WO2016002590A1 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

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紳治 久保田
裕介 市川
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • Various aspects and embodiments of the present invention relate to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
  • a plasma processing apparatus that converts a processing gas into a plasma in a processing container using a microwave oscillator that oscillates a microwave.
  • a microwave oscillator for example, an inexpensive magnetron capable of oscillating a high-power microwave, or a PLL (Phase Locked Loop) capable of oscillating a microwave whose phase is synchronized with a reference frequency is used.
  • PLL Phase Locked Loop
  • An oscillator or the like is used.
  • the frequency of the microwave oscillated by the microwave oscillator (hereinafter referred to as “oscillation frequency” as appropriate) varies from a target desired frequency due to various factors.
  • the oscillation frequency may fluctuate from a desired frequency due to a mechanical error between a plurality of magnetron oscillators.
  • the magnetron oscillator has a frequency dependence on the output power, the oscillation frequency may vary from a desired frequency depending on the magnitude of the output power.
  • JP 2002-43848 A JP 2002-294460 A JP 2006-287817 A JP 2007-228219 A
  • a plasma processing step is performed in which an object to be processed is plasma-processed by plasma of the processing gas after an ignition step of converting the processing gas into plasma using a microwave is performed.
  • the frequency of the microwave is fixed to substantially the same frequency in both the ignition step and the plasma processing step.
  • the frequency is not necessarily suitable for each of the ignition step and the plasma treatment step.
  • the plasma is ignited under different conditions that are likely to ignite the plasma, which is different from the optimum process conditions, and then the conditions (pressure, etc.) are changed while the plasma is ignited. It was.
  • the disclosed plasma processing apparatus includes a processing container, a mounting table, a gas supply mechanism, a plasma generation mechanism, and an adjustment unit.
  • the mounting table is provided inside the processing container, and the object to be processed is mounted thereon.
  • the gas supply mechanism supplies a processing gas used for the plasma reaction to the inside of the processing container.
  • the plasma generation mechanism includes a microwave oscillator, and uses the microwave oscillated by the microwave oscillator to convert the processing gas supplied into the processing container into plasma.
  • the adjustment unit is configured to perform a microwave frequency oscillated by the microwave oscillator at a timing at which each of the plurality of steps is switched when each of the plurality of steps for plasma processing the object to be processed is performed. Is adjusted to a predetermined target frequency for each step.
  • the frequency of the microwave can be adjusted to an optimum frequency for each step.
  • the plasma ignition step it is possible to set the frequency at which it is most easily ignited, and it is possible to ignite with less electric power, and it is possible to suppress consumption of the electrode member and generation of particles. Further, it is not necessary to change the condition between the ignition step and the process step, and the process is completed only by changing the frequency, so that the process time is greatly shortened.
  • the microwave is efficiently absorbed into the plasma, and as a result, the plasma density is high, the plasma is stable, and the plasma density is in-plane uniform. It is possible to provide a plasma processing method that has high performance and a small difference in process conditions between apparatuses.
  • a stable plasma with a wide margin can be provided by setting a frequency that avoids a frequency region in which a so-called mode jump in which a plasma state changes occurs.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a processing flow of a plasma processing method according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL oscillator according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of functional blocks of a controller according to an embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency and the power of the traveling wave of the microwave.
  • FIG. 6A is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 6C is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 6A is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, the power of
  • FIG. 6D is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 7 is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency when the power of the reflected wave of the microwave is the lowest, the power of the traveling wave of the microwave, and the pressure inside the processing container.
  • FIG. 8A is a diagram showing the correlation between the oscillation frequency and the emission intensity of plasma of a specific wavelength inside the processing vessel, the power of the microwave traveling wave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the tuner movable plate. It is.
  • FIG. 8B is a diagram showing the correlation between the oscillation frequency and the emission intensity of plasma of a specific wavelength inside the processing container, the power of the microwave traveling wave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner. It is.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the correlation between the oscillation frequency and the pixel value indicating the plasma distribution.
  • FIG. 10 is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency, the emission intensity of plasma having a specific wavelength inside the processing vessel, and the position of the movable plate of the tuner.
  • FIG. 11 is a diagram (part 1) showing a correlation between the oscillation frequency and the plasma density.
  • FIG. 12 is a diagram (part 2) illustrating a correlation between the oscillation frequency and the plasma density.
  • FIG. 13 is a diagram (part 3) illustrating the correlation between the oscillation frequency and the plasma density.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a plasma processing apparatus according to another embodiment.
  • a plasma processing apparatus includes a processing container, a mounting table provided inside the processing container, on which an object to be processed is mounted, and a processing gas used for plasma reaction.
  • a gas supply mechanism for supplying the gas into the inside of the process chamber, a plasma generation mechanism for converting the process gas supplied to the inside of the processing vessel into plasma using a microwave oscillated by the microwave oscillator,
  • the frequency of the microwave oscillated by the microwave oscillator is predetermined for each step at the timing when each of the plurality of steps is switched.
  • an adjustment unit for adjusting to the target frequency.
  • the adjustment unit sets the frequency of the microwave oscillated by the microwave oscillator to a different target frequency for each step at the timing when each of the plurality of steps is switched. adjust.
  • the adjustment unit further holds the frequency of the microwave oscillated by the microwave oscillator at the target frequency during the period in which the switched step is executed. .
  • the plasma processing apparatus stores a target frequency in association with each of a plurality of steps in a process recipe for executing a process.
  • the process recipe is referred to, and the frequency of the microwave oscillated by the microwave oscillator is adjusted to the target frequency associated with the step to be switched in the process recipe.
  • the plasma processing apparatus includes a microwave in a state where a target object different from the target object is mounted on the mounting table before a plurality of steps are performed.
  • An acquisition unit that acquires a correlation between the frequency of the microwave oscillated by the oscillator and a predetermined parameter that is applied to each of the plurality of steps, and a predetermined condition using the correlation acquired by the acquisition unit
  • a specifying unit that specifies a microwave frequency corresponding to a parameter to be satisfied as a target frequency, and the adjustment unit is configured to perform micro switching at a timing at which each of the plurality of steps is switched when each of the plurality of steps is executed.
  • the frequency of the microwave oscillated by the wave oscillator is adjusted to the target frequency specified by the specifying unit.
  • the parameters are: (1) the emission intensity of plasma of a specific wavelength inside the processing container, (2) the amount of change in emission intensity per unit time, and (3) The position of the movable plate provided in the tuner for matching the impedance between the microwave oscillator and the processing vessel, (4) the power of the traveling wave of the microwave, (5) the power of the reflected wave of the microwave, (6 ) Pixel values indicating plasma distribution obtained by image processing; (7) pressure inside the processing vessel; (8) flow rate of processing gas; (9) bias power; and (10) plasma density inside the processing vessel. At least one of them.
  • a plasma processing method includes a processing container, a mounting table provided inside the processing container, on which a target object is mounted, and a processing gas used for a plasma reaction.
  • a gas supply mechanism for supplying the gas into the inside of the chamber, and a plasma generating mechanism for converting the processing gas supplied to the inside of the processing vessel into plasma using the microwave oscillated by the microwave oscillator A plasma processing method using the plasma processing apparatus, wherein each of a plurality of steps is performed by a microwave oscillator at a timing when each of the plurality of steps is performed when each of the plurality of steps for plasma processing the object to be processed is executed. The frequency of the oscillated microwave is adjusted to a predetermined target frequency for each step.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a processing flow of a plasma processing method according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows STEP1 to STEP12, which are a plurality of successive steps for plasma-treating a workpiece, and various conditions corresponding to each of the plurality of steps.
  • “STEP 1”, “STEP 5”, and “STEP 9” correspond to a gas supply step of supplying a processing gas used for the plasma reaction to the inside of the processing container.
  • “STEP 2”, “STEP 6”, and “STEP 10” correspond to an ignition step in which the processing gas is turned into plasma using microwaves.
  • “STEP3”, “STEP7”, and “STEP11” correspond to plasma processing steps in which the object to be processed is plasma-processed by plasma of a processing gas.
  • “STEP4”, “STEP8”, and “STEP12” correspond to a vacuum step in which the inside of the processing container is evacuated by evacuation.
  • a plasma processing apparatus includes a micro-oscillator that is oscillated by a microwave oscillator at a timing at which each of a plurality of steps is switched when each of a plurality of steps for performing plasma processing on an object to be processed is performed.
  • the frequency of the wave is adjusted to a predetermined target frequency for each step.
  • the plasma processing apparatus adjusts the frequency of the microwave to “2.445 GHz”, which is a target frequency predetermined for the ignition step of STEP 2. To do.
  • the plasma processing step of STEP 3 when the plasma processing step of STEP 3 is executed, the plasma processing apparatus sets the microwave frequency to a target frequency that is predetermined with respect to the plasma processing step of STEP 3 “2. Adjust to “465 GHz”.
  • the plasma processing apparatus when each of the plurality of steps is executed, sets the microwave frequency to a target frequency that is predetermined for each step at a timing at which each of the plurality of steps is switched. Adjust to. For example, when the ignition step is performed, the plasma processing apparatus adjusts the frequency of the microwave to a target frequency at which the processing gas is sufficiently converted to plasma. Further, for example, when the plasma processing step is executed, the plasma processing apparatus adjusts the frequency of the microwave to a target frequency that maintains the plasma uniformity. As a result, according to the plasma processing apparatus of one embodiment, when each of a plurality of steps for performing plasma processing on an object to be processed is performed, the frequency of the microwave is adjusted to an optimum frequency for each step. Can do.
  • the following secondary effects can be obtained. That is, in the plasma ignition step, it is possible to set the frequency at which it is most easily ignited, it is possible to ignite with less power, and the consumption of the electrode member and the generation of particles can be suppressed. Further, it is not necessary to change the condition between the ignition step and the process step, and the process is completed only by changing the frequency, so that the process time is greatly shortened. Also, in the process step, by setting an optimal frequency that varies depending on the gas type and conditions, the microwave is efficiently absorbed into the plasma, and as a result, the plasma density is high, the plasma is stable, and the plasma density is in-plane uniform.
  • a stable plasma with a wide margin can be provided by setting a frequency that avoids a frequency region in which a so-called mode jump in which a plasma state changes occurs.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2 includes a processing container 12, a stage 14, a PLL (Phase Locked Loop) oscillator 16, an antenna 18, a dielectric window 20, and a control unit 100.
  • PLL Phase Locked Loop
  • the processing container 12 defines a processing space S for performing plasma processing.
  • the processing container 12 has a side wall 12a and a bottom 12b.
  • the side wall 12a is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the axial line X extending in the cylindrical shape at the cylindrical center of the side wall 12a is virtually set, and the extending direction of the axial line X is referred to as the axial X direction.
  • the bottom 12b is provided on the lower end side of the side wall 12a and covers the bottom opening of the side wall 12a.
  • the bottom 12b is provided with an exhaust hole 12h for exhaust.
  • the upper end of the side wall 12a is open.
  • the upper end opening of the side wall 12 a is closed by the dielectric window 20.
  • An O-ring 19 is interposed between the dielectric window 20 and the upper end of the side wall 12a.
  • the dielectric window 20 is provided at the upper end portion of the side wall 12 a via the O-ring 19.
  • the O-ring 19 makes the sealing of the processing container 12 more reliable.
  • the stage 14 is accommodated in the processing space S, and the workpiece W is placed thereon.
  • the dielectric window 20 has a facing surface 20 a that faces the processing space S.
  • the PLL oscillator 16 oscillates a microwave of 2.45 GHz, for example.
  • the PLL oscillator 16 corresponds to an example of a microwave oscillator.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a PLL oscillator according to an embodiment.
  • the PLL oscillator 16 includes a reference signal generator 161, a frequency divider 162, a phase comparator 163, a loop filter 164, a voltage controlled oscillator (VCO: Voltage Controlled Oscillator) 165, and a frequency divider 166.
  • VCO Voltage Controlled Oscillator
  • the reference signal generator 161 generates a reference signal having a predetermined frequency, and outputs the generated reference signal to the frequency divider 162.
  • the frequency divider 162 performs frequency division processing that multiplies the frequency of the reference signal input from the reference signal generator 161 by 1 / M (M is an integer), and the signal obtained by the frequency division processing is phase comparator 163. Output to. It is controlled by the control unit 100.
  • the phase comparator 163 generates a voltage signal indicating a phase difference between the signal input from the frequency divider 162 and the signal input from the frequency divider 166, and outputs the generated voltage signal to the loop filter 164.
  • the loop filter 164 removes a high frequency component from the voltage signal input from the phase comparator 163 and outputs the voltage signal from which the high frequency component has been removed to the VCO 165.
  • the VCO 165 oscillates a microwave having a frequency that follows the value of the voltage signal. Part of the microwave oscillated by the VCO 165 is input to the frequency divider 166.
  • the frequency divider 166 performs frequency division processing to multiply the frequency of the microwave input from the VCO 165 by 1 / N (N is an integer), and outputs a signal obtained by the frequency division processing to the phase comparator 163.
  • N is an integer
  • at least one of the frequency division ratio M in the frequency divider 162 and the frequency division ratio N in the frequency divider 166 is controlled by the control unit 100 described later.
  • the frequency of the microwave output from the PLL oscillator 16 varies. If the frequency of the microwave output from the PLL oscillator 16 is fout and the frequency of the reference signal generated by the reference signal generator 161 is fin, fout is expressed by the following equation (1).
  • the plasma processing apparatus 1 further includes a microwave amplifier 21, a waveguide 22, an isolator 23, a detector 24, a detector 25, a tuner 26, a mode converter 27, and a coaxial waveguide 28. ing.
  • the PLL oscillator 16 is connected to the waveguide 22 via the microwave amplifier 21.
  • the microwave amplifier 21 amplifies the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 and outputs the amplified microwave to the waveguide 22.
  • the waveguide 22 is, for example, a rectangular waveguide.
  • the waveguide 22 is connected to a mode converter 27, and the mode converter 27 is connected to the upper end of the coaxial waveguide 28.
  • the isolator 23 is connected to the waveguide 22 via the directional coupler 23a.
  • the directional coupler 23 a extracts the reflected wave of the microwave reflected from the processing container 12 side, and outputs the extracted reflected wave of the microwave to the isolator 23.
  • the isolator 23 converts the reflected microwave wave input from the directional coupler 23a into heat by a load or the like.
  • the detector 24 is connected to the waveguide 22 via a directional coupler 24a.
  • the directional coupler 24 a extracts the traveling wave of the microwave toward the processing container 12, and outputs the extracted traveling wave of the microwave to the detector 24.
  • the detector 24 detects the traveling wave power of the microwave input from the directional coupler 24 a and outputs the detected power to the control unit 100.
  • the detector 25 is connected to the waveguide 22 via the directional coupler 25a.
  • the directional coupler 25 a extracts a reflected wave of the microwave reflected from the processing container 12 side, and outputs the extracted reflected wave of the microwave to the detector 25.
  • the detector 25 detects the power of the reflected microwave wave input from the directional coupler 25 a and outputs the detected power to the control unit 100.
  • the tuner 26 is provided in the waveguide 22 and has a function of matching impedance between the PLL oscillator 16 and the processing container 12.
  • the tuner 26 has movable plates 26 a and 26 b that are provided in the interior space of the waveguide 22 so as to protrude freely.
  • the tuner 26 matches the impedance between the PLL oscillator 16 and the processing container 12 by controlling the protruding positions of the movable plates 26 a and 26 b with respect to the reference position.
  • the coaxial waveguide 28 extends along the axis X.
  • the coaxial waveguide 28 includes an outer conductor 28a and an inner conductor 28b.
  • the outer conductor 28a has a substantially cylindrical shape extending in the axis X direction.
  • the inner conductor 28b is provided inside the outer conductor 28a.
  • the inner conductor 28b has a substantially cylindrical shape extending along the axis X.
  • the microwave generated by the PLL oscillator 16 is guided to the mode converter 27 via the tuner 26 and the waveguide 22.
  • the mode converter 27 converts the microwave mode, and supplies the mode-converted microwave to the coaxial waveguide 28. Microwaves from the coaxial waveguide 28 are supplied to the antenna 18.
  • the antenna 18 radiates a microwave for plasma excitation based on the microwave generated by the PLL oscillator 16.
  • the antenna 18 includes a slot plate 30, a dielectric plate 32, and a cooling jacket 34.
  • the antenna 18 is provided on the surface 20b opposite to the facing surface 20a of the dielectric window 20, and based on the microwave generated by the PLL oscillator 16, the microwave for plasma excitation is transmitted through the dielectric window 20. Radiates into the processing space S.
  • the PLL oscillator 16 and the antenna 18 correspond to an example of a plasma generation mechanism that supplies electromagnetic energy for converting the processing gas introduced into the processing space S into plasma.
  • the slot plate 30 is formed in a substantially disc shape whose plate surface is orthogonal to the axis X.
  • the slot plate 30 is disposed on the surface 20b opposite to the opposing surface 20a of the dielectric window 20 so that the plate surfaces of the dielectric window 20 and the dielectric plate 20 are aligned with each other.
  • a plurality of slots 30 a are arranged in the circumferential direction about the axis X.
  • the slot plate 30 is a slot plate constituting a radial line slot antenna.
  • the slot plate 30 is formed in a metal disk shape having conductivity.
  • a plurality of slots 30 a are formed in the slot plate 30.
  • a through hole 30 d through which a conduit 36 described later can pass is formed in the center portion of the slot plate 30.
  • the dielectric plate 32 is formed in a substantially disc shape whose plate surface is orthogonal to the axis X.
  • the dielectric plate 32 is provided between the slot plate 30 and the lower surface of the cooling jacket 34.
  • the dielectric plate 32 is made of, for example, quartz and has a substantially disk shape.
  • the surface of the cooling jacket 34 has conductivity.
  • the cooling jacket 34 has a flow path 34a through which a refrigerant can flow, and cools the dielectric plate 32 and the slot plate 30 by the flow of the refrigerant.
  • a lower end of the outer conductor 28 a is electrically connected to the upper surface of the cooling jacket 34.
  • the lower end of the inner conductor 28 b is electrically connected to the slot plate 30 through a hole formed in the cooling jacket 34 and the central portion of the dielectric plate 32.
  • the microwave from the coaxial waveguide 28 is propagated to the dielectric plate 32 and is introduced into the processing space S from the slot 30 a of the slot plate 30 through the dielectric window 20.
  • a conduit 36 passes through the inner hole of the inner conductor 28 b of the coaxial waveguide 28.
  • a through hole 30 d through which the conduit 36 can penetrate is formed at the center of the slot plate 30.
  • the conduit 36 extends along the axis X and is connected to a gas supply system 38.
  • the gas supply system 38 supplies a processing gas for processing the workpiece W to the conduit 36.
  • the gas supply system 38 may include a gas source 38a, a valve 38b, and a flow controller 38c.
  • the gas source 38a is a processing gas source.
  • the valve 38b switches supply and stop of supply of the processing gas from the gas source 38a.
  • the flow rate controller 38c is a mass flow controller, for example, and adjusts the flow rate of the processing gas from the gas source 38a.
  • the gas supply system 38 corresponds to an example of a gas supply mechanism that introduces a processing gas used for the plasma reaction into the processing space S.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include an injector 41.
  • the injector 41 supplies the gas from the conduit 36 to the through hole 20 h formed in the dielectric window 20.
  • the gas supplied to the through hole 20 h of the dielectric window 20 is supplied to the processing space S.
  • the gas supply path constituted by the conduit 36, the injector 41, and the through hole 20h may be referred to as a “central gas introduction unit”.
  • the stage 14 is provided so as to face the dielectric window 20 in the axis X direction.
  • the stage 14 is provided so as to sandwich the processing space S between the dielectric window 20 and the stage 14.
  • a workpiece W is placed on the stage 14.
  • the stage 14 includes a table 14a, a focus ring 14b, and an electrostatic chuck 14c.
  • the stage 14 corresponds to an example of a mounting table.
  • the base 14 a is supported by a cylindrical support portion 48.
  • the cylindrical support portion 48 is made of an insulating material and extends vertically upward from the bottom portion 12b.
  • a conductive cylindrical support 50 is provided on the outer periphery of the cylindrical support 48.
  • the cylindrical support portion 50 extends vertically upward from the bottom portion 12 b of the processing container 12 along the outer periphery of the cylindrical support portion 48.
  • An annular exhaust passage 51 is formed between the cylindrical support portion 50 and the side wall 12a.
  • An annular baffle plate 52 provided with a plurality of through holes is attached to the upper part of the exhaust passage 51.
  • An exhaust device 56 is connected to the lower portion of the exhaust hole 12 h via an exhaust pipe 54.
  • the exhaust device 56 includes an automatic pressure control valve (APC) and a vacuum pump such as a turbo molecular pump.
  • APC automatic pressure control valve
  • the exhaust device 56 can depressurize the processing space S in the processing container 12 to a desired degree of vacuum.
  • the stand 14a also serves as a high-frequency electrode.
  • a high frequency power source 58 for RF bias is electrically connected to the base 14 a via a power feed rod 62 and a matching unit 60.
  • the high-frequency power source 58 outputs a certain frequency suitable for controlling the energy of ions drawn into the workpiece W, for example, 13.65 MHz high-frequency power (hereinafter referred to as “bias power” as appropriate) at a predetermined power.
  • the matching unit 60 accommodates a matching unit for matching between the impedance on the high-frequency power source 58 side and the impedance on the load side such as electrodes, plasma, and the processing container 12.
  • This matching unit includes a blocking capacitor for generating a self-bias.
  • An electrostatic chuck 14c is provided on the upper surface of the table 14a.
  • the electrostatic chuck 14c holds the workpiece W with an electrostatic attraction force.
  • a focus ring 14b is provided outside the electrostatic chuck 14c in the radial direction so as to surround the workpiece W in an annular shape.
  • the electrostatic chuck 14c includes an electrode 14d, an insulating film 14e, and an insulating film 14f.
  • the electrode 14d is made of a conductive film, and is provided between the insulating film 14e and the insulating film 14f.
  • a high-voltage DC power supply 64 is electrically connected to the electrode 14 d via a switch 66 and a covered wire 68.
  • the electrostatic chuck 14c can attract and hold the workpiece W by the Coulomb force generated by the DC voltage applied from the DC power source 64.
  • An annular refrigerant chamber 14g extending in the circumferential direction is provided inside the table 14a.
  • a refrigerant having a predetermined temperature for example, cooling water, is circulated and supplied to the refrigerant chamber 14g from a chiller unit (not shown) via pipes 70 and 72.
  • the upper surface temperature of the electrostatic chuck 14c is controlled by the temperature of the refrigerant.
  • a heat transfer gas, for example, He gas is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 14c and the back surface of the workpiece W via the gas supply pipe 74, and the workpiece is processed by the upper surface temperature of the electrostatic chuck 14c.
  • the temperature of W is controlled.
  • the plasma processing apparatus 1 further includes a spectroscopic sensor 80, a vacuum gauge 81, and a plasma distribution imaging camera 82.
  • the spectroscopic sensor 80 detects the emission intensity of plasma having a specific wavelength inside the processing container 12, and outputs the detected emission intensity to the control unit 100.
  • the vacuum gauge 81 measures the pressure inside the processing container 12 and outputs the measured pressure to the control unit 100.
  • the plasma distribution imaging camera 82 images the plasma distribution in the processing space S and outputs an image obtained by the imaging to the control unit 100.
  • the control part 100 is connected to each part which comprises the plasma processing apparatus 1, and controls each part collectively.
  • the control unit 100 includes a controller 101 including a CPU (Central Processing Unit), a user interface 102, and a storage unit 103.
  • CPU Central Processing Unit
  • the controller 101 executes the program and processing recipe stored in the storage unit 103, thereby causing the PLL oscillator 16, the stage 14, the gas supply system 38, the exhaust device 56, the spectroscopic sensor 80, the vacuum gauge 81, and the plasma distribution imaging camera 82. Etc. to control each part.
  • the user interface 102 includes a keyboard and a touch panel on which a process manager manages command input to manage the plasma processing apparatus 1, a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma processing apparatus 1, and the like. .
  • the storage unit 103 stores a control program (software) for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 1 under the control of the controller 101, process condition data, and the like. Recipes are stored.
  • the target frequency is stored in the process recipe in association with each of the plurality of steps.
  • the process recipe stores the target frequency and each of the plurality of steps in association with each other in the manner shown in FIG.
  • the controller 101 implements various functional blocks by calling and executing various control programs from the storage unit 103 as necessary, such as instructions from the user interface 102.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a functional block of a controller according to an embodiment.
  • the controller 101 includes a correlation acquisition unit 111, a target frequency specifying unit 112, and a frequency adjustment unit 113 as functional blocks.
  • the correlation acquisition unit 111 is configured to detect the microwaves oscillated by the PLL oscillator 16 in a state where a target object different from the target object W is placed on the stage 14 before a plurality of steps are executed.
  • a correlation between a frequency (hereinafter referred to as “oscillation frequency” as appropriate) and a predetermined parameter applied to each of a plurality of steps is acquired.
  • the object to be processed different from the object to be processed W is, for example, a dummy wafer such as a silicon substrate on which an oxide film is formed.
  • the correlation refers to a relationship that associates the oscillation frequency with a predetermined parameter by some regularity.
  • Parameters include (1) the emission intensity of plasma of a specific wavelength inside the processing container 12, (2) the amount of change in emission intensity per unit time, and (3) the impedance between the PLL oscillator 16 and the processing container 12.
  • the correlation acquisition unit 111 is a predetermined that is applied to each of the plurality of steps in a state where a target object different from the target object W is placed on the stage 14 before the plurality of steps are executed. Get the parameters. For example, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in (1) and (2) above from the spectroscopic sensor 80. Further, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in the above (3) from the tuner 26. Further, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in the above (4) from the detector 24. In addition, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in (5) above from the detector 25.
  • the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in (6) above by performing predetermined image processing on the image data input from the plasma distribution imaging camera 82. Further, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in the above (7) from the vacuum gauge 81. Further, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in (8) above from the flow rate controller 38c. In addition, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in the above (9) from the high frequency power supply 58. In addition, the correlation acquisition unit 111 acquires the parameters described in (10) above from a plasma density measuring device (not shown) attached to the processing container 12. Subsequently, the correlation acquisition unit 111 acquires the correlation between the oscillation frequency and the parameter by graphing the variation of the parameter with respect to the oscillation frequency.
  • the target frequency specifying unit 112 uses the correlation acquired by the correlation acquiring unit 111 to specify the microwave frequency corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition as the target frequency.
  • the target frequency is a frequency predetermined for each of a plurality of steps for performing plasma processing on the workpiece W.
  • the target frequency is determined in advance so that the processing gas is sufficiently plasmatized with respect to the ignition step of converting the processing gas into plasma using microwaves. Further, for example, the target frequency is determined in advance so that the plasma uniformity is maintained in the plasma processing step in which the workpiece W is plasma-processed by the plasma of the processing gas.
  • the target frequency specifying unit 112 may store the specified target frequency in the storage unit 103 as a part of the process recipe.
  • the target frequency is stored in the process recipe stored in the storage unit 103 in association with each of the plurality of steps.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a correlation between the oscillation frequency, the power of the traveling wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • the correlation shown in FIG. 5A is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16, that is, the oscillation frequency [GHz]
  • the vertical axis indicates the power [W] of the traveling wave of the microwave and the movable plate of the tuner 26.
  • the position [mm] of 26a, 26b is shown.
  • a graph 501 is a graph showing a transition of the power of the traveling wave of the microwave when the plasma of the processing gas is generated inside the processing container 12.
  • a graph 502 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 a of the tuner 26.
  • a graph 503 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 b of the tuner 26.
  • the colored area indicates the oscillation frequency when the processing gas plasma is not generated inside the processing container 12.
  • Ar 500 sccm is used as the processing gas, and 13.3 Pa (100 mTorr) is used as the pressure inside the processing container 12.
  • the target frequency specifying unit 112 selects a microwave frequency from a range of 2.43 GHz to 2.45 GHz, and specifies the selected microwave frequency as a target frequency predetermined for the ignition step. .
  • FIG. 5B is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency and the power of the traveling wave of the microwave.
  • the correlation shown in FIG. 5B is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16, that is, the oscillation frequency [MHz], and the vertical axis indicates the micro wave when the processing gas plasma is generated inside the processing container 12.
  • the electric power [W] of the traveling wave of the wave is shown.
  • Ar 500 sccm is used as the processing gas and 2.67 Pa (20 mTorr) is used as the pressure inside the processing container 12.
  • the target frequency specifying unit 112 selects either 2440 MHz or 2464 MHz as the microwave frequency, and specifies the selected microwave frequency as a target frequency predetermined for the ignition step.
  • FIGS. 6A to 6D are diagrams showing the correlation between the oscillation frequency, the power of the microwave traveling wave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the movable plate of the tuner.
  • the correlation shown in FIGS. 6A to 6D is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16, that is, the oscillation frequency [GHz]
  • the vertical axis indicates the power [dBm] of the microwave traveling wave, the microwave.
  • the reflected wave power [dBm] and the position of the tuner movable plate [mm] are shown.
  • a graph 511 is a graph showing a transition of the power of the traveling wave of the microwave.
  • a graph 512 is a graph showing a transition of the power of the reflected wave of the microwave.
  • a graph 513 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 a of the tuner 26.
  • a graph 514 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 b of the tuner 26.
  • FIG. 6A it is assumed that Ar: 500 sccm is used as the processing gas and 1.33 Pa (10 mTorr) is used as the pressure inside the processing container 12.
  • FIG. 6B it is assumed that Ar: 500 sccm is used as the processing gas and 2.67 Pa (20 mTorr) is used as the pressure inside the processing container 12.
  • FIG. 6C it is assumed that Ar: 500 sccm is used as the processing gas, and 5.33 Pa (40 mTorr) is used as the pressure inside the processing container 12.
  • FIG. 6D it is assumed that Ar: 500 sccm is used as the processing gas, and 6.67 Pa (50 mTorr) is used as the internal pressure of the processing container 12.
  • the power of the reflected wave of the microwave is the lowest when the oscillation frequency is 2.495 GHz.
  • the frequency of the microwave corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition is 2.495 GHz. That is, when the frequency of the microwave is 2.495 GHz, the influence of the reflected wave of the microwave on the plasma is suppressed, so that the plasma uniformity is improved in the plasma processing step in which the object to be processed is plasma-processed by the plasma of the processing gas. There is a high probability of being preserved. For this reason, the target frequency specifying unit 112 specifies 2.495 GHz as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • the power of the reflected wave of the microwave is lowest when the oscillation frequency is 2.47 GHz.
  • the frequency of the microwave corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition is 2.47 GHz.
  • the target frequency specifying unit 112 specifies 2.47 GHz as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • the power of the reflected wave of the microwave is lowest when the oscillation frequency is 2.495 GHz.
  • the frequency of the microwave corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition is 2.495 GHz. That is, when the frequency of the microwave is 2.495 GHz, the influence of the reflected wave of the microwave on the plasma is suppressed, so that the plasma uniformity is improved in the plasma processing step in which the object to be processed is plasma-processed by the plasma of the processing gas. There is a high probability of being preserved. For this reason, the target frequency specifying unit 112 specifies 2.495 GHz as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • the power of the reflected wave of the microwave is lowest when the oscillation frequency is 2.5 GHz.
  • the frequency of the microwave corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition is 2.5 GHz. That is, when the frequency of the microwave is 2.5 GHz, the influence of the reflected wave of the microwave on the plasma is suppressed, so that plasma uniformity is achieved in the plasma processing step in which the object to be processed is plasma processed by the plasma of the processing gas. There is a high probability of being preserved. For this reason, the target frequency specifying unit 112 specifies 2.5 GHz as the target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • FIG. 7 is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency when the power of the reflected wave of the microwave is the lowest, the power of the traveling wave of the microwave, and the pressure inside the processing container.
  • the correlation shown in FIG. 7 is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the power [W] of the traveling wave of the microwave
  • the vertical axis indicates the oscillation frequency when the power of the reflected wave of the microwave is the lowest, that is, the resonance frequency [GHz].
  • a graph 521 is a graph showing the transition of the resonance frequency when the pressure inside the processing container 12 is 1.33 Pa (10 mTorr).
  • a graph 522 is a graph showing the transition of the resonance frequency when the pressure inside the processing container 12 is 2.67 Pa (20 mTorr).
  • a graph 523 is a graph showing the transition of the resonance frequency when the pressure inside the processing container 12 is 4.00 Pa (30 mTorr).
  • the graph 524 is a graph showing the transition of the resonance frequency when the pressure inside the processing container 12 is 5.33 Pa (40 mTorr).
  • a graph 525 is a graph showing the transition of the resonance frequency when the pressure inside the processing container 12 is 6.67 Pa (50 mTorr).
  • the target frequency specifying unit 112 specifies the resonance frequency as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • FIGS. 8A and 8B show the correlation between the oscillation frequency and the emission intensity of plasma of a specific wavelength inside the processing vessel, the power of the traveling wave of the microwave, the power of the reflected wave of the microwave, and the position of the tuner movable plate.
  • FIG. The correlation shown in FIGS. 8A and 8B is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16, that is, the oscillation frequency [GHz]
  • the vertical axis indicates the power [dBm] of the microwave traveling wave and the microwave.
  • the reflected wave power [dBm], the tuner movable plate position [mm], and the plasma emission intensity [abu] are shown.
  • a graph 531 is a graph showing the transition of the emission intensity of plasma having a wavelength corresponding to Ar when Ar: 500 sccm is supplied as the processing gas into the processing container 12.
  • a graph 532 is a graph showing the transition of the power of the traveling wave of the microwave.
  • a graph 533 is a graph showing the transition of the power of the reflected wave of the microwave.
  • a graph 534 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 a of the tuner 26.
  • a graph 535 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 b of the tuner 26.
  • a graph 541 is a graph showing a transition of the emission intensity of plasma having a wavelength corresponding to O 2 when O 2: 100 sccm is supplied as the processing gas into the processing container 12.
  • a graph 542 is a graph showing the transition of the power of the traveling wave of the microwave.
  • a graph 543 is a graph showing the transition of the power of the reflected wave of the microwave.
  • a graph 544 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 a of the tuner 26.
  • a graph 545 is a graph showing the transition of the position of the movable plate 26 b of the tuner 26.
  • the target frequency specifying unit 112 selects a microwave frequency from a range of 2.450 GHz to 2.485 GHz, and specifies the selected microwave frequency as a target frequency predetermined for the plasma processing step. To do.
  • the target frequency specifying unit 112 selects a microwave frequency from the range of 2.460 GHz to 2.480 GHz, and specifies the selected microwave frequency as a target frequency predetermined for the plasma processing step. To do.
  • FIG. 9 is a diagram showing the correlation between the oscillation frequency and the pixel value indicating the plasma distribution.
  • the correlation shown in FIG. 9 is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • pixel values indicating the plasma distribution are represented by color shading.
  • O 2 is used as the processing gas.
  • the target frequency specifying unit 112 selects a microwave frequency from the range of 2.460 GHz to 2.480 GHz, and specifies the selected microwave frequency as a target frequency predetermined for the plasma processing step. To do.
  • FIG. 10 is a diagram showing a correlation between the oscillation frequency, the emission intensity of plasma having a specific wavelength inside the processing vessel, and the position of the movable plate of the tuner.
  • the correlation shown in FIG. 10 is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • a chart 561 shows a correlation when the oscillation frequency is 2.450 GHz
  • a chart 562 shows a correlation when the oscillation frequency is 2.460 GHz
  • a chart 563 shows an oscillation frequency of 2
  • the correlation in the case of .470 GHz is shown.
  • T1 indicates the position [mm] of the movable plate 26a of the tuner 26
  • T2 indicates the position [mm] of the movable plate 26b of the tuner 26
  • the value surrounded by T1 and T2 is The emission intensity [abu] of plasma having a specific wavelength inside the processing vessel 12 is shown.
  • Ar is used as the processing gas.
  • the target frequency specifying unit 112 specifies 2.460 GHz as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • FIG. 11 is a diagram (part 1) showing the correlation between the oscillation frequency and the plasma density.
  • the correlation shown in FIG. 11 is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16, that is, the oscillation frequency [GHz]
  • the vertical axis indicates the ion density [atoms] that is an example of the plasma density inside the processing container 12. / Cm3].
  • a graph 571 is a graph showing the transition of the ion density (hereinafter referred to as “center position ion density”) at a position 100 mm below the lower surface of the dielectric window 20 and corresponding to the center position of the dummy wafer. is there.
  • a graph 572 is a graph showing the transition of ion density (hereinafter referred to as “edge position ion density”) at a position 100 mm below the lower surface of the dielectric window 20 and corresponding to the edge position of the dummy wafer.
  • the center position ion density and the edge position ion density are relatively low.
  • a predetermined threshold for example, 2.5E + 11 atoms / cm 3
  • the target frequency specifying unit 112 when controlling the plasma density to a relatively low value in the plasma processing step, uses the microwave from the range of 2.42 GHz to 2.44 GHz or the range of 2.464 GHz to 2.48 GHz. And the selected microwave frequency is specified as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • the center position ion density is relatively high.
  • a predetermined condition that the center position ion density is equal to or higher than a predetermined threshold for example, 3.0E + 11 atoms / cm 3
  • the frequency of the microwave corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition is 2 It exists in the range of .448 GHz to 2.456 GHz. That is, when the microwave frequency is in the range of 2.448 GHz to 2.456 GHz, the plasma density is maintained at a relatively high value in the plasma processing step.
  • the target frequency specifying unit 112 selects a microwave frequency from a range of 2.448 GHz to 2.456 GHz when controlling the plasma density to a relatively high value in the plasma processing step, and selects the selected microwave. Is specified as a target frequency predetermined for the plasma processing step.
  • the target frequency specifying unit 112 selects a microwave frequency from a range other than the range of 2.46 GHz to 2.464 GHz, and the selected microwave frequency is set to a target predetermined for the plasma processing step. Specify as frequency.
  • FIG. 12 is a diagram (part 2) showing the correlation between the oscillation frequency and the plasma density.
  • the correlation shown in FIG. 12 is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis indicates the radial position [mm] of the dummy wafer
  • the vertical axis indicates the ion density [ions / cm 3], which is an example of the plasma density inside the processing chamber 12. That is, FIG. 12 shows the ion density distribution from the center position of the dummy wafer to the position “300 (mm)”, where the center position of the dummy wafer is “0”. In FIG. 12, it is assumed that the position “150 (mm)” from the center position of the dummy wafer is the edge position of the dummy wafer.
  • a graph 581 is a graph showing the ion density distribution when the oscillation frequency is 2.450 GHz.
  • a graph 582 is a graph showing an ion density distribution when the oscillation frequency is 2.455 GHz.
  • a graph 583 is a graph showing an ion density distribution when the oscillation frequency is 2.460 GHz.
  • a graph 584 is a graph showing an ion density distribution when the oscillation frequency is 2.465 GHz.
  • a graph 585 is a graph showing an ion density distribution when the oscillation frequency is 2.470 GHz.
  • N2 500 scm is used as the processing gas
  • 1.5 kW is used as the microwave traveling wave power
  • 100 mTorr is used as the pressure inside the processing container 12.
  • the difference between the ion density corresponding to the center position of the dummy wafer and the ion density corresponding to the edge position falls within 5 (ions / cm 3).
  • a predetermined condition that the difference between the ion density corresponding to the center position of the dummy wafer and the ion density corresponding to the edge position is equal to or less than a predetermined threshold (for example, 5 (ions / cm 3)) is satisfied.
  • a predetermined threshold for example, 5 (ions / cm 3)
  • the frequency of the microwave corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition is 2.460 GHz.
  • the target frequency specifying unit 112 sets 2.460 GHz to the plasma processing step in advance when the plasma density distribution along the radial direction of the wafer is controlled to be uniform in the plasma processing step. Specify the target frequency.
  • the ion density corresponding to the edge position is 5 (ions) compared to the ion density corresponding to the center position of the dummy wafer. / Cm3) or more.
  • the frequency of the microwave corresponding to is 2.450 GHz or 2.455 GHz.
  • the microwave frequency is 2.450 GHz or 2.455 GHz
  • the target frequency specifying unit 112 performs control to increase the ion density corresponding to the edge position of the wafer in the plasma processing step
  • 2.450 GHz or 2.455 GHz is predetermined for the plasma processing step. Specify the target frequency.
  • the ion density corresponding to the center position is 5 (ions) compared to the ion density corresponding to the edge position of the dummy wafer. / Cm3) or more.
  • the parameter that satisfies the predetermined condition when the predetermined condition that the ion density corresponding to the center position is higher by 5 (ions / cm 3) or more than the ion density corresponding to the edge position of the dummy wafer is satisfied.
  • the frequency of the microwave corresponding to is 2.465 GHz or 2.470 GHz.
  • the microwave frequency is 2.465 GHz or 2.470 GHz
  • the target frequency specifying unit 112 performs control to increase the ion density corresponding to the center position of the wafer in the plasma processing step
  • 2.465 GHz or 2.470 GHz is predetermined for the plasma processing step. Specify the target frequency.
  • FIG. 13 is a diagram (part 3) showing the correlation between the oscillation frequency and the plasma density.
  • the correlation shown in FIG. 13 is acquired by the correlation acquisition unit 111.
  • the horizontal axis represents the power [W] of the traveling wave of the microwave
  • the vertical axis represents the ion density [ions / cm 3], which is an example of the plasma density inside the processing container 12.
  • a point group 591 indicated by a circle indicates the ion density when the oscillation frequency is 2.44 GHz.
  • a point group 592 indicated by a square indicates the ion density when the oscillation frequency is 2.45 GHz.
  • a point group 593 indicated by triangles indicates the ion density when the oscillation frequency is 2.46 GHz.
  • a mode jump which is a phenomenon in which the ion density is instantaneously discontinuous, may occur.
  • the power of the traveling wave of the microwave is set to about 1280 W.
  • a mode jump occurs when the oscillation frequency is 2.44 GHz.
  • the microwave frequency is set to a frequency other than 2.44 GHz (for example, 2.45 GHz or 2.46 GHz), Mode jumps are avoided in the plasma processing step.
  • the target frequency specifying unit 112 uses a frequency other than 2.44 GHz (for example, 2.45 GHz or 2.46 GHz) as a plasma processing step. Is specified as a predetermined target frequency.
  • the frequency adjusting unit 113 performs the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 at the timing when each of the plurality of steps is switched when each of the plurality of steps for plasma processing the workpiece W is performed. Is adjusted to a predetermined target frequency for each step. Specifically, the frequency adjusting unit 113 adjusts the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to the target frequency specified by the target frequency specifying unit 112 at the timing when each of the plurality of steps is switched. For example, the frequency adjusting unit 113 sets the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to the target specified for the ignition step when the ignition step of converting the processing gas into plasma using the microwave is executed. Adjust to frequency.
  • the frequency adjusting unit 113 sets the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to the plasma processing step. And adjust to the target frequency specified.
  • the frequency adjustment unit 113 adjusts the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to a different target frequency for each step at the timing when each of the plurality of steps is switched. For example, it is assumed that the ignition step of converting the processing gas into plasma using microwaves can be switched to the plasma processing step of performing plasma processing on the workpiece W by plasma of the processing gas. In this case, the frequency adjustment unit 113 adjusts the microwave frequency to a target frequency corresponding to the plasma processing step, which is different from the target frequency corresponding to the ignition step, at the timing when the ignition step is switched to the plasma processing step.
  • the frequency adjustment unit 113 holds the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 at the target frequency during the period in which the switched step is executed.
  • the frequency adjustment unit 113 adjusts the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to the target frequency specified by the target frequency specifying unit 112.
  • the frequency adjustment unit 113 sets the microwave frequency as follows. adjust. That is, the frequency adjustment unit 113 refers to the process recipe at the timing when each of the plurality of steps is switched, and associates the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 with the switching destination step in the process recipe. Adjust to the target frequency.
  • the target frequency is different for each step.
  • the disclosed technique is not limited to this, and the target frequency may be the same in at least two steps among a plurality of steps.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a processing flow of the plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the embodiment.
  • step S101 when the processing start timing arrives (step S101; Yes), the controller 101 places a dummy wafer on the stage 14 (step S102).
  • the correlation acquisition unit 111 of the controller 101 refers to the process recipe stored in the storage unit 103 and selects one step among a plurality of steps included in the process recipe (step S103).
  • the correlation acquisition unit 111 acquires the correlation between the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 and a predetermined parameter applied to the selected step while the dummy wafer is placed on the stage 14. (Step S104).
  • the target frequency specifying unit 112 uses the correlation to specify the microwave frequency corresponding to the parameter that satisfies the predetermined condition as the target frequency of the selected step (step S105).
  • the correlation acquisition unit 111 returns the process to step S103 when not all the steps included in the process recipe are selected (step S106; No). On the other hand, when all the steps included in the process recipe are selected (step S106; Yes), the correlation acquisition unit 111 carries the dummy wafer out of the processing container 12 (step S107).
  • the target frequency specifying unit 112 stores the target frequency in the storage unit 103 as a part of the process recipe in association with each of the plurality of steps included in the process recipe (step S108).
  • step S109 the controller 101 installs the workpiece W on the stage 14 (step S109), refers to the process recipe stored in the storage unit 103, and executes the first step among a plurality of steps included in the process recipe. Is started (step S110).
  • the frequency adjustment unit 113 of the controller 101 adjusts the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to the target frequency of the step to be started (step S111).
  • step S112 when all the steps are not executed (step S112; No), the controller 101 switches the step being executed to the next step and starts executing the switching destination step (step S113).
  • step S113 the frequency adjustment unit 113 adjusts the frequency of the microwave oscillated by the PLL oscillator 16 to the target frequency associated with the switching destination step in the process recipe.
  • step S112 when all steps are executed (step S112; Yes), the controller 101 carries the workpiece W out of the processing container 12 (step S114) and ends the processing.
  • the microwave is processed at a timing when each of the plurality of steps is switched. Is adjusted to a predetermined target frequency for each step.
  • the plasma processing apparatus 1 adjusts the frequency of the microwave to a target frequency at which the processing gas is sufficiently converted into plasma.
  • the plasma processing apparatus 1 adjusts the frequency of the microwave to a target frequency that maintains the uniformity of the plasma.
  • the following secondary effects can also be obtained. That is, in the plasma ignition step, it is possible to set the frequency at which it is most easily ignited, it is possible to ignite with less power, and the consumption of the electrode member and the generation of particles can be suppressed. Further, it is not necessary to change the condition between the ignition step and the process step, and the process is completed only by changing the frequency, so that the process time is greatly shortened. Also, in the process step, by setting an optimal frequency that varies depending on the gas type and conditions, the microwave is efficiently absorbed into the plasma, and as a result, the plasma density is high, the plasma is stable, and the plasma density is in-plane uniform.
  • a stable plasma with a wide margin can be provided by setting a frequency that avoids a frequency region in which a so-called mode jump in which a plasma state changes occurs.
  • the plasma processing apparatus 1 is applied to each of the microwave frequency and each of the plurality of steps in a state where the dummy wafer is placed on the stage 14 before the plurality of steps are executed.
  • a correlation with a predetermined parameter is acquired.
  • the plasma processing apparatus 1 specifies the frequency of the microwave corresponding to the parameter which satisfy
  • the plasma processing apparatus 1 adjusts the frequency of the microwave to the target frequency specified by using the correlation at the timing when each of the plurality of steps is switched. .
  • the optimum microwave frequency can be automatically specified for each step before the plurality of steps are executed.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a plasma processing apparatus according to another embodiment.
  • microwaves are guided by the waveguide 22
  • the embodiment is not limited to this.
  • a microwave may be guided using a coaxial cable instead of the waveguide 22.

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Abstract

　プラズマ処理装置は、処理容器と、載置台と、ガス供給機構と、プラズマ生成機構と、調整部とを備える。載置台は、処理容器の内部に設けられ、被処理体が載置される。ガス供給機構は、プラズマ反応に用いられる処理ガスを処理容器の内部へ供給する。プラズマ生成機構は、マイクロ波発振器を含み、該マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて、処理容器の内部へ供給された処理ガスをプラズマ化する。調整部は、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。

Description

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
　本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。
　マイクロ波を発振するマイクロ波発振器を利用して処理容器内で処理ガスをプラズマ化するプラズマ処理装置がある。マイクロ波発振器としては、例えば、安価で、かつ、高出力のマイクロ波を発振することが可能なマグネトロンや、基準周波数と位相を同期させたマイクロ波を発振することが可能なＰＬＬ（Phase　Locked　Loop）発振器等が用いられる。
　ところで、マイクロ波発振器を利用するプラズマ処理装置では、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数（以下適宜「発振周波数」という）が、種々の要因によって、目標とされる所望の周波数から変動することがある。例えば、マグネトロン発振器は、機械加工品であるため、複数のマグネトロン発振器どうしの機械誤差によって、発振周波数が所望の周波数から変動することがある。また、マグネトロン発振器は、出力電力に対する周波数依存性を持つため、出力電力の大きさによって、発振周波数が所望の周波数から変動することがある。
　これに対して、発振周波数を所望の周波数に固定するための技術が種々検討されている。例えば、発振周波数に近い周波数を有する基準信号をマグネトロン発振器に注入することで、発振周波数を基準信号の周波数に固定する技術がある。
特開２００２－４３８４８号公報 特開２００２－２９４４６０号公報 特開２００６－２８７８１７号公報 特開２００７－２２８２１９号公報
　しかしながら、上述の従来技術では、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、マイクロ波の周波数をステップ毎に最適な周波数に調整することまでは考慮されていない。
　例えば、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化する着火ステップが行われた後に、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プラズマ処理ステップが行われる場合を想定する。この場合、従来技術では、着火ステップ及びプラズマ処理ステップの双方において、マイクロ波の周波数がほぼ同一周波数に固定される。周波数は、着火ステップ及びプラズマ処理ステップの各々に必ずしも適しているとは言えない。このため、従来技術では、プロセスの最適条件とは異なるプラズマが着火しやすい別の条件でプラズマを着火させて、その後、プラズマを着火させた状態で条件（圧力等）を変化させることが行われた。このため、着火ステップでのドライエッチング等におけるエッチング形状への影響や、均一性の悪化等や、エッチング時間のロス等の問題があった。また、従来のプラズマ装置においては、高いマイクロ波電力で圧力が比較的高い条件でないと放電が着火しない。また、放電が着火するガス条件およびプロセス条件の範囲が極めて狭い範囲であった。また、プロセスの条件においても、ガスの種類により放電の安定性が大きく異なり、また、プラズマが安定する条件の範囲が極めて狭く、条件が少し変化するとプラズマが不安定になるという問題があった。また、装置毎に同じ条件で放電させても、装置毎にプラズマが不安定になったり、放電が不着火になったり、プラズマの均一性が突然乱れる等の問題があった。
　開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理容器と、載置台と、ガス供給機構と、プラズマ生成機構と、調整部とを備える。載置台は、前記処理容器の内部に設けられ、被処理体が載置される。ガス供給機構は、プラズマ反応に用いられる処理ガスを前記処理容器の内部へ供給する。プラズマ生成機構は、マイクロ波発振器を含み、該マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて、前記処理容器の内部へ供給された前記処理ガスをプラズマ化する。調整部は、前記被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、前記複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。
　開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、マイクロ波の周波数をステップ毎に最適な周波数に調整することができるという効果を奏する。
　プラズマ着火ステップにおいては、最も着火しやすい周波数に設定でき、より少ない電力で着火が可能になり、電極部材の消耗、パーティクルの発生を抑えることができる。
　また、着火ステップとプロセスステップの間で条件の変更は必要なく、周波数の変更のみで終了するので、プロセス時間が大幅に短縮される。
　また、プロセスステップにおいては、ガス種および条件によって異なる最適な周波数に設定することで、マイクロ波が効率良くプラズマに吸収され結果として、プラズマ密度が高く、プラズマが安定し、プラズマ密度の面内均一性が高く、装置毎のプロセス条件の差が少ないプラズマ処理方法を提供することができる。
　プラズマ状態の変化するいわゆるモードジャンプが生じる周波数領域を避ける周波数に設定することで安定したマージンの広いプラズマを提供することができる。
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示す図である。 図２は、一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３は、一実施形態におけるＰＬＬ発振器の構成例を示す図である。 図４は、一実施形態におけるコントローラの機能ブロックの一例を示す図である。 図５Ａは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図５Ｂは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力との相関関係を示す図である。 図６Ａは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図６Ｂは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図６Ｃは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図６Ｄは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図７は、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなる場合の発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力及び処理容器の内部の圧力との相関関係を示す図である。 図８Ａは、発振周波数と、処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図８Ｂは、発振周波数と、処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図９は、発振周波数と、プラズマ分布を示す画素値との相関関係を示す図である。 図１０は、発振周波数と、処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。 図１１は、発振周波数と、プラズマ密度との相関関係を示す図（その１）である。 図１２は、発振周波数と、プラズマ密度との相関関係を示す図（その２）である。 図１３は、発振周波数と、プラズマ密度との相関関係を示す図（その３）である。 図１４は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１５は、他の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して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。
　本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、処理容器と、処理容器の内部に設けられ、被処理体が載置される載置台と、プラズマ反応に用いられる処理ガスを処理容器の内部へ供給するガス供給機構と、マイクロ波発振器を含み、該マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて、処理容器の内部へ供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する調整部とを備えた。
　本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、調整部は、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に異なる目標周波数に調整する。
　本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、調整部は、さらに、切り替えられたステップが実行される期間において、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を目標周波数に保持する。
　本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、プロセスを実行するためのプロセスレシピの中に、目標周波数が複数のステップの各々に対応付けられて記憶され、調整部は、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、プロセスレシピを参照し、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を、プロセスレシピにおいて切り替え先のステップに対応付けられた目標周波数に調整する。
　本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、複数のステップが実行される前に、載置台に被処理体とは別の被処理体が載置されている状態で、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数と、複数のステップの各々に適用される所定のパラメータとの相関関係を取得する取得部と、取得部によって取得された相関関係を用いて、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数を目標周波数として特定する特定部とをさらに備え、調整部は、複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を、特定部によって特定された目標周波数に調整する。
　本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、パラメータは、（１）処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度、（２）発光強度の単位時間の変化量、（３）マイクロ波発振器と処理容器との間のインピーダンスを整合するためのチューナに設けられた可動板の位置、（４）マイクロ波の進行波の電力、（５）マイクロ波の反射波の電力、（６）画像処理により得られた、プラズマ分布を示す画素値、（７）処理容器の内部の圧力、（８）処理ガスの流量、（９）バイアス電力及び（１０）処理容器の内部のプラズマ密度のうち少なくともいずれか一つである。
　本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、処理容器と、処理容器の内部に設けられ、被処理体が載置される載置台と、プラズマ反応に用いられる処理ガスを処理容器の内部へ供給するガス供給機構と、マイクロ波発振器を含み、該マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて、処理容器の内部へ供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構とを備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。
　まず、一実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法の処理の流れの一例について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示す図である。図１では、被処理体をプラズマ処理するための連続する複数のステップであるＳＴＥＰ１～ＳＴＥＰ１２と、複数のステップの各々に対応する諸条件とが示されている。
　図１において、「ＳＴＥＰ１」、「ＳＴＥＰ５」及び「ＳＴＥＰ９」は、プラズマ反応に用いられる処理ガスを処理容器の内部へ供給するガス供給ステップに相当するものとする。また、「ＳＴＥＰ２」、「ＳＴＥＰ６」及び「ＳＴＥＰ１０」は、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化する着火ステップに相当するものとする。また、「ＳＴＥＰ３」、「ＳＴＥＰ７」及び「ＳＴＥＰ１１」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プラズマ処理ステップに相当するものとする。また、「ＳＴＥＰ４」、「ＳＴＥＰ８」及び「ＳＴＥＰ１２」は、排気により処理容器の内部を真空状態とする真空ステップに相当するものとする。
　一実施形態に係るプラズマ処理装置は、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を、ステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。図１の例では、プラズマ処理装置は、ＳＴＥＰ２の着火ステップが実行される場合に、マイクロ波の周波数を、ＳＴＥＰ２の着火ステップに対して予め定められた目標周波数である「２．４４５ＧＨｚ」に調整する。また、図１の例では、プラズマ処理装置は、ＳＴＥＰ３のプラズマ処理ステップが実行される場合に、マイクロ波の周波数を、ＳＴＥＰ３のプラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数である「２．４６５ＧＨｚ」に調整する。
　このように、一実施形態のプラズマ処理装置は、複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。例えば、プラズマ処理装置は、着火ステップが実行される場合、処理ガスが十分にプラズマ化される目標周波数にマイクロ波の周波数を調整する。また、例えば、プラズマ処理装置は、プラズマ処理ステップが実行される場合、プラズマの均一性が保たれる目標周波数にマイクロ波の周波数を調整する。その結果、一実施形態のプラズマ処理装置によれば、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、マイクロ波の周波数をステップ毎に最適な周波数に調整することができる。
　また、一実施形態のプラズマ処理装置によれば、以下の副次的な効果も得られる。すなわち、プラズマ着火ステップにおいては、最も着火しやすい周波数に設定でき、より少ない電力で着火が可能になり、電極部材の消耗、パーティクルの発生を抑えることができる。また、着火ステップとプロセスステップの間で条件の変更は必要なく、周波数の変更のみで終了するので、プロセス時間が大幅に短縮される。また、プロセスステップにおいては、ガス種および条件によって異なる最適な周波数に設定することで、マイクロ波が効率良くプラズマに吸収され結果として、プラズマ密度が高く、プラズマが安定し、プラズマ密度の面内均一性が高く、装置毎のプロセス条件の差が少ないプラズマ処理方法を提供することができる。プラズマ状態の変化するいわゆるモードジャンプが生じる周波数領域を避ける周波数に設定することで安定したマージンの広いプラズマを提供することができる。
　次に、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成例を説明する。図２は、一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２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。
　図３は、一実施形態におけるＰＬＬ発振器の構成例を示す図である。ＰＬＬ発振器１６は、基準信号発生器１６１、分周器１６２、位相比較器１６３、ループフィルタ１６４、電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage　Controlled　Oscillator）１６５及び分周器１６６を有する。
　基準信号発生器１６１は、所定の周波数を有する基準信号を生成し、生成した基準信号を分周器１６２へ出力する。
　分周器１６２は、基準信号発生器１６１から入力される基準信号の周波数を１／Ｍ（Ｍは、整数）倍する分周処理を行い、分周処理により得られた信号を位相比較器１６３へ出力する。なお、制御部１００によって制御される。
　位相比較器１６３は、分周器１６２から入力される信号と、分周器１６６から入力される信号との位相差を示す電圧信号を生成し、生成した電圧信号をループフィルタ１６４へ出力する。
　ループフィルタ１６４は、位相比較器１６３から入力される電圧信号から高周波成分を除去し、高周波成分が除去された電圧信号をＶＣＯ１６５へ出力する。
　ＶＣＯ１６５は、電圧信号の値に追従する周波数を有するマイクロ波を発振する。ＶＣＯ１６５によって発振されるマイクロ波の一部は、分周器１６６へ入力される。
　分周器１６６は、ＶＣＯ１６５から入力されるマイクロ波の周波数を１／Ｎ（Ｎは、整数）倍する分周処理を行い、分周処理により得られた信号を位相比較器１６３へ出力する。なお、分周器１６２における分周比Ｍと、分周器１６６における分周比Ｎとの少なくともいずれか一方は、後述する制御部１００によって制御される。分周比Ｍと分周比Ｎとの少なくともいずれか一方が制御されることによって、ＰＬＬ発振器１６から出力されるマイクロ波の周波数が変動する。ＰＬＬ発振器１６から出力されるマイクロ波の周波数がｆｏｕｔであり、基準信号発生器１６１によって生成される基準信号の周波数がｆｉｎであるとすると、ｆｏｕｔは、以下の式（１）により表される。
　ｆｏｕｔ＝ｆｉｎ×Ｎ／Ｍ　　・・・　（１）
　図２の説明に戻る。一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電力を検出し、検出した電力を制御部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電力を検出し、検出した電力を制御部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電磁エネルギーを供給するプラズマ生成機構の一例に相当する。
　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。一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。
　一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。一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の高周波電力（以下適宜「バイアス電力」という）を所定のパワーで出力する。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。
　一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、真空計８１及びプラズマ分布撮影カメラ８２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、検出した発光強度を制御部１００へ出力する。真空計８１は、処理容器１２の内部の圧力を計測し、計測した圧力を制御部１００へ出力する。プラズマ分布撮影カメラ８２は、処理空間Ｓのプラズマ分布を撮影し、撮影により得られた画像を制御部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、ＰＬＬ発振器１６、ステージ１４、ガス供給系３８、排気装置５６、分光センサ８０、真空計８１及びプラズマ分布撮影カメラ８２等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プロセスレシピ等が保存されている。一実施形態では、プロセスレシピの中に、目標周波数が複数のステップの各々に対応づけられて記憶される。例えば、プロセスレシピは、図１に示した態様で目標周波数と複数のステップの各々とを対応付けて記憶する。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から呼び出して実行することによって、種々の機能ブロックを実現させる。
　図４は、一実施形態におけるコントローラの機能ブロックの一例を示す図である。図４に示すように、コントローラ１０１は、機能ブロックとして、相関関係取得部１１１、目標周波数特定部１１２及び周波数調整部１１３を有する。
　相関関係取得部１１１は、複数のステップが実行される前に、ステージ１４に被処理体Ｗとは別の被処理体が載置されている状態で、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数（以下適宜「発振周波数」という）と、複数のステップの各々に適用される所定のパラメータとの相関関係を取得する。ここで、被処理体Ｗとは別の被処理体とは、例えば、酸化膜が形成されたシリコン基板等のダミーウエハである。また、相関関係とは、何らかの規則性によって発振周波数と所定のパラメータとを関連付ける関係を指す。また、パラメータは、（１）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、（２）発光強度の単位時間の変化量、（３）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ためのチューナ２６に設けられた可動板２６ａ，２６ｂの位置、（４）マイクロ波の進行波の電力、（５）マイクロ波の反射波の電力、（６）画像処理により得られた、プラズマ分布を示す画素値、（７）処理容器１２の内部の圧力、（８）処理ガスの流量、（９）バイアス電力及び（１０）処理容器１２の内部のプラズマ密度のうち少なくともいずれか一つである。
　ここで、相関関係取得部１１１による相関関係取得処理の一例を説明する。相関関係取得部１１１は、複数のステップが実行される前に、ステージ１４に被処理体Ｗとは別の被処理体が載置されている状態で、複数のステップの各々に適用される所定のパラメータを取得する。例えば、相関関係取得部１１１は、分光センサ８０から上記（１）及び（２）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、チューナ２６から上記（３）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、検出器２４から上記（４）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、検出器２５から上記（５）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、プラズマ分布撮影カメラ８２から入力される画像データに所定の画像処理を施すことで上記（６）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、真空計８１から上記（７）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、流量制御器３８ｃから上記（８）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、高周波電源５８から上記（９）で述べたパラメータを取得する。また、相関関係取得部１１１は、処理容器１２に取り付けられたプラズマ密度測定器（不図示）から上記（１０）で述べたパラメータを取得する。続いて、相関関係取得部１１１は、発振周波数に対するパラメータの変動をグラフ化することによって、発振周波数とパラメータとの相関関係を取得する。
　目標周波数特定部１１２は、相関関係取得部１１１によって取得された相関関係を用いて、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数を目標周波数として特定する。目標周波数とは、被処理体Ｗをプラズマ処理するための複数のステップの各々に対して予め定められた周波数である。例えば、目標周波数は、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化する着火ステップに関して、処理ガスが十分にプラズマ化されるように、予め定められる。また、例えば、目標周波数は、処理ガスのプラズマにより被処理体Ｗをプラズマ処理するプラズマ処理ステップに関して、プラズマの均一性が保たれるように、予め定められる。
　なお、目標周波数特定部１１２は、特定した目標周波数をプロセスレシピの一部として記憶部１０３に格納するようにしても良い。この場合、記憶部１０３に保存されたプロセスレシピの中に、目標周波数が複数のステップの各々に対応付けられて記憶される。
　ここで、相関関係取得部１１１によって取得された相関関係の一例を複数挙げながら、目標周波数特定部１１２による目標周波数特定処理の一例を説明する。図５Ａは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。図５Ａに示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図５Ａにおいて、横軸は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は、マイクロ波の進行波の電力［Ｗ］及びチューナ２６の可動板２６ａ，２６ｂの位置［ｍｍ］を示している。また、図５Ａにおいて、グラフ５０１は、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生した場合のマイクロ波の進行波の電力の推移を示すグラフである。また、グラフ５０２は、チューナ２６の可動板２６ａの位置の推移を示すグラフである。また、グラフ５０３は、チューナ２６の可動板２６ｂの位置の推移を示すグラフである。また、図５Ａにおいて、色付きの領域は、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生しなかった場合の発振周波数を示している。なお、図５Ａでは、処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）が用いられたものとする。
　図５Ａのグラフ５０１に示すように、発振周波数が２．４３ＧＨｚ～２．４５ＧＨｚの範囲に存在する場合に、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生した場合のマイクロ波の進行波の電力が、最も低くなる。言い換えると、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生した場合のマイクロ波の進行波の電力が最も低くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４３ＧＨｚ～２．４５ＧＨｚの範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４３ＧＨｚ～２．４５ＧＨｚの範囲に存在する場合、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化する着火ステップにおいて処理ガスが十分にプラズマ化される可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４３ＧＨｚ～２．４５ＧＨｚの範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、着火ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図５Ｂは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力との相関関係を示す図である。図５Ｂに示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図５Ｂにおいて、横軸は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数［ＭＨｚ］を示し、縦軸は、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生した場合のマイクロ波の進行波の電力［Ｗ］を示している。なお、図５Ｂでは、処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として２．６７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）が用いられたものとする。
　図５Ｂに示すように、発振周波数が２４４０ＭＨｚ及び２４６４ＭＨｚである場合に、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生した場合のマイクロ波の進行波の電力が、相対的に低くなる。言い換えると、処理容器１２の内部において処理ガスのプラズマが発生した場合のマイクロ波の進行波の電力が予め定められた閾値（例えば、４００Ｗ）以下となるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２４４０ＭＨｚ及び２４６４ＭＨｚとなる。つまり、マイクロ波の周波数が２４４０ＭＨｚ及び２４６４ＭＨｚである場合、着火ステップにおいて、より低いマイクロ波の進行波の電力によって処理ガスをプラズマ化することができる。このため、目標周波数特定部１１２は、２４４０ＭＨｚ及び２４６４ＭＨｚのいずれかをマイクロ波の周波数として選択し、選択したマイクロ波の周波数を、着火ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図６Ａ～図６Ｄは、発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。図６Ａ～図６Ｄに示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図６Ａ～図６Ｄにおいて、横軸は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は、マイクロ波の進行波の電力［ｄＢｍ］、マイクロ波の反射波の電力［ｄＢｍ］及びチューナの可動板の位置［ｍｍ］を示している。また、図６Ａ～図６Ｄにおいて、グラフ５１１は、マイクロ波の進行波の電力の推移を示すグラフである。グラフ５１２は、マイクロ波の反射波の電力の推移を示すグラフである。グラフ５１３は、チューナ２６の可動板２６ａの位置の推移を示すグラフである。グラフ５１４は、チューナ２６の可動板２６ｂの位置の推移を示すグラフである。
　なお、図６Ａでは、処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）が用いられたものとする。また、図６Ｂでは、処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として２．６７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）が用いられたものとする。また、図６Ｃでは、処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として５．３３Ｐａ（４０ｍＴｏｒｒ）が用いられたものとする。また、図６Ｄでは、処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として６．６７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）が用いられたものとする。
　図６Ａのグラフ５１２に示すように、処理容器１２の内部の圧力が１０ｍＴｏｒｒである状態では、発振周波数が２．４９５ＧＨｚである場合に、マイクロ波の反射波の電力が、最も低くなる。言い換えると、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４９５ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が２．４９５ＧＨｚである場合、プラズマに対するマイクロ波の反射波の影響が抑制されるので、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プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４９５ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図６Ｂのグラフ５１２に示すように、処理容器１２の内部の圧力が２０ｍＴｏｒｒである状態では、発振周波数が２．４７ＧＨｚである場合に、マイクロ波の反射波の電力が、最も低くなる。言い換えると、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４７ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が２．４７ＧＨｚである場合、プラズマに対するマイクロ波の反射波の影響が抑制されるので、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プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４７ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図６Ｃのグラフ５１２に示すように、処理容器１２の内部の圧力が４０ｍＴｏｒｒである状態では、発振周波数が２．４９５ＧＨｚである場合に、マイクロ波の反射波の電力が、最も低くなる。言い換えると、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４９５ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が２．４９５ＧＨｚである場合、プラズマに対するマイクロ波の反射波の影響が抑制されるので、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プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４９５ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図６Ｄのグラフ５１２に示すように、処理容器１２の内部の圧力が５０ｍＴｏｒｒである状態では、発振周波数が２．５ＧＨｚである場合に、マイクロ波の反射波の電力が、最も低くなる。言い換えると、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．５ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が２．５ＧＨｚである場合、プラズマに対するマイクロ波の反射波の影響が抑制されるので、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プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．５ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図７は、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなる場合の発振周波数と、マイクロ波の進行波の電力及び処理容器の内部の圧力との相関関係を示す図である。図７に示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図７において、横軸は、マイクロ波の進行波の電力［Ｗ］を示し、縦軸は、マイクロ波の反射波の電力が最も低くなる場合の発振周波数、すなわち、共鳴周波数［ＧＨｚ］を示している。また、図７において、グラフ５２１は、処理容器１２の内部の圧力が１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）である場合の共鳴周波数の推移を示すグラフである。グラフ５２２は、処理容器１２の内部の圧力が２．６７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）である場合の共鳴周波数の推移を示すグラフである。グラフ５２３は、処理容器１２の内部の圧力が４．００Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）である場合の共鳴周波数の推移を示すグラフである。グラフ５２４は、処理容器１２の内部の圧力が５．３３Ｐａ（４０ｍＴｏｒｒ）である場合の共鳴周波数の推移を示すグラフである。グラフ５２５は、処理容器１２の内部の圧力が６．６７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）である場合の共鳴周波数の推移を示すグラフである。
　図７に示すように、マイクロ波の周波数が共鳴周波数である場合、プラズマに対するマイクロ波の反射波の影響が抑制されるので、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プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、共鳴周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図８Ａ及び図８Ｂは、発振周波数と、処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度、マイクロ波の進行波の電力、マイクロ波の反射波の電力及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。図８Ａ及び図８Ｂに示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図８Ａ及び図８Ｂにおいて、横軸は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は、マイクロ波の進行波の電力［ｄＢｍ］、マイクロ波の反射波の電力［ｄＢｍ］、チューナの可動板の位置［ｍｍ］、及びプラズマの発光強度［ａｂｕ］を示している。
　また、図８Ａにおいて、グラフ５３１は、処理容器１２の内部に処理ガスとしてＡｒ：５００ｓｃｃｍを供給した場合の、Ａｒに対応する波長のプラズマの発光強度の推移を示すグラフである。グラフ５３２は、マイクロ波の進行波の電力の推移を示すグラフである。グラフ５３３は、マイクロ波の反射波の電力の推移を示すグラフである。グラフ５３４は、チューナ２６の可動板２６ａの位置の推移を示すグラフである。グラフ５３５は、チューナ２６の可動板２６ｂの位置の推移を示すグラフである。
　また、図８Ｂにおいて、グラフ５４１は、処理容器１２の内部に処理ガスとしてＯ２：１００ｓｃｃｍを供給した場合の、Ｏ２に対応する波長のプラズマの発光強度の推移を示すグラフである。グラフ５４２は、マイクロ波の進行波の電力の推移を示すグラフである。グラフ５４３は、マイクロ波の反射波の電力の推移を示すグラフである。グラフ５４４は、チューナ２６の可動板２６ａの位置の推移を示すグラフである。グラフ５４５は、チューナ２６の可動板２６ｂの位置の推移を示すグラフである。
　図８Ａのグラフ５３１に示すように、発振周波数が２．４５０ＧＨｚ～２．４８５ＧＨｚの範囲に存在する場合に、Ａｒに対応する波長のプラズマの発光強度が比較的に高くなる。言い換えると、Ａｒに対応する波長のプラズマの発光強度が比較的に高くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４５０ＧＨｚ～２．４８５ＧＨｚの範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４５０ＧＨｚ～２．４８５ＧＨｚの範囲に存在する場合、Ａｒが効率的にプラズマ化されるので、Ａｒのプラズマにより被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４５０ＧＨｚ～２．４８５ＧＨｚの範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図８Ｂのグラフ５４１に示すように、発振周波数が２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲に存在する場合に、Ｏ２に対応する波長のプラズマの発光強度が比較的に高くなる。言い換えると、Ｏ２に対応する波長のプラズマの発光強度が比較的に高くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲に存在する場合、Ｏ２が効率的にプラズマ化されるので、Ｏ２のプラズマにより被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図９は、発振周波数と、プラズマ分布を示す画素値との相関関係を示す図である。図９に示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図９では、プラズマ分布を示す画素値が色の濃淡により表される。ここでは、色が白色に近いほど、処理容器１２の内部におけるプラズマの密度が大きく、色が黒色に近いほど、処理容器１２の内部におけるプラズマの密度が小さいものとする。また、図９では、処理ガスとしてＯ２が用いられたものとする。
　図９の枠５５１に示すように、発振周波数が２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲に存在する場合に、プラズマ分布を示す画素値が予め定められた許容スペック内で均一化される。言い換えると、プラズマ分布を示す画素値が予め定められた許容スペック内で均一化されるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲に存在する場合、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プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４６０ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚの範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図１０は、発振周波数と、処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度及びチューナの可動板の位置との相関関係を示す図である。図１０に示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図１０において、図表５６１は、発振周波数が２．４５０ＧＨｚである場合の相関関係を示し、図表５６２は、発振周波数が２．４６０ＧＨｚである場合の相関関係を示し、図表５６３は、発振周波数が２．４７０ＧＨｚである場合の相関関係を示す。また、図１０において、Ｔ１は、チューナ２６の可動板２６ａの位置［ｍｍ］を示し、Ｔ２は、チューナ２６の可動板２６ｂの位置［ｍｍ］を示し、Ｔ１とＴ２とで囲まれた値は、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［ａｂｕ］を示している。また、図１０では、処理ガスとしてＡｒが用いられたものとする。
　図１０に示すように、発振周波数が２．４６０ＧＨｚである場合、発振周波数が２．４５０ＧＨｚ又は２．４７０ＧＨｚである場合と比較して、プラズマの発光強度が３４０ａｂｕ以上である範囲が広い。つまり、マイクロ波の周波数が２．４６０ＧＨｚである場合、Ａｒが効率的にプラズマ化され、かつ、チューナの可動板の位置マージンが確保されるので、プラズマ処理ステップにおいてプラズマの均一性が保たれる可能性が高い。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４６０ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図１１は、発振周波数と、プラズマ密度との相関関係を示す図（その１）である。図１１に示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図１１において、横軸は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数、すなわち、発振周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は、処理容器１２の内部のプラズマ密度の一例であるイオン密度［ａｔｏｍｓ／ｃｍ３］を示している。
　図１１において、グラフ５７１は、誘電体窓２０の下面から１００ｍｍ下方の位置であって、ダミーウエハのセンター位置に対応する位置におけるイオン密度（以下「センター位置イオン密度」という）の推移を示すグラフである。グラフ５７２は、誘電体窓２０の下面から１００ｍｍ下方の位置であって、ダミーウエハのエッジ位置に対応する位置におけるイオン密度（以下「エッジ位置イオン密度」という）の推移を示すグラフである。
　なお、図１１では、処理ガスとしてＨｅ：５００ｓｃｃｍが用いられ、マイクロ波の進行波の電力として１．５ｋＷが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として１００ｍＴｏｒｒが用いられたものとする。
　図１１に示すように、発振周波数が２．４２ＧＨｚ～２．４４ＧＨｚの範囲又は２．４６４ＧＨｚ～２．４８ＧＨｚの範囲に存在する場合に、センター位置イオン密度及びエッジ位置イオン密度が、相対的に低くなる。言い換えると、センター位置イオン密度及びエッジ位置イオン密度が予め定められた閾値（例えば、２．５Ｅ＋１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）以下となるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４２ＧＨｚ～２．４４ＧＨｚの範囲又は２．４６４ＧＨｚ～２．４８ＧＨｚの範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４２ＧＨｚ～２．４４ＧＨｚの範囲又は２．４６４ＧＨｚ～２．４８ＧＨｚの範囲に存在する場合、プラズマ処理ステップにおいてプラズマ密度が相対的に低い値に維持される。このため、目標周波数特定部１１２は、プラズマ処理ステップにおいてプラズマ密度を相対的に低い値に制御する場合に、２．４２ＧＨｚ～２．４４ＧＨｚの範囲又は２．４６４ＧＨｚ～２．４８ＧＨｚの範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図１１に示すように、発振周波数が２．４４８ＧＨｚ～２．４５６ＧＨｚの範囲に存在する場合に、センター位置イオン密度が、相対的に高くなる。言い換えると、センター位置イオン密度が予め定められた閾値（例えば、３．０Ｅ＋１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）以上となるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４４８ＧＨｚ～２．４５６ＧＨｚの範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４４８ＧＨｚ～２．４５６ＧＨｚの範囲に存在する場合、プラズマ処理ステップにおいてプラズマ密度が相対的に高い値に維持される。このため、目標周波数特定部１１２は、プラズマ処理ステップにおいてプラズマ密度を相対的に高い値に制御する場合に、２．４４８ＧＨｚ～２．４５６ＧＨｚの範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図１１に示すように、発振周波数が２．４６ＧＨｚ～２．４６４ＧＨｚの範囲に存在する場合に、イオン密度が瞬間的に不連続となる現象であるモードジャンプが発生する。言い換えると、モードジャンプが発生しないという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４６ＧＨｚ～２．４６４ＧＨｚの範囲を除く範囲に存在する。つまり、マイクロ波の周波数が２．４６ＧＨｚ～２．４６４ＧＨｚの範囲を除く範囲に存在する場合、プラズマ処理ステップにおいてモードジャンプが発生しない。このため、目標周波数特定部１１２は、２．４６ＧＨｚ～２．４６４ＧＨｚの範囲を除く範囲からマイクロ波の周波数を選択し、選択したマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図１２は、発振周波数と、プラズマ密度との相関関係を示す図（その２）である。図１２に示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図１２において、横軸は、ダミーウエハの径方向の位置［ｍｍ］を示し、縦軸は、処理容器１２の内部のプラズマ密度の一例であるイオン密度［ｉｏｎｓ／ｃｍ３］を示している。すなわち、図１２は、ダミーウエハのセンター位置を「０」として、ダミーウエハのセンター位置から「３００（ｍｍ）」の位置までのイオン密度の分布を示すものである。なお、図１２おいて、ダミーウエハのセンター位置から「１５０（ｍｍ）」の位置が、ダミーウエハのエッジ位置であるものとする。
　また、図１２において、グラフ５８１は、発振周波数が２．４５０ＧＨｚである場合のイオン密度の分布を示すグラフである。グラフ５８２は、発振周波数が２．４５５ＧＨｚである場合のイオン密度の分布を示すグラフである。グラフ５８３は、発振周波数が２．４６０ＧＨｚである場合のイオン密度の分布を示すグラフである。グラフ５８４は、発振周波数が２．４６５ＧＨｚである場合のイオン密度の分布を示すグラフである。グラフ５８５は、発振周波数が２．４７０ＧＨｚである場合のイオン密度の分布を示すグラフである。
　なお、図１２では、処理ガスとしてＮ２：５００ｓｃｍが用いられ、マイクロ波の進行波の電力として１．５ｋＷが用いられ、処理容器１２の内部の圧力として１００ｍＴｏｒｒが用いられたものとする。
　図１２に示すように、発振周波数が２．４６０ＧＨｚである場合に、ダミーウエハのセンター位置に対応するイオン密度と、エッジ位置に対応するイオン密度との差が、５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３）以下に収まる。言い換えると、ダミーウエハのセンター位置に対応するイオン密度と、エッジ位置に対応するイオン密度との差が予め定められた閾値（例えば、５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３））以下となるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４６０ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が２．４６０ＧＨｚである場合、プラズマ処理ステップにおいて、ダミーウエハのセンター位置に対応するイオン密度と、エッジ位置に対応するイオン密度との差が５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３）以下に制御される。このため、目標周波数特定部１１２は、プラズマ処理ステップにおいてウエハの径方向に沿ったプラズマ密度の分布を均一な分布に制御する場合に、２．４６０ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図１２に示すように、発振周波数が２．４５０ＧＨｚ又は２．４５５ＧＨｚである場合に、ダミーウエハのセンター位置に対応するイオン密度と比較して、エッジ位置に対応するイオン密度が、５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３）以上高くなる。言い換えると、ダミーウエハのセンター位置に対応するイオン密度と比較して、エッジ位置に対応するイオン密度が、５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３）以上高くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４５０ＧＨｚ又は２．４５５ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が、２．４５０ＧＨｚ又は２．４５５ＧＨｚである場合、プラズマ処理ステップにおいて、ダミーウエハのセンター位置に対応するイオン密度と比較して、エッジ位置に対応するイオン密度が高いイオン密度分布が実現される。このため、目標周波数特定部１１２は、プラズマ処理ステップにおいてウエハのエッジ位置に対応するイオン密度を増大させる制御を行う場合、２．４５０ＧＨｚ又は２．４５５ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　また、図１２に示すように、発振周波数が２．４６５ＧＨｚ又は２．４７０ＧＨｚである場合に、ダミーウエハのエッジ位置に対応するイオン密度と比較して、センター位置に対応するイオン密度が、５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３）以上高くなる。言い換えると、ダミーウエハのエッジ位置に対応するイオン密度と比較して、センター位置に対応するイオン密度が、５（ｉｏｎｓ／ｃｍ３）以上高くなるという所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数は、２．４６５ＧＨｚ又は２．４７０ＧＨｚである。つまり、マイクロ波の周波数が、２．４６５ＧＨｚ又は２．４７０ＧＨｚである場合、プラズマ処理ステップにおいて、ダミーウエハのエッジ位置に対応するイオン密度と比較して、センター位置に対応するイオン密度が高いイオン密度分布が実現される。このため、目標周波数特定部１１２は、プラズマ処理ステップにおいてウエハのセンター位置に対応するイオン密度を増大させる制御を行う場合、２．４６５ＧＨｚ又は２．４７０ＧＨｚを、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図１３は、発振周波数と、プラズマ密度との相関関係を示す図（その３）である。図１３に示す相関関係は、相関関係取得部１１１によって取得される。図１３において、横軸は、マイクロ波の進行波の電力［Ｗ］を示し、縦軸は、処理容器１２の内部のプラズマ密度の一例であるイオン密度［ｉｏｎｓ／ｃｍ３］を示している。
　また、図１３において、丸で示したポイント群５９１は、発振周波数が２．４４ＧＨｚである場合のイオン密度を示している。また、四角で示したポイント群５９２は、発振周波数が２．４５ＧＨｚである場合のイオン密度を示している。また、三角で示したポイント群５９３は、発振周波数が２．４６ＧＨｚである場合のイオン密度を示している。
　図１３に示すように、マイクロ波の進行波の電力と、発振周波数との組合せに依っては、イオン密度が瞬間的に不連続となる現象であるモードジャンプが発生することがある。例えば、マイクロ波の進行波の電力が約１２８０Ｗに設定される場合を想定する。すると、発振周波数が２．４４ＧＨｚである場合に、モードジャンプが発生する。言い換えると、マイクロ波の進行波の電力が約１２８０Ｗに設定される場合、マイクロ波の周波数が２．４４ＧＨｚを除く他の周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ又は２．４６ＧＨｚ）に設定されることにより、プラズマ処理ステップにおいてモードジャンプの発生が回避される。このため、目標周波数特定部１１２は、マイクロ波の進行波の電力が約１２８０Ｗに設定される場合、２．４４ＧＨｚを除く他の周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ又は２．４６ＧＨｚ）を、プラズマ処理ステップに対して予め定められた目標周波数として特定する。
　図４の説明に戻る。周波数調整部１１３は、被処理体Ｗをプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。具体的には、周波数調整部１１３は、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、目標周波数特定部１１２によって特定された目標周波数に調整する。例えば、周波数調整部１１３は、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化する着火ステップが実行される場合に、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、着火ステップに対して特定された目標周波数に調整する。また、例えば、周波数調整部１１３は、処理ガスのプラズマにより被処理体Ｗをプラズマ処理するプラズマ処理ステップが実行される場合に、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、プラズマ処理ステップに対して特定された目標周波数に調整する。
　また、周波数調整部１１３は、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に異なる目標周波数に調整する。例えば、マイクロ波を用いて処理ガスをプラズマ化する着火ステップが、処理ガスのプラズマにより被処理体Ｗをプラズマ処理するプラズマ処理ステップに切り替えられる場合を想定する。この場合、周波数調整部１１３は、着火ステップがプラズマ処理ステップに切り替えられるタイミングで、マイクロ波の周波数を着火ステップに対応する目標周波数とは異なる、プラズマ処理ステップに対応する目標周波数に調整する。
　また、周波数調整部１１３は、切り替えられたステップが実行される期間において、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を目標周波数に保持する。
　なお、上述の例では、周波数調整部１１３は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、目標周波数特定部１１２によって特定された目標周波数に調整する例を示したが、開示の技術はこれには限られない。例えば、記憶部１０３に保存されたプロセスレシピの中に、目標周波数が複数のステップの各々に対応づけられて記憶される場合には、周波数調整部１１３は、以下のようにマイクロ波の周波数を調整する。すなわち、周波数調整部１１３は、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、プロセスレシピを参照し、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、プロセスレシピにおいて切り替え先のステップに対応付けられた目標周波数に調整する。
　また、上述の例では、目標周波数がステップ毎に異なる例を示したが、開示の技術はこれには限られず、目標周波数が複数のステップのうち少なくとも２つのステップにおいて同一であっても良い。
　次に、一実施形態に係るプラズマ処理装置１を用いたプラズマ処理方法の処理の流れの一例を説明する。図１４は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　図１４に示すように、コントローラ１０１は、処理開始タイミングが到来すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、ダミーウエハをステージ１４に設置する（ステップＳ１０２）。
　コントローラ１０１の相関関係取得部１１１は、記憶部１０３に保存されたプロセスレシピを参照し、プロセスレシピに含まれる複数のステップのうち１つのステップを選択する（ステップＳ１０３）。相関関係取得部１１１は、ステージ１４にダミーウエハが載置されている状態で、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数と、選択されたステップに適用される所定のパラメータとの相関関係を取得する（ステップＳ１０４）。
　続いて、目標周波数特定部１１２は、相関関係を用いて、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数を、選択されたステップの目標周波数として特定する（ステップＳ１０５）。
　相関関係取得部１１１は、プロセスレシピに含まれる全てのステップを選択していない場合には（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理をステップＳ１０３に戻す。一方、相関関係取得部１１１は、プロセスレシピに含まれる全てのステップを選択した場合には（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、ダミーウエハを処理容器１２の外部へ搬出する（ステップＳ１０７）。
　続いて、目標周波数特定部１１２は、プロセスレシピに含まれる複数のステップの各々に対応付けて、目標周波数をプロセスレシピの一部として記憶部１０３に格納する（ステップＳ１０８）。
　続いて、コントローラ１０１は、被処理体Ｗをステージ１４に設置し（ステップＳ１０９）、記憶部１０３に保存されたプロセスレシピを参照し、プロセスレシピに含まれる複数のステップのうち最初のステップの実行を開始する（ステップＳ１１０）。
　続いて、コントローラ１０１の周波数調整部１１３は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、開始されるステップの目標周波数に調整する（ステップＳ１１１）。
　続いて、コントローラ１０１は、全てのステップが実行されていない場合には（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、実行中のステップを次のステップに切り替え、切り替え先のステップの実行を開始し（ステップＳ１１３）、処理をステップＳ１１１に戻す。ステップＳ１１１において、周波数調整部１１３は、ＰＬＬ発振器１６によって発振されるマイクロ波の周波数を、プロセスレシピにおいて切り替え先のステップに対応付けられた目標周波数に調整する。
　一方、コントローラ１０１は、全てのステップが実行された場合には（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、被処理体Ｗを処理容器１２の外部へ搬出し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。
　上述したように、一実施形態のプラズマ処理装置１は、被処理体Ｗをプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する。例えば、プラズマ処理装置１は、着火ステップが実行される場合、処理ガスが十分にプラズマ化される目標周波数にマイクロ波の周波数を調整する。また、例えば、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理ステップが実行される場合、プラズマの均一性が保たれる目標周波数にマイクロ波の周波数を調整する。その結果、一実施形態のプラズマ処理装置１によれば、被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、マイクロ波の周波数をステップ毎に最適な周波数に調整することができる。
　また、一実施形態のプラズマ処理装置１によれば、以下の副次的な効果も得られる。すなわち、プラズマ着火ステップにおいては、最も着火しやすい周波数に設定でき、より少ない電力で着火が可能になり、電極部材の消耗、パーティクルの発生を抑えることができる。また、着火ステップとプロセスステップの間で条件の変更は必要なく、周波数の変更のみで終了するので、プロセス時間が大幅に短縮される。また、プロセスステップにおいては、ガス種および条件によって異なる最適な周波数に設定することで、マイクロ波が効率良くプラズマに吸収され結果として、プラズマ密度が高く、プラズマが安定し、プラズマ密度の面内均一性が高く、装置毎のプロセス条件の差が少ないプラズマ処理方法を提供することができる。プラズマ状態の変化するいわゆるモードジャンプが生じる周波数領域を避ける周波数に設定することで安定したマージンの広いプラズマを提供することができる。
　また、一実施形態のプラズマ処理装置１は、複数のステップが実行される前に、ステージ１４にダミーウエハが載置されている状態で、マイクロ波の周波数と、複数のステップの各々に適用される所定のパラメータとの相関関係を取得する。そして、プラズマ処理装置１は、相関関係を用いて、所定の条件を満たすパラメータに対応するマイクロ波の周波数を目標周波数として特定する。そして、プラズマ処理装置１は、複数のステップの各々が実行される場合に、複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、マイクロ波の周波数を、相関関係を用いて特定された目標周波数に調整する。その結果、一実施形態のプラズマ処理装置１によれば、複数のステップが実行される前に、ステップ毎に最適なマイクロ波の周波数を自動的に特定することができる。
（他の実施形態）
　以上、一実施形態のプラズマ処理装置１について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。以下では、他の実施形態について説明する。
　例えば、図１５に示すように、プラズマ処理装置１において、検出器２４及び検出器２５の配置位置と、チューナ２６の配置位置とを入れ替えても良い。なお、図１５は、他の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成例を示す図である。
　また、上記実施形態では、導波管２２によってマイクロ波が導波される例を示したが、実施形態はこれに限定されない。例えば、導波管２２に代えて同軸ケーブルを用いてマイクロ波を導波するようにしても良い。
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
３０　スロット板
３８　ガス供給系
８０　分光センサ
８１　真空計
８２　プラズマ分布撮影カメラ
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
１１１　相関関係取得部
１１２　目標周波数特定部
１１３　周波数調整部

Claims (7)

  1. 　処理容器と、
    　前記処理容器の内部に設けられ、被処理体が載置される載置台と、
    　プラズマ反応に用いられる処理ガスを前記処理容器の内部へ供給するガス供給機構と、
    　マイクロ波発振器を含み、該マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて、前記処理容器の内部へ供給された前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と、
    　前記被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、前記複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整する調整部と
    　を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 　前記調整部は、前記複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に異なる前記目標周波数に調整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。
  3. 　前記調整部は、さらに、切り替えられたステップが実行される期間において、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を前記目標周波数に保持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。
  4. 　プロセスを実行するためのプロセスレシピの中に、前記目標周波数が前記複数のステップの各々に対応付けられて記憶され、
    　前記調整部は、
    　前記複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、前記プロセスレシピを参照し、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を、前記プロセスレシピにおいて切り替え先のステップに対応付けられた前記目標周波数に調整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。
  5. 　前記複数のステップが実行される前に、前記載置台に前記被処理体とは別の被処理体が載置されている状態で、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数と、前記複数のステップの各々に適用される所定のパラメータとの相関関係を取得する取得部と、
    　前記取得部によって取得された前記相関関係を用いて、所定の条件を満たすパラメータに対応する前記マイクロ波の周波数を前記目標周波数として特定する特定部と
    　をさらに備え、
    　前記調整部は、前記複数のステップの各々が実行される場合に、前記複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数を、前記特定部によって特定された前記目標周波数に調整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。
  6. 　前記パラメータは、（１）前記処理容器の内部における特定波長のプラズマの発光強度、（２）前記発光強度の単位時間の変化量、（３）前記マイクロ波発振器と前記処理容器との間のインピーダンスを整合するためのチューナに設けられた可動板の位置、（４）前記マイクロ波の進行波の電力、（５）前記マイクロ波の反射波の電力、（６）画像処理により得られた、プラズマ分布を示す画素値、（７）前記処理容器の内部の圧力、（８）前記処理ガスの流量、（９）バイアス電力、及び（１０）前記処理容器の内部のプラズマ密度のうち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５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　処理容器と、
    　前記処理容器の内部に設けられ、被処理体が載置される載置台と、
    　プラズマ反応に用いられる処理ガスを前記処理容器の内部へ供給するガス供給機構と、
    　マイクロ波発振器を含み、該マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波を用いて、前記処理容器の内部へ供給された前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成機構と
    　を備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
    　前記被処理体をプラズマ処理するための複数のステップの各々が実行される場合に、前記複数のステップの各々が切り替えられるタイミングで、前記マイクロ波発振器によって発振されるマイクロ波の周波数をステップ毎に予め定められた目標周波数に調整することを特徴とするプラズマ処理方法。
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