JP2017069209A - プラズマ処理装置の制御方法、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多段ステップエッチングにおいても低汚染、高均一を維持したまま、事前の共振点調査を不要にするプラズマ処理装置の制御方法を提供する。【解決手段】対向アンテナ電極へ流れる高周波バイアス電流を調整する工程を備えたプラズマ処理装置の制御方法において、可変素子のリアクタンスを初期値に設定する工程（Ｓ２）と、対向アンテナ電極へ流れるバイアス電流を検知する工程（Ｓ４）と、検知した電流の極大値を探す工程（Ｓ５，Ｓ６）と、極大値から設定された値に可変素子のリアクタンス値を移動した後、固定する工程（Ｓ７，Ｓ８）とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置やＭｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）を製造する平行平板型のプラズマ処理装置の制御方法に関する。

シリコンと酸化シリコン、窒化シリコン等の積層膜に対する、スペース幅１０ｎｍ、アスペクト１５以上の溝の微細加工は、上部電極と下部電極で挟まれた領域にプラズマを発生させる平行平板型のプラズマ処理装置を用いて主に行われている。この平行平板型のプラズマ源として、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）装置とともに２００ＭＨｚのＶＨＦ波と磁場発生コイルを備える有磁場ＶＨＦプラズマ装置が用いられている。

この有磁場ＶＨＦプラズマ装置の上部電極は、プラズマ生成用のＶＨＦ波を放射する機能を有し、上部電極部材としては、汚染、異物の観点から、プラズマに接する表面は石英やイットリア、サファイアガラス等の誘電体セラミック材料やアルミやステンレス材に誘電体セラミック材料を被覆したものが使用されている。また、磁場発生コイルからの磁場により、プラズマ生成分布、エッチングレートの面内分布を制御することができる。そして、ウェハを載置する下部電極には異方性エッチングを行うため、高周波バイアスを印加できる構造となっている。（特許文献１）
一方、ＣＣＰエッチング装置においては、均一性向上のために、バイアス周波数を印加する対向の電極側に電気特性（インピーダンス）を調整して、対向電極側に流れ込む電流が最大にならないように調整する回路を備えるプラズマ処理装置が開示されている。（特許文献２）その中で、バイアス電流が最大電流の１／２以上とするような制御方法が開示されている。

特開２００７−５９５６７号公報 特開２０１１−８２１８０号公報

発明者等は、上部電極に誘電体セラミックを備えた有磁場ＶＨＦプラズマエッチング装置を用いて、更なる低汚染、高均一なエッチングを行うために、その上部電極側に、誘電体セラミックの静電容量によるリアクタンスを相殺する共振コイルと可変容量からなる対向バイアス制御機構を搭載して、特許文献２記載の制御を実施した。その結果、多段ステップで多層膜エッチングする場合は、エッチング条件がステップ毎に変化するため、共振する可変容量の大きさと対向バイアス電流の絶対値が変化してしまうこと、この対策として処理前に事前調査を行うと、ダミーウェハ使用によるＣｏＯ増加、処理時間までの準備が長期化すること等の課題のあることが分かった。

また、終点判定ステップで特許文献２記載の制御を使用する場合、対向バイアス電流や共振するリアクタンス自体がステップ中で変化するため、その変化途中でバイアス電流値が共振点を外れて、プラズマ分布が変化してしまい、下地抜け選択比の面内分布が悪化することが分かった。

本発明の第１の目的は、多段ステップエッチングにおいても低汚染、高均一を維持したまま、事前の共振点調査を不要にするプラズマ処理装置の制御方法を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、着火ステップ、終点判定ステップ等の対向バイアス電流、またはプラズマインピーダンスがステップ内で変化する、いわゆる過渡的状態においても、共振点、もしくは設定した共振点近傍の変化に追随し、高均一性の多層膜エッチング可能なプラズマ処理装置の制御方法を提供することである。

上記課題を解決するために、例えば、特許請求の範囲に記載の構成と処理手順を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、例えば、被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物を載置する第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源と、前記第一の電極に流れる高周波電流または前記第一の電極に印加される高周波電圧を制御する制御機構とを備えるプラズマ処理装置の制御方法において、
前記制御機構が有する可変素子のリアクタンスを初期値に設定する第一の工程と、前記高周波電流または前記高周波電圧を検知する第二の工程と、
前記高周波電流が極大値または前記高周波電圧が極大値となるようなリアクタンスの値に前記可変素子のリアクタンスを設定し、前記可変素子のリアクタンスを前記設定されたリアクタンスの値に固定する第三の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法とする。

また、被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物を載置する第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源と、前記第一の電極に流れる高周波電流または前記第一の電極に印加される高周波電圧を制御する制御機構とを備えるプラズマ処理装置の制御方法において、
前記第二の電極に流れる高周波電流と前記第一の電極に流れる高周波電流との位相差または、前記第二の電極に印加される高周波電圧と前記第一の電極に印加される高周波電圧との位相差を検出する第一の工程と、
前記検出された位相差が前記第一の電極に流れる高周波電流の極大値または前記第一の電極に印加される高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記制御機構が有する可変素子のリアクタンスを制御する第二の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法とする。

本発明によれば、多段ステップエッチングにおいても低汚染、高均一を維持したまま、事前の共振点調査を不要にするプラズマ処理装置の制御方法を提供することができる。

また、着火ステップ、終点判定ステップ等の対向バイアス電流、またはプラズマインピーダンスがステップ内で変化する、いわゆる過渡的状態においても、共振点、もしくは設定した共振点近傍の変化に追随し、高均一性の多層膜エッチング可能なプラズマ処理装置の制御方法を提供することができる。

本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法を実施するために用いたドライエッチング装置（有磁場ＶＨＦドライエッチング装置）の概略全体構成断面図。 図１に示すドライエッチング装置における対向バイアス制御機構の回路ブロック図。 本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法を説明するための制御フロー図。 図１に示すドライエッチング装置における対向バイアス電流の可変容量依存性を示すグラフ。 図１に示すドライエッチング装置における対向バイアス電流と高周波バイアス電流との位相差の可変容量依存性を示すグラフ。 本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法を説明するための制御フロー図。 本発明の第１、第２の実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法を実施するための他のドライエッチング装置（ＣＣＰエッチング装置）の概略全体構成断面図。 本発明の第３の実施例に係るプラズマ処理方法を実施するために用いたドライエッチング装置（有磁場ＶＨＦドライエッチング装置）の概略全体構成断面図。 図８に示すドライエッチング装置における対向バイアス制御機構の回路ブロック図。 図８に示すドライエッチング装置における対向バイアス電流の可変容量依存性を示すグラフ。 図８に示すドライエッチング装置における、対向バイアス制御機構の共振時、非共振時におけるシャワープレート上での酸化膜エッチングレートの面内分布を示すグラフ。 図８に示すドライエッチング装置におけるクリ−ニング時の各モニタ値の変化と可変コンデンサの制御を示すタイムシーケンス。 本発明の第３の実施例に係るプラズマ処理を実施するための終点判定回路のブロック図。 図８に示すドライエッチング装置における、対向バイアス制御機構の共振時、非共振時におけるシャワープレート中心点上での酸化膜エッチングレートのＲＦバイアスパワー依存性を示すグラフ。 本発明の第３の実施例に係る他のプラズマ処理方法を実施する電磁石がないドライエッチング装置の断面図。

［実施例１］
本発明に係る第１の実施例について図１〜図４を用いて説明する。まず、本実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法におけるバイアス電流制御方法を具現化する対向バイアス制御機構を搭載したプラズマ処理装置について説明する。図１は、平行平板型の有磁場ＶＨＦドライエッチング装置の縦断面図である。

このドライエッチング装置における真空容器は、プラズマ処理室としてのエッチングチャンバー１０８と、アース内筒１０７と、石英天板１１１と、ＶＨＦ放射アンテナ１１５と真空ポンプ及び圧力制御バルブ（ともに図１には未記載）とを備えている。

エッチング用のガスは、マスフローコントローラとストップバルブ（いずれも図１には未記載）を通過後、ガス導入口Ａ １０９とガス導入口Ｂ １１２を通して、ガス分配プレート１１４でそれぞれが混入しないようにしながらガスを分散させた後、シャワープレート１１６の同心円状に２分割された領域からそれぞれエッチングチャンバー１０８内に導入される。このように導入されたガスはプラズマ発生手段により照射された電磁波のエネルギーにより解離されてプラズマが生成、維持される。

プラズマの発生手段は、２００ＭＨｚのＶＨＦ波のソース用電源１０１と、ソース電磁波用整合器１０２と、電磁石Ａ １０５、電磁石Ｂ １０６からなる磁場発生手段とを有している。これら２つの電磁石を用いて、プラズマ生成分布を均一化させる。発生磁場は、シャワープレート１１６近傍で１０ｍＴ以下である。ソース用電源１０１から発振されたＶＨＦ波はソース電磁場用整合器１０２を経て、ウェハステージ１２０と対向位置にあるＶＨＦ放射アンテナ１１５に導入される。ＶＨＦ放射アンテナ１１５とエッチングチャンバー１０８は、石英天板１１１で電気的に絶縁されている。

被エッチング材料やマスク材料である、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜、レジスト膜、反射防止膜、ＴｉＮ膜、タングステン膜、Ｔａ化合物膜やＨｆ酸化物膜等が積層されたＳｉウェハ（被処理物）１１７を設置するウェハステージ１２０は、Ｓｉウェハ１１７が載せられる載置面の外周側及び側壁を覆って配置されたリング形状のフォーカスリング１１８とサセプタ１１９を備え、複数の温度制御手段等（図１中には未記載）を用いて、ウェハステージ１２０の複数部分を異なる所定の温度に制御することが可能である。エッチング処理中は、静電チャック（ＥＳＣ）用直流電源１２２で発生される−２０００〜＋２０００Ｖの直流電圧を印加してＳｉウェハ１１７を静電吸着させ、Ｓｉウェハ１１７とウェハステージ１２０との間の隙間に熱伝達効率のよいＨｅを充填し、Ｓｉウェハ１１７の裏面圧力の制御を行っている。シャワープレート１１６にはガスに耐食性があり、異物発生源にならない石英、もしくはイットリアを用いた。このシャワープレート１１６はガス分配プレート１１４やＶＨＦ放射アンテナ１１５とはネジ等で密着させているためＶＨＦ放射アンテナ１１５用への冷媒の温度調節により過度な温度上昇を抑制できる。

ウェハステージ１２０には、プラズマ中からＳｉウェハ１１７にイオンを引き込み、そのイオンエネルギーを制御するための４ＭＨｚのＲＦバイアス電源１２３と、ＲＦバイアス整合器１２１が接続されている。

ＲＦバイアス電源１２３は、１２インチ径の被処理物に対し、連続正弦波時相当で最低１Ｗ程度から最大電力２ｋＷ程度で出力でき、チャージアップダメージ（電子シェーディング）低減、垂直加工性の効果を得るため、１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲でｏｎ−ｏｆｆ変調を行う、時間変調（Time Modulate：以下、ＴＭと表記することがある）機能を備えているものを用いた。

このようなウェハステージ１２０に印加された高周波バイアスの電流は、Ｓｉウェハ１１７上のプラズマシースを介して、エッチングチャンバー１０８の内壁に存在するアースとして設置されているアース内筒１０７に向かってプラズマ内を伝播する。アース内筒１０７には、装置内汚染や異物を低減するため、低汚染導電性材料、もしくは、エッチングプラズマと反応性が低く高周波が通過するような材料を溶射被膜した導電性材料を使用する。

このような平行平板型の有磁場ＶＨＦエッチング装置において、本実施例ではウェハステージ１２０に対向するＶＨＦ放射アンテナ１１５側へバイアスを透過させてバイアス電界の閉じこめ程度を制御してエッチングの均一性を向上させるため、フィルタユニット１０３を介し、対向バイアス制御機構１０４を搭載している。フィルタユニット１０３は、ソース用電源側には、ＲＦバイアスの４ＭＨｚとその３次高調波が通過しないようにするハイパスフィルタ（ＨＰＦ）と、ＲＦバイアスの周波数のみがアース側に流れるようにするローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成される。なお、符号１１０は冷媒入口、符号１１３は冷媒出口、符号１２４は高周波バイアス電流検出部、符号１２５はウェハステージ昇降機構、符号１２６は石英リング、符号１２７は共振制御回路、符号１２８はヨーク、符号１３１はＥＰＤ（End Point Detector）窓、符号１３３は遮蔽板を示す。

図２は、対向バイアス制御機構１０４の構成を示す図である。４ＭＨｚのＲＦバイアスの最大電流でも発熱しにくい低抵抗な共振用コイル２０１と適度な耐圧を有する可変コンデンサ２０２からなる直列共振部分と、対向バイアス電流検知回路２０３、共振制御回路１２７で構成される。石英製のシャワープレート１１６の静電容量（Ｃ_ｓｐ）とシャワープレート上に形成されるシースの静電容量（Ｃ_ｓｈ）を考慮して、共振用コイル２０１のインダクタンス（Ｌ）と可変コンデサ２０２の静電容量（Ｃ_ｖ）を式（１）−（３）の関係を用いて選定する。

ここで、ωはＲＦバイアス周波数の角速度である。Ｘ_ｖは、可変リアクタンス素子がコンデンサの場合は、その容量Ｃ_ｖとすると式（２）、コイルの場合はそのインダクタンスＬ_ｖとすると式（３）の関係となる。

また、共振用コイル２０１、可変コンデンサ２０２から成る回路に並列に高調波次数に応じた高調波短絡用コイル２０４と高調波短絡用微調コンデンサ２０５のセットを複数挿入することで、ＶＨＦ放射アンテナ１１５上のプラズマシースを通過する際に発生する高調波成分に対しても低インピーダンス化できるため、より広いプラズマ条件に対して、エッチングを均一化することが可能となる。さらに高調波電流検出回路２０７により複数の高調波成分の電流値をモニタすることでプラズマの密度や電子温度の情報も合わせて得ることができ、より精度の高い装置状態変化の検知が可能となる。なお、符号２０６は自動整合手段、符号２０９は高調波用自動整合手段を示す。

本実施例は、以上の構成からなる平行平板型のプラズマに設置された上記対向バイアス制御機構１０４を用いたバイアス電流制御方法に関する。本実施例に係るプラズマ処理装置の制御方法におけるバイアス電流制御方法を説明するための制御フローを図３に示す。また、対向バイアス電流の可変コンデンサ容量依存性を図４に示す。エッチングシーケンスが開始（Ｓ１）されると、装置制御ＰＣから可変コンデンサ（可変素子）２０２のプリセット位置４０３と目標Δ値４０６の信号が共振制御回路１２７に送信され、可変コンデンサ２０２をプリセット位置へ移動させる（Ｓ２）。その際、装置ＰＣから自動制御モードの指示がない場合は、このプリセット位置４０３でエッチング中固定させる。一方、自動制御モードの指示がある場合は、ＲＦバイアス電源１２３が出力される。（Ｓ３）そして、対向バイアス電流検知回路２０３でアンテナバイアス電流が閾値を超えた時点（Ｓ４）から自動制御が開始され可変素子２０２が共振点４０５に向かって動作を開始（Ｓ５）する。

図４は、対向バイアス電流と可変容量の様子を示す対向バイアス電流の代表的な傾向を示す実測データである。バイアス電流が最大となる点が共振点であるので可変コンデンサ２０２の容量に対して、対向バイアス電流値は極大値を持つことがわかる。また、この極大値となる可変コンデンサの容量、対向バイアス電流の極大値はシャワープレート上に形成されるシースの電気容量（Ｃ_ｓｈ）の変化、つまり、プラズマ条件（ソース用電源１０１の出力パワー、処理圧力、ＲＦバイアス電源１２３のパワー等）が変わると５０ｐＦ程度の範囲で変化する。また、共振点より静電容量が大きくなると急激にバイアス電流が減少し、エッチングレート分布も同様に急激に悪化してしまうので、共振点４０５より静電容量を低い方にプリセット位置４０３を設定して、自動制御開始することが好ましい。なお、符号４０１は対向バイアスのピーク間電流、符号４０４は自動制御終了時の対向バイアス電流値を示す。

したがって、本実施例においては、プリセット位置４０３を共振点４０５の静電容量に対して小さく（リアクタンスとしては大きく）て、かつ初動時に閾値電流以上となるようなものを選択した。バイアス電流が設定された閾値を超える（Ｓ４）と共振制御回路１２７は、バイアス電流が増加する方向へ可変コンデンサの容量を変化させる。バイアス電流が減少に転じた静電容量ポジションを共振容量と記憶（Ｓ６）して、その位置から設定された目標Δ値４０６分の容量へ移動させ（Ｓ７）た後、エッチング処理中、その位置で固定させる（Ｓ８）。その後、その高周波バイアスをＯＦＦとし、対向バイアス電流が設定閾値より低下すると可変コンデンサ２０２の容量をリセットして（Ｓ１０）、一連の動作は終了（Ｓ１１）となる。

以上は、ステップ毎にプラズマ放電を中断した１ステップ目の動作だが、プラズマ放電を継続したまま、エッチング条件を変化させる場合は、可変コンデンサ２０２を固定して自動整合終了した後（Ｓ８）、次ステップへ移行させるタイミングで出力される装置制御ＰＣからトリガー信号を受け取り（Ｓ９）、放電継続の場合は次ステップの設定したプリセット値へ移動（Ｓ２）し、再度自動制御のフローを途中から開始する。この際、放電継続されるステップの設定プリセット値が共振点の可変コンデンサの容量より、小さくなる値を設定することで、継続後の均一性の悪化や安定性を向上させることができる。

また、ＴＭバイアス適用時においては、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し周波数と対向バイアス電流を検知するタイミングを対向バイアス電流検知回路２０３内で同期させ、ＯＮ時の値のみで制御することで自動制御が可能となる。

本実施例により、シャワープレートに石英等の誘電体材料を用いた平行平板プラズマ装置において、プラズマ条件が互いに異なる多段ステップで構成されるエッチング処理やその条件出しを初めて行う場合においても、共振点とバイアス電流の最大値を事前に調査する必要がなくなり、処理条件変更による誤動作低減、短ＴＡＴ化が図れ、均一性の再現性を向上することができる。この際、可変コンデンサ２０２の初期値を共振する容量より小さい容量側に設定すると、共振点探索中に均一性を悪化させることなく、自動制御することが可能となる。

以上は、対向バイアス電流検知回路２０３で対向バイアス電流を検知して自動制御する実施例を説明したが、対向バイアス電流が流れる経路上の地点（例えば図２中の符号２０８）とアースとの間の電圧や共振用コイル２０１両端の電圧をモニタしても、図４に示すように対向バイアスのピーク間電圧４０２と可変コンデンサ２０２は対向バイアス電流の挙動とまったく同じになる。したがって、モニタ信号として、対向バイアス電圧値を用いても同様に制御できる。

また、図２中符号２０８地点と共振用コイル２０１の間にインピーダンスモニタを挿入し、検知したインピーダンス情報に基づき可変コンデンサ２０２を制御してもよい。その場合、バイアス電流の極大値を探すことから、インピーダンスの虚数成分であるリアクタンスが０となる点を探すことに変更すればよい。ＴＭバイアス適用時には、インピーダンスモニタをバイアス電流ＯＮ時のタイミングに同期させ、ＯＮ時のインピーダンスで制御することで制御することができる。

図３記載の制御フロー図において自動整合開始のトリガーをバイアス電流が閾値を超えた場合として説明したが、エッチング装置側から出力されたトリガー信号にすると、電源等の立ち上がりを高所過渡現象が終了した後に自動制御が開始できるので、着火時の過渡現象による誤動作を抑制できる。同様に、対向バイアス制御回路内でも装置側からのトリガー信号が入力された後、もしくはバイアス電流が閾値を超えた後から、あらかじめ動作開始までの待ち時間を別途設定できるようにするとさらにあらゆるプロセス条件に対応することが可能となる。

高調波短絡用可変コンデンサ２０５の制御方法についても、高調波電流検出回路２０７のモニタ結果と高調波用自動整合手段２０９を用いて、主成分のバイアスと同様に制御することで、更なる均一性を向上することが可能となる。

［実施例２］
本発明の第２の実施例について図５〜図７を用いて説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。

本実施例では、終点判定ステップ等バイアス電流と共振する静電容量がステップ中で変化する場合でもその変化に追随できるような実施例を以下に説明する。本実施例を実現するために、対向バイアス電流のモニタに加えて、高周波バイアス電流検出部１２４で高周波バイアス電流の位相情報を検知し、共振制御回路１２７へ入力する。

この際、対向バイアス電流検知回路２０３では対向バイアス電流の位相情報も取得し、共振制御回路１２７に入力する。共振制御回路１２７では、プラズマ中に発振された高周波バイアス電流の位相に対する対向バイアス電流の位相差を演算し、その結果を元に可変容量を制御する。

図５は、対向バイアス電流と高周波バイアス電流の位相差の可変容量依存性を示すグラフである。バイアス電流が極大となる位置は、位相差が−９０°となることをこのたび発見した。この位相差はプラズマ条件に因らず一定であることが実験によりわかっているので、この位相差のモニタ値を目的値と合わせるように制御することで、過渡変動時にも追随させることが可能となる。なお、符号５０１は対向バイアスのピーク間電流、符号５０３は共振時の位相差を示す。

図６はこの原理に基づいた本実施例の位相差検知の場合のフロー図である。自動制御を開始するまでは、前述の実施例１記載の通りである（Ｓ１２〜Ｓ１４がＳ１〜Ｓ３に対応）。

バイアス電流を検知し制御開始（Ｓ１５）されるとエッチング装置側で設定された位相差を目指して、図５の関係に基づき可変コンデンサ２０２を可動させる（Ｓ１６）。その際、プリセット位置４０３は、共振点から-８０ｐＦ以内である必要がある。これは、プリセット位置が８０ｐＦ以内の領域で必ず可変コンデンサの容量が増加するに従い、位相差が減少するからである。

図５に示す関係によると、モニタされた位相差が設定値の許容値範囲より小さい場合は可変コンデンサ２０２を減少、モニタされた位相差が設定値５０２より大きい場合は、可変コンデンサ２０２を増加させる。そして、モニタ値が設置値の許容値内に収まるように可変コンデンサ２０２の容量を変化させる（Ｓ１７）。

この制御の際、実施例１の場合と同様に、位相差の設定値５０２は共振点４０５より小さい容量の方が均一性の変化量が小さいので、位相差は−９０°より大きいところにする方が、より経時変化等に対しても安定な性能を得ることができる。次にステップ１８（Ｓ１８）で次ステップへ放電継続の要否を確認し、要の場合にはステップ１３（Ｓ１３）へ戻る。否の場合にはステップ１９（Ｓ１９）にてバイアス電流が設定閾値よりも小さいか否かを確認し、大きい場合にはステップ１４（Ｓ１４）へ戻る。小さい場合には処理が終了する（Ｓ２０）。

以上、位相差検知を用いた本実施例により、プラズマ条件によって変化する対向バイアス電流の絶対値や共振の可変容量を超えたりすることなく、直接的に目標値へ到達でき、終点判定時などバイアス共振点や共振位置（プラズマインピーダンス）の変化に自動追随することが可能となる。なお、本方法を多段ステップエッチングに適用することもできる。

なお、実施例１と同様、バイアス電流の位相差だけでなくバイアス電圧同士の位相差で制御しても制御方法は同様である。ただし、共振点となる位相差は、測定する電圧の場所に応じて変化するため、必ずしも−９０°ではないので使用する装置の構成に応じて事前に調査しておく必要がある。

以上、実施例１、２に記載の方法はソース用電源１０１に２００ＭＨｚ、ＲＦバイス電源に４ＭＨｚの有磁場ＶＨＦプラズマに搭載した例を説明したが、図７に示すような磁場を有しない平行平板型（いわゆるＣＣＰ装置）装置でも適用可能である。図７の装置はウェハステージ側にソース用電源１０１が接続されて、対向アース電極７０１の表面となるシャワープレート１１６が誘電体材料で構成されている。その対向アース電極７０１側にソース用電源に対する対向バイアス制御機構１０４を接続することで同様に適用可能である。

［実施例３］
本発明に係る第３の実施例について図８〜図１５を用いて説明する。なお、実施例１又は２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。まず、本実施例に係るプラズマ処理方法におけるクリーニング方法を具現化する対向バイアス制御機構を搭載したプラズマ処理装置について説明する。図８は、平行平板型の有磁場ＶＨＦドライエッチング装置の縦断面図である。

このドライエッチング装置における真空容器は、プラズマ処理室としてのエッチングチャンバー１０８と、アース内筒１０７と、石英天板１１１と、ＶＨＦ放射アンテナ１１５と真空ポンプ及び圧力制御バルブ（ともに図８には未記載）とを備えている。

エッチング用のガスは、マスフローコントローラとストップバルブ（いずれも図８には未記載）を通過後、ガス導入口Ａ １０９とガス導入口Ｂ １１２を通して、ガス分配プレート１１４でそれぞれが混入しないようにしながらガスを分散させた後、シャワープレート１１６の同心円状に２分割された領域からそれぞれエッチングチャンバー１０８内に導入される。このように導入されたガスはプラズマ発生手段により照射された電磁波のエネルギーにより解離されてプラズマが生成、維持される。

プラズマの発生手段は、２００ＭＨｚのＶＨＦ波のソース用電源１０１と、ソース電磁波用整合器１０２と、電磁石Ａ １０５、電磁石Ｂ １０６からなる磁場発生手段とを有している。これら２つの電磁石を用いて、プラズマ生成分布を均一化させる。発生磁場は、シャワープレート１１６近傍で１０ｍＴ以下である。ソース用電源１０１から発振されたＶＨＦ波はソース電磁場用整合器１０２を経て、ウェハステージ１２０と対向位置にあるＶＨＦ放射アンテナ１１５に導入される。ＶＨＦ放射アンテナ１１５とエッチングチャンバー１０８は、石英天板１１１で電気的に絶縁されている。

被エッチング材料やマスク材料である、シリコン酸化膜、窒化シリコン膜、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜、レジスト膜、反射防止膜、ＴｉＮ膜、タングステン膜、Ｔａ化合物膜やＨｆ酸化物膜等が積層されたＳｉウェハ１１７を設置するウェハステージ１２０は、Ｓｉウェハ１１７が載せられる載置面の外周側及び側壁を覆って配置されたリング形状のフォーカスリング１１８とサセプタ１１９を備え、複数の温度制御手段等（図８中には未記載）を用いて、ウェハステージ１２０の複数部分を異なる所定の温度に制御することが可能である。エッチング処理中は、静電チャック（ＥＳＣ）用直流電源１２２で発生される−２０００〜＋２０００Ｖの直流電圧を印加してＳｉウェハ１１７を静電吸着させ、Ｓｉウェハ１１７とウェハステージ１２０との間の隙間に熱伝達効率のよいＨｅを充填し、Ｓｉウェハ１１７の裏面圧力の制御を行っている。シャワープレート１１６にはガスに耐食性があり、異物発生源にならない石英、サファイヤ、もしくはイットリアの誘電体材料を用いた。このシャワープレート１１６はガス分配プレート１１４やＶＨＦ放射アンテナ１１５とはネジ等で密着させているためＶＨＦ放射アンテナ１１５用への冷媒の温度調節により過度な温度上昇を抑制できる。

ウェハステージ１２０には、プラズマ中からＳｉウェハ１１７にイオンを引き込み、そのイオンエネルギーを制御するための４ＭＨｚのＲＦバイアス電源１２３と、ＲＦバイアス整合器１２１が接続されている。

ＲＦバイアス電源１２３は、１２インチ径の被処理物に対し、連続正弦波時相当で最低１Ｗ程度から最大電力４ｋＷ程度で出力でき、チャージアップダメージ（電子シェーディング）低減、垂直加工性の効果を得るため、１Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲でｏｎ−ｏｆｆ変調を行う、時間変調（Time Modulate：以下、ＴＭと表記することがある）機能を備えているものを用いた。

このようなウェハステージ１２０に印加された高周波バイアスの電流は、Ｓｉウェハ１１７上のプラズマシースを介して、エッチングチャンバー１０８の内壁に存在するアースとして設置されているアース内筒１０７に向かってプラズマ内を伝播する。アース内筒１０７には、装置内汚染や異物を低減するため、低汚染導電性材料、もしくは、エッチングプラズマと反応性が低く高周波が通過するような材料を溶射被膜した導電性材料を使用する。

このような平行平板型の有磁場ＶＨＦエッチング装置において、本実施例ではウェハステージ１２０に対向するＶＨＦ放射アンテナ１１５側へバイアスを透過させてバイアス電界の閉じこめ程度を制御してエッチングの均一性を向上させるため、フィルタユニット１０３を介し、対向バイアス制御機構１０４を搭載している。フィルタユニット１０３は、ソース用電源側には、ＲＦバイアスの４ＭＨｚとその３次高調波が通過しないようにするハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を、対向バイアス制御機構側には、ＲＦバイアスの周波数のみがアース側に流れるようにするローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成される。なお、符号１１０は冷媒入口、符号１１３は冷媒出口、符号１２４は高周波バイアス電流検出部、符号１２５はウェハステージ昇降機構、符号１２６は石英リング、符号１２７は共振制御回路、符号１２８はヨーク、符号１３１はＥＰＤ（End Point Detector）窓、符号１３３は遮蔽板を示す。高周波バイアス電流検出部１２４はＲＦバイアス整合器１２１内に設置されていてもよい。

図９は、対向バイアス制御機構１０４の構成を示す図である。共振用コイル２０１と適度な耐圧を有する可変コンデンサ２０２からなる直列共振部分と、対向バイアス電流検知回路２０３、共振制御回路１２７で構成される。石英製のシャワープレート１１６の静電容量（Ｃ_ｓｐ）とシャワープレート上に形成されるシースの静電容量（Ｃ_ｓｈ）を考慮して、共振用コイル２０１のインダクタンス（Ｌ）と可変コンデサ２０２の静電容量（Ｃ_ｖ）を実施例１で説明した式（１）−（３）の関係を用いて選定する。

また、共振用コイル２０１、可変コンデンサ２０２から成る回路に並列に高調波次数に応じた高調波短絡用コイル２０４と高調波短絡用微調コンデンサ２０５のセットを複数挿入することで、ＶＨＦ放射アンテナ１１５上のプラズマシースを通過する際に発生する高調波成分に対しても低インピーダンス化できるため、より広いプラズマ条件に対して、エッチングを均一化することが可能となる。さらに高調波電流検出回路２０７により複数の高調波成分の電流値をモニタすることでプラズマの密度や電子温度の情報も合わせて得ることができ、より精度の高い装置状態変化の検知が可能となる。なお、符号２０６は自動整合手段、符号２０８は電圧測定ポイント、符号２０９は高調波用自動整合手段を示す。

本実施例は、以上の構成からなる平行平板型のプラズマに設置された対向バイアス制御機構１０４を用いたプラズマクリーニング方法に関する。プラズマクリーニングとは、エッチング処理中にエッチングチャンバー内に付着したエッチング反応生成物を除去する工程でエッチング処理の量産安定化を図るために必要なものである。エッチング処理後のウェハ毎、または、ロット毎で適宜挿入される。

例えば、Ｃｌ_２やＨＢｒを用いたＳｉエッチング時のクリーニングガスとしては、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＣＦ_４等のフッ素を供給するガスに酸素、窒素等を混合したガスを、フロロカーボンガスによるＳｉＯ_２、ＳｉＮエッチングの際のクリーニングガスとしてはＯ_２、Ｎ_２、場合によってＨを混合したガスを、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ等をエッチングした際はＣｌ_２、ＨＣｌ、ＨＢｒ等のガスを使用する。

図１０は、対向バイアス制御機構１０４内の可変コンデンサ２０２の静電容量を変化させた時の、対向バイアス電流Ｉｐｐ３０２の変化を対向バイアス電流検知回路２０３で測定した実測データである。バイアス電流が最大となる点が共振点であるので可変コンデンサ２０２の容量に対して、対向バイアス電流値は極大値を持つことがわかる。また、この極大値となる可変コンデンサの容量や対向バイアス電流の極大値は、シャワープレート上に形成されるシースの電気容量（Ｃ_ｓｈ）の変化、つまり、プラズマ条件（ソース用電源１０１の出力パワー、処理圧力、ＲＦバイアス電源１２３のパワー等）が変わると５０ｐＦ程度の範囲で変化する。符号３０１は非共振点、符号３０３は共振点を示す。また、図１０のグラフには、対向バイアス制御機構内の電圧測定ポイント２０８での対向バイアス電圧Ｖｐｐ３０４もプロットしてあるが、対向バイアス電流Ｉｐｐ３０２との挙動は一致するので、以下、対向バイアス電圧Ｖｐｐ３０４を検知する場合に置き換えて説明する。

図１１は、ＳＦ_６／Ｏ_２ガス、８Ｐａ、ＲＦバイアスパワー１００Ｗ時の対向バイアス制御機構１０４の共振時（図１１中の符号４１０）と非共振時（図４中の符号４２０）における、シャワープレート１１６に張り付けた酸化膜レートの面内分布である。石英製のシャワープレートの消耗を模擬する酸化膜のエッチングレートが、非共振時で面内平均２０ｎｍ／ｍｉｎ程度であることに対し、共振点においては、酸化膜レート４５ｎｍ／ｍｉｎ程度と２倍以上も増加することを発見した。

これは、対向バイアス制御機構１０４を共振させることで、ＶＨＦ放射アンテナ１１５側のリアクタンスが減少するため、プラズマからイオン電流と電子電流がシースで加速されて流入するようになるためである。この原理を利用すると、クリーニング中に対向バイアス制御機構１０４を共振させて、石英製のシャワープレート１１６上でイオンアシスト反応を起こすことができ、クリーニングレートが飛躍的に向上させることができる。

本発明を適用した図８に示すドライエッチング装置におけるクリーニング方法のタイミングチャートを図１２で説明する。図１２は、フロロカーボンガスでエッチング終了後のクリーニング処理中の、ＥＰＤ窓１３１から測定した波長４４０ｎｍの発光強度５１１、圧力制御バルブ（図には未記載）の開度５１２、ＲＦバイアス整合器１２１で検知したＲＦバイアス電圧Ｖｐｐ５１３、対向バイアス制御機構内の電圧測定ポイント２０８で検知した対向バイアス電圧Ｖｐｐ５１４のそれぞれの時間変化の計測結果と対向バイアス制御機構内の可変コンデンサ２０２の制御の様子を示したシーケンスチャートである。クリーニング条件はＯ_２ ８００ｃｃｍ、圧力４Ｐａ、ソース用電源１０１出力８００Ｗ、ＲＦバイアス電源１２３出力１０００Ｗである。

従来のクリーニングの終点を検知する手段である、プラズマ発光強度５１１、圧力制御バルブ位置５１２、もしくは制御バルブ開度を固定した時は圧力の変化、ＲＦバイアス電圧Ｖｐｐ５１３、もしくはＲＦバイアス側で検知されたプラズマインピーダンスの時間変化の時定数が比較的長いのに対し、本発明で使用する対向バイアス電圧Ｖｐｐ５１４は時定数が短い。これは、従来の検知方法がプラズマに接する全境界のクリーニング終点を検知するのに対して、対向バイアス電圧Ｖｐｐ５１４の時間変化は、全境界の中のシャワープレート１１６側の境界面のクリーニング終点を検知するためである。

したがって、時刻Ａと時刻Ｂでの対向バイアス電圧Ｖｐｐ値の変化量Ｖｐｐ（Ａ）−Ｖｐｐ(Ｂ)の絶対値が、規定回数以上で設定値より小さくなった時刻、もしくは、対向バイアス電圧Ｖｐｐ値の変極点（Ｖｐｐの２次差分が０となる点）をシャワープレート付着物除去の終点５１５とし、そのタイミングから、事前に設定したオーバークリーニング時間５１９を経過後、対向バイアス制御機構１０４の可変コンデンサ２０２の容量を、共振時の可変コンデンサ位置５１７から、非共振時の可変コンデンサの位置５１８に移動させる。その制御の結果、対向バイアス電圧Ｖｐｐのモニタ値は点線のように変化する（図１２中の点線５２０）。このような操作を行うことで、イオンアシスト反応によるシャワープレートのクリーニング効果を最大化させた条件を最初に使用した後、イオン衝撃を軽減させたシャワープレートの消耗度が小さい条件に変更することができるため、シャワープレートの交換頻度を軽減し、ＣｏＣ低減、ＭＴＢＭを延長することが可能となる。なお、符号５１６はチャンバークリーニングの終点を示す。

共振点から非共振点への変化量は、差が大きいほど好ましいが、シャワープレート１１６の誘電率や厚さ、ＶＨＦ放射アンテナ１１５から対向バイアス制御機構１０４までの電気的な経路によって異なる。本実施例においては、５０ｐＦ以上変化させると十分であった。

このようなクリーニング終点判定制御は、図１３に示す終点判定回路１９１によって実行可能となる。つまり、エッチング中または、クリーニング中でモニタしている制御パラメータのうち、クリーニングの時間変化に敏感なパラメータを抽出して（たとえば、図１２に記載した各モニタ）の信号を元に、対向バイアス電圧Ｖｐｐのモニタ信号を前記のように演算して、シャワープレート付着物除去の終点を判定する。終点判定回路１９１は従来装置に外付けでもよいし、モニタ信号が存在していたら従来装置の制御用ソフトの変更でも実施可能となる。

図１４は、共振時（図１４中の符号７１０）と非共振時（図１４中の符号７２０）のＲＦバイアスパワーを変化させた時ときのシャワープレート中心部の酸化膜エッチングレートのグラフである。共振時には、ＲＦバイアスパワーの増加に伴いシャワープレート上の酸化膜レートもほぼリニアに増加していくことがわかる。したがって、シャワープレート上へのイオンエネルギーを制御する方法として、対向バイアス制御機構１０４を共振させ、ＲＦバイアスパワーを調整することで実現できる。ＲＦバイアスパワーのみを調整することで、対向バイアス制御機構１０４の可変コンデンサ２０２を稼働させることなく、シャワープレート上のイオンエネルギーを変化させることができるので、可変コンデンサの長寿命化ができる利点がある。

また、シャワープレート上のクリーニングレートの面内分布はプラズマ分布と対応しているため、対向バイアス制御機構１０４を共振させて、電磁石Ａ １０５、電磁石Ｂ １０６の電流を調節することで制御可能である。これらの特徴を利用して、シャワープレートクリーニング終点判定後に、コイル電流やＲＦバイアスパワーを変化させて一定時間オーバークリーニングさせて面内付着物の効率化することも可能である。

図１２の例では、フロロカーボンの付着物を酸素で除去するという自発エッチングで除去されやすい例を示したが、ＡｌＦ_３、ＨｆＦ_４、ＴｉＯ_２等を除去する場合は、イオンアシスト反応が必要となる。これらの化合物をクリーニングする場合は、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＳｉＣｌ_４等のＡｌ、Ｈｆ、Ｔｉとの反応生成物の揮発性が高くなるようなガスに、Ａｌ−Ｆ、Ｔｉ−Ｏなどの強い結合を解きやすい還元性のあるＨやＢを含むガス（ＨＣｌ、ＢＣｌ_３等）を混合して使用する。そして、対向バイアス制御回路１０４を共振させてＳｉウェハにＲＦバイアスを１００Ｗ以上印加することで、シャワープレート上の付着物を効率よく除去することが可能となる。

本実施例では、図８に示すような、上部電極に誘電体を有する有磁場の平行平板型のエッチング装置について説明したが、図１５に示すような磁場が存在しない平行平板型のエッチング装置のクリーニングにおいても、使用するソース用電源１０１やＲＦバイアス電源１２３の周波数に応じて、対向バイアス制御機構１０４の回路定数を式（１）−（３）に従い変更して使用することで同様の効果を得ることができる。この場合のクリーニング分布の制御は、ソース用電源１０１のパワーや処理圧力、ＲＦバイアス電源１２３のパワーで実施する。

さらに、図１５に示すように絶縁リングＡ ８０１、絶縁リングＢ ８０３でエッチングチャンバー１０８をベースフランジから電気的に絶縁し、石英内筒８０４を通してソース周波数接地回路８０２を通過したＲＦバイアス電流を、エッチングチャンバー１０８に接続したＲＦバイアス電流を対向バイアス制御機構１０４で制御することで、石英内筒８０４の付着物を同様にクリーニングすることが可能となる。

以上本実施例によれば、対向バイアス制御機構を搭載したＣＣＰエッチング装置等の上部アンテナ側の誘電体セラミックの消耗を低減し、装置のＭＴＢＭ、ＣｏＣを向上させるプラズマ処理方法を提供することができる。

以上、本願発明を詳細に説明したが、以下に主な発明の形態を列挙する。 （１）被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物を載置する第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源と、前記第一の電極に流れる高周波電流または前記第一の電極に印加される高周波電圧を制御する制御機構とを備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法おいて、
前記制御機構が有する可変素子のリアクタンスを初期値に設定する第一の工程と、前記高周波電流または前記高周波電圧を検知する第二の工程と、
前記高周波電流が極大値または前記高周波電圧が極大値となるようなリアクタンスの値に前記可変素子のリアクタンスを設定し、前記可変素子のリアクタンスを前記設定されたリアクタンスの値に固定する第三の工程と、前記被処理物をプラズマ処理する第四の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。（２）被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物を載置する第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源と、前記第一の電極に流れる高周波電流または前記第一の電極に印加される高周波電圧を制御する制御機構とを備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
前記第二の電極に流れる高周波電流と前記第一の電極に流れる高周波電流との位相差または、前記第二の電極に印加される高周波電圧と前記第一の電極に印加される高周波電圧との位相差を検出する第一の工程と、
前記検出された位相差が前記第一の電極に流れる高周波電流の極大値または前記第一の電極に印加される高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記制御機構が有する可変素子のリアクタンスを制御する第二の工程と、前記被処理物をプラズマ処理する第三の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。（３）被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物を載置する第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源と、前記第一の電極に流れる高周波電流または前記第一の電極に印加される高周波電圧を制御する制御機構とを備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法おいて、
前記制御機構が有する可変素子のリアクタンスを初期値に設定する第一の工程と、
前記高周波電流または前記高周波電圧を検知する第二の工程と、
前記高周波電流が極大値または前記高周波電圧が極大値となるようなリアクタンスの値に前記可変素子のリアクタンスを制御する第三の工程と、
前記第三の工程後、前記プラズマ処理室内をプラズマクリーニングする第四の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。（４）被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物を載置する第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源と、前記第一の電極に流れる高周波電流または前記第一の電極に印加される高周波電圧を制御する制御機構とを備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
前記第二の電極に流れる高周波電流と前記第一の電極に流れる高周波電流との位相差または、前記第二の電極に印加される高周波電圧と前記第一の電極に印加される高周波電圧との位相差を検出する第一の工程と、
前記検出された位相差が前記第一の電極に流れる高周波電流の極大値または前記第一の電極に印加される高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記制御機構が有する可変素子のリアクタンスを制御する第二の工程と、
前記第二の工程後、前記プラズマ処理室内をプラズマクリーニングする第三の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０１：ソース用電源、１０２：ソース電磁波用整合器、１０３：フィルタユニット、１０４：対向バイアス制御機構、１０５：電磁石Ａ、１０６：電磁石Ｂ、１０７：アース内筒、１０８：エッチングチャンバー、１０９：ガス導入口Ａ、１１０：冷媒入口、１１１：石英天板、１１２：ガス導入口Ｂ、１１３：冷媒出口、１１４：ガス分配プレート、１１５：ＶＨＦ放射アンテナ、１１６：シャワープレート、１１７：Ｓｉウェハ、１１８：フォーカスリング、１１９：サセプタ、１２０：ウェハステージ、１２１：ＲＦバイアス整合器、１２２：ＥＳＣ用直流電源、１２３：ＲＦバイアス電源、１２４：高周波バイアス電流検出部、１２５：ウェハステージ昇降機構、１２６：石英リング、１２７：共振制御回路、１３１：ＥＰＤ窓、１３３：遮蔽板、１２８：ヨーク、１９１：終点判定回路、２０１：共振用コイル、２０２：可変コンデンサ、２０３：対向バイアス電流検知回路、２０４：高調波短絡用コイル、２０５：高調波短絡用可変コンデンサ、２０６：自動整合手段、２０７：高調波電流検出回路、２０８：電圧測定ポイント、２０９：高調波用自動整合手段、３０１：非共振点、３０２：対向バイアス電流Ｉｐｐ、３０３：共振点、３０４：対向バイアス電圧Ｖｐｐ、４０１：対向バイアスのピーク間電流、４０２：対向バイアスのピーク間電圧、４０３：プリセット位置、４０４：自動制御終了時の対向バイアス電流値、４０５：共振点、４０６：目標Δ値、４１０：共振時のシャワープレートに張り付けた酸化膜エッチングレートの面内分布、４２０：非共振時のシャワープレートに張り付けた酸化膜エッチングレートの面内分布、５０１：対向バイアスのピーク間電流、５０２：設定位相差、５０３：共振時の位相差、５１１：プラズマ中の４４０ｎｍ発光強度、５１２：圧力調整バルブ位置、５１３：ＲＦバイアス電圧Ｖｐｐ、５１４：対向バイアス電圧Ｖｐｐ、５１５：シャワープレート付着物除去の終点、５１６：チャンバークリーニングの終点、５１７：共振時の可変コンデンサ位置、５１８：非共振時の可変コンデンサの位置、５１９：オーバークリーニング時間、５２０：実施例における対向バイアス電圧値、７０１：対向アース電極、７１０：共振時のシャワープレート中心部の酸化膜エッチングレートのＲＦバイアスパワー依存性、７２０：非共振時のシャワープレート中心部の酸化膜エッチングレートのＲＦバイアスパワー依存性、８０１：絶縁リングＡ、８０２：ソース周波数接地回路、８０３：絶縁リングＢ、８０４：石英内筒。

Claims (12)

1. 被処理物がプラズマ処理されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室の内部に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物が載置される第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源とを備えるプラズマ処理装置の制御方法において、
   前記第二の高周波電源から前記第二の電極に向かって流れる第一の高周波電流の位相と前記第二の電極から前記第一の電極に向かって流れる第二の高周波電流の位相との差である第一の位相差または、前記第二の電極に印加される第一の高周波電圧の位相と前記第二の高周波電流が流れる経路上の第二の高周波電圧の位相との差である第二の位相差を検出し、
   前記検出された第一の位相差または前記検出された第二の位相差が前記第二の高周波電流の極大値または前記第二の高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記第二の高周波電流または前記第二の高周波電圧を制御するためのリアクタンスを制御することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置の制御方法において、
   前記第一の位相差の値は、−９０°より大きい予め設定された設定値の許容範囲内にあることを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
3. 請求項１に記載のプラズマ処理装置の制御方法において、
   前記リアクタンスは、可変コンデンサであることを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
4. 被処理物がプラズマ処理されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室の内部に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物が載置される第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源とを備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
   前記第二の高周波電源から前記第二の電極に向かって流れる第一の高周波電流の位相と前記第二の電極から前記第一の電極に向かって流れる第二の高周波電流の位相との差である第一の位相差または、前記第二の電極に印加される第一の高周波電圧の位相と前記第二の高周波電流が流れる経路上の第二の高周波電圧の位相との差である第二の位相差を検出し、
   前記検出された第一の位相差または前記第二の位相差が前記第二の高周波電流の極大値または前記第二の高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記第二の高周波電流または前記第二の高周波電圧を制御するためのリアクタンスを制御し、
   前記被処理物をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
5. 被処理物がプラズマ処理されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室の内部に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物が載置される第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源とを備えるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
   前記第二の高周波電源から前記第二の電極に向かって流れる第一の高周波電流の位相と前記第二の電極から前記第一の電極に向かって流れる第二の高周波電流の位相との差である第一の位相差または、前記第二の電極に印加される第一の高周波電圧の位相と前記第二の高周波電流が流れる経路上の第二の高周波電圧の位相との差である第二の位相差を検出し、
   前記検出された第一の位相差または前記第二の位相差が前記第二の高周波電流の極大値または前記第二の高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記第二の高周波電流または前記第二の高周波電圧を制御するためのリアクタンスを制御し、
   前記プラズマ処理室の内部をプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
6. 請求項５に記載のプラズマ処理方法において、
   前記プラズマクリーニングの終点を検出後、前記リアクタンスを前記第一の電極表面の削れが許容できる量となるリアクタンスの値にしてさらに前記プラズマ処理室の内部をプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
7. 請求項５に記載のプラズマ処理方法において、
   前記プラズマクリーニングの終点を検出後、前記第二の電極に供給された高周波電力を前記第一の電極表面の削れが許容できる量となる高周波電力の値にしてさらに前記プラズマ処理室の内部をプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
8. 請求項６に記載のプラズマ処理方法において、
   前記プラズマクリーニングの終点は、前記第一の電極に印加される高周波電圧のＶｐｐの変化に基づいて検知されることを特徴とするプラズマ処理方法。
9. 請求項７に記載のプラズマ処理方法において、
   前記プラズマクリーニングの終点は、前記第一の電極に印加される高周波電圧のＶｐｐの変化に基づいて検知されることを特徴とするプラズマ処理方法。
10. 被処理物がプラズマ処理されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室の内部に高周波を放射する平板状の第一の電極と、前記第一の電極に高周波電力を供給する第一の高周波電源と、前記第一の電極と対向し前記被処理物が載置される第二の電極と、前記第二の電極に高周波電力を供給する第二の高周波電源とを備えるプラズマ処理装置において、
    前記第二の高周波電源から前記第二の電極に向かって流れる第一の高周波電流と前記第二の電極から前記第一の電極に向かって流れる第二の高周波電流との第一の位相差または、前記第二の電極に印加される第一の高周波電圧と前記第二の高周波電流が流れる経路上の第二の高周波電圧との第二の位相差を検知する検知部を具備し、前記検出された第一の位相差または前記検出された第二の位相差が前記第二の高周波電流の極大値または前記第二の高周波電圧の極大値に対応する位相差の値となるように前記第二の高周波電流または前記第二の高周波電圧を制御するためのリアクタンスを制御する制御部をさらに備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
11. 請求項１０に記載のプラズマ処理装置において、
    前記第一の位相差の値は、−９０°より大きい予め設定された設定値の許容範囲内にあることを特徴とするプラズマ処理装置。
12. 請求項１０に記載のプラズマ処理装置において、
    前記リアクタンスは、可変コンデンサであることを特徴とするプラズマ処理装置。

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