処理容器１２の内部における特定波長のプラズマの発光強度を検出し、検出したプラズマの発光強度を制御部１００へ出力する。
制御部１００は、プラズマ処理装置１を構成する各部に接続され、各部を統括制御する。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたコントローラ１０１と、ユーザインタフェース１０２と、記憶部１０３とを備える。
コントローラ１０１は、記憶部１０３に記憶されたプログラム及び処理レシピを実行することにより、プラズマ処理装置１の各部を統括制御する。
ユーザインタフェース１０２は、工程管理者がプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、プラズマ処理装置１の稼働状況等を可視化して表示するディスプレイ等を有している。
記憶部１０３には、プラズマ処理装置１で実行される各種処理をコントローラ１０１の制御によって実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記録された、プロセスを実行するためのレシピ等が保存されている。コントローラ１０１は、ユーザインタフェース１０２からの指示等、必要に応じて、各種の制御プログラムを記憶部１０３から呼び出してコントローラ１０１に実行させることで、コントローラ１０１の制御下で、プラズマ処理装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
例えば、制御部１００は、後述するプラズマ処理装置１の処理条件生成方法を行うようにプラズマ処理装置１の各部を制御する。詳細な一例を挙げると、制御部１００は、マイクロ波を用いて処理ガスのプラズマを着火する着火工程と、プラズマにより被処理体をプラズマ処理する処理工程との間に実行される中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成する。そして、制御部１００は、着火工程と、各処理条件が適用された中間工程と、処理工程とを順に実行する。そして、制御部１００は、中間工程が処理工程に切り替えられる場合に、処理工程の実行中におけるマイクロ波の反射波のパワーを各処理条件に対応付けて測定する。そして、制御部１００は、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する。ここで、マイクロ波の反射波のパワーとしては、例えば、検出器２５によって検出されるマイクロ波の反射波のパワーが用いられるものとする。また、処理パラメータとは、マイクロ波等の高周波の反射波のパワーを変動させる要因となるパラメータである。処理パラメータは、例えば、マイクロ波が放射される処理容器１２の内部の圧力、処理ガスの種類、処理ガスの流量、マイクロ波のパワー、マイクロ波の周波数、ステージ１４に供給される高周波のパワー、当該高周波の周波数及び処理時間の少なくともいずれか一つである。
次に、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１の処理条件生成方法について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、処理条件生成処理は、中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成する処理である。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、プラズマ処理装置１の制御部１００は、プロセスを実行するためのレシピが生成された場合（ステップＳ１０１肯定）、ユーザインタフェース１０２を介して、着火工程と、処理工程との間に中間工程を実行するか否かの指示を受け付ける（ステップＳ１０２）。ここでは、図３に示すレシピが生成されたものとする。
図３は、レシピの一例を示す図である。図３に示すように、レシピは、プロセスを実行するための連続する複数の工程と、各工程に対応する処理条件とを対応付けて管理している。図３において、「ガス供給工程」は、プラズマ反応に用いられる処理ガスを処理容器１２の内部へ供給する工程である。「着火工程」は、マイクロ波を用いて処理ガスのプラズマを着火する工程である。「処理工程」は、処理ガスのプラズマにより被処理体をプラズマ処理する工程である。
また、図３において、「工程内容」は、各工程の処理の内容を示す。「時間（ｓｅｃ）」は、各工程における処理時間を示す。「圧力（ｍＴｏｒｒ）」は、各工程における処理容器１２の内部の圧力を示す。「ＭＷ（Ｗ）」は、各工程における、ＰＬＬ発振器１６から出力されるマイクロ波のパワーを示す。「ＲＦ（Ｗ）」は、各工程における、高周波電源５８からステージ１４に供給される高周波のパワーを示す。「Ｇａｓ」は、各工程における処理ガスの種類及び流量を示す。なお、「圧力（ｍＴｏｒｒ）」、「ＭＷ（Ｗ）」、「ＲＦ（Ｗ）」及び「Ｇａｓ」が、各工程に対応する処理条件に含まれる処理パラメータに相当する。
図２Ａ及び図２Ｂの説明に戻る。制御部１００は、着火工程と、処理工程との間に中間工程を実行する指示を受け付けていない場合（ステップＳ１０３否定）、処理を終了する。
一方、制御部１００は、着火工程と、処理工程との間に中間工程を実行する指示を受け付けた場合（ステップＳ１０３肯定）、生成されたレシピを参照し（ステップＳ１０４）、着火工程に適用される処理条件と、処理工程に適用される処理条件とが同一であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。なお、着火工程に適用される処理条件と、処理工程に適用される処理条件とが同一であるとは、着火工程における処理パラメータと、処理工程における処理パラメータとが全て同一であることを指す。
制御部１００は、着火工程に適用される処理条件と、処理工程に適用される処理条件とが同一である場合（ステップＳ１０５肯定）、中間工程を実行する必要が無いので、処理を終了する。
一方、制御部１００は、着火工程に適用される処理条件と、処理工程に適用される処理条件とが同一でない場合（ステップＳ１０５否定）、中間工程を実行する必要があるので、処理をステップＳ１０６に移行する。
制御部１００は、着火工程における処理容器１２の内部の圧力と、処理工程における処理容器１２の内部の圧力とが同一であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。制御部１００は、着火工程における処理容器１２の内部の圧力と、処理工程における処理容器１２の内部の圧力とが同一である場合（ステップＳ１０６肯定）、処理パラメータとして、着火工程及び処理工程と同一の圧力を取得する（ステップＳ１０７）。
一方、制御部１００は、着火工程における処理容器１２の内部の圧力と、処理工程における処理容器１２の内部の圧力とが同一でない場合（ステップＳ１０６否定）、中間工程における処理容器１２の内部の圧力を入力するための入力画面をユーザインタフェース１０２に表示する（ステップＳ１０８）。
図４は、中間工程における処理容器の内部の圧力を入力するための入力画面の一例を示す図である。図４に示すように、入力画面は、中間工程における処理容器１２の内部の圧力として、着火工程における処理容器１２の内部の圧力（例えば１００ｍＴｏｒｒ）と、処理工程における処理容器１２の内部の圧力（例えば２０ｍＴｏｒｒ）との中間の圧力（例えば６０ｍＴｏｒｒ）の入力を受け付ける。また、入力画面は、着火工程における処理容器１２の内部の圧力（例えば１００ｍＴｏｒｒ）から、処理工程における処理容器１２の内部の圧力（例えば２０ｍＴｏｒｒ）に至る範囲において、１０ｍＴｏｒｒ毎の圧力（例えば、９０、８０、…、３０ｍＴｏｒｒ）の入力を受け付ける。また、入力画面は、着火工程における処理容器１２の内部の圧力（例えば１００ｍＴｏｒｒ）から、処理工程における処理容器１２の内部の圧力（例えば２０ｍＴｏｒｒ）に至る範囲において、５ｍＴｏｒｒ毎の圧力（例えば、９５、９０、…、２５ｍＴｏｒｒ）の入力を受け付ける。また、入力画面は、任意の圧力の入力を受け付ける。
図２Ａ及び図２Ｂの説明に戻る。制御部１００は、処理パラメータとして、入力画面で入力された圧力を取得する（ステップＳ１０９）。
続いて、制御部１００は、着火工程における処理ガスの種類及び流量と、処理工程における処理ガスの種類及び流量とが同一であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。制御部１００は、着火工程における処理ガスの種類及び流量と、処理工程における処理ガスの種類及び流量とが同一である場合（ステップＳ１１０肯定）、処理パラメータとして、着火工程及び処理工程と同一の処理ガスの種類及び流量を取得する（ステップＳ１１１）。
一方、制御部１００は、着火工程における処理ガスの種類及び流量と、処理工程における処理ガスの種類及び流量とが同一でない場合（ステップＳ１１０否定）、中間工程における処理ガスの種類及び流量を入力するための入力画面をユーザインタフェース１０２に表示する（ステップＳ１１２）。
図５は、中間工程における処理ガスの種類及び流量を入力するための入力画面の一例を示す図である。図５に示すように、入力画面は、中間工程における処理ガスの種類及び流量として、着火工程における処理ガスの種類（例えばＯ２／Ａｒ）と、処理工程における処理ガスの種類（例えばＯ２）とを組み合わせることで得られる処理ガスの種類及びその流量の入力を受け付ける。また、入力画面は、任意の処理ガスの種類及びその流量の入力を受け付ける。
図２Ａ及び図２Ｂの説明に戻る。制御部１００は、処理パラメータとして、入力画面で入力された処理ガスの種類及び流量を取得する（ステップＳ１１３）。
続いて、制御部１００は、着火工程におけるマイクロ波のパワーと、処理工程におけるマイクロ波のパワーとが同一であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。制御部１００は、着火工程におけるマイクロ波のパワーと、処理工程におけるマイクロ波のパワーとが同一である場合（ステップＳ１１４肯定）、処理パラメータとして、着火工程及び処理工程と同一のマイクロ波のパワーを取得する（ステップＳ１１５）。
一方、制御部１００は、着火工程におけるマイクロ波のパワーと、処理工程におけるマイクロ波のパワーとが同一でない場合（ステップＳ１１４否定）、中間工程におけるマイクロ波のパワーを入力するための入力画面をユーザインタフェース１０２に表示する（ステップＳ１１６）。
図６は、中間工程におけるマイクロ波のパワーを入力するための入力画面の一例を示す図である。図６に示すように、入力画面は、中間工程におけるマイクロ波のパワーとして、着火工程と同一のマイクロ波のパワー（例えば２０００Ｗ）の入力を受け付ける。また、入力画面は、中間工程におけるマイクロ波のパワーとして、着火工程におけるマイクロ波のパワー（例えば２０００Ｗ）と、処理工程におけるマイクロ波のパワー（例えば３０００Ｗ）との中間のパワー（２５００Ｗ）の入力を受け付ける。また、入力画面は、中間工程におけるマイクロ波のパワーとして、処理工程におけるマイクロ波のパワー（例えば３０００Ｗ）の入力を受け付ける。また、入力画面は、任意のマイクロ波のパワーの入力を受け付ける。
図２Ａ及び図２Ｂの説明に戻る。制御部１００は、処理パラメータとして、入力画面で入力されたマイクロ波のパワーを取得する（ステップＳ１１７）。
続いて、制御部１００は、着火工程における高周波のパワーと、処理工程における高周波のパワーとが同一であるか否かを判定する（ステップＳ１１８）。制御部１００は、着火工程における高周波のパワーと、処理工程における高周波のパワーとが同一である場合（ステップＳ１１８肯定）、処理パラメータとして、着火工程及び処理工程と同一の高周波のパワーを取得する（ステップＳ１１９）。
一方、制御部１００は、着火工程における高周波のパワーと、処理工程における高周波のパワーとが同一でない場合（ステップＳ１１８否定）、中間工程における高周波のパワーを入力するための入力画面を表示する（ステップＳ１２０）。
制御部１００は、処理パラメータとして、入力画面で入力された高周波のパワーを取得する（ステップＳ１２１）。
続いて、制御部１００は、中間工程における処理時間を入力するための入力画面を表示する（ステップＳ１２２）。
図７は、中間工程における処理時間を入力するための入力画面の一例を示す図である。図７に示すように、入力画面は、中間工程における処理時間として、着火工程と同一の処理時間（例えば２秒）の入力を受け付ける。また、入力画面は、中間工程における処理時間として、着火工程における処理時間（例えば２秒）から、処理工程における処理時間（例えば６０秒）に至る範囲に属する処理時間（例えば、２．５秒又は３秒）の入力を受け付ける。また、入力画面は、任意の処理時間の入力を受け付ける。
図２Ａ及び図２Ｂの説明に戻る。制御部１００は、処理パラメータとして、入力画面で入力された処理時間を取得する（ステップＳ１２３）。
制御部１００は、取得された処理パラメータを含む処理条件を生成する（ステップＳ１２４）。生成された処理条件は、記憶部１０３に格納される。
制御部１００は、記憶部１０３を参照し、処理パラメータが異なる複数の処理条件の数が所定数に達したか否かを判定する（ステップＳ１２５）。制御部１００は、処理パラメータが異なる複数の処理条件の数が所定数に達していない場合（ステップＳ１２５否定）、処理をステップＳ１０６に戻し、新たな処理条件の生成を開始する。このようにして、制御部１００は、中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成する。
一方、制御部１００は、処理パラメータが異なる複数の処理条件の数が所定数に達した場合（ステップＳ１２５肯定）、必要に応じて、中間工程に適用される各処理条件をユーザインタフェース１０２に表示し（ステップＳ１２６）、処理を終了する。
図８は、処理条件生成処理によって生成された各処理条件の一例を示す図である。図８に示すように、処理条件生成処理によって、処理パラメータとして、処理ガスの流量が異なる４つの処理条件である処理条件＃１〜＃４が生成されたものとする。
次に、複数の処理条件の中から最適な処理条件を自動的に選択する処理条件選択処理について説明する。図９は、第１の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。図９に示す処理条件選択処理は、例えば、ユーザインタフェース１０２に表示される処理条件選択処理開始ボタンの押圧を契機として、開始される。
図９に示すように、プラズマ処理装置１の制御部１００は、処理が開始されると（ステップＳ１３１肯定）、ガス供給工程と、着火工程と、各処理条件が適用された中間工程と、処理工程とを順に実行する（ステップＳ１３２）。
制御部１００は、中間工程が処理工程に切り替えられる場合に、処理工程の実行中におけるマイクロ波の反射波のパワーを各処理条件に対応付けて測定する（ステップＳ１３３）。なお、着火工程から処理工程に至る期間において、マイクロ波の反射波のパワーが測定されて所定のメモリに記憶されてもよい。
制御部１００は、複数の処理条件の全てに関して、マイクロ波の反射波のパワーの測定が完了していない場合（ステップＳ１３４否定）、処理をステップＳ１３２に戻す。
一方、制御部１００は、複数の処理条件の全てに関して、マイクロ波の反射波のパワーの測定が完了した場合（ステップＳ１３４肯定）、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する（ステップＳ１３５）。
ここで、制御部１００が処理条件を選択する処理の一例を説明する。図１０は、各処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーの測定結果の一例を示す図である。図１０は、図８に示した処理条件＃１〜＃４の各々に対応するマイクロ波の反射波のパワーの測定結果を示す。図１０に示す測定結果において、横軸は、時間（ｓｅｃ）であり、縦軸は、マイクロ波の反射波のパワー（Ｗ）である。
図１０に示す測定結果から明らかなように、各処理条件に対応付けて測定されたマイクロ波の反射波のパワーのうち、処理条件＃４に対応付けて測定されたマイクロ波の反射波のパワーが最小となる。この場合、制御部１００は、処理条件＃１〜＃４の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件＃４を選択する。
図９の説明に戻る。制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３６）。ここで、所定値は、任意の値であればよく、例えば、マイクロ波の進行波のパワーの１０％とすることができる。
制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値以上である場合（ステップＳ１３６肯定）、選択された処理条件を破棄し（ステップＳ１３７）、図２Ａ及び図２Ｂに示した処理条件生成処理を再度行う（ステップＳ１３８）。そして、制御部１００は、処理をステップＳ１３１に戻す。
一方、制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値未満である場合（ステップＳ１３６肯定）、選択された処理条件が中間工程に適用されるように、レシピを書き換える（ステップＳ１３９）。そして、制御部１００は、必要に応じて、書き換え後のレシピをユーザインタフェース１０２に表示し（ステップＳ１４０）、処理を終了する。
上述したように、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１は、着火工程と、処理工程との間に実行される中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成し、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する。これにより、複数の処理条件を作成し、かつ、各処理条件を中間工程に適用して評価を行う作業が不要となる。その結果、第１の実施形態によれば、マイクロ波の反射を抑えた適切な処理条件を自動的に生成することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、処理条件の選択手法が、第１の実施形態と異なる。そこで、以下では、処理条件の選択手法について主に説明する。
第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１において、制御部１００は、中間工程が処理工程に切り替えられる場合に、処理工程の実行中におけるマイクロ波の反射波のパワーと、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度とを各処理条件に対応付けて測定する。そして、制御部１００は、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する。そして、制御部１００は、選択した処理条件に対応するプラズマの発光強度が所定値未満である場合に、当該処理条件を破棄する。ここで、プラズマの発光強度としては、分光センサ８０によって検出されるプラズマの発光強度が用いられるものとする。
図１１は、第２の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１に示す処理条件選択処理は、例えば、ユーザインタフェース１０２に表示される処理条件選択処理開始ボタンの押圧を契機として、開始される。
図１１に示すように、プラズマ処理装置１の制御部１００は、処理が開始されると（ステップＳ１４１肯定）、ガス供給工程と、着火工程と、各処理条件が適用された中間工程と、処理工程とを順に実行する（ステップＳ１４２）。
制御部１００は、中間工程が処理工程に切り替えられる場合に、処理工程の実行中におけるマイクロ波の反射波のパワーと、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度とを各処理条件に対応付けて測定する（ステップＳ１４３）。なお、着火工程から処理工程に至る期間において、マイクロ波の反射波のパワー及びプラズマの発光強度が測定されて所定のメモリに記憶されてもよい。
制御部１００は、複数の処理条件の全てに関して、マイクロ波の反射波のパワー及びプラズマの発光強度の測定が完了していない場合（ステップＳ１４４否定）、処理をステップＳ１４２に戻す。
一方、制御部１００は、複数の処理条件の全てに関して、マイクロ波の反射波のパワー及びプラズマの発光強度の測定が完了した場合（ステップＳ１４４肯定）、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する（ステップＳ１４５）。
制御部１００は、選択された処理条件に対応するプラズマの発光強度が所定値未満である場合（ステップＳ１４６否定）、選択された処理条件を破棄し（ステップＳ１４７）、図２Ａ及び図２Ｂに示した処理条件生成処理を再度行う（ステップＳ１４８）。そして、制御部１００は、処理をステップＳ１４１に戻す。一方、制御部１００は、選択された処理条件に対応するプラズマの発光強度が所定値以上である場合（ステップＳ１４６肯定）、選択された処理条件を合格とし、処理をステップＳ１４９へ移行する。なお、プラズマの消失を防ぐため、中間工程の実行中におけるプラズマの発光強度が所定値未満である場合、選択された処理条件が破棄されてもよい。
図１２及び図１３は、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度の一例を示す図である。図１２及び図１３において、縦軸は、処理工程の実行中における酸素ガスのプラズマの発光強度を示し、横軸は、時間を示す。図１２に示すように、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度が所定値（例えば５００００）以上である場合、処理条件は合格とされる。一方、図１３に示すように、処理工程の実行中におけるプラズマの発光強度が所定値（例えば５００００）未満である場合、処理条件は不合格とされ、破棄される。
図１１の説明に戻る。制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４９）。ここで、所定値は、任意の値であればよく、例えば、マイクロ波の進行波のパワーの１０％とすることができる。
制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値以上である場合（ステップＳ１４９肯定）、処理をステップＳ１４７へ移行する。
一方、制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値未満である場合（ステップＳ１４９否定）、選択された処理条件が中間工程に適用されるように、レシピを書き換える（ステップＳ１５０）。そして、制御部１００は、必要に応じて、書き換え後のレシピをユーザインタフェース１０２に表示し（ステップＳ１５１）、処理を終了する。
上述したように、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１は、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択し、選択した処理条件に対応するプラズマの発光強度が所定値未満である場合に、当該処理条件を破棄する。その結果、第２の実施形態によれば、マイクロ波の反射を抑え、かつ、プラズマの発光強度を維持した適切な処理条件を自動的に生成することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、処理条件の選択手法が、第１の実施形態と異なる。そこで、以下では、処理条件の選択手法について主に説明する。
第３の実施形態に係るプラズマ処理装置１において、制御部１００は、中間工程が処理工程に切り替えられる場合に、処理工程の実行中におけるマイクロ波の反射波のパワーと、処理工程の実行中における高周波の反射波のパワーとを各処理条件に対応付けて測定する。そして、制御部１００は、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となり、かつ、高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する。ここで、高周波の反射波のパワーとしては、例えば、高周波電源５８によって検出される高周波の反射波のパワーが用いられるものとする。
図１４は、第３の実施形態に係る処理条件生成方法の処理条件選択処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１４に示す処理条件選択処理は、例えば、ユーザインタフェース１０２に表示される処理条件選択処理開始ボタンの押圧を契機として、開始される。
図１４に示すように、プラズマ処理装置１の制御部１００は、処理が開始されると（ステップＳ１６１肯定）、ガス供給工程と、着火工程と、各処理条件が適用された中間工程と、処理工程とを順に実行する（ステップＳ１６２）。
制御部１００は、中間工程が処理工程に切り替えられる場合に、処理工程の実行中におけるマイクロ波の反射波のパワーと、処理工程の実行中における高周波の反射波のパワーとを各処理条件に対応付けて測定する（ステップＳ１６３）。
制御部１００は、複数の処理条件の全てに関して、マイクロ波の反射波のパワー及び高周波の反射波のパワーの測定が完了していない場合（ステップＳ１６４否定）、処理をステップＳ１６２に戻す。
一方、制御部１００は、複数の処理条件の全てに関して、マイクロ波の反射波のパワー及び高周波の反射波のパワーの測定が完了した場合（ステップＳ１６４肯定）、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となり、かつ、高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する（ステップＳ１６５）。
制御部１００は、選択された処理条件に対応する高周波の反射波のパワーが所定値以上である場合（ステップＳ１６６肯定）、選択された処理条件を破棄し（ステップＳ１６７）、図２Ａ及び図２Ｂに示した処理条件生成処理を再度行う（ステップＳ１６８）。そして、制御部１００は、処理をステップＳ１６１に戻す。一方、制御部１００は、選択された処理条件に対応する高周波の反射波のパワーが所定値未満である場合（ステップＳ１６６否定）、処理をステップＳ１６９へ移行する。ここで、所定値は、任意の値であればよく、例えば、高周波のパワーの１０％とすることができる。
制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６９）。ここで、所定値は、任意の値であればよく、例えば、マイクロ波の進行波のパワーの１０％とすることができる。
制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値以上である場合（ステップＳ１６９肯定）、処理をステップＳ１６７へ移行する。
一方、制御部１００は、選択された処理条件に対応するマイクロ波の反射波のパワーが所定値未満である場合（ステップＳ１６９否定）、選択された処理条件が中間工程に適用されるように、レシピを書き換える（ステップＳ１７０）。そして、制御部１００は、必要に応じて、書き換え後のレシピをユーザインタフェース１０２に表示し（ステップＳ１７１）、処理を終了する。
上述したように、第３の実施形態に係るプラズマ処理装置１は、複数の処理条件の中から、マイクロ波の反射波のパワーが最小となり、かつ、高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する。その結果、第３の実施形態によれば、マイクロ波の反射及び高周波の反射を抑えた適切な処理条件を自動的に生成することができる。
なお、上記説明では、個々の実施形態毎に個別の構成、及び動作を説明した。しかしながら、各実施形態に係るプラズマ処理装置１は、他の実施形態に特有の構成要素を併せて有するものとしてもよい。また、実施形態毎の組合せについても、２つに限らず、３つ以上の組合せ等、任意の形態を採ることが可能である。例えば、上記第３の実施形態に係るプラズマ処理装置１が、選択された処理条件に対応するプラズマの発光強度が所定値未満である場合、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１と同様に、選択された処理条件を破棄し、処理条件生成処理を再度行ってもよい。さらに、１つのプラズマ処理装置１が、両立可能な範囲内で、上記第１〜３の実施形態において説明した全ての構成要素を併有するものとしてもよい。
また、上記説明では、着火工程において、高周波の一例としてマイクロ波を用いて処理ガスのプラズマを着火する例を示したが、開示技術はこれには限定されない。例えば、プラズマ処理装置は、平行平板型の一対の電極のうち少なくともいずれか一方に供給される高周波を用いて処理ガスのプラズマを着火してもよい。要するに、プラズマ処理装置は、高周波を用いて処理ガスのプラズマを着火すればよい。
１ プラズマ処理装置
１２ 処理容器
１４ ステージ
１６ ＰＬＬ発振器
１８ アンテナ
２０ 誘電体窓
２５ 検出器
３０ スロット板
３８ ガス供給系
８０ 分光センサ
１００ 制御部
１０１ コントローラ
１０２ ユーザインタフェース
１０３ 記憶部

Claims (6)

  1. プラズマ処理装置の処理条件生成方法であって、
    高周波を用いて処理ガスのプラズマを着火する着火工程と、前記プラズマにより被処理体を処理する処理工程との間に実行される中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成し、
    前記着火工程と、各前記処理条件が適用された前記中間工程と、前記処理工程とを順に実行し、
    前記中間工程が前記処理工程に切り替えられる場合に、前記処理工程の実行中における前記高周波の反射波のパワーを各前記処理条件に対応付けて測定し、
    前記複数の処理条件の中から、前記高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する
    処理を含むことを特徴とするプラズマ処理装置の処理条件生成方法。
  2. 前記プラズマ処理装置は、被処理体が載置される載置台に前記高周波とは異なる他の高周波を供給する高周波電源をさらに備え、
    前記測定する処理は、前記中間工程が前記処理工程に切り替えられる場合に、前記処理工程の実行中における前記高周波の反射波のパワーと、前記処理工程の実行中における前記他の高周波の反射波のパワーとを各前記処理条件に対応付けて測定し、
    前記選択する処理は、前記複数の処理条件の中から、前記高周波の反射波のパワーが最小となり、かつ、前記他の高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する
    ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置の処理条件生成方法。
  3. 前記測定する処理は、前記中間工程が前記処理工程に切り替えられる場合に、前記処理工程の実行中における前記高周波の反射波のパワーと、前記処理工程の実行中における前記プラズマの発光強度とを各前記処理条件に対応付けて測定し、
    前記選択する処理は、前記複数の処理条件の中から、前記高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択し、選択した処理条件に対応する前記プラズマの発光強度が所定値未満である場合に、当該処理条件を破棄する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置の処理条件生成方法。
  4. 前記処理パラメータは、前記高周波が放射される処理容器の内部の圧力、前記処理ガスの種類、前記処理ガスの流量、前記高周波のパワー、前記高周波の周波数、被処理体が載置される載置台に供給される他の高周波のパワー、前記他の高周波の周波数及び処理時間の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置の処理条件生成方法。
  5. 前記プラズマ処理装置は、前記着火工程、前記中間工程及び前記処理工程を実行する際に用いられるレシピを記憶する記憶部を備え、
    前記選択する処理は、選択された前記処理条件が前記中間工程に適用されるように、前記レシピを書き換える
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置の処理条件生成方法。
  6. 高周波を供給する高周波供給部と、
    前記高周波を用いて処理ガスのプラズマを着火する着火工程と、前記プラズマにより被処理体を処理する処理工程との間に実行される中間工程に適用され、処理パラメータが異なる複数の処理条件を生成し、前記着火工程と、各前記処理条件が適用された前記中間工程と、前記処理工程とを順に実行し、前記中間工程が前記処理工程に切り替えられる場合に、前記処理工程の実行中における前記高周波の反射波のパワーを各前記処理条件に対応付けて測定し、前記複数の処理条件の中から、前記高周波の反射波のパワーが最小となる処理条件を選択する制御部と
    を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
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