JP2002009059A - プラズマエッチング方法および電子デバイスの製造方法並びにプラズマエッチング装置およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、エッチングプロセスの再現性
および加工精度の向上が可能なin-situプロセス制御方
法およびそれを実現する製造装置並びに半導体デバイス
の製造方法を提供することにある。 【解決手段】本発明は、加工の状態を示す複数種類のプ
ロセス変数とプラズマ生成状態を示す複数種類の制御変
数との関係を示すプロセスモデルを格納するプロセスモ
デル格納部と、前記複数種類のプロセス変数を計測する
計測部１０２と、該計測部で計測された複数種類のプロ
セス変数を基に、前記プロセスモデル格納部に格納され
たプロセスモデルに従って所望の制御変数値を算出する
算出部１０４と、該算出部で算出された所望の制御変数
値に基いてプラズマ生成条件を制御する制御部１０２と
を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイスの製
造方法およびそれを実現するプラズマエッチング方法お
よびその装置に係り、特にプラズマエッチング等の製造
プロセスの再現性および加工精度の向上が可能なin-sit
uプロセス制御システムを構成するプラズマ処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子デバイスは、ウエハに対して
成膜、露光、現像、エッチング等の複数の処理工程を繰
り返すことにより形成されている。各々の工程で用いら
れる製造装置は、通常レシピと呼ばれる処理条件を予め
複数種有しており、電子デバイスが必要とする加工形状
に適したレシピが選択され、そのレシピに従って電子デ
バイスは処理される。しかし、前述の製造装置では、レ
シピに従って設定した処理条件は同じであっても、１ウ
エハの処理、あるいは複数枚の処理を繰り返し行う１ロ
ットの処理の間に、処理装置内部の状態が変化し、結果
としてプロセスの再現性や加工精度を損なうといった課
題がある。このことは微細化が進み、装置に許されるプ
ロセスマージンが狭くなる状況において、装置安定化処
理や装置ＱＣ（ＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ）の頻度
や種類を激増させざるを得ず、そのために装置稼働率の
低下を招いている。

【０００３】そこで、特開昭６３−１３２４３１号公報
（従来技術１）に記載されたように、反応室内でのプラ
ズマの特定波長の光を常時検出し、その検出出力で高周
波発振器の出力を制御することで、プラズマ状態を所期
通りに維持するエッチング装置が提案されている。ま
た、特開平８−３３０２７８号公報（従来技術２）で
は、ＣＦ₂分子とＦ原子からの発光強度比を一定に保つ
よう、高周波電力とガス流量のいずれか一方または両方
を制御することで、酸化シリコン薄膜のエッチングにお
いて、エッチング速度の選択性を長期間に渡って再現性
良く保つ方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１、２では、反応に寄与するラジカル、すなわち
エッチャントの発光強度或いは複数のエッチャントの発
光強度比を一定にしているのみであって、エッチング反
応を促進するエネルギーをも一定化しようとする点につ
いて考慮されていない。そのため、エッチング等のプロ
セスの再現性や加工精度が優れる保証を得ることができ
ないものである。また、上記従来技術１、２では、モニ
タリングするもの（以下プロセス変数と称す）と制御す
るもの（以下制御変数と称す）を規定するのみであっ
て、制御方式の具体的な提示はなされていないものであ
る。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
プラズマエッチング等のプラズマプロセスの再現性およ
び加工精度の向上を可能にしたプラズマエッチング方法
およびその装置並びにプラズマ処理装置を提供すること
にある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、微細な加工を
安定して実現できるようにして品質の向上および歩留ま
りの向上を図った電子デバイスの製造方法を提供するこ
とにある。また、本発明の更に他の目的は、シーズニン
グ（空放電）を殆ど不要にして装置稼働率を向上させた
プラズマエッチング装置およびプラズマ処理装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、チャンバ内の被処理基板の上方にプラズ
マを生成し、この生成されたプラズマ中のイオンを前記
被処理基板に印加されたバイアスにより引き込んで前記
被処理基板の表面に形成された被エッチング材に対して
エッチングを行うプラズマエッチング方法において、エ
ッチャントの状態を示す複数種類のプロセス変数を計測
する計測過程と、該計測過程で計測された複数種類のプ
ロセス変数を基に、プロセスモデルに従ってプラズマ生
成状態を示す所望の制御変数値を算出する算出過程と、
該算出過程で算出された所望の制御変数値に基いてプラ
ズマ生成条件を制御する制御過程とを有することを特徴
とする。

【０００８】また、本発明は、前記プラズマエッチング
方法において、前記複数種類のプロセス変数が、被処理
基板の表面に印加される自己バイアス電圧と、プラズマ
中の少なくとも一つの化学種の発光強度とを含むことを
特徴とする。

【０００９】また、本発明は、前記プラズマエッチング
方法において、前記所望の制御変数値が、前記チャンバ
内に導入されるエッチング用ガスの流量値またはプラズ
マを生成するための高周波電力値を含むことを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明は、電子デバイスを構成する
薄膜のプラズマエッチングプロセスにおいて、プラズマ
中の少なくとも一つの化学種の発光強度と、電子デバイ
スを設置した高周波電極表面に生じる自己バイアス電圧
Ｖdcとがほぼ一定になるようにプラズマ生成条件を制御
（調整）することを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、前記のプラズマエッチン
グ方法を用いて電子デバイスを製造することを特徴とす
る電子デバイスの製造方法である。

【００１２】また、本発明は、チャンバ内の被処理基板
の上方にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記
被処理基板にバイアスを印加するバイアス印加手段とを
備え、前記プラズマ生成手段で生成されたプラズマ中の
イオンを前記バイアス印加手段で被処理基板に印加され
たバイアスにより引き込んで前記被処理基板の表面に形
成された被エッチング材に対してエッチングを行うプラ
ズマエッチング装置において、エッチャントの状態を示
す複数種類のプロセス変数とプラズマ生成状態を示す複
数種類の制御変数との関係を示すプロセスモデルを格納
するプロセスモデル格納部と、前記複数種類のプロセス
変数を計測する計測部と、該計測部で計測された複数種
類のプロセス変数を基に、前記プロセスモデル格納部に
格納されたプロセスモデルに従って所望の制御変数値を
算出する算出部と、該算出部で算出された所望の制御変
数値に基いてプラズマ生成条件を制御する制御部とを備
えたことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、前記プラズマエッチング
装置において、更に、前記プロセス変数の種類と前記制
御変数の種類とを入力して設定する入力部（定義画面を
含む。）を備えたことを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、前記プラズマエッチング
装置において、前記プロセスモデルとして、計測部で計
測される複数種類のプロセス変数を、該複数種類のプロ
セス変数の目標値に追従させるコントロールモデルを含
むことを特徴とする。

【００１５】また、本発明は、前記プラズマエッチング
装置において、更に、前記プロセスモデルにおける制御
パラメータを入力して設定する入力部を備えたことを特
徴とする。

【００１６】また、本発明は、チャンバ内の被処理基板
の上方にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記
被処理基板若しくは被処理基板を載置する電極にバイア
スを印加するバイアス印加手段とを備え、前記プラズマ
生成手段で生成されたプラズマ中のイオンを前記バイア
ス印加手段で印加されたバイアスにより引き込んで前記
被処理基板の表面を処理するプラズマ処理装置におい
て、加工の状態を示す複数種類のプロセス変数とプラズ
マ生成状態を示す複数種類の制御変数との関係を示すプ
ロセスモデルを格納するプロセスモデル格納部と、前記
複数種類のプロセス変数を計測する計測部と、該計測部
で計測された複数種類のプロセス変数を基に、前記プロ
セスモデル格納部に格納されたプロセスモデルに従って
所望の制御変数値を算出する算出部と、該算出部で算出
された所望の制御変数値に基いてプラズマ生成条件を制
御する制御部とを備えたことを特徴とする。また、本発
明は、プラズマ生成条件の制御部をガス流量および高周
波電力のいずれかもしくは両方の制御であることとし
た。

【００１７】また、本発明は、前記プロセス制御方法を
実行する手段として、装置制御部に与える制御変数と装
置計測部より得るプロセス変数を設定する機能と、設定
した制御変数の値とプロセス変数の値との関係をプロセ
スモデル化（数式化）する機能と、得られたプロセスモ
デルに基づきプロセス変数の計測値を元に制御変数値を
設定する機能を有する、in-situプロセス制御システム
を構築したことを特徴とする。より具体的にin-situプ
ロセス制御システムの機能について説明すると、制御対
象となるエッチング装置のハードウエア構成およびワー
クの処理機構に応じて、制御変数とプロセス変数を自由
に選択可能とした。これにより作業者は自分の想定する
ワークの処理モデルに基づき、これを数学的に記述する
ための処理変数およびプロセス変数の設定が可能となっ
た。

【００１８】また、両変数を関係づける数式を導出する
ために、複数の制御変数を任意に変化させたときのプロ
セス変数の値を測定し、ファイル保存を可能とした。そ
してこれら任意の制御変数値とプロセス変数値のデータ
セットから系を線形と仮定した場合の関係式ｄＸ／ｄｔ
＝ＡＸ＋ＢＵ（但しＸはプロセス変数ベクトル、Ｕは制
御変数ベクトル）におけるパラメータＡ、Ｂの算出を可
能とした。これにより対象となる装置のプロセスモデル
の導出が可能となった。

【００１９】また、種々の制御アルゴリズムの中から、
系の制御に用いるアルゴリズムの選択を可能とし、導出
したプロセスモデルで記述される系を、選択したアルゴ
リズムで制御する場合の制御アルゴリズムの構築を可能
とした。これにより種々の制御アルゴリズムを用いた制
御モデルの実装が可能となった。

【００２０】以上説明したように、制御変数とプロセス
変数との関係を数式化（プロセスモデルを導出）し、該
プラズマモデルに基づいた制御方式を実行した結果、エ
ッチング反応に寄与するエッチャント量のみならず、基
板に入射しエッチングを促進するエネルギーを与える、
イオンのエネルギーをもほぼ一定化することが実験によ
り確認でき、その結果、シーズニング（空放電）を殆ど
不要にすることができ、エッチング反応の再現性を向上
させることが可能となった。殊に、シリコンと酸素を含
む薄膜をエッチングする際には、酸化膜のエッチャント
であるＣＦ₂或いはＣＦの発光強度、及びシリコン窒化
膜やシリコンのエッチャントであるＦの発光強度、及び
基板バイアス電圧Ｖdcをほぼ一定化するように、プラズ
マモデルに基づいてプラズマ生成条件を制御（調整）す
ることで、エッチング反応の選択性及び加工精度を向上
させることができる。

【００２１】また、この制御アルゴリズムを用い、対象
装置のin-situプロセス制御を可能とした。これにより
プロセス状態を代表するプロセス変数の値をほぼ一定値
に保つような制御変数設定が可能となり、エッチングプ
ロセスの再現性や加工精度の向上が図れた。本発明の中
で述べたin-situプロセス制御システムは、制御系と、
装置の状態を把握するための測定系を有するあらゆる製
造装置に対して有効である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図面を
用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係るin-situ
（インサイチ）制御システムを付加したエッチング装置
の全体構成を示した図である。即ち、ウエハ等の被処理
基板を処理するエッチング装置１０１に備えられたin-s
itu制御システムは、上記エッチング装置１０１を稼働
させるためのプラズマ生成条件を制御する制御部１０２
と、上記エッチング装置１０１のプロセス状態を把握す
るためのプロセス変数を計測する計測部１０３と、該計
測部１０３で計測されるプロセス変数を基に、プロセス
モデルに従って制御変数を算出し、この算出された制御
変数を上記制御部１０２に対して設定するプロセス制御
部１０４とを通信ネットワーク１０５で接続して構成さ
れる。

【００２３】上記プロセス制御部１０４によって設定さ
れる制御変数（制御変数値）を基に、プラズマ生成条件
を制御する制御部１０２は、例えばＲＦ電源（高周波電
源：プラズマ放電の励起用として用いられる電源）１０
２ａ、およびＣ₄Ｆ₈、Ｏ₂のプロセスガスの各々の流量
を制御（調整）するマスフローコントローラ（以下ＭＦ
Ｃと略す）１０２ｂ、１０２ｃ等で構成される。更に、
制御部１０２は、基板に印加するバイアス電源１０２ｄ
を含めて構成しても良い。上記各プロセスガスの供給を
自動に行う流量制御装置（ＭＦＣ）１０２ｂ、１０２ｃ
は、上記各プロセスガスの流量を電気的に計測する装置
（マスフローメータ）、コントロールバルブ、および電
気回路を組み合わせて構成される。また、上記プラズマ
生成条件としては、例えばＲＦ電源１０２ａからアンテ
ナ２０２に印加する高周波（ＲＦ）パワー、およびマス
フローコントローラ１０２ｂ、１０２ｃで制御されてガ
ス導入部２０６から導入されるＣ₄Ｆ₈等のプロセスガス
の流量等を選択する。更に、上記プラズマ生成条件とし
ては、基板に印加する基板バイアスパワーを選択しても
よい。また、上記プロセス制御部１０４によって設定さ
れる制御変数としては、ＣＦ₂の生成量に寄与するＣ₄Ｆ
₈のプロセスガスの流量と、プラズマ放電を発生させる
ための励起ＲＦパワーとを選択した。更に、制御変数と
しては、入射イオンエネルギーに寄与する基板に印加さ
れる基板バイアスパワーを選択しても良い。

【００２４】上記プロセス変数を計測する計測部１０３
は、例えば発光分光計（以下ＯＥＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）と略
す）１０３ａ、および電圧計１０３ｂ等で構成される。
従って、計測部１０３で計測されるプロセス変数として
は、発光分光計１０３ａによりビューポート２０８を通
して計測される、基板２０４の近傍におけるエッチャン
ト量を反映するＣＦ₂ラジカル発光強度、および電圧計
１０３ｂで計測される、入射するイオンのエネルギーを
反映する基板の自己バイアスＶdcを選択した。

【００２５】以上説明したように、in-situプロセス制
御システムは、プロセス制御部１０４において、予め選
択された上記プロセス変数や制御変数について、エッチ
ング装置における関係式を把握し（エッチング装置にお
けるプロセスモデルを同定し）、これを用いて、プロセ
ス変数計測部１０３から得るプロセス変数値を元に最適
な制御変数値を算出し、この算出された制御変数値を制
御変数設定部を介して制御部１０２に対して設定し、エ
ッチング装置１０１に対してin-situプロセス制御を可
能に構成した。

【００２６】このように、本発明は、特に、次に説明す
るように、エッチング装置におけるプロセスモデルを同
定（導出）し、この同定されたプロセスモデルに従って
in-situプロセス制御をすることによって、後述するよ
うに、エッチング装置においてウェハ等の処理基板の処
理枚数に関係なく常にエッチングレートを一定にするこ
とができ、シーズニング（空放電）を不要とすることを
実験によって確かめられたことにある。即ち、予め、あ
るエッチング装置において、複数の制御変数Ｕを任意に
変化させたときのプロセス変数の値Ｘを測定し、これら
任意の制御変数値Ｕとプロセス変数値Ｘのデータセット
から系を線形と仮定した場合の次に示す（数１）式から
行列定数であるパラメータＡ、Ｂを算出することによ
り、制御対象となるエッチング装置におけるプロセスモ
デルを同定（導出）することが可能となり、このプロセ
スモデルをプロセス制御部１０４内に設けられたメモリ
（図示せず）もしくはネットワーク１０５を介して接続
された記憶装置（図示せず）に入力して格納しておけば
良い。当然、エッチング装置毎に、予め、プロセスモデ
ルの同定を行って、上記メモリもしくは記憶装置に格納
しておいてもよい。

【００２７】

【数１】

【００２８】但しＸはプロセス変数ベクトル、Ｕは制御
変数ベクトルである。Ａ，Ｂは、各々予め定められるパ
ラメータである。

【００２９】次に、以上説明した本発明に係るin-situ
制御システムを、ＩＣＰ(Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃ
ｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ)エッチング装置に適用し
た実施例について説明する。図２はＩＣＰエッチング装
置の概略図である。ＩＣＰエッチング装置は、ＲＦ電源
１０２ａとしてのラジオ波領域（例えば１３．５６ＭＨ
ｚ）の電磁波２０１をコイル状のアンテナ２０２に供給
し、低いガス圧力で高密度なプラズマを形成する。生成
したプラズマ中のイオンを、基板２０４に印加したバイ
アス２０３により設置した基板２０４に引き込み、生ず
る熱エネルギーにより、エッチャントであるラジカルと
基板上の被エッチング材とのエッチングが促進される。

【００３０】被エッチング材がＳｉＯ₂である場合、流
量制御装置（ＭＦＣ）１０２ｂ、１０２ｃによって流量
が制御されたＣとＦを含むフルオロカーボン系、および
Ｏ₂のプロセスガスがガス導入部２０６からチャンバ内
に導入される。なお、圧力調整弁２０７は、チャンバ内
の圧力が所望の値になるように調整するものである。試
料台電極２０９は、被エッチング基板２０４を載置する
ようにチャンバ内に設けられ、直流バイアス電源２０３
と基板の自己バイアスＶdcを計測する電圧計１０３ｂと
が接続される。電極２１０は、接地されて試料台電極２
０９に対向するようにチャンバ内に設けられる。

【００３１】そして、被エッチング材がＳｉＯ₂である
ＳｉＯ₂エッチングでは、ＣとＦを含むフルオロカーボ
ン系のガスが、ガス導入部２０６から導入されて使用さ
れ、Ｃ_xＦ_yラジカルがエッチングに寄与するエッチャン
トとなる。図３には、Ｃ₄Ｆ₈ガスを用いてＳｉＯ₂を堆
積した基板を５枚エッチング処理した場合における発光
分光計１０３ａによりビューポート２０８を通して測定
されるＣＦ₂ラジカルの発光強度を示す。測定は２回行
ったが２回とも発光強度の立ち上がりは緩やかであり、
最初の２枚のウエハの処理状態と後の３枚とは大きく異
なった。これは、チャンバ壁面にエッチャントが消費さ
れてしまうことにより生じる現象でチャンバーブリージ
ングと呼ばれる。チャンバーブリージングはチャンバー
クリーニング後、チャンバー内壁が清浄であるとき生
じ、内壁にカーボン系の薄膜が形成されるとともに減衰
する。しかしチャンバーブリージングの影響がなくなっ
た３枚目以降も発光強度は徐々に変化し続けた。また１
回目と２回目の測定結果は、グラフの形状こそ似ている
ものの、その値が異なり再現性は得られなかった。この
ように、測定されるエッチャント量を反映するＣＦ２ラ
ジカル発光強度は、チャンバーブリージングによるエッ
チャントの損失の影響を受け、エッチング装置の運転開
始時において大幅に変動し、しかも通常状態でも変動す
ることになる。

【００３２】ところで、上記エッチング反応は、エッチ
ングのメカニズムより、エッチャント量と基板へ入射す
るイオンエネルギーとに関係すると考えられる。そこ
で、計測部１０３で計測するプロセス変数としては、エ
ッチャント量を反映するＣＦ₂ラジカル発光強度と、入
射するイオンのエネルギーを反映する基板の自己バイア
スＶdcとした。また、制御部１０２に対して設定される
制御変数としては、ＣＦ₂生成量に寄与する因子である
プロセスガス流量と、プラズマを励起するためのＲＦパ
ワーとした。

【００３３】以下、これらの変数を用いて、in-situ制
御システムの機能（上記（数１）式で示されるプロセス
モデル）に従ってＩＣＰエッチング装置を制御した結果
について説明する。図４には、in-situ制御システムの
ソフトウエア構成を示す。即ち、 in-situ制御システム
におけるプロセス制御部１０４は、エッチング装置１０
１に対してプロセスモデル同定用データ計測やin-situ
制御を行う実行系４１０と、実行系４１０において得ら
れたデータを用いたパラメータの算出に基づくプロセス
モデルの同定やフィードバック制御設計（ＰＩＤ，ＭＢ
Ｃ，・・）、の計算処理を担当する開発系４０１より成
る。実行系４１０は、データの収集・表示機能が容易に
作成できる計測用プログラミングシステム（ＳＣＡＤ
Ａ）、を用いて作成される。開発系４０１は、数値計算
殊に行列計算を得意とする会話型プログラムを用いて作
成される。開発系４０１は、基本的には、予め、上記
（数１）式で示されるプロセスモデル（最適ゲインＫや
各種プロセス変数の目標値等の制御パラメータも含む）
を同定してメモリもしくは記憶装置に格納しておく部分
である。即ち、開発系４０１は、プラズマエッチングダ
イナミクスのモデル化する部分４０１１と、測定データ
とモデルとの比較による例えば（数１）式におけるパラ
メータＡ，Ｂの算出する部分４０１２と、同定されたプ
ロセスモデル（上記（数１）式による制御対象および最
適制御ゲインＫ）に基づくフィードバック制御設計部分
（ＰＩＤ制御、図１２に示すＭＢＣ（Ｍｏｄｅｌ Ｂａ
ｓｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、・・）４０１３とから構成
される。また、実行系４１０は、開発系４０１において
モデル化部分４０１１でモデル化されたモデルに従って
プロセス変数と制御変数とを設定する設定部分４１０１
と、該設定部分４１０１によってエッチング装置１０１
の制御部１０２に対して設定された制御変数（送出され
るＭ系列信号）を基に、計測部１０３からプロセス変数
値を計測し、この測定値（測定データ）を開発系４０１
のパラメータ算出部分４０１２に提供するプロセスモデ
ル同定用データ計測部分４１０２と、上記開発系４０１
のフィードバック制御設計部分４０１３から得られるプ
ロセスモデル（制御パラメータを含む）に従って、実際
に、計測部１０３から計測されるin-sutiモニタＳ４８
を基に、in-sutiプロセス制御する部分４１０３と、該
部分４１０３からの制御指令に基いてＭＦＣ、ＦＲパワ
ーなどを制御するアクチュエータ制御部分４１０４と、
計測部１０３からＯＥＳ，Ｖdc等で計測されて入力され
るセンサ値入力部分４１０６と、該センサ値入力部分４
１０６で入力された計測値をモニタするin-sutiモニタ
部分４１０５と、エッチング装置１０１の制御部１０
２、および計測部１０３と通信を行うネットワーク通信
部分４１０７とから構成される。

【００３４】図５には、in-situ制御システムのメニュ
ー画面を示す。即ち、 in-situ制御システムのメニュー
画面は、図６に示すように、（１）プロセス変数を設定
し、（２）制御変数を設定するシステム定義機能５０１
と、図７に示すように、（１）計測部１０３からデータ
計測を行い、（２）例えば上記（数１）式におけるパラ
メータＡ，Ｂを算出するモデル同定機能５０２と、図１
０に示すように、ＰＩＤやＭＢＣ等の制御系を設計する
制御系設計機能５０３と、実際にin−situ制御を実行す
るin−situ制御機能５０４とより成る。

【００３５】即ち、システム定義５０１を選択すると図
６に示すシステム定義画面となる。制御対象としたＩＣ
Ｐエッチング装置１０１における、着目したプロセス変
数Ｘ（例えば、発光分光器１０３ａで計測されるＣＦ₂
の発光強度、および電圧計１０３ｂで計測される基板の
自己バイアスＶdcなどがある。）と、制御変数Ｕ（例え
ばＣ₄Ｆ₈ガスの流量、およびＲＦ（高周波）パワーなど
がある。）を設定する。

【００３６】プロセス変数設定時の入力項目としては、
分光器、電圧計などの機器名６０１と、２６４ｎｍ、Ｖ
dcなどのプロセス変数名６０２と、ＣＦ₂発光強度、自
己バイアスなどの物理的意味６０３と、アドレス６０４
と、単位６０５などから構成される。

【００３７】制御変数設定時の入力項目は、流量計＃
１、高周波電源などの機器名６０６と、Ｃ₄Ｆ₈ガス流
量、高周波パワーなどの制御変数名６０７と、アドレス
６０８と、単位６０９などから構成される。なお、in-s
itu制御システムにおいては、プロセス変数Ｘ、制御変
数Ｕともに指定する変数の数に制限はないが、変数の数
が多いほど系の記述は複雑になり、制御も難しくなるた
め、少ない変数で系の本質を捉えられることが好まし
い。そして、設定キー６１０を押すことにより、メニュ
ー画面５００上に記入した（入力した）プロセス変数お
よび制御変数を、in-situ制御システムに設けられたメ
モリ若しくは記憶装置（図示せず）に登録する。

【００３８】以上により、開発系４０１のモデル化部分
４０１１に従って、実行系４１０の設定部分４１０１に
おいて、プロセス変数と制御変数とがプロセス制御部１
０４に設けられたシステム定義画面５０１ａを用いて入
力されて設定されることになる。

【００３９】次に、メニュー画面５００において、モデ
ル同定５０２を選択すると図７に示すプロセスモデル同
定画面５０２ａとなる。このモデル同定画面５０２ａで
は、データ計測機能７０１とパラメータ算出機能７０２
の選択が可能である。このプロセスモデル同定は、プロ
セス制御部１０４のプロセスモデル同定用データ計測部
分４１０２において、図８に示すフローチャートに従っ
て実行される。まず、（１）データ計測７０１を選択す
ると、図９に示すデータ計測画面７０１ａへ遷移する。
このデータ計測画面７０１ａでは、プロセスモデル同定
用データ計測時の、制御変数の設定値９０１、プロセス
変数のサンプリング周期９０２、測定時間９０３を、プ
ロセス制御部１０４に対して設定される（データ計測条
件の入力ステップＳ８１となる。）。そして、データ計
測画面７０１ａにおいて、データ計測キー９０４を押す
と、指定した各制御変数毎に、制御変数の設定値に定め
られた二つの設定値を交互に全くランダムな任意の時間
ずつ保持した信号（Ｍ系列信号）が、プロセス制御装置
１０４からネットワーク１０５を介して制御部１０２に
送出される（ステップＳ８２）。次に、制御部１０２
は、送出される信号を基に、アクチュエータ制御により
装置の制御変数値を変化させる（ステップＳ８３）。こ
の時、計測部１０３において、プロセス変数値が、設定
されたサンプリング周期で計測され（ステップＳ８
４）、定められた測定時間の間これが繰り返されて、プ
ロセス制御部１０４は、制御変数の設定値と計測される
プロセス変数値とからなるプロセスモデル同定用データ
を取得して一次メモリ若しくは記憶装置に記憶する。

【００４０】次に、図７に示すモデル同定画面５０２ａ
において、パラメータ算出機能７０２を選択すると、プ
ロセス制御部１０４のパラメータの算出部分４０１２
は、上記の如く得られたモデル同定用データを基に、例
えば上記（数１）式に基づくエッチングダイナミクスモ
デルのパラメータ（行列定数である。）Ａ、Ｂを算出し
（ステップＳ８５）、このプロセスモデルの同定を記憶
装置（図示せず）に登録することによって完了する。以
上の説明が、予め、in-situ制御システムにおいて行っ
ておく、プロセスモデルの同定である。

【００４１】次に、図５に示すメニュー画面５００にお
いて、制御系設計５０３を選択すると、図１０に示す制
御系設計画面５０３ａに遷移する。この制御系設計画面
５０３ａでは、in-situ制御に用いる制御アルゴリズム
の選択を行う。この制御系設計は、プロセス制御部１０
４のフィードバック制御設計部分４０１３において、図
１１に示すフローチャートに従って実行される。この実
施例では、ＰＩＤ制御１００１と図１２に示すＭＢＣ
（モデルベースド）制御１００２が選択肢になっている
が、他の制御アルゴリズムも選択肢として差し支えな
い。

【００４２】制御系設計画面５０３ａにおいて、制御方
式としてＭＢＣ制御１００２を選択する（ステップＳ１
１１）と、図１２に示すＭＢＣモデルの導出画面１００
２ａへ遷移する。モデルベースド制御とは、計測部１０
３から計測される現在の各種プロセス変数値Ｘを基に、
例えば上記（数１）式に基づくプロセスモデルに基いて
プロセスの振る舞いを予測し、各種プロセス変数の目標
値Ｘｔに追従させるものである。ＭＢＣモデル導出画面
１００２ａでは、すでにモデルベースド制御系１２０１
が設計されている。このモデルベースト制御系１２０１
は、各種プロセス変数の目標値Ｘｔと現在の各種プロセ
ス変数値Ｘとの偏差に、最適制御ゲインＫの−Ｋが掛け
られて各種制御変数の制御量Ｕが算出されて制御対象
（ｄＸ／ｄｔ＝ＡＸ＋ＢＵ）を制御するものである。プ
ロセス制御部１０４は、上記プロセスモデル同定により
得られて記憶装置に格納されたプロセスモデルのパラメ
ータ（行列定数である。）Ａ（１２０２）、Ｂ（１２０
３）に基いて制御対象（ｄＸ／ｄｔ＝ＡＸ＋ＢＵ）が設
定され、更に、制御を行う際の指標である評価関数Ｊに
含まれる重み行列Ｐ（１２０４）、Ｒ（１２０５）を入
力することによって、評価関数Ｊを用いて上記制御対象
に対する最適制御ゲインＫの設定が行われる（ステップ
Ｓ１１２）。

【００４３】ところで、評価関数Ｊは、制御変数（ガス
流量やＲＦパワー）Ｕをできるだけ小さい値にして、振
幅（制御幅）を小さくしてプロセス目標値Ｘｔに合わせ
るよう制御する最適制御ゲインＫを評価するもので、次
に示す（数２）式の関係を有することになる。

【００４４】

【数２】

【００４５】なお、（Ｘ^TＰＸ）ｄｔは、目標値に近づ
ける振幅を小さくするものである。（Ｕ^TＲＵ）ｄｔ
は、制御変数Ｕをできるだけ小さい値にするものであ
る。その後、最適ゲインＫ出力キー１２０７を押すこと
により、対象とする系をＭＢＣ制御する制御パラメータ
（例えば最適制御ゲインＫ）がモニタ画面等に出力（ス
テップＳ１１３）される。以上が、実際にin-situ制御
する前の準備作業であり、エッチング装置１０１の全て
にこの機能を有している必要はなく、あるエッチング装
置でプロセスモデル（最適ゲインＫの設定も含むモデル
ベースド制御系１２０１）の設定を行い、通信ネットワ
ーク１０５を介して各エッチング装置１０１のプロセス
制御部１０４に送信して記憶装置などに格納することも
可能である。

【００４６】次に、実際に、ＩＰＣエッチング装置１０
１に、ＳｉＯ₂等が形成された被処理基板２０４を投入
してエッチングを行うin-situ制御動作について説明す
る。まず、プロセス制御部１０４の表示装置のメニュー
画面５００において、in-situ制御機能５０４を選択す
ると、図１３に示すin-situ制御画面５０４ａへ遷移す
る。in-situ制御画面５０４ａでは制御パラメータ設定
１３０１とin-situ制御実行１３０２が選択可能であ
る。in-situ制御は、図１４に示すフローチャートによ
って実行される。当然、プロセス制御部１０４に対し
て、プロセス変数、制御変数、および制御対象であるプ
ロセスモデル（行列定数で示されるパラメータＡ，Ｂも
含めて（数１）式で示される。）が設定されて、記憶装
置に格納されているものとする。更に、制御パラメータ
を設定する場合は、制御パラメータ設定キー１３０１を
選択し、図１５に示す制御パラメータ設定画面１３０１
ａにおいて、最適ゲインＫ１５０１、およびin-situ制
御に必要なパラメータとして予め選択したプロセス変数
の目標値Ｘｔ１５０２および制御周期１５０３を入力
し、in-situ制御画面へ戻るためのキー１５０４を押す
ことで各値を設定する（ステップＳ１４１）。なお、プ
ロセス制御部１０４は、最適制御ゲインＫの設定を、上
記（数２）式に基く評価関数Ｊを用いて自動で行っても
良い。

【００４７】以上により、プロセス制御部１０４に対し
て、プロセス変数および制御変数の設定、制御対象であ
るプロセスモデルの設定、最適制御ゲインＫの設定、並
びにin-situ制御に必要なパラメータの設定が完了し、
記憶装置（図示せず）に格納されることになる。

【００４８】次に、in-situ制御画面５０４ａにおい
て、in-situ制御実行キー１５０３を押すと、プロセス
制御部１０４は、in-situ制御プログラムを実行する
（ステップＳ１４２）。即ち、計測部１０３から現在の
センサ値Ｘ（例えば、発光分光器１０３ａで計測される
ＣＦ₂の発光強度、および電圧計１０３ｂで計測される
基板の自己バイアスＶdc）が、プロセス制御部１０４に
入力される（ステップＳ１４３）。次いで、プロセス制
御部１０４は、制御変数の目標値Ｘｔに制御するための
偏差に対して最適制御ゲイン（−Ｋ）を掛けることによ
って制御変数値 Ｕ（例えばＣ₄Ｆ₈ガスの流量、および
ＲＦ（高周波）パワー）を算出して制御部１０２に送信
する（ステップＳ１４４）。次いで、制御部（ＦＲ電源
１０２ａ、およびＭＦＣ１０２ｂ、１０２ｃからな
る。）１０２は、各々のアクチュエータを制御して（ス
テップＳ１４５）系の状態を変化させ、計測部１０３
は、その時のセンサ値を指定された制御周期で計測し、
プロセス制御部１０４は、これらを加工エッチングプロ
セスの終了まで繰り返す（ステップＳ１４６）。そし
て、プロセス制御部１０４は、in-situプログラムが停
止することにより（ステップＳ１４７）in-situ制御が
終了する。

【００４９】以上説明したように、プロセス制御部１０
４が、図１２に示すＭＢＣ制御方式によりＣＦ₂発光強
度を目標値４．２に、自己バイアスＶdcを目標値−１０
０Ｖに制御した結果を図１６に示す。発光強度は急速に
立ち上がった後目標値４．２に落ち着いた。自己バイア
スは最初設定値より大きくなったが、すぐ、回復し目標
値−１００Ｖに制御された。

【００５０】上記プロセスモデルに従ったin-suti制御
の有無によるエッチング結果の違いを図１７に示した。
in-suti制御のない場合、エッチレートはチャンバーブ
リージングによるエッチャントの損失の影響を受け、最
初遅く、ロット内でも安定しない。しかし、本発明のよ
うに、プロセスモデルに従ってin-suti制御した場合に
は、エッチレートは、１ロット２５枚を通じてほぼ一定
値に保たれることを確認することができた。これによ
り、通常はロット２５枚のエッチングに際し、約３枚分
のエッチング時間に相当する時間を費やして、シーズニ
ング（空放電）を行っていたが、これが不要となり、装
置稼働時間を１１％程度増加させることができた。

【００５１】次に、本発明に係るin-situ制御システム
を、平行平板型低周波プラズマエッチング装置に適用し
た実施例について説明する。平行平板型低周波プラズマ
エッチング装置の概略を図１８に示す。平行平板型低周
波プラズマエッチング装置は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈ
ｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯のマイクロ波１８０１
を円形のアンテナ１８０２からチャンバに放射し、チャ
ンバ外周に設置された空芯コイル１８０３により形成さ
れる磁場との相互作用により、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズ
マを発生させる。アンテナ電極に近接するアース電極１
８０４は、誘電体１８０５を介して基板１８０６を搭載
する。アース電極１８０４にはパルスバイアス印加手段
１８０７が設けられ、イオンを引き込むことで基板１８
０６のエッチングが促進される。アンテナ１８０２には
ローパスフィルタ１８０８とＲＦバイアス印加手段１８
０９が別途設けられ、プラズマ発生用のマイクロ波とと
もに高周波を重畳印加できる。高周波によってアンテナ
１８０２に誘起されるバイアスにより、アンテナ１８０
２を覆うシリコン等の反応性材料１８１０とＦラジカル
の反応が促進され、チャンバ内の活性種の存在比が変化
して、エッチング性能を向上する構成となっている。

【００５２】この平行平板型低周波プラズマエッチング
装置の制御部１０２としては、Ｃ４Ｆ８ガスとＡｒガス
などのガスの流量を制御してチャンバ内に導入するＭＦ
Ｃ１８１３と、アンテナ１８０２に印加するＵＨＦパワ
ーを制御するマイクロ波発生源１８０１と、ローパスフ
ィルタ１８０８を介してアンテナ１８０２に印加するバ
イアスパワーを制御するＲＦバイアス印加手段１８０９
と、チャンバ内圧力を設定する圧力調整弁１８１１と、
アース電極１８０４に印加される基板印加バイアスパワ
ーを制御するパルスバイアス印加手段１８０７と、流す
電流を制御して発生する磁界を制御する空芯コイル１８
０３とで構成される。従って、制御部１０２によって制
御する制御変数としては、ＭＦＣ１８１３によってチャ
ンバ内に導入するガス流量と、マイクロ波発生源１８０
１からアンテナ１８０２に印加するＵＨＦパワーと、Ｒ
Ｆバイアス印加手段１８０９からローパスフィルタ１８
０８を介してアンテナ１８０２に印加するバイアスパワ
ーと、圧力調整弁１８１１によって設定されるチャンバ
内圧力と、パルスバイアス印加手段１８０７からアース
電極１８０４に印加される基板印加バイアスパワーと、
空芯コイル１８０３に流す電流とが挙げられる。ここ
で、制御変数で重要なものとしては、上記実施例と同様
なチャンバ内に導入するガスの流量と、プラズマを発生
するためのアンテナ１８０２に印加するＵＨＦパワー
と、空芯コイル１８０３に流す電流とが挙げられる。

【００５３】また、計測部１０３としては、ビューポー
ト１８１２を介して計測される発光分光計ＯＥＳ（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏ
ｐｙ）と、チャンバ内のプラズマ等を質量分析する質量
分析計ＱＭＳ（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐ
ｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）と、基板温度を計測する手段
（図示せず）と、基板バイアス電圧Ｖdcを計測する電圧
計１０３ｂとで構成される。従って、計測部１０３で計
測されるプロセス変数としては、発光分光計ＯＥＳによ
って計測されるＣＦ₂ラジカルとＦラジカルの発光強度
と、質量分析計ＱＭＳで分析される質量分析結果と、基
板温度の計測値と、電圧計１０３ｂで計測される基板バ
イアス電圧Ｖdcなどが挙げられる。ここで、プロセス変
数として重要なものとしては、上記実施例と同様に、発
光分光計ＯＥＳによって計測されるＣＦ₂ラジカルとＦ
ラジカルの発光強度と、電圧計１０３ｂで計測される基
板バイアス電圧Ｖdcとである。

【００５４】そして、この実施例においても、図１に示
すように、プロセス制御部１０４が通信ネットワーク１
０５を介して制御部１０２、および計測部１０３と接続
されて、in-suti制御システムが構成される。従って、
図１２に示す如く、制御対象を上記（数１）式の関係を
有するプロセスモデル（ＭＢＣモデル）を構築すること
ができる。

【００５５】図１９には、平行平板型低周波プラズマエ
ッチング装置１０１における、Ｃ₄Ｆ₈ガスとＡｒガスを
用いたＳｉＯ₂エッチングにおいて、in-suti制御しない
場合についての計測部１０３の発光分光計ＯＥＳによっ
て計測されるＣＦ₂ラジカルとＦラジカルの発光強度変
化を示す。ＣＦ₂発光強度はゆっくり立ち上がり、Ｆ発
光強度は最初に増えて徐々に減る傾向にある。

【００５６】この時のＳｉＯ₂とその下地のＳｉ₃Ｎ₄の
エッチング結果を図２０に示した。ＳｉＯ₂は主にＣＦ₂
ラジカルによってエッチングされるため、最初の３枚は
エッチレートが徐々に増え、その後もエッチレートのば
らつきは大きい。一方Ｓｉ₃Ｎ₄はＦラジカルによってエ
ッチングされるため、ロットの初期でエッチレートが高
く徐々に減る傾向にある。このためＳｉＯ₂とその下地
のＳｉ₃Ｎ₄とのエッチングレートの比（選択比）は最初
低く、途中が高く、ロットの最後で減るように推移する
ことになる。

【００５７】このように、選択比を高く保つ必要性のあ
るプロセスのエッチングモデルでは、ＳｉＯ₂エッチン
グを把握し、これを促進するメカニズムに加え、Ｓｉ₃
Ｎ₄エッチングを把握し、これを阻害するメカニズムを
考える必要がある。そのため、計測部１０３で計測され
るプロセス変数としては、ＣＦ₂ラジカル発光強度と基
板バイアスＶdcに加え、Ｓｉ₃Ｎ₄エッチャントであるＦ
ラジカルの発光強度を選択した。これに伴い、制御変数
としてガス流量、ＵＨＦパワー等に加え、Ｆラジカルの
消滅に大きく寄与するアンテナバイアスパワーを選択し
た。

【００５８】この様に、制御対象装置や着目するプロセ
スの変化に伴って、プロセス変数や制御変数に変更を加
える場合にも、本特許で述べたin-situ制御システムは
その選択が容易である。

【００５９】ところで、平行平板型低周波プラズマエッ
チング装置１０１において、プロセス制御部１０４が、
選択したプロセス変数と制御変数を用いて、図１２に示
すＭＢＣ制御方式によりＣＦ₂発光強度を目標値４．２
に、Ｆ発光強度を目標値１．４に、自己バイアスを目標
値−１２００Ｖに制御した結果を図２１に示す。ＣＦ₂
発光強度は急速に立ち上がった後目標値４．２に落ち着
いた。またＦラジカル発光強度はオーバーハングするこ
となく、目標値１．４に制御された。自己バイアスは最
初設定値より大きくなったが、すぐ、回復し目標値−１
２００Ｖに制御された。

【００６０】本発明のように、プロセスモデルに従って
in-suti制御した場合には、図２２に示す如く、エッチ
ングレートは、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄エッチングともに、
１ロットを通じてほぼ一定であることを確認することが
できた。これに伴う選択比についても、最初の１枚で高
くなった他は、一定の結果が得られた。

【００６１】以上説明してきた実施の形態は、半導体の
プラズマエッチングプロセスを中心にして説明してきた
が、本発明は半導体製造に限らず、in-situモニターが
可能な薄膜製品（例えば磁気ディスク、回路基板）の加
工プロセスに適用できることは言うまでもない。

【００６２】また、本発明に係るin-suti制御システム
を、制御部１０２および計測部１０３を含む製造装置１
０１とプロセス制御部１０４とをネットワーク１０５を
介して接続し、独立に機能するものとして構成したが、
プロセス制御部１０４が装置コントローラの内部に含ま
れ、マンマシンインターフェースを有する製造装置であ
っても構わない。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、エッチング等のプロセ
スの再現性および加工精度の向上を図ることができる効
果を奏する。また、本発明によれば、シーズニング（空
放電）を殆ど不要にして装置稼働率を向上させたプラズ
マ処理装置を実現することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るin-suti制御システムを付加した
エッチング装置の一実施の形態を示した概略構成図であ
る。

【図２】本発明に係るＩＣＰエッチング装置の一実施例
を示した装置構成図である。

【図３】ＩＣＰエッチング装置におけるin-suti制御を
しない場合において、発光分光計により計測されるＣＦ
₂ラジカルの発光強度の変化を示す図である。

【図４】本発明に係るin-suti制御システムの一実施例
を示したソフトウエア構成図である。

【図５】本発明に係るin-suti制御システムのメニュー
画面を示す図である。

【図６】本発明に係るシステム定義画面を示す図であ
る。

【図７】本発明に係るプロセスモデル同定画面を示す図
である。

【図８】本発明に係るプロセスモデル同定処理を行うフ
ローチャートを示す図である。

【図９】本発明に係るデータ計測画面を示す図である。

【図１０】本発明に係る制御系設計画面を示す図であ
る。

【図１１】本発明に係る制御系設計のフローチャートを
示す図である。

【図１２】本発明に係るプロセスモデルも含むＭＢＣ
（Model Based Control）モデルの導出画面を示す図
である。

【図１３】本発明に係るin-suti制御画面を示す図であ
る。

【図１４】本発明に係るエッチング装置において実行さ
れるin-suti制御の一実施例を示すフローチャート図で
ある。

【図１５】本発明に係る制御パラメータを入力して設定
する画面を示す図である。

【図１６】本発明に係るＩＣＰエッチング装置における
in-suti制御をした場合において、発光分光計により計
測されるＣＦ₂ラジカルの発光強度および電圧計から計
測される自己バイアス（Ｖ）を示す図である。

【図１７】本発明に係るＩＣＰエッチング装置における
in-suti制御をした場合としない場合とをエッチングレ
ートの変化で示した実験結果を示す図である。

【図１８】本発明に係る平行平板型低周波プラズマエッ
チング装置の一実施例を示した装置構成図である。

【図１９】平行平板型低周波プラズマエッチング装置に
おけるin-suti制御をしない場合において、発光分光計
により計測されるＣＦ₂ラジカルとＦラジカルの発光強
度の変化を示す図である。

【図２０】平行平板型低周波プラズマエッチング装置に
おけるin-suti制御をしない場合において、ＳｉＯ₂およ
び下地のＳｉ₃Ｎ₄のエッチングレート並びにこれらの選
択比の変化を示した図である。

【図２１】本発明に係る平行平板型低周波プラズマエッ
チング装置におけるin-suti制御をした場合において、
発光分光計により計測されるＣＦ₂ラジカルとＦラジカ
ルの発光強度の変化と電圧計で計測される自己バイアス
（Ｖ）の変化を示す図である。

【図２２】本発明に係る平行平板型低周波プラズマエッ
チング装置におけるin-suti制御をした場合において、
ＳｉＯ₂および下地のＳｉ₃Ｎ₄のエッチングレートの変
化並びにこれらの選択比の変化で示した実験結果を示す
図である。

【符号の説明】

１０１…エッチング装置、１０２…制御部、１０２ａ、
２０１、１８０９…ＲＦ電源、１０２ｂ、１０２ｃ…マ
スフローコントローラ、１０３…計測部、１０３ａ…発
光分光計、１０３ｂ…電圧計、１０４…プロセス制御
部、１０５…ネットワーク、２０２…コイル状アンテ
ナ、２０３、１８０７…バイアス電源、２０４、１８０
６…被処理基板（被エッチング基板）、２０６、１８１
３…ガス導入部、２０７、１８１１…圧力調整弁、１８
０１…マイクロ波発生源、１８０２…円盤状アンテナ、
１８０３…空芯コイル、１８０４…ステージ、１８０５
…誘電体、１８０８…ローパスフィルタ、２０８、１８
１２…ビューポート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿子嶋 昭 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 榎並 弘充 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 白石 大輔 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 4K057 DA11 DA16 DA20 DE06 DG20 DJ02 DM40 5F004 AA16 BA14 BA20 BB13 CA02 CA03 CA06 CB02 CB05 DA00 DA26 DB03 DB07

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャンバ内の被処理基板の上方にプラズマ
   を生成し、この生成されたプラズマ中のイオンを前記被
   処理基板に印加されたバイアスにより引き込んで前記被
   処理基板の表面に形成された被エッチング材に対してエ
   ッチングを行うプラズマエッチング方法において、 エッチャントの状態を示す複数種類のプロセス変数を計
   測する計測過程と、 該計測過程で計測された複数種類のプロセス変数を基
   に、プロセスモデルに従ってプラズマ生成状態を示す所
   望の制御変数値を算出する算出過程と、 該算出過程で算出された所望の制御変数値に基いてプラ
   ズマ生成条件を制御する制御過程とを有することを特徴
   とするプラズマエッチング方法。
2. 【請求項２】前記複数種類のプロセス変数が、被処理基
   板の表面に印加される自己バイアス電圧と、プラズマ中
   の少なくとも一つの化学種の発光強度とを含むことを特
   徴とする請求項１記載のプラズマエッチング方法。
3. 【請求項３】前記所望の制御変数値が、前記チャンバ内
   に導入されるエッチング用ガスの流量値またはプラズマ
   を生成するための高周波電力値を含むことを特徴とする
   請求項１または２記載のプラズマエッチング方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３の何れか一つに記載のプラズ
   マエッチング方法を用いて電子デバイスを製造すること
   を特徴とする電子デバイスの製造方法。
5. 【請求項５】チャンバ内の被処理基板の上方にプラズマ
   を生成するプラズマ生成手段と、前記被処理基板にバイ
   アスを印加するバイアス印加手段とを備え、前記プラズ
   マ生成手段で生成されたプラズマ中のイオンを前記バイ
   アス印加手段で被処理基板に印加されたバイアスにより
   引き込んで前記被処理基板の表面に形成された被エッチ
   ング材に対してエッチングを行うプラズマエッチング装
   置において、 エッチャントの状態を示す複数種類のプロセス変数とプ
   ラズマ生成状態を示す複数種類の制御変数との関係を示
   すプロセスモデルを格納するプロセスモデル格納部と、 前記複数種類のプロセス変数を計測する計測部と、 該計測部で計測された複数種類のプロセス変数を基に、
   前記プロセスモデル格納部に格納されたプロセスモデル
   に従って所望の制御変数値を算出する算出部と、 該算出部で算出された所望の制御変数値に基いてプラズ
   マ生成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とす
   るプラズマエッチング装置。
6. 【請求項６】更に、前記プロセス変数の種類と前記制御
   変数の種類とを入力して設定する入力部を備えたことを
   特徴とする請求項５記載のプラズマエッチング装置。
7. 【請求項７】前記プロセスモデルとして、計測部で計測
   される複数種類のプロセス変数を、該複数種類のプロセ
   ス変数の目標値に追従させるコントロールモデルを含む
   ことを特徴とする請求項５記載のプラズマエッチング装
   置。
8. 【請求項８】更に、前記プロセスモデルにおける制御パ
   ラメータを入力して設定する入力部を備えたことを特徴
   とする請求項５または７記載のプラズマエッチング装
   置。
9. 【請求項９】チャンバ内の被処理基板の上方にプラズマ
   を生成するプラズマ生成手段と、前記被処理基板若しく
   は被処理基板を載置する電極にバイアスを印加するバイ
   アス印加手段とを備え、前記プラズマ生成手段で生成さ
   れたプラズマ中のイオンを前記バイアス印加手段で印加
   されたバイアスにより引き込んで前記被処理基板の表面
   を処理するプラズマ処理装置において、 加工の状態を示す複数種類のプロセス変数とプラズマ生
   成状態を示す複数種類の制御変数との関係を示すプロセ
   スモデルを格納するプロセスモデル格納部と、前記複数
   種類のプロセス変数を計測する計測部と、 該計測部で計測された複数種類のプロセス変数を基に、
   前記プロセスモデル格納部に格納されたプロセスモデル
   に従って所望の制御変数値を算出する算出部と、 該算出部で算出された所望の制御変数値に基いてプラズ
   マ生成条件を制御する制御部とを備えたことを特徴とす
   るプラズマ処理装置。