(57)【要約】【課題】プラズマをより確実に着火させる。【解決手段】プラズマ処理装置は、処理容器と、ガス供給部と、電力供給部と、周波数制御部とを備える。処理容器は、被処理体を収容する。ガス供給部は、処理容器内に処理ガスを供給する。電力供給部は、処理容器内に所定の周波数帯の電力を供給することにより、処理容器内に処理ガスのプラズマを生成する。周波数制御部は、処理容器内に処理ガスのプラズマが生成される際に、電力供給部によって処理容器内に供給される電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数までスイープさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内に所定の周波数帯の電力を供給することにより、前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを生成する電力供給部と、
前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマが生成される際に、前記電力供給部によって前記処理容器内に供給される前記電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数までスイープさせる周波数制御部と
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記周波数制御部は、
前記電力の周波数を前記第１の周波数から前記第２の周波数まで複数回スイープさせる請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記周波数制御部は、
前記電力の周波数を、１００ＭＨｚあたり５０ミリ秒以下の速度でスイープさせる請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記所定の周波数帯は、マイクロ波帯である請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
処理容器内に被処理体を搬入する搬入工程と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する供給工程と、
前記処理容器内に所定の周波数帯の電力を供給することにより、前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを生成する生成工程と
を含み、
前記生成工程では、前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマが生成される際に、前記処理容器内に供給される前記電力の周波数が第１の周波数から第２の周波数までスイープされるプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの製造工程には、プラズマを用いて処理を行う工程がある。プラズマを用いた処理では、処理容器内に所定周波数の電力が供給されることにより、処理容器内に供給された処理ガスがプラズマ化され、プラズマによって被処理体にエッチング等のプラズマ処理が施される。
【０００３】
ところで、処理容器内にプラズマが存在している状態と、処理容器内にプラズマが存在していない状態とでは、処理容器内の共振条件が異なる。そのため、処理容器内にプラズマが存在している定常状態における共振条件に合わせて、処理容器内に供給される電力の周波数が選択されると、処理容器内にプラズマが生成されない場合がある。
【０００４】
これを回避するために、プラズマの着火時に処理容器内に供給される電力の周波数を、プラズマが励起している定常時よりも相対的に高い周波数にシフトさせる技術が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、プラズマをより確実に着火することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、処理容器と、ガス供給部と、電力供給部と、周波数制御部とを備える。処理容器は、被処理体を収容する。ガス供給部は、処理容器内に処理ガスを供給する。電力供給部は、処理容器内に所定の周波数帯の電力を供給することにより、処理容器内に処理ガスのプラズマを生成する。周波数制御部は、処理容器内に処理ガスのプラズマが生成される際に、電力供給部によって処理容器内に供給される電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数までスイープさせる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、プラズマをより確実に着火することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、マイクロ波の周波数の時間変化の一例を示す図である。
【図３】図３は、マイクロ波の周波数の時間変化の他の例を示す図である。
【図４】図４は、マイクロ波の周波数の時間変化の他の例を示す図である。
【図５】図５は、周波数が固定された単一周波数のマイクロ波を用いた場合のプラズマの発光強度の一例を示す実験結果である。
【図６】図６は、広帯域マイクロ波を用いた場合のプラズマの発光強度の一例を示す実験結果である。
【図７】図７は、周波数をスイープさせたマイクロ波を用いた場合のプラズマの発光強度の一例を示す実験結果である。
【図８】図８は、周波数のスイープ周期とプラズマの発光強度との関係の一例を示す実験結果である。
【図９】図９は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、開示されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が限定されるものではない。
【００１１】
ところで、処理容器内の共振条件は、処理容器内の部品の形状・大きさ・位置、処理ガスの種類、処理容器内の圧力等の様々な要因の影響を受ける。また、処理容器内の部品の形状や位置には、寸法誤差や組付け誤差等が含まれる。また、処理容器内で何度かプラズマ処理が行われた場合、処理容器内の部品に付着したデポの量や、部品の消耗量等が変化する。従って、処理容器内の共振条件は、処理容器内の環境によって変化する。
【００１２】
そのため、設計値に基づいて処理容器内にプラズマが存在しない状態における共振条件に対応する電力の周波数が決定されたとしても、実際の処理において、その周波数の電力では処理容器内でプラズマが生成されない場合がある。
【００１３】
そこで、本開示は、プラズマをより確実に着火することができる技術を提供する。
【００１４】
［プラズマ処理装置１の概要］
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１は、装置本体１０および制御装置１１を備える。装置本体１０は、処理容器１２およびマイクロ波出力装置１６を備える。
【００１５】
処理容器１２は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等によって略円筒状に形成されており、内部に略円筒形状の処理空間Ｓを提供している。処理容器１２は、保安接地されている。また、処理容器１２は、側壁１２ａおよび底部１２ｂを有する。側壁１２ａの中心軸線を、軸線Ｚと定義する。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。底部１２ｂには、排気用の排気口１２ｈが設けられている。また、側壁１２ａの上端部は開口している。
【００１６】
側壁１２ａには、被処理体ＷＰの搬入／搬出を行うための開口１２ｃが形成されている。開口１２ｃは、ゲートバルブＧによって開閉される。
【００１７】
側壁１２ａの上端部には誘電体窓２０が設けられており、側壁１２ａの上端部の開口を上方から塞ぐ。誘電体窓２０の下面は、処理空間Ｓに面している。誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング１９が配置されている。
【００１８】
処理容器１２内には、ステージ１４が設けられている。ステージ１４は、軸線Ｚの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。ステージ１４と誘電体窓２０の間の空間が処理空間Ｓである。ステージ１４の上には、被処理体ＷＰが載置される。
【００１９】
ステージ１４は、基台１４ａおよび静電チャック１４ｃを有する。基台１４ａは、アルミニウム等の導電性の材料により略円盤状に形成されている。基台１４ａは、基台１４ａの中心軸線が軸線Ｚに略一致するように処理容器１２内に配置されている。
【００２０】
基台１４ａは、絶縁性の材料により形成され、軸線Ｚ方向に延伸する筒状支持部４８によって支持されている。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から誘電体窓２０へ向かって延びている。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。
【００２１】
排気路５１の上部には、厚さ方向に複数の貫通穴が形成された環状のバッフル板５２が設けられている。バッフル板５２の下方には上述した排気口１２ｈが設けられている。排気口１２ｈには、排気管５４を介して、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプや自動圧力制御弁等を有する排気装置５６が接続されている。排気装置５６により、処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
【００２２】
基台１４ａは、高周波電極として機能する。基台１４ａには、給電棒６２およ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ＷＰに引き込まれるイオンのエネルギーを制御するのに適した所定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）のバイアス電力をマッチングユニット６０および給電棒６２を介して基台１４ａに供給する。
【００２３】
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。整合器の中には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。
【００２４】
基台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ＷＰを静電気力によって吸着保持する。静電チャック１４ｃは、略円盤状の外形を有し、電極１４ｄ、絶縁膜１４ｅ、および絶縁膜１４ｆを有する。静電チャック１４ｃは、静電チャック１４ｃの中心軸線が軸線Ｚに略一致するように、基台１４ａの上面に配置されている。静電チャック１４ｃの電極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、被覆線６８およびスイッチ６６を介して直流電源６４が電気的に接続されている。静電チャック１４ｃは、直流電源６４から印加される直流電圧により発生する静電気力によって、被処理体ＷＰを上面に吸着保持することができる。また、基台１４ａ上には、エッジリング１４ｂが設けられている。エッジリング１４ｂは、被処理体ＷＰおよび静電チャック１４ｃを囲むように配置されている。エッジリング１４ｂは、フォーカスリングと呼ばれることもある。
【００２５】
基台１４ａの内部には、流路１４ｇが設けられている。流路１４ｇには、図示しないチラーユニットから配管７０を介して冷媒が供給される。流路１４ｇに供給された冷媒は、配管７２を介してチラーユニットに戻される。チラーユニットによって温度が制御された冷媒が基台１４ａの流路１４ｇ内を循環することにより、基台１４ａの温度が制御される。基台１４ａの温度が制御されることにより、基台１４ａ上の静電チャック１４ｃを介して、静電チャック１４ｃ上の被処理体ＷＰの温度が制御される。
【００２６】
また、ステージ１４には、Ｈｅガス等の伝熱ガスを、静電チャック１４ｃの上面と被処理体ＷＰの裏面との間に供給するための配管７４が形成されている。
【００２７】
マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に供給される処理ガスを励起させるためのマイクロ波を出力する。マイクロ波出力装置１６は、マイクロ波の周波数および電力の調整が可能である。マイクロ波出力装置１６は、設定された電力のマイクロ波を、設定周波数範囲で周波数変調させながら発生することができる。本実施形態における周波数変調とは、時間に応じて周波数を変更させることである。周波数変調されたマイクロ波については後述する。マイクロ波出力装置１６は、マイクロ波の周波数を、例えば２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲内で調整することができる。マイクロ波出力装置１６は、周波数制御部の一例である。
【００２８】
また、装置本体１０は、導波管２１、チューナ２６、モード変換器２７、および同軸導波管２８を備える。マイクロ波出力装置１６の出力部は、導波管２１の一端に接続されている。導波管２１の他端は、モード変換器２７に接続されている。導波管２１は、例えば矩形導波管である。導波管２１には、チューナ２６が設けられている。チューナ２６は、可動板２６ａおよび可動板２６ｂを有する。導波管２１の内部空間に対する可動板２６ａおよび可動板２６ｂの各々の突出量を調整することにより、マイクロ波出力装置１６のインピーダンスと負荷のインピーダンスとを整合させることができる。
【００２９】
モード変換器２７は、導波管２１から出力されるマイクロ波のモードを変換し、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は、外側導体２８ａおよび内側導体２８ｂを含む。外側導体２８ａおよび内側導体２８ｂは、略円筒形状を有している。外側導体２８ａおよび内側導体２８ｂは、外側導体２８ａおよび内側導体２８ｂの中心軸線が軸線Ｚに略一致するようにアンテナ１８の上部に配置されている。同軸導波管２８は、モード変換器２７によってモードが変換されたマイクロ波をアンテナ１８に伝送する。
【００３０】
アンテナ１８は、処理容器１２内にマイクロ波を供給する。アンテナ１８は、電力供給部の一例である。アンテナ１８は、誘電体窓２０の上面に設けられている。アンテナ１８は、スロット板３０、誘電体板３２、および冷却ジャケット３４を含む。スロット板３０は、導電性を有する金属によって略円板状に形成されている。スロット板３０は、スロット板３０の中心軸線が軸線Ｚに一致するように誘電体窓２０の上面に設けられている。スロット板３０には、複数のスロット穴３０ａが形成されている。複数のスロット穴３０ａは、例えば複数のスロット対を構成している。複数のスロット対の各々は、互いに交差する方向に延びる長孔形状の二つのスロット穴３０ａを含む。複数のスロット対は、スロット板３０の中心軸線周りの一以上の同心円に沿って配列されている。また、スロット板３０の中央部には、後述する導管３６が通過可能な貫通穴３０ｄが形成されている。
【００３１】
誘電体板３２は、石英等の誘電体材料によって略円盤状に形成されている。誘電体板３２は、誘電体板３２の中心軸線が軸線Ｚに略一致するようにスロット板３０上に設けられている。冷却ジャケット３４は、誘電体板３２上に設けられている。誘電体板３２は、冷却ジャケット３４とスロット板３０との間に設けられている。
【００３２】
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の内部には、流路３４ａが形成されている。流路３４ａには、図示しないチラーユニットから冷媒が供給されるようになっている。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および誘電体板３２の中央部分に形成された開口を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。
【００３３】
同軸導波管２８内を伝搬したマイクロ波は、誘電体板３２内を伝搬して、スロット板３０の複数のスロット穴３０ａから誘電体窓２０に供給される。誘電体窓２０に供給されたマイクロ波は、誘電体窓２０の下面から処理空間Ｓに放射される。
【００３４】
同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内側には、導管３６が設けられている。スロット板３０の中央部には、導管３６が通過可能な貫通穴３０ｄが形成されている。導管３６は、内側導体２８ｂの内側を通って延在しており、ガス供給部３８に接続されている。
【００３５】
ガス供給部３８は、被処理体ＷＰを処理するための処理ガスを導管３６に供給する。ガス供給部３８は、ガス供給源３８ａ、バルブ３８ｂ、および流量制御器３８ｃを含む。ガス供給源３８ａは、処理ガスの供給源である。バルブ３８ｂは、ガス供給源３８ａからの処理ガスの供給および供給停止を制御する。流量制御器３８ｃは、例えばマスフローコントローラ等であり、ガス供給源３８ａからの処理ガスの流量を制御する。
【００３６】
また、装置本体１０は、インジェクタ４１を備える。インジェクタ４１は、導管３６からのガスを誘電体窓２０に形成された貫通穴２０ｈに供給する。誘電体窓２０の貫通穴２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに噴射され、誘電体窓２０から処理空間Ｓに導入されるマイクロ波によって励起される。これにより、処理空間Ｓ内で処理ガスがプラズマ化され、プラズマに含まれるイオンおよびラジカル等により、被処理体ＷＰが処理される。
【００３７】
制御装置１１は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プログラムおよびプロセスレシピ等が記憶されている。プロセッサは、メモリからプログラムを読み出して実行することにより、メモリ内に記憶されたプロセスレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、制御装置１１の各部を統括制御する。
【００３８】
マイクロ波出力装置１６は、例えばＶＣＯ（Voltage  Controlled  Oscillator）を有し、制御装置１１によって設定された電圧に応じた周波数のマイクロ波を発生させる。本実施形態において、マイクロ波出力装置１６は、例えば図２に示すように、周波数ｆLから周波数ｆHの範囲において、周波数が所定周期Ｔでのこぎり波状にスイープするマイクロ波を発生させる。
【００３９】
図２は、マイクロ波の周波数の時間変化の一例を示す図である。本実施形態のマイクロ波では、例えば図２に示されるように、周波数が周波数ｆLから周波数ｆHへ変化した後、再び周波数ｆLから周波数ｆHへ変化している。本実施形態において、周波数ｆLは例えば２．４ＧＨｚであり、周波数ｆHは例えば２．５ＧＨｚである。そのため、マイクロ波出力装置１６は、１００ＭＨｚの周波数範囲を所定周期Ｔでスイープする速度で変化する周波数のマイクロ波を発生させる。周波数ｆLは第１の周波数の一例であり、周波数ｆHは第２の周波数の一例である。
【００４０】
なお、マイクロ波出力装置１６は、例えば図３または図４に示すように周波数ｆLから周波数ｆHの範囲において周波数が所定周期Ｔでスイープするマイクロ波を発生させてもよい。図３および図４は、マイクロ波の周波数の時間変化の他の例を示す図である。図３では、周波数が周波数ｆHから周波数ｆLへ変化した後、再び周波数ｆHから周波数ｆLへ変化している。図４では、周波数が周波数ｆLから周波数ｆHのへ変化した後、周波数ｆHから周波数ｆLへ変化し、再び周波数ｆLから周波数ｆHのへ変化している。
【００４１】
チューナ２６は、導波管２１に設けられている。チューナ２６は、制御装置１１からの制御信号に基づいて図示しないドライバ回路およびアクチュエータにより可動板２６ａおよび可動板２６ｂを動作させる。これにより、チューナ２６は、マイクロ波出力装置１６側のインピーダンスとアンテナ１８側のインピーダンスとを整合するように可動板２６ａおよび可動板２６ｂの突出位置を調整する。なお、可動板２６ａおよび可動板２６ｂの突出位置の調整は、スタブ構造で実現されてもよい。
【００４２】
［プラズマの着火］
処理容器１２の処理空間Ｓ内にプラズマを生成するためには、処理空間Ｓ内に処理ガスが供給され、処理空間Ｓ内の圧力が所定の圧力に制御される。そして、アンテナ１８および誘電体窓２０を介して処理空間Ｓ内に所定の周波数のマイクロ波が放射されることにより、処理空間Ｓ内の処理ガスがプラズマ化される。
【００４３】
しかし、処理空間Ｓ内の共振周波数は、処理容器１２内の部品の状態、処理ガスの種類、処理容器１２内の圧力、および処理容器１２内の各部の温度等の影響を受ける。処理容器１２内の部品の状態としては、例えば、部品の寸法誤差、部品の組付け誤差、部品の消耗、部品に付着した反応副生生物（いわゆるデポ）の量等が考えられる。そのため、処理容器１２内の状態によっては、共振周波数が設計値からずれる場合がある。
【００４４】
そのため、所定周波数（例えば２．４６ＧＨｚ）のマイクロ波を供給しても、例えば図５に示されるように、プラズマが生成されない場合がある。図５は、周波数が固定された単一周波数のマイクロ波を用いた場合のプラズマの発光強度の一例を示す実験結果である。図５の例では、Ｏ原子の発光強度（波長＝７７７ｎｍ）が示されている。プラズマの生成に成功すると、Ｏ原子に対応する波長の光が観測されるが、図５の例では、Ｏ原子に対応する波長の光は観測されなかった。
【００４５】
図５の例では、主に以下の条件で、プラズマの着火が１０回試行された。
処理容器１２内の圧力：１５０ｍＴｏｒｒ
マイクロ波の電力：２４００Ｗ
処理ガス：ＳＦ６／Ｏ２＝１０／２９０ｓｃｃｍ
【００４６】
次に、所定周波数（例えば２．４６ＧＨｚ）を中心とする所定の幅（例えば±５ＭＨｚ）の周波数帯域内に異なる周波数の複数のマイクロ波を含むマイクロ波（以下、広帯域マイクロ波と記載する）を用いてプラズマの生成が試行された。図６は、広帯域マイクロ波を用いた場合のプラズマの発光強度の一例を示す実験結果である。図６の実験において、使用されたマイクロ波以外の条件は、図５に示された実験と同様である。図６の実験でも、プラズマの着火が１０回試行された。
【００４７】
例えば図６に示されるように、広帯域マイクロ波が用いられた場合、プラズマが着火するものの、０．１秒〜０．４秒の範囲で、プラズマの着火タイミングがばらついている。プラズマの着火タイミングがばらつくと、被処理体ＷＰがプラズマに晒される時間がばらつくため、複数の被処理体ＷＰに対するプラズマ処理の再現性が低下する。
【００４８】
次に、図２に示されたように、周波数ｆLから周波数ｆHの範囲において、のこぎり波状に所定周期Ｔで周波数をスイープさせたマイクロ波を用いてプラズマの生成が試行された。図７は、周波数をスイープさせたマイクロ波を用いた場合のプラズマの発光強度の一例を示す実験結果である。
【００４９】
図７の実験において、使用されたマイクロ波以外の条件は、図５に示された実験と同様である。図７の実験で用いられた周波数をスイープさせたマイクロ波において、周波数のスイープ周期Ｔは、５マイクロ秒である。図７の実験でも、プラズマの着火が１０回試行された。
【００５０】
周波数をスイープさせたマイクロ波が用いられた場合、１０回全てにおいて、マイクロ波の供給開始後０．１秒が経過した時点でプラズマが着火している。従って、周波数をスイープさせたマイクロ波を用いることにより、プラズマを確実に着火させることができる。
【００５１】
また、図７に示されるように、プラズマの着火タイミングのばらつきもほとんど観測されなかった。従って、周波数をスイープさせたマイクロ波を用いることにより、プラズマに晒される時間をそれぞれの被処理体ＷＰにおいて略同一にすることができ、複数の被処理体ＷＰに対するプラズマ処理の再現性を向上させることができる。
【００５２】
なお、図７の実験において、マイクロ波の供給開始から０．５秒以降には、周波数をスイープさせたマイクロ波に代えて広帯域マイクロ波が処理容器１２内に供給されている。これにより、プラズマの着火後において、チューナ２６がマイクロ波出力装置１６側のインピーダンスとアンテナ１８側のインピーダンスとを整合するように可動板の突出位置を調整することができる。チューナ２６によるインピーダンス調整が行われると、マイクロ波のエネルギーがプラズマに十分に供給され、プラズマの発光強度（図７の例では、Ｏ原子の発光強度）が増加する。
【００５３】
［周波数のスイープ周期］
次に、周波数をスイープさせたマイクロ波において、周波数のスイープ周期Ｔを変えてプラズマの状態を観察した。図８は、周波数のスイープ周期Ｔとプラズマの発光強度との関係の一例を示す実験結果である。
【００５４】
図８を参照すると、周波数をスイープさせたマイクロ波の供給開始後０．１秒が経過した時点で、プラズマが着火しているのは、スイープ周期Ｔが、５マイクロ秒、０．５ミリ秒、５０ミリ秒、および３００ミリ秒のマイクロ波である。スイープ周期Ｔが５０ミリ秒より長い場合、マイクロ波の供給開始後０．１秒が経過した時点では、スイープ周期Ｔが３００ミリ秒のマイクロ波を除いて、ほとんどのスイープ周期Ｔにおいてプラズマが着火していない。
【００５５】
これに対し、スイープ周期Ｔが５０ミリ秒以下であれば、マイクロ波の供給開始後０．１秒が経過した時点で、いずれのスイープ周期Ｔにおいてもプラズマが着火していた。これは、スイープ周期Ｔが短いと、周波数がスイープされる中で、周波数が処理空間Ｓの共振周波数に一致する頻度が多くなるためと考えられる。これにより、マイクロ波の周波数が処理空間Ｓの共振周波数に一致することで着火したプラズマが失火する前に、再びマイクロ波の周波数が処理空間Ｓの共振周波数に一致することで、プラズマに再びエネルギーが供給され、プラズマが維持されると考えられる。従って、スイープ周期Ｔは、５０ミリ秒以下であることが好ましい。即ち、マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に供給するマイクロ波の周波数を、１００ＭＨｚあたり５０ミリ秒以下の速度でスイープさせることが好ましい。
【００５６】
［プラズマ処理］
図９は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理の一例を示すフローチャートである。図９に例示されたプラズマ処理は、制御装置１１により装置本体１０の各部が制御されることによって実現される。
【００５７】
まず、ゲートバルブＧが開かれ、図示しないロボットアームにより未処理の被処理体ＷＰが開口１２ｃを介して処理容器１２内に搬入され、静電チャック１４ｃの上に載置される（Ｓ１０）。ステップＳ１０は、搬入工程の一例である。そして、ゲートバルブＧが閉じられる。そして、制御装置１１は、バルブ３８ｂを開き、所定流量の処理ガスが処理容器１２内に供給されるように流量制御器３８ｃを制御する。そして、制御装置１１は、排気装置５６を制御し、処理容器１２内の圧力を調整する（Ｓ１１）。ステップＳ１１は、供給工程の一例である。
【００５８】
次に、制御装置１１は、マイクロ波出力装置１６を制御して、アンテナ１８を介して処理容器１２内に第１のマイクロ波を供給する（Ｓ１２）。第１のマイクロ波は、所定の周波数範囲において周波数をスイープさせるマイクロ波である。本実施形態において、第１のマイクロ波の周波数は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの周波数範囲において、５０ミリ秒以下の周期でスイープする。これにより、処理容器１２内において、処理ガスのプラズマが生成される。ステップＳ１２は、生成工程の一例である。
【００５９】
そして、制御装置１１は、第１のマイクロ波の供給が開始されてから所定時間（例えば０．５秒）が経過したか否かを判定する（Ｓ１３）。所定時間が経過していない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、再びステップＳ１２に示された処理が実行される。
【００６０】
一方、所定時間が経過した場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、制御装置１１は、マイクロ波出力装置１６を制御して、第１のマイクロ波に代えて、第２のマイクロ波をアンテナ１８を介して処理容器１２内に供給する（Ｓ１４）。本実施形態において、第２のマイクロ波は、２．４６ＧＨｚを中心とする±５ＭＨｚの周波数帯域内に複数の異なる周波数のマイクロ波を含む広帯域マイクロ波である。
【００６１】
そして、制御装置１１は、高周波電源５８を制御して、マッチングユニット６０および給電棒６２を介して基台１４ａにバイアス電力を供給する。そして、処理容器１２内に生成されたプラズマにより、被処理体ＷＰに対してエッチング等の所定の処理が施される（Ｓ１５）。なお、基台１４ａには、ステップＳ１２より前に高周波電源５８からバイアス電力が供給されていてもよい。
【００６２】
そして、処理が終了した場合、制御装置１１は、マイクロ波出力装置１６を制御して、第２のマイクロ波およびバイアス電力の供給を停止する（Ｓ１６）。そして、制御装置１１は、バルブ３８ｂを閉じすことにより、処理容器１２内への処理ガスの供給を停止する（Ｓ１７）。そして、ゲートバルブＧが開かれ、図示しないロボットアームにより、処理後の被処理体ＷＰが開口１２ｃを介して処理容器１２内から搬出される（Ｓ１８）。そして、本フローチャートに示されたプラズマ処理が終了する。
【００６３】
以上、第１の実施形態について説明した。本実施形態のプラズマ処理装置１は、処理容器１２と、ガス供給部３８と、アンテナ１８と、マイクロ波出力装置１６とを備える。処理容器１２は、被処理体ＷＰを収容する。ガス供給部３８は、処理容器１２内に処理ガスを供給する。アンテナ１８は、処理容器１２内に所定の周波数帯の電力を供給することにより、処理容器１２内に処理ガスのプラズマを生成する。マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に処理ガスのプラズマを生成する際に、アンテナ１８によって処理容器１２内に供給される電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数までスイープさせる。これにより、プラズマをより確実に着火することができる。
【００６４】
また、上記した実施形態において、マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に供給される電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数まで複数回スイープさせる。これにより、プラズマをより確実に着火することができる。
【００６５】
また、上記した実施形態において、マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に供給される電力の周波数を、１００ＭＨｚあたり５０ミリ秒以下の速度でスイープさせる。これにより、プラズマをより確実に着火することができる。
【００６６】
また、上記した実施形態において、アンテナ１８によって処理容器１２内に供給される電力の周波数帯は、マイクロ波帯である。これにより、マイクロ波を用いたプラズマ処理において、プラズマをより確実に着火することができる。
【００６７】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記した実施形態では、マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に供給される電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数まで複数回スイープさせるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、マイクロ波出力装置１６は、処理容器１２内に供給される電力の周波数を第１の周波数から第２の周波数まで、少なくとも１回スイープさせてもよい。処理容器１２内に供給される電力の周波数が第１の周波数から第２の周波数まで、少なくとも１回スイープされることにより、マイクロ波の周波数が処理空間Ｓの共振周波数に少なくとも１回は一致する。これにより、プラズマを着火させることができる。
【００６９】
また、上記した実施形態では、単一周波数のマイクロ波の周波数が、所定の周波数範囲内において所定周期Ｔでスイープされたが、開示の技術はこれに限られない。他の例として、所定周波数を中心とする所定の幅（例えば±５ＭＨｚの周波数帯域内に異なる周波数の複数のマイクロ波を含む広帯域マイクロ波の中心周波数が、所定の周波数範囲内において所定周期Ｔでスイープされてもよい。
【００７０】
また、上記した実施形態では、プラズマ処理の一例として、プラズマエッチング処理が説明されたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いた処理であれば、例えば、成膜処理、改質処理、または洗浄処理等においても、開示の技術を適用することができる。
【００７１】
また、上記した実施形態では、プラズマ源の一例としてマイクロ波プラズマが用いられたが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ源としては、例えば、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）や誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）等であってもよい。
【００７２】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
Ｓ  処理空間
ＷＰ  被処理体
１  プラズマ処理装置
１０  装置本体
１１  制御装置
１２  処理容器
１４  ステージ
１４ａ  基台
１４ｂ  エッジリング
１４ｃ  静電チャック
１６  マイクロ波出力装置
１８  アンテナ
２０  誘電体窓
２１  導波管
２６  チューナ
２７  モード変換器
２８  同軸導波管
３０  スロット板
３２  誘電体板
３４  冷却ジャケット
３８  ガス供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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