WO2019244734A1 - 制御方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2019244734A1
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輿水　地塩
太一 平野
早坂　徹
紳治 久保田
幸児 丸山
道菅　隆
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • the present disclosure relates to a control method and a plasma processing apparatus.
  • the applied high-frequency power for ion attraction is synchronized with the on / off of the high-frequency power for plasma generation so that ions reach the polycrystalline silicon layer and the etching rate of the polycrystalline silicon layer is made uniform.
  • Techniques are known (for example, see Patent Document 1).
  • high-frequency power having two different frequencies that is, a source power which is a high-frequency power for generating plasma and a bias power which is a high-frequency power for attracting ions, is applied to the inside of the processing container to control the etching rate.
  • This disclosure provides a technique for controlling the quantity and quality of radicals and ions.
  • a method for controlling a plasma processing apparatus including a first electrode on which a target object is placed, the method comprising: supplying a bias power to the first electrode; Supplying a source power having a higher frequency to the plasma processing space, wherein the source power has a first state and a second state, and the first state and the second state And the signal synchronized with the high frequency cycle of the bias power, or the voltage measured in the power supply system of the bias power, the phase within one cycle of the reference electrical state indicating any of the current or the electromagnetic field. And a control method including a first control step of alternately applying the control signals.
  • the quantity and quality of radicals and ions can be controlled.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit according to one embodiment. The figure which shows the case where it controls by the phase signal of the sensor attached to the electric power feeding system which concerns on one Embodiment, or the case where it controls by the signal synchronized with the high frequency period of bias power.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of HF supply timing according to a phase within one cycle of LF according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of HF supply timing according to a phase within one cycle of LF according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control unit according to one embodiment. The figure which shows the case where it controls by the phase signal of the sensor attached to the electric power feeding system which concerns on one Embodiment, or
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a relationship between a phase within one cycle of an LF, a plasma density Ne, and a self-bias Vdc according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of reflected wave power according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of reflected wave power according to one embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a control method according to a first modification of the embodiment. The figure for explaining the control method concerning modification 2 of one embodiment. The figure for explaining the control method concerning modification 3 of one embodiment. The figure for explaining the control method concerning modification 4 of one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an IMD (intermodulation distortion) according to an embodiment.
  • IMD intermodulation distortion
  • FIG. 9 is a timing chart showing a control method according to a modified example 5-1 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart showing a control method according to a modified example 5-2 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart showing a control method according to a modified example 5-3 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart showing a control method according to a modified example 5-4 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart illustrating a control method according to a modification 6 of the embodiment.
  • 9 is a timing chart showing a control method according to a modified example 7-1 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart showing a control method according to a modified example 7-2 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart showing a control method according to a modified example 7-3 of the embodiment.
  • FIG. 14 is a timing chart showing a control method according to a modified example 7-4 of the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of reflected wave power of source power according to one embodiment.
  • 13 is a timing chart for explaining a control method according to Modification 8 of one embodiment.
  • 21 is a timing chart for explaining a control method according to Modification 9 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart for explaining a control method according to Modification Example 10 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart for explaining a control method according to a modification 11 of the embodiment.
  • 13 is a timing chart showing a control method according to Modification Example 12 of the embodiment.
  • 14 is a timing chart showing a control method according to Modification 13 of one embodiment.
  • the frequency (high frequency) of the source power is also referred to as “HF” (High Frequency), and the source power is also referred to as “HF power”.
  • the frequency (high frequency) of the bias power having a frequency lower than the frequency of the source power is also referred to as “LF” (Low (Frequency), and the bias power is also referred to as “LF power”.
  • IMD intermodulation distortion
  • the IMD requires a high-frequency power source having a capacity capable of supplying a power larger than the originally required high-frequency power for not only causing a mismatch but also for the reflection resistance and maintaining the plasma. For this reason, conventionally, in order to reduce the occurrence of IMD, the cable length of a coaxial cable used for a power supply line of a high-frequency power supply has been optimized.
  • the IMD occurs at the sum or difference frequency between the fundamental and / or harmonic of the HF power and the fundamental and / or harmonic of the LF power. For this reason, in the method of optimizing the cable length of the coaxial cable, although the reflected wave power of the high frequency power of a specific frequency can be reduced, the fundamental wave and / or harmonics of the HF power and the LF power included in the IMD can be reduced. It is not possible to eliminate reflected wave power at other frequencies resulting from the sum or difference with the wave.
  • the IMD is generated at a frequency closer to the fundamental wave of the HF power. Therefore, the frequency of the LF power is increased as much as possible, and the occurrence of the IMD at a frequency closer to the fundamental wave of the HF power is suppressed. It is possible.
  • the process result is better when the frequency of the LF power is lowered. That is, since the etching rate decreases as the hole with a high aspect ratio is etched deeper, the frequency of the LF power is made lower and the power is increased. This makes it possible to increase the etching rate in etching with a high aspect ratio.
  • the reflected wave power of the high-frequency power has increased due to the recent increase in LF power and frequency.
  • the reflected wave power of the high-frequency power increases.
  • FIG. 12 shows an example of the reflected wave power generated when HF power of a predetermined frequency is applied to the electrode to which LF power is applied.
  • the intensity of the IMD changes periodically in synchronization with the phase of Vpp (Peak to Peak) of the LF.
  • Vpp Peak to Peak
  • the IMD when the potential of the LF is near the positive maximum value, the IMD is almost 0 W, that is, there is no reflection. Further, the IMD is relatively low when the potential of LF is in the negative range. When the potential of the LF exceeds the positive maximum value and then multiplies by a negative value, the maximum reflected wave power is generated, and the IMD is maximized.
  • the inventors propose a control method for suppressing the generation of the IMD according to the phase of the LF in consideration of the timing at which the IMD is generated, and a plasma processing apparatus that executes the control method. Furthermore, the present inventors propose a control method for controlling the amount and quality of radicals and ions by controlling high-frequency power of two different frequencies LF and HF.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus according to one embodiment.
  • the plasma processing apparatus 1 is a capacitively-coupled parallel plate plasma processing apparatus, and includes, for example, a cylindrical processing container 10 made of aluminum whose surface is anodized. The processing container 10 is grounded.
  • a columnar support 14 is disposed on the bottom of the processing vessel 10 via an insulating plate 12 made of ceramics or the like, and a mounting table 16 made of, for example, aluminum is provided on the support 14.
  • the mounting table 16 forms a lower electrode, on which a wafer W, which is an example of an object to be processed, is mounted via an electrostatic chuck 18.
  • an electrostatic chuck 18 that suction-holds the wafer W with electrostatic force is provided.
  • the electrostatic chuck 18 has a structure in which an electrode 20 made of a conductive film is sandwiched between a pair of insulating layers or insulating sheets.
  • a DC power supply 22 is connected to the electrode 20.
  • the DC voltage output from the DC power supply 22 is applied to the electrode 20.
  • the wafer W is attracted and held on the electrostatic chuck 18 by electrostatic force such as Coulomb force generated thereby.
  • a conductive edge ring 24 made of, for example, silicon is arranged on the mounting table 16 and around the wafer W.
  • the edge ring 24 is also called a focus ring.
  • a cylindrical inner wall member 26 made of, for example, quartz is provided on side surfaces of the mounting table 16 and the support table 14.
  • a coolant chamber 28 is provided in the support base 14, for example, in an annular shape.
  • a coolant at a predetermined temperature for example, cooling water is circulated and supplied from the chiller unit provided outside to the coolant chamber 28 through the pipes 30a and 30b, and the processing temperature of the wafer W on the mounting table 16 is controlled by the temperature of the coolant. Is done.
  • the coolant is an example of a medium for temperature adjustment circulated and supplied to the pipes 30a and 30b, and the medium for temperature adjustment may not only cool the mounting table 16 and the wafer W but also heat it. .
  • a heat transfer gas, for example, He gas, from the heat transfer gas supply mechanism is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 18 and the back surface of the wafer W via the gas supply line 32.
  • an upper electrode 34 is provided in parallel so as to face the mounting table 16.
  • a space between the upper electrode 34 and the lower electrode is a plasma processing space.
  • the upper electrode 34 forms a surface that faces the wafer W on the mounting table 16 and is in contact with the plasma processing space, that is, forms an opposite surface.
  • the upper electrode 34 is supported on the upper part of the processing container 10 via the insulating shielding member 42.
  • the upper electrode 34 constitutes a surface facing the mounting table 16 and has an electrode plate 36 having a large number of gas discharge holes 37, and supports the electrode plate 36 in a detachable manner. And an electrode support 38 made of aluminum.
  • the electrode plate 36 may be formed of, for example, silicon or SiC.
  • a gas diffusion chamber 40 is provided inside the electrode support 38, and a large number of gas flow holes 41 communicating with the gas discharge holes 37 extend downward from the gas diffusion chamber 40.
  • the electrode support 38 is provided with a gas inlet 62 for introducing a processing gas to the gas diffusion chamber 40, and a gas supply pipe 64 is connected to the gas inlet 62, and a processing gas supply source is connected to the gas supply pipe 64. 66 are connected.
  • the gas supply pipe 64 is provided with a mass flow controller (MFC) 68 and an opening / closing valve 70 in order from the upstream side. Then, a processing gas for etching is supplied from the processing gas supply source 66.
  • the processing gas reaches the gas diffusion chamber 40 from the gas supply pipe 64 and is discharged into the plasma processing space from the gas discharge hole 37 through the gas flow hole 41 in a shower shape. In this way, the upper electrode 34 functions as a shower head for supplying the processing gas.
  • a variable DC power supply 50 is connected to the upper electrode 34, and a DC voltage from the variable DC power supply 50 is applied to the upper electrode 34.
  • the control of the polarity and current / voltage of the variable DC power supply 50 and the electronic switch for turning on / off the current and voltage are controlled by the control unit 200.
  • a first high frequency power supply 48 is connected to the mounting table 16 via a power supply rod 47 and a matching unit 46.
  • the first high frequency power supply 48 applies LF power to the mounting table 16. Thereby, ions are drawn into the wafer W on the mounting table 16.
  • the first high frequency power supply 48 outputs LF power having a frequency in the range of 200 kHz to 13.56 MHz.
  • the matching unit 46 matches the internal impedance of the first high-frequency power supply 48 with the load impedance.
  • a second high frequency power supply 90 is connected to the mounting table 16 via a power supply rod 89 and a matching unit 88.
  • the second high frequency power supply 90 applies HF power to the mounting table 16.
  • the frequency of the HF is higher than the frequency of the LF, and HF power of a frequency of 13.56 MHz or more is output from the second high frequency power supply 90.
  • HF power for example, for LF power of 400 kHz, HF power of 100 MHz having a higher frequency may be output.
  • the matching unit 88 matches the internal impedance of the second high-frequency power supply 90 with the load impedance.
  • a filter 94 for passing a predetermined high frequency to the ground may be connected to the mounting table 16. The HF power supplied from the second high frequency power supply 90 may be applied to the upper electrode 34.
  • An exhaust port 80 is provided at the bottom of the processing container 10, and an exhaust device 84 is connected to the exhaust port 80 via an exhaust pipe 82.
  • the exhaust device 84 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can reduce the pressure inside the processing container 10 to a desired degree of vacuum.
  • a loading / unloading port 85 for the wafer W is provided on a side wall of the processing container 10, and the loading / unloading port 85 can be opened and closed by a gate valve 86.
  • a deposition shield 11 for preventing the etching by-product (depot) from adhering to the processing container 10 along the inner wall of the processing container 10 is detachably provided. That is, the deposition shield 11 constitutes the wall of the processing container.
  • the deposit shield 11 is also provided on the outer periphery of the inner wall member 26.
  • An exhaust plate 83 is provided between the deposition shield 11 on the processing container wall at the bottom of the processing container 10 and the deposition shield 11 on the inner wall member 26 side.
  • an aluminum material coated with ceramics such as Y 2 O 3 can be used as the deposit shield 11 and the exhaust plate 83.
  • the gate valve 86 is opened, and the wafer W to be etched is loaded into the processing chamber 10 through the loading / unloading port 85, and the mounting table is set. 16 is placed. Then, a processing gas for etching is supplied from the processing gas supply source 66 to the gas diffusion chamber 40 at a predetermined flow rate, and is supplied into the processing container 10 through the gas flow holes 41 and the gas discharge holes 37. Further, the inside of the processing container 10 is exhausted by the exhaust device 84, and the pressure therein is set to a set value within a range of, for example, 0.1 to 150 Pa.
  • processing gas various kinds of conventionally used gases can be adopted, and for example, a gas containing a halogen element such as a C 4 F 8 gas can be suitably used. Further, another gas such as an Ar gas or an O 2 gas may be contained.
  • HF power is applied to the mounting table 16 from the second high frequency power supply 90.
  • LF power is applied to the mounting table 16 from the first high frequency power supply 48.
  • a DC voltage is applied to the upper electrode 34 from the variable DC power supply 50.
  • a DC voltage is applied from the DC power supply 22 to the electrode 20 to attract and hold the wafer W on the mounting table 16.
  • the processing gas discharged from the gas discharge holes 37 of the upper electrode 34 is dissociated and ionized mainly by HF electric power to generate plasma.
  • the processing surface of the wafer W is etched by radicals and ions in the plasma. Further, by applying LF power to the mounting table 16, ions in the plasma are controlled, and etching of holes with a high aspect ratio can be performed, and the plasma control margin can be widened.
  • the plasma processing apparatus 1 is provided with a control unit 200 for controlling the operation of the entire apparatus.
  • the control unit 200 executes desired plasma processing such as etching in accordance with a recipe stored in a memory such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the recipe includes process time, pressure (gas exhaust), high-frequency power and voltage, various gas flow rates, processing chamber temperature (upper electrode temperature, processing chamber side wall temperature, wafer W temperature) which are control information of the apparatus with respect to the process conditions. , The temperature of the electrostatic chuck, etc.), the temperature of the refrigerant output from the chiller, and the like.
  • these programs and recipes indicating processing conditions may be stored in a hard disk or a semiconductor memory.
  • the recipe may be set at a predetermined position and read out in a state of being stored in a portable computer-readable storage medium such as a CD-ROM or a DVD.
  • the HF power on / off or High / Low is converted to a signal synchronized with the high frequency cycle of the bias power, or to the phase within one cycle of any one of the voltage, current or electromagnetic field measured by the power supply system of the bias power.
  • You may control so that it may be synchronized.
  • the control unit 200 may perform control so as to synchronize on / off of the power of the HF or High / Low with a phase within one cycle of the voltage or the current of the LF. Thereby, the quantity and quality of ions and radicals can be controlled. Further, occurrence of IMD can be reduced.
  • the power supply system of the bias power means the first high-frequency power supply 48 ⁇ matching unit 46 ⁇ power supply rod 47 ⁇ mounting table 16 ⁇ (plasma) ⁇ upper electrode 34 ⁇ (ground).
  • the voltage, current, or electromagnetic field measured in the power supply system of the bias power refers to parts from the first high-frequency power supply 48 to the inside of the matching box 46 and to the mounting table 16 via the power supply rod 47 and the upper electrode. Refers to the voltage, current or electromagnetic field measured at.
  • the state of a signal synchronized with the high-frequency cycle of the bias power, or any of the voltage, current, or electromagnetic field measured by the bias power supply system is also referred to as a “reference electric state”.
  • the HF power source power
  • the HF power is controlled so as to be alternately applied to a first state and a second state described later in synchronization with a phase within one cycle of the reference electric state.
  • the reference electric state is determined by the matching device connected from the mounting table 16 via the power supply rod 47. Is preferably one of a voltage, a current, and an electromagnetic field measured in any member up to the inside.
  • a voltage probe, a current probe, and a BZ probe are installed near any part of the power supply system of the bias power.
  • a method of measuring the voltage, current or induced magnetic field of a part is a method of measuring the voltage, current or induced magnetic field of a part.
  • FIG. 2B (a) is an example of a case where any of the voltage, current, or electromagnetic field measured in the bias power supply system is set to the “reference electric state”.
  • the processor 100 inputs any of the HF voltage or current, the LF voltage or current, the HF phase signal, or the LF phase signal from a sensor such as a VI probe attached to the power supply system. .
  • the processor 100 sets the source power to the first in synchronization with the phase in one cycle of the reference electrical state indicating either the input HF voltage or current, the LF voltage or current, the HF phase signal, or the LF phase signal. And the second state are applied alternately.
  • the processor 100 may generate a signal synchronized with the high-frequency cycle of the bias power output from the first high-frequency power supply 48 without being based on the signal from the sensor.
  • the state of the signal can be set as the reference electric state.
  • the step of measuring the reference electric state in the power supply system of the bias power can be omitted.
  • the processor 100 inputs an LF phase signal (small power waveform) or a signal related to bias power information from the first high frequency power supply 48, and based on the input signal, a high frequency cycle of the bias power.
  • Generate a signal synchronized with The processor 100 outputs the generated signal to the second high frequency power supply 90.
  • the second high frequency power supply 90 alternately applies the source power to the first state and the second state based on this signal.
  • the processor 100 may generate a signal synchronized with the high-frequency cycle of the bias power without using the signal from the first high-frequency power supply 48.
  • the processor 100 generates, for example, a signal having a period indicated by LF in FIG. 3, and generates an on / off signal indicated by HF in FIG. 3, for example, in synchronization with the signal.
  • the processor 100 outputs the generated signal to the first high-frequency power supply 48 and the second high-frequency power supply 90.
  • the first high frequency power supply 48 outputs bias power based on this signal.
  • the second high frequency power supply 90 alternately applies the source power to the first state and the second state based on this signal.
  • the mounting table 16 is an example of a first electrode on which the wafer W is mounted.
  • the upper electrode is an example of a second electrode facing the first electrode.
  • the first high-frequency power supply 48 is an example of a bias power supply that supplies LF power to the first electrode.
  • the second high-frequency power supply 90 is an example of a source power supply that supplies HF power having a frequency higher than LF power to the first electrode or the second electrode.
  • the control unit 200 is an example of a control unit that controls a bias power supply and a source power supply.
  • the potential of the lower electrode (mounting table 16) to which the bias power is applied is also referred to as an electrode potential.
  • the control unit 200 includes a processor 100, a signal generation circuit 102, directional couplers 105 and 108, a reflection detector 111, and an oscilloscope 112.
  • a directional coupler 105 is connected between the first high-frequency power supply 48 and the matching unit 46 to the power supply line of the first high-frequency power supply 48.
  • a directional coupler 108 is connected between the second high-frequency power supply 90 and the matching unit 88 to the power supply line of the second high-frequency power supply 90.
  • the directional coupler 105 gives a part of the traveling wave power (Pf) of the LF to the oscilloscope 112. Further, the directional coupler 108 supplies a part of the traveling wave power and the reflected wave power of the HF to the oscilloscope 112.
  • the LF frequency displayed on the oscilloscope 112 is, for example, 400 kHz, and the HF frequency is, for example, 100 MHz.
  • the oscilloscope 112 can observe the waveform of the LF traveling wave power, the waveform of the HF traveling wave power, and the waveform of the HF reflected wave power.
  • the directional coupler 108 separates a certain percentage of the HF reflected wave and supplies the same to the reflection detector 111.
  • the reflection detector 111 is composed of, for example, a spectrum analyzer, a power meter, and the like, and measures how much IMD (Intermodulation distortion) of what wavelength is generated and how much reflected wave power is.
  • the IMD applies a LF power to the upper electrode or the lower electrode of the plasma processing apparatus 1 (a lower electrode in one embodiment), and applies an LF power to the lower electrode to generate a fundamental wave and / or a harmonic of the LF.
  • the power of the reflected wave from the plasma side generated according to the frequency of the sum or difference with the fundamental wave and / or the harmonic of HF.
  • the -directional coupler 105 provides a part of the LF traveling wave power to the processor 100.
  • the processor 100 creates a synchronization signal for HF synchronized with the traveling wave power of LF.
  • the processor 100 may create a synchronization signal for HF in synchronization with the positive timing of the traveling wave of LF.
  • an LF waveform detected using a sensor such as a VI probe may be provided to the processor 100.
  • the processor 100 gives the created synchronization signal to the signal generation circuit 102.
  • the signal generation circuit 102 generates a control signal synchronized with the LF traveling wave power from the applied synchronization signal, and supplies the control signal to the second high-frequency power supply 90 and the first high-frequency power supply 48.
  • the directional coupler 105 extracts a part of the LF voltage or current output from the first high-frequency power supply 48 as a waveform and inputs the waveform to the processor 100.
  • the processor 100 may directly input a part of the power of the LF or the like from the first high-frequency power supply 48.
  • the processor 100 generates an ON signal having an arbitrary delay and an arbitrary width from the input waveform signal, and transmits the ON signal to the signal generation circuit 102.
  • the ON signal is an example of a synchronization signal.
  • the signal generation circuit 102 sends a command signal to the second high-frequency power supply 90 to generate HF power during the ON signal.
  • a command signal a control signal for generating HF power or the ON signal itself during the ON signal is used depending on the input form of the second high-frequency power supply 90.
  • the signal from the directional coupler 105 is not used, and the signal generation circuit 102 outputs the LF output from the first high frequency power supply 48. May be extracted as a waveform, and an ON signal having an arbitrary delay and an arbitrary width may be created from the waveform signal.
  • the signal generation circuit 102 transmits the waveform signal and the ON signal to the second high frequency power supply 90.
  • the method of generating the control signal described above is an example, and the present invention is not limited to this.
  • the HF power is turned on / off or High / Low alternately in synchronization with the phase within one cycle of the reference electric state (the phase within one cycle of the LF voltage or current, the electrode potential, etc.).
  • the circuit is not limited to the circuit of the control unit 200 shown in FIG. 2A, and other hardware or software can be used.
  • the amplifier of the first high-frequency power supply 48 amplifies the amplitude (AM: amplitude modulation) of the LF modulation signal of 400 kHz and supplies it to the lower electrode.
  • the amplifier of the second high-frequency power supply 90 amplifies the amplitude of the HF modulation signal of 100 MHz and supplies it to the lower electrode.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a waveform of an LF voltage or current and an example of an HF voltage or current applied in accordance with a positive timing of the LF voltage or current.
  • the electrode potential shown in the second waveform from the bottom is positive, the voltage or current of HF is controlled (turned on) to a positive value.
  • the electrode potential is negative, the voltage or current of HF is controlled (turned off) to zero.
  • the electrode potential is determined by the voltage or current of LF, the voltage or current of HF is turned off when the voltage or current of LF is negative, and the voltage or current of HF is turned off when the voltage or current of LF is positive. The current is turned on.
  • the processor 100 may generate the synchronization signal for controlling the power of the HF during a time period including the timing when the electrode potential is positive.
  • the processor 100 is not limited to this, and may generate the synchronization signal for controlling the power of the HF in a short time including the timing when the electrode potential becomes the deepest negative.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a supply timing of HF power according to the embodiment.
  • the vertical axes in FIGS. 4A to 4C indicate the potentials of the electrodes.
  • the potential of the electrode is almost the same as the potential of the wafer.
  • the electrode potential is the potential when the LF and HF voltages are superimposed.
  • Vpp of the LF voltage having the LF frequency of 400 kHz is much larger than Vpp of the HF voltage having the HF frequency of 100 MHz. Therefore, basically, the electrode potential is determined by the voltage of LF, and the electrode oscillates within the width (amplitude) of Vpp of the voltage of HF.
  • the thickness of the sheath on the electrode is basically determined according to the voltage of the LF.
  • the electrode potential when the LF voltage is negative becomes deeper than the electrode potential when the LF voltage is positive due to the so-called self-bias voltage Vdc.
  • Vdc self-bias voltage
  • the electrode Since the electrode is floating from the ground by a blocking capacitor (a matching device in one embodiment), electrons flowing into the electrode do not flow to the ground. Therefore, electrons flow into the electrode and accumulate at a period (half cycle) in which the surface of the electrode is at a positive potential with respect to the plasma. However, the surface of the electrode is negatively charged due to the accumulated electrons, and a negative bias is generated with respect to the plasma. The negative bias causes ions to flow into the surface of the electrode. Thereby, a sheath is formed on the surface of the electrode.
  • FIG. 3 schematically shows the electrode potential corresponding to the phase of LF, the plasma potential corresponding to the phase of LF, the sheath thickness, and the impedance Z.
  • the plasma potential is slightly higher than the highest potential in the processing chamber 10. Therefore, the plasma potential is slightly higher than the electrode potential when the electrode potential is positive, and slightly higher than the potential 0 on the wall when the potential of the wall of the processing vessel 10 is 0 when the electrode potential is negative.
  • the thickness of the sheath is proportional to the voltage. Therefore, when the electrode potential is negative, a large voltage is applied to the electrode, and the thickness of the sheath decreases. It gets thicker. On the other hand, when the electrode potential is positive, a smaller voltage is applied to the electrode than when the electrode potential is negative, so that the thickness of the sheath is reduced.
  • the electrode potential shown in FIG. 4 is the lower electrode potential.
  • the impedance Z is high and the change is large because the sheath is thick. Further, the impedance Z is substantially determined by the voltage of LF. As described above, impedance matching of HF power becomes difficult. In particular, when the electrode potential is negative, that is, when the voltage of the LF is negative, the impedance is high and the change is large, so that the impedance matching of the HF power becomes difficult.
  • the matching device 88 that performs impedance matching with respect to the HF power with respect to such a variation in the impedance Z can follow up to a frequency of about 1 Hz at maximum by operating the motor. This makes it difficult to match the timing of one of the impedances that change momentarily according to the phase of the LF. In this state, since the matching unit 88 cannot match at a phase other than the matched one timing, the reflected wave power of the IMD is large.
  • the power of the HF is controlled to be ON or High when the electrode potential is positive, and the HF power is controlled when the electrode potential is negative.
  • the power is controlled to be off or low.
  • the impedance Z is substantially constant, so that if HF power is supplied at this timing, matching can be easily achieved. Therefore, at this timing, the HF power is controlled to be ON or High.
  • the electrode potential is negative, the impedance is high and the change is large, so that it is difficult to achieve matching even when HF power is supplied at this timing. Therefore, at this timing, the supply of the HF power is controlled to be off or low. Thereby, the occurrence of IMD can be reduced.
  • the power of the HF when the power of the HF is controlled to be high or low, the power of the HF is turned on or off because the power of the HF is kept low without turning off the power of the HF when the electrode potential is negative.
  • the decrease in plasma density can be suppressed as compared with the case of controlling.
  • the power of HF applied at the timing when the electrode potential is negative smaller than the power of HF applied at the timing when the electrode potential is positive, the occurrence of IMD can be suppressed.
  • the control method for turning on or high the power of the HF by making the electrode potential coincide with the positive timing is an example, and is not limited to this.
  • the power of the HF may be controlled to be ON or High.
  • the power of the HF may be controlled to be ON or High. That is, the HF power (source power) has a first state and a second state smaller than the first state, and the period of the first state includes a timing at which the phase of the reference electric state becomes a peak. You may go out.
  • the peak in this case may be a positive peak or a negative peak.
  • At least a part of the phase of the reference electric state may include a positive timing. Further, the period of the first state may include at least a part of the phase of the reference electric state including a negative timing.
  • the power of the HF is not limited to a rectangular wave whose phase in the reference electric state is coincident with the positive timing, but also applies a substantially rectangular wave including at least one of a rising slow-down and a falling slow-down. Good. Further, the power of the HF may be applied to at least one of a timing at which the phase of the reference electrical state is shifted by a predetermined time from the positive timing or a timing shifted by a predetermined time.
  • An example of the use of the control method for shifting the power of the HF by a predetermined time from the timing when the phase of the reference electric state is positive is as follows. If the power of HF is applied only when the phase of the reference electric state is positive, the ion energy decreases. Depending on the type of etching, a process with a higher ion energy may be desired. In that case, the power of the HF is applied until the reference electric state of the LF changes from positive to negative and ion energy of a desired magnitude is obtained. Thereby, a process with a large ion energy can be realized.
  • the time width for supplying the power of the HF may be adjusted such that the power of the HF is shortened or lengthened by a predetermined time based on the timing when the phase of the reference electric state is positive.
  • the power of the HF may be supplied by adding a predetermined time before and after the timing when the phase of the reference electric state is positive.
  • the power of the HF may be supplied at the timing when the phase of the reference electric state is negative.
  • the phase of the reference electric state is negative, the impedance is high and changes with time. Therefore, in this case, it is preferable to control the HF power to be turned on for a shorter time width when the phase of the reference electric state is negative.
  • the power of the HF when the electrode potential is negative, the power of the HF is turned on or high for a short time width including the time when the self-bias Vdc of the electrode is most negative, and the other times.
  • the power of the HF may be turned off or low.
  • the reflected wave power is detected in advance, and the power of the HF is turned off or low during a time period where the reflected wave power is high, and the power of the HF is turned on or off during a time period where the reflected wave power is low, depending on the magnitude of the reflected wave power. It may be High.
  • HARC High Aspect Ratio Ratio Contact
  • the power of the HF is turned on / off or the High / Low is controlled in synchronization with the phase in one cycle of the reference electric state. .
  • the occurrence of IMD can be reduced.
  • the state in which the power of the HF is controlled to be ON or High is an example of the first state.
  • the state in which is controlled to OFF or Low is an example of the second state.
  • the control method of the plasma processing apparatus 1 includes a first control step of alternately applying the first state and the second state in synchronization with a phase within one cycle of the reference electric state.
  • the second state only needs to be smaller than the first state, and the power in the second state may be 0 or may be a value other than 0 smaller than the first state.
  • the graph of FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the phase of the LF, the plasma density Ne, and the absolute value
  • 6 and 7 are diagrams illustrating an example of the reflected wave power according to the embodiment.
  • the graph of FIG. 5 is an actual measurement result obtained by periodically applying the power of the HF with a time width of about 40% of the one cycle while changing the phase with respect to one cycle of the reference electric state, and measuring.
  • the vertical axis shows the plasma density Ne (cm ⁇ 3 ), and the right vertical axis shows the absolute value
  • the sheath of the lower electrode fluctuates in the cycle of LF, and as a result, the impedance Z changes to change the plasma density Ne and the self density.
  • the bias Vdc fluctuates.
  • the plasma density Ne becomes medium to high, and the plasma generation efficiency becomes medium or higher. This is because when the electrode potential is negative, a large voltage is applied to the electrode, the thickness of the sheath increases, the HF electric field when the HF power is turned on decreases, and the plasma generation efficiency decreases.
  • of the self-bias is high, and the ion energy can be made monochromatic, that is, ions having the same ion energy can be drawn into the wafer W.
  • monoenergized high-energy ions can be drawn into the wafer W.
  • the occurrence of IMD increases, but by applying HF power in a short time when the potential of the lower electrode becomes the largest negatively, the total occurrence of IMD is reduced as compared with the case where HF power is constantly applied. it can.
  • the plasma processing apparatus 1 for example, by controlling the power of the HF to be on or high based on the timing when the electrode potential is positive, the occurrence of IMD can be reduced.
  • the problem is that the plasma generation efficiency is reduced by increasing the thickness of the sheath when the electrode potential is negative, and the plasma generation efficiency is increased by applying HF power at the positive electrode potential timing. it can.
  • the upper and lower graphs on the left in FIG. 6 and the waveforms on the screens in (a) and (b) on the right in FIG. 6 show an example of the detection result by the reflection detector 111 of the control unit 200 and the display result of the oscilloscope 112. .
  • the lower left graph shows Vpp and Vdc in one cycle of LF. The sheath becomes thicker as Vdc becomes deeper negatively, and the plasma generation efficiency when HF power is applied decreases.
  • the upper graph shows the traveling wave power (Pf) and the reflected wave power (Pr) of HF with respect to Vpp and Vdc in one cycle of LF.
  • An example of the display of the oscilloscope 112 in FIG. 6A is a waveform A of the traveling wave power of the LF measured when the phase of the LF shown in the region c is 180 °, and an amplitude B of the high-frequency power on the wafer (that is, the amplitude B). , LF power and HF power).
  • the waveform of the traveling wave power of HF is indicated by C
  • the waveform of the reflected wave power of HF is indicated by D.
  • the amplitude B of the high-frequency power, the waveform C of the traveling wave power of HF, and the waveform D of the reflected wave power of HF are shown.
  • the reflected wave power is smaller in the region d than in the region c. Therefore, a signal synchronized with the high frequency cycle of the bias power so that the phase of the LF includes 0 ° or a phase within one cycle of the reference electric state measured by the power supply system of the bias power is synchronized with the power of the HF.
  • a first state for example, ON or High state
  • a second state for example, OFF or Low state
  • of the plasma, and IMD can be suppressed and plasma generation efficiency can be increased.
  • the power of the HF between the first state and the second state at an arbitrary timing according to the electrode potential a region where the plasma density Ne is high and a region where the absolute value
  • the generation of IMD can be reduced as a whole by applying the HF power in a pulse shape.
  • FIG. 7 shows an example of LF ⁇ Vpp, LF ⁇
  • the reflected wave power (Pr) of the HF changes by a maximum of about 5 times (about 10 W to about 50 W) in the phase of one cycle of the voltage of the LF.
  • the IMD can be reduced to about 1/5 by controlling the power of the HF in synchronization with the phase in one cycle of the reference electric state.
  • the maximum value is about 1.6 times the minimum value. It can be seen that it can be changed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a control method according to a first modification of the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a control method according to Modification 2 of the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for describing a control method according to Modification 3 of one embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a control method according to Modification 4 of the embodiment.
  • Modification 1 In the embodiment described above, when the HF power is pulse-modulated (refer to HFAM modulation in FIG. 3) in synchronization with the phase in one cycle of the reference electric state, the pulse modulation is performed at the same frequency as the LF frequency. An HF power supply is required, which may increase costs.
  • a bypass line is provided for a power supply line or a lower electrode connected to the first high-frequency power supply 48 and the second high-frequency power supply 90.
  • the constituent additional circuit 250 is attached.
  • a coil 252 and a variable capacitor 251 are connected in series to a power supply rod connected to a lower electrode, and the variable capacitor 251 is connected to the processing container 10 and grounded.
  • the additional circuit 250 By making the ratio of the impedance on the processing vessel 10 side to the load impedance on the plasma side larger by the additional circuit 250, even if the impedance changes compared to the case without the additional circuit 250, the additional circuit 250 A large change in the impedance Z, which is the sum of the impedances on the container 10 side, can be mitigated.
  • the additional circuit 250 reduces the change in the total impedance Z so that the HF power is applied in synchronization with the phase in one cycle of the reference electric state. , IMD can be further suppressed. Further, a mechanism for suppressing the IMD can be simply and inexpensively constructed simply by attaching the additional circuit 250.
  • the additional circuit 250 is preferably inserted into the second high-frequency power supply 90 after the branch of the power supply rod, because the HF power is less likely to be affected by the LF power. If a filter is provided between the first high-frequency power supply 48 and the second high-frequency power supply 90, the HF power is less likely to be affected by the LF power, the fluctuation of the total impedance Z can be reduced, and the occurrence of IMD can be reduced. Can be suppressed.
  • the additional circuit 250 may include at least one of a coil, a capacitor, and a diode.
  • the plasma processing apparatus 1 includes an impedance change circuit 300 connected to a power supply line or a lower electrode connected to the first high-frequency power supply 48 and the second high-frequency power supply 90. Is attached.
  • the impedance changing circuit 300 functions to change the impedance such that the combined impedance of the load impedance on the plasma side and the impedance of the impedance changing circuit 300 becomes constant.
  • the impedance changing circuit 300 changes the impedance according to the phase of the LF so as to suppress the change in the impedance viewed from the matching unit 88. Thereby, the reflected wave power can be suppressed, and the occurrence of IMD can be reduced.
  • the impedance changing circuit 300 changes the impedance within one cycle of the reference electrical state according to the phase (or impedance) of the LF, the Vdc of the LF, the reflected wave power, and the like, thereby suppressing the IMD.
  • the impedance change circuit 300 As an example of the impedance change circuit 300, a configuration in which capacitors are provided in an array and the connection of the capacitors is switched by an electronic switch can be given.
  • the control unit 200 controls the electronic switch to change the impedance of the impedance changing circuit 300.
  • the control unit 200 connects the capacitors of the impedance changing circuit 300 so as to reduce the change in the impedance Z that is the sum of the load impedance on the plasma side and the impedance of the impedance changing circuit 300. Switch. Thereby, when the power of the HF is applied in synchronization with the phase in one cycle of the reference electric state, the impedance matching becomes good, and the occurrence of IMD can be further suppressed.
  • the impedance change circuit 300 may be inserted into the matching unit 88 and integrated with the matching unit 88.
  • the impedance change circuit 300 is preferably inserted into the second high-frequency power supply 90 after the branch of the power supply rod because the HF power is less likely to be affected by the LF power. If a filter is provided between the first high-frequency power supply 48 and the second high-frequency power supply 90, the HF power is less likely to be affected by the LF power, the fluctuation of the total impedance Z can be reduced, and the generation of IMD can be reduced. Can be suppressed.
  • an electromagnet 350 is provided at an upper portion of the processing container 10.
  • the position of the electromagnet 350 is not limited to the position shown in FIG. 10A, and may be any part of the processing container 10, for example, inside the processing container 10.
  • the control unit 200 controls the strength of the electromagnet 350 according to the phase (or impedance) of the reference electric state, the phase of the LF, the electrode potential to which the bias power is applied, the reflected wave power of the LF Vdc or the HF, etc. Change the characteristics of For example, as shown in FIG.
  • the electromagnet 350 can be a multipole electromagnet or a fixed magnet, and is an example of a magnetic field generating unit that generates a magnetic field.
  • the control by the electromagnet 350 shown in Modification 3 may be used together with the control by the additional circuit 250 of Modification 1 or the impedance change circuit 300 of Modification 2.
  • the matching unit 88 functions to add all the L and C components of the inductance (for example, a power supply rod) and the conductance (for example, a sheath) in the processing container 10 and function to resonate at the frequency of HF. I take the.
  • the matching unit 88 since the C component changes when the sheath thickness changes, the power of the reflected wave increases if the matching device 88 does not match again in response to the change in the C component due to the change in the sheath thickness. .
  • the matching unit 88 takes about one second to move the variable capacitor, it may not be able to follow a change in the thickness of the sheath, and may not be able to achieve accurate matching.
  • the control unit 200 changes the frequency of the HF by the change of the C component due to the change of the sheath thickness. That is, based on the expression of the supply frequency of f (supply frequency) ⁇ 1 / ⁇ LC, the frequency f of the HF is changed according to the change of the C component corresponding to the thickness of the sheath.
  • the capacitance of the sheath on the electrode is C
  • the capacitance C changes four times according to the change in the thickness of the sheath
  • the frequency of the HF changes approximately two times.
  • the frequency of the HF changes about 3.3 times.
  • the HF frequency is set in the above-described equation of the resonance frequency so as to match the change in the sheath thickness in accordance with the change in the LF voltage in one cycle. Change based on As a result, the matching is substantially achieved in accordance with the change in the thickness of the sheath, the reflected wave power of the HF can be reduced, and the occurrence of IMD can be suppressed.
  • the second high-frequency power supply 90 uses a variable frequency power supply capable of changing the frequency of HF.
  • the control shown in Modification 4 may be used in combination with at least one of the additional circuit 250 of Modification 1, the impedance changing circuit 300 of Modification 2, or the electromagnet 350 of Modification 3.
  • the shift time and the delay width may be adjusted by a circuit having a gate function and a delay function based on the original signal and the measurement signal.
  • LF pulse instead of controlling the timing of applying the power of the HF in synchronization with the phase within one cycle of the voltage of the LF, as shown in FIG. , "LF pulse"
  • the timing of applying the HF power may be controlled in accordance with the LF pulse. That is, for example, the LF pulse corresponding to the LF of 400 kHz may be turned on / off and applied, and the power of the HF may be controlled in a pulse form (HF pulse) accordingly.
  • the power of the LF pulse corresponding to the peak of the phase of the reference electric state may be applied, and the timing of applying the power of the HF may be controlled according to the LF pulse.
  • the intensity of generation of the IMD varies depending on the power of the LF.
  • the IMD is selected by selecting the timing at which the HF reflected wave power is low and applying the HF power at that timing. Can be reduced.
  • the stability of the process and the plasma processing apparatus 1 can be improved, and the apparatus cost can be reduced.
  • the LF power and the HF power may be applied at each of the two timings including the time when the reference electric state peaks twice in one cycle.
  • the control method of the application of the HF power can be freely changed.
  • the application of the HF power is not limited to the lower electrode, and may be applied to the upper electrode.
  • the bias power is supplied to the lower electrode on which the wafer W is mounted, and the frequency higher than the bias power is supplied to the lower electrode.
  • the source power has a first state and a second state, and a signal that synchronizes the first state and the second state with a high-frequency cycle of the bias power, or power supply of the bias power.
  • a method of controlling a plasma processing apparatus other than the parallel plate type plasma processing apparatus includes a step of supplying bias power to the lower electrode and a step of supplying source power having a frequency higher than the bias power to the plasma processing space. Also in the control method, the source power has a first state and a second state, and the first state and the second state are alternately synchronized with a phase in one cycle of the reference electric state. The method includes a first control step of applying.
  • Modifications 5-1 to 5-4 Next, a control method of the plasma processing apparatus 1 according to Modifications 5-1 to 5-4 of the embodiment will be described. In the modified examples 5-1 to 5-4, control for intermittently stopping the source power and / or the bias power is performed. 13A to 13D are timing charts showing control methods according to Modifications 5-1 to 5-4 of the embodiment.
  • Modification 5-1 in FIG. 13A includes, in addition to the first control step, a second control step in which the source power is intermittently stopped by the LF voltage at a period independent of the period of the reference electric state, which is an example.
  • the first control step and the second control step are repeatedly executed.
  • the LF voltage is applied in the same cycle in the first control step and the second control step.
  • the source power alternately repeats the first state and the second state at least once in the first control step, and is intermittently stopped in the second control step between the first control steps.
  • the frequency of the LF may be, for example, 0.1 Hz to 100 Hz.
  • the state of the source power synchronized with the cycle of the reference electric state in the first control step is an example of the third state.
  • the state of the source power independent of the cycle of the reference electric state in the second control step is an example of a fourth state different from the third state.
  • the control method according to the modified example 5-2 in FIG. 13B includes the same first control step as the modified example 5-1 and additionally intermittently stops the bias power at a period independent of the period of the HF voltage or current.
  • a third control step is included.
  • the state of the bias power in the third control step is an example of the fourth state.
  • the first control step and the third control step are repeatedly executed.
  • the source power in the third control step is such that the first state and the second state are repeated in the same cycle as in the first control step.
  • the frequency of the LF may be, for example, 0.1 Hz to 100 Hz.
  • the control method according to Modification 5-3 of FIG. 13C includes the same first control step as Modification 5-1 as well as the control of the source power in the second control step of Modification 5-1 and Modification 5-2 Is performed in the third control step. That is, the state in which both the source power and the bias power are intermittently stopped in the modified example 5-3 is an example of the fourth state.
  • the cycle in which the bias power is intermittently stopped and the cycle in which the source power is intermittently stopped may be synchronized.
  • the period in which the source power and the bias power are intermittently stopped may be the same as shown in FIG. 13C, or the source power and the bias power may be shifted behind the bias power as shown in FIG. 13D.
  • the source power may be shifted before the bias power.
  • the stop time of the source power may be longer or shorter than the stop time of the bias power.
  • the control methods according to Modifications 5-1 to 5-4 can control the quality and quantity of radicals and ions. Specifically, when the HF is turned off, the ions in the plasma almost disappear, but the radicals have a long life and exist without disappearing for some time. Therefore, for example, while turning off the HF, the radicals can be diffused uniformly. In addition, while the HF is controlled to be off or low, the ratio of ions to radicals in the plasma can be changed. Thereby, the amounts of radicals and ions can be controlled.
  • radicals corresponding to the progress of the dissociation are generated.
  • the dissociation of C 4 F 8 gas proceeds as C 4 F 8 ⁇ C 4 F 7 * ⁇ ... ⁇ CF 2, and different radicals (such as C 4 F 7 * ) are generated depending on the degree of dissociation. Is done.
  • the parameters that cause dissociation include ion energy and reaction time. Therefore, the ion energy and / or reaction time can be controlled by controlling the application timing and application time of the bias power and the source power, and the quality of radicals and ions can be controlled by promoting the generation of radicals suitable for the process.
  • the bias power is off
  • the ion energy decreases, so that the etching does not proceed, and the by-products deposited at the bottom of the holes and the like can be removed outside the holes and deposited on the mask.
  • radicals can be attached to the pattern surface on the wafer W.
  • the radicals attached to the mask protect the mask and improve the mask selectivity. Thereby, etching can be promoted, the etching rate can be increased, and the etching shape can be improved.
  • plasma may be generated by the bias power, and the same effect may be obtained when the bias power is intermittently stopped. That is, by intermittently stopping the bias power, the quality and quantity of radicals and ions can be controlled. Thereby, the etching rate can be increased and the etching shape can be improved.
  • the source power in the third state, is turned on at a timing when LF @ Vdc is deeply negative.
  • the source power may be turned on.
  • the source power instead of periodically turning on / off the source power, the source power may be periodically controlled to High / Low.
  • FIG. 14 is a timing chart illustrating a control method according to Modification 6 of the embodiment.
  • an LF pulse is applied to the mounting table 16 as shown in FIG.
  • the positive value of the LF pulse corresponds to the positive peak of the LF voltage
  • the negative value of the LF pulse corresponds to the negative peak of the LF voltage.
  • the first state and the second state of the HF are alternately applied in synchronization with the phase within one cycle of the LF pulse. This can also control the quantity and quality of radicals and ions.
  • the source power is controlled to be off or low during part or all of the period when the LF pulse is positive, and the source power is controlled to be on or high during part or all of the period when the LF pulse is negative. Good. According to this, since the LF pulse is binarized and the source power is binarized and controlled in accordance with the binarization, the control becomes easy.
  • the state of the HF shown in FIG. 13A is controlled in accordance with the LF pulse obtained by pulsing the LF voltage in FIG. 13A, but the invention is not limited to this.
  • the state of the HF shown in FIGS. 13B to 13D may be controlled in accordance with the LF pulse obtained by pulsing the LF voltage in FIGS. 13B to 13D.
  • FIG. 15A is a timing chart illustrating a control method according to Modification 7-1 of the embodiment.
  • FIG. 15B is a timing chart illustrating a control method according to Modification 7-2 of one embodiment.
  • FIG. 15C is a timing chart illustrating a control method according to Modification 7-3 of one embodiment.
  • FIG. 15D is a timing chart illustrating a control method according to Modification 7-4 of the embodiment.
  • the first state and the second state of the source power are set to the LF voltage and the electrode potential. Are alternately applied in synchronization with the phase within one cycle of the reference electric state.
  • the first state of the source power has two or more states stepwise in synchronization with the negative timing of the electrode potential.
  • the first state of the source power has two or more states smoothly in synchronization with the negative timing of the electrode potential.
  • the first state of the source power may be synchronized with the positive timing of the electrode potential.
  • the control methods according to the modified examples 7-3 and 7-4 shown in FIGS. 15C and 15D include a second control step in addition to the first control step, and in the first control step, the source power is reduced.
  • the first state and the second state are alternately applied in synchronization with the phase within one cycle of the reference electric state, for example, the LF voltage.
  • the first state of the source power has two or more states stepwise in synchronization with the positive timing of the electrode potential.
  • the first state of the source power has two or more states smoothly in synchronization with the positive timing of the electrode potential.
  • the first state of the source power may be synchronized with the negative timing of the electrode potential.
  • the electromagnet 350 is controlled according to the phase (or impedance) of the reference electric state, the phase of the LF, the electrode potential to which the bias power is applied, the reflected wave power of the LF Vdc or the HF, and the like. Control the strength of Thus, the occurrence of IMD can be suppressed by reducing the change in impedance as viewed from the matching units 46 and 88.
  • the frequency of the HF is changed by an amount corresponding to a change in the C component due to a change in the sheath thickness.
  • the frequency f of the HF is changed according to the change of the C component corresponding to the thickness of the sheath.
  • the matching is substantially achieved in accordance with the change in the thickness of the sheath, the reflected wave power of the HF can be reduced, and the occurrence of IMD can be suppressed.
  • the second high-frequency power supply 90 uses a variable frequency power supply capable of changing the frequency of HF.
  • the frequency variable power supply continuously changes the frequency and controls the reflected wave power of the source power to be as small as possible.
  • the load of the HF fluctuates significantly within one cycle of the LF voltage or current. Therefore, the second high-frequency power supply 90 needs to change the frequency in accordance with the sheath thickness that fluctuates greatly in accordance with the phase of the LF within one cycle, and more preferably the impedance corresponding to the sheath thickness. is there.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the reflected wave power (HF-Pr) of the HF according to the embodiment.
  • the reflected wave power of the HF changes depending on the gas type and the phase of the LF.
  • FIG. 16A shows a case where an argon gas is supplied into the processing container 10, a traveling wave power (HF-Pf) of 500 W of HF is applied (see A), and an HF when 1000 W of LF power is applied.
  • FIG. 16B shows that the SF 6 gas is supplied into the processing container 10, the HF traveling wave power of 500 W is applied (see A), and the HF reflected wave power (B) when 1000 W of LF power is applied. 2) is shown.
  • C indicates the potential of the wafer mounted on the mounting table 16.
  • the potential of the wafer is substantially equal to the Vpp of the LF voltage when the frequency of the LF is, for example, 400 kHz, and the width (amplitude) of the Vpp of the HF voltage when the frequency of the HF is, for example, 100 MHz is added. I do.
  • Changing the number of HF waves output from the second high-frequency power supply 90 to an optimum frequency in real time according to the difference in the output of the reflected wave power of the HF means that the second high-frequency power supply 90 determines the optimum frequency. It is not realistic because it takes time.
  • a normal frequency variable power supply can perform the operation of measuring the reflected wave power with the frequency shifted at a maximum of 1 kHz to 10 kHz.
  • the frequency becomes 4 MHz.
  • the wavelength is changed at 40 MHz, and the HF reflection amount is synchronized with this in real time. And the direction in which the frequency changes. This operation cannot be performed at a normal operation frequency of the variable frequency power supply, and is not practical.
  • each phase of LF indicates each phase when one cycle of LF is divided into at least 10 parts.
  • the number of divisions in one cycle of the LF is not limited to this, and may be any of 10 divisions to 100 divisions. The greater the number of divisions of the phase in one cycle of the LF, the higher the precision of the control, and the less the reflected wave power of the HF.
  • the control of the modified examples 8 to 11 is executed by the processor 100.
  • FIG. 17 is a timing chart illustrating a control method according to Modification 8 of the embodiment.
  • the frequency of the HF is changed in synchronization with each of a plurality of divided phases in one cycle of the LF. Then, the HF reflected wave power at that time is monitored, and the HF frequency of the second high frequency power supply 90 is controlled so that the HF reflected wave power is reduced in each phase based on the monitoring result.
  • the sequence for finding a new frequency of the HF output from the second high-frequency power supply 90 is performed at predetermined time intervals before or during the process, for example, and based on the result, the HF controlled by the second high-frequency power supply 90 Determine the frequency.
  • the horizontal axis of FIG. 17 indicates time, the left of the vertical axis indicates the traveling wave power (HF-Pf) and the reflected wave power (HF-Pr) of HF, and the right of the vertical axis indicates the wafer potential.
  • HF-Pf traveling wave power
  • HF-Pr reflected wave power
  • the reflected wave power of HF when the frequency controlled by the second high frequency power supply 90 is set to the initial frequency within the first cycle of LF (first cycle of C) (see B) Is shown.
  • the initial frequency is an arbitrary value, and is set to, for example, one basic frequency (for example, 40 MHz).
  • the frequency controlled by the second high-frequency power supply 90 is changed from the initial frequency to another frequency within the second cycle of LF (the second cycle of C).
  • the frequency is not raised or lowered for each phase corresponding to the number of divisions in one phase of the LF, but is set to either increase or decrease the frequency, and the phase dependence result of the reflection amount is obtained. get.
  • the second example in FIG. 17 shows an example in which the frequency (the second frequency) is increased, but may be decreased.
  • the second-time reflected wave power of HF indicated by the solid line B in FIG. 17 there is a time zone in which the reflected wave power of HF decreases when LF has a positive phase and increases when LF has a negative phase.
  • the reflected wave power at this time is merely an example, and is not limited to this.
  • the shift direction and the shift amount of the frequency controlled by the second high-frequency power supply 90 in the third one cycle of the LF are determined based on the increase and decrease of the HF reflected wave power for each previous phase. decide.
  • the third frequency shown in FIG. 17 is an example of the determined shift direction and shift amount. Further, the reflected wave power at this time is merely an example, and is not limited to this.
  • the frequency shift amount and the first shift direction (the direction of the arrow of the third frequency) controlled by the second high frequency power supply 90 at a time may be determined based on past data.
  • the shift amount of the frequency to be controlled based on the past data and the initial shift direction may be set in the recipe in advance, and the control may be performed based on the recipe.
  • the past data may be the reflected wave power of the previous HF, may be the reflected wave power of the HF two times before, or may be the reflected wave powers of the previous and previous HF.
  • the frequency of the frequency for each phase obtained by dividing one cycle of the next LF is reduced so that the reflected wave power of HF in each phase is reduced for each phase obtained by dividing one cycle of the LF.
  • the shift direction and the shift amount may be determined.
  • the shift direction and the shift amount may be determined based on the past state of the reflected wave power in addition to the previous state of the reflected wave power or instead of the state of the previous reflected wave power.
  • the frequency controlled by the second high-frequency power supply 90 for the third time is shifted in a direction to reduce the reflection.
  • the time obtained by dividing one cycle of the LF is divided into ten. Change the frequency at intervals.
  • the second high frequency power supply 90 oscillates the HF at the optimum frequency based on the third time data or data obtained beforehand.
  • the frequency controlled by the second high-frequency power source 90 repeats until a predetermined specified number of times or the reflected wave power of the HF reaches a predetermined specified amount within an allowable frequency range. It is possible to narrow down the frequency at which the reflected wave power of the HF is small in the phase.
  • the above-described sequence is performed at a specified timing. This makes it possible to minimize the reflected wave power of HF, which varies depending on the phase of LF and the type of gas.
  • a sync pulse cycle of a time interval when one cycle of the LF is divided by n (n ⁇ 10), a time designated in the recipe, a predetermined time interval, and the like are given. .
  • FIG. 18 is a timing chart illustrating a control method according to Modification 9 of the embodiment.
  • the control method according to the ninth modification of the embodiment similarly to the eighth modification, in addition to the second high frequency power supply 90 controlling the frequency of the HF in synchronization with each phase within one cycle of the LF, The value of the source power output from the second high frequency power supply 90 is also controlled.
  • the second high frequency power supply 90 controls the frequency of the HF (see FIG. 17) during the time zone near B1 where the reflected wave power of the HF indicated by B is small (see FIG. 17).
  • the output of the HF power (source power) indicated by is increased as indicated by D1.
  • the second high frequency power supply 90 changes the frequency of the HF and reduces the output of the source power as indicated by D2.
  • the reflected wave power of the HF that changes depending on the phase of the LF and the gas type can be minimized, and the source power is increased when the reflected wave power of the HF is small.
  • a decrease in plasma density can be suppressed.
  • the source power is controlled in the range from the first source power to the second source power.
  • the third source power to the fourth source power are controlled.
  • the source power may be controlled within the power range.
  • the range from the first source power to the second source power and the range from the third source power to the fourth source power may be different ranges, may be the same range, or one range. May be included in the other range, or may partially overlap.
  • FIG. 19 is a timing chart illustrating a control method according to Modification 10 of the embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 19 shows an example of one cycle of LF and one cycle of RF pulse.
  • One cycle of the RF pulse may be 0.1 to 100 kHz, may be longer or shorter, but is set to a time zone longer than one cycle of the LF.
  • the second high-frequency power supply 90 may control the frequency of the HF in accordance with, for example, each phase obtained by dividing the phase of one cycle of the RF pulse into a plurality of phases. .
  • the frequency and source power of the HF may be controlled according to each phase obtained by dividing the phase of one cycle of the RF pulse into a plurality.
  • the second high frequency power supply 90 controls the HF frequency to be high (see E).
  • the bias power is off in the latter half of the RF pulse (see C1).
  • the reflected wave power of the HF is constant near 0 as indicated by B3. That is, at the timing when the bias power is off and the source power is on, the impedance of the sheath is always constant because the bias power is off. For this reason, the reflected wave power of the HF becomes constant. Therefore, while the bias power is off, the frequency is determined so that the reflected wave power of the HF is minimized, and the second high frequency power supply 90 outputs the source power of the determined frequency.
  • the source power may be turned off or on.
  • the first half sets the frequency of HF to the frequency of E1 and controls the source power to High (or on), and the second half controls the HF to high (or on).
  • the frequency may be changed to the frequency of E2, and the source power may be controlled to be low (or off).
  • the cycle of intermittently stopping the source power and the bias power may be the same, the source power may be shifted behind the bias power, or the source power may be shifted before the bias power. You may.
  • the stop time of the source power may be longer or shorter than the stop time of the bias power.
  • control methods according to Modifications 8 to 10 are executed by the processor 100 of FIG. 2A, and the control signal for controlling the frequency of the HF and the power of the HF is transmitted to the second high-frequency power supply 90 through the signal generation circuit 102. Sent to The second high frequency power supply 90 changes the frequency and power of the output HF according to the control signal.
  • FIG. 20 is a timing chart illustrating a control method according to Modification 11 of the embodiment.
  • the second high-frequency power supply 90 oscillates a composite wave having a plurality of frequencies at the timing of the rising edge of the RF pulse in one cycle of LF, that is, at E3 in FIG.
  • the reflection detector 111 in FIG. 2A detects the HF reflected wave power for each of a plurality of frequencies.
  • the detected HF reflected wave power for each detected frequency is sent to the processor 100.
  • the second high frequency power supply 90 can amplify the frequency from 35 MHz to 45 MHz and oscillates a composite wave of five frequencies of 41, 42, 43, 44, and 45 MHz.
  • the reflection detector 111 detects the reflected wave powers with respect to the source powers of the five frequencies and sends them to the processor 100.
  • the processor 100 selects a frequency having the least reflected wave power from the above.
  • the frequency with the lowest reflected wave power is 41 MHz
  • the frequency of the rising edge of the RF pulse is determined to be 41 MHz in one cycle of the next LF, and the frequency of the HF output from the second high frequency power supply 90 is determined.
  • the frequency may be used.
  • the source power of five frequencies of 39, 40, 41, 42, and 43 MHz may be output centering on the frequency of 41 MHz where the reflected wave power was the least last time.
  • the frequency of the HF output from the second high frequency power supply 90 can reach the target frequency at which the reflected wave power of the HF is the least, at the fastest speed.
  • the source power output from the second high frequency power supply 90 can be quickly brought to a frequency where the reflected wave power of the HF is small, and the plasma can be ignited more quickly.
  • a control signal for controlling the frequency is sent to the second high frequency power supply 90.
  • the present invention is not limited to this, and the second high-frequency power supply 90 may have the function of the processor 100.
  • the reflected wave power of the HF corresponding to a plurality of frequencies detected by the reflection detector 111 is directly sent from the reflection detector 111 to the second high frequency power supply 90.
  • the second high frequency power supply 90 can be realized as a variable frequency power supply having a control unit having the function of the processor 100. That is, in this case, the control unit included in the variable frequency power supply obtains the reflected wave power of the HF corresponding to each of the plurality of HF frequencies from the reflection detector 111, and determines the most reflected wave power based on the obtained reflected wave power of the HF. Select a frequency with low wave power. Then, the control unit determines to output the source power of the selected frequency from the variable frequency power supply. The variable frequency power supply changes the frequency of the source power to the determined frequency and outputs the power at a predetermined power.
  • the second high-frequency power supply 90 can control the frequency and source power of the output HF without using the processor 100 and the signal generation circuit 102. Accordingly, the second high-frequency power supply 90 can execute the control methods of Modifications 8 to 11 without using the processor 100.
  • a high frequency in which a plurality of frequencies are combined is used.
  • a high frequency in which a plurality of frequencies are combined can be used.
  • a sequence for freely changing or optimizing the mixing ratio of high frequencies of a plurality of frequencies by the control methods of Modifications 8 to 10 may be provided.
  • the control methods of Modification Examples 8 to 11 described above are control methods of a plasma processing apparatus having a first electrode on which an object to be processed is mounted, wherein bias power is supplied to the first electrode. And supplying a source power having a frequency higher than the bias power to the plasma processing space, wherein the source power has a first state and a second state, And a signal synchronizing the second state with the high frequency cycle of the bias power, or one cycle of a reference electrical state indicating any one of a voltage, a current, and an electromagnetic field measured by a power supply system of the bias power.
  • a control method is provided that includes a first control step of controlling to two or more frequencies in accordance with each phase when a plurality of phases are divided into a plurality of phases.
  • the first state of the HF voltage takes a pulse-like voltage value that repeats two or more voltage values.
  • the first state of the HF voltage repeats a positive voltage value and a zero voltage value.
  • the present invention is not limited to this, and two or more voltage values may be repeated, such as repeating three voltage values.
  • the bias power may be a sine waveform or a pulse waveform power, or may be a tailored waveform power. That is, the bias voltage or current may be a sine waveform, an LF pulse waveform, or a tailored waveform shown in FIG. In the tailored waveform, the bias power may be modulated when the HF shown in FIG. 22 is in the second state, or the bias power may be modulated when the HF is in the first state.
  • the HF waveform may be a tailored waveform shown in FIG. 22 in addition to the waveforms shown in FIGS. 15A to 15D and FIG. .
  • the plasma processing apparatus is Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna (RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), any type of Helicon Wave Plasma (HWP). Applicable.
  • CCP Capacitively Coupled Plasma
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • RLSA Radial Line Slot Antenna
  • ECR Electron Cyclotron Resonance Plasma
  • HWP Helicon Wave Plasma
  • a method for controlling a plasma processing apparatus including a first electrode on which a target object is placed and a second electrode facing the first electrode, wherein a bias power is supplied to the first electrode And supplying a source power having a frequency higher than the bias power to the plasma processing space, wherein the source power has a first state and a second state, And the second state may be alternately applied in synchronization with a phase within one cycle of the reference electric state.
  • a method for controlling a plasma processing apparatus having a first electrode on which an object to be processed is mounted comprising: supplying a bias power to the first electrode; and supplying a source power having a frequency higher than the bias power to the plasma. Supplying to a processing space, wherein the source power has a first state and a second state, and the first state and the second state are one of the reference electric states.
  • the method may include a control method including a first control step of alternately applying the voltage in synchronization with a phase in the cycle.
  • the step of supplying a source power having a frequency higher than the bias power to the plasma processing space is such that a plasma generation source for generating plasma supplies a source power such as a microwave source or a high-frequency power supply to the plasma processing space. It may be performed.
  • the wafer W has been described as an example of the object to be processed.
  • the substrate is not limited to this, and may be various substrates used for LCD (Liquid Crystal Display), FPD (Flat Panel Display), a CD substrate, a printed substrate, or the like.

Abstract

被処理体を載置する第１の電極を有するプラズマ処理装置の制御方法であって、バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程と、を有し、前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの給電系で測定される電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含む、制御方法が提供される。

Description

制御方法及びプラズマ処理装置
　本開示は、制御方法及びプラズマ処理装置に関する。
　エッチングの際、印加するイオン引き込み用の高周波電力をプラズマ生成用の高周波電力のオン・オフに同期させることでイオンを多結晶シリコン層上に到達させ、多結晶シリコン層のエッチングレートを均一にする技術が知られている(例えば、特許文献１参照)。
特開平１０－６４９１５号公報
　特許文献１では、プラズマ生成用の高周波電力であるソースパワー及びイオン引き込み用の高周波電力であるバイアスパワーの、異なる２つの周波数の高周波電力を処理容器内に印加してエッチングレートを制御する。
　本開示は、ラジカルとイオンの量と質を制御する技術を提供する。
　本開示の一の態様によれば、被処理体を載置する第１の電極を有するプラズマ処理装置の制御方法であって、バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程と、を有し、前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又は前記バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含む、制御方法が提供される。
　一の側面によれば、ラジカルとイオンの量と質を制御することができる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。 一実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図。 一実施形態に係る給電系に付けたセンサーの位相信号で制御する場合、又はバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号で制御する場合を示す図。 一実施形態に係るＬＦの一周期内の位相に応じたＨＦの供給タイミングの一例を示す図。 一実施形態に係るＬＦの一周期内の位相に応じたＨＦの供給タイミングの一例を示す図。 一実施形態に係るＬＦの一周期内の位相とプラズマ密度Ｎｅ及び自己バイアスＶｄｃとの関係の一例を示す図。 一実施形態に係る反射波パワーの一例を示す図。 一実施形態に係る反射波パワーの一例を示す図。 一実施形態の変形例１に係る制御方法を説明するための図。 一実施形態の変形例２に係る制御方法を説明するための図。 一実施形態の変形例３に係る制御方法を説明するための図。 一実施形態の変形例４に係る制御方法を説明するための図。 一実施形態に係るＩＭＤ（相互変調歪）の一例を示す図。 一実施形態の変形例５－１に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例５－２に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例５－３に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例５－４に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例６に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例７－１に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例７－２に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例７－３に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例７－４に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態に係るソースパワーの反射波パワーの一例を示す図。 一実施形態の変形例８に係る制御方法を説明するためのタイミングチャート。 一実施形態の変形例９に係る制御方法を説明するためのタイミングチャート。 一実施形態の変形例１０係る制御方法を説明するためのタイミングチャート。 一実施形態の変形例１１係る制御方法を説明するためのタイミングチャート。 一実施形態の変形例１２に係る制御方法を示すタイミングチャート。 一実施形態の変形例１３に係る制御方法を示すタイミングチャート。
　本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
　以下、ソースパワーの周波数（高周波）を「ＨＦ」（High Frequency）ともいい、ソースパワーを「ＨＦ電力」ともいう。また、ソースパワーの周波数よりも低い周波数のバイアスパワーの周波数（高周波）を「ＬＦ」（Low Frequency）ともいい、バイアスパワーを「ＬＦ電力」ともいう。
　［はじめに］
　プラズマ生成用の高周波電力であるソースパワーとイオン引き込み用の高周波電力であるバイアスパワーの、異なる２つ周波数の高周波電力を処理容器内に印加すると、ＩＭＤ（Intermodulation distortion：相互変調歪）が反射波パワーとして発生する場合がある。
　ＩＭＤは、整合不良を発生するのみならず、反射耐性のため、かつプラズマの維持のために、本来必要な高周波電力よりも大きな電力を投入し得る容量の高周波電源が必要となる。このため、従来からＩＭＤの発生を低減するために、高周波電源の給電ラインに使用される同軸ケーブルのケーブル長を最適化することが行われている。
　しかしながら、ＩＭＤは、ＨＦ電力の基本波及び／又は高調波と、ＬＦ電力の基本波及び／又は高調波との和や差の周波数に生じる。このため、同軸ケーブルのケーブル長を最適化する方法では、特定の周波数の高周波電力の反射波パワーを減少させることはできても、ＩＭＤに含まれるＨＦ電力及びＬＦ電力の基本波及び／又は高調波との和や差から生じる他の周波数の反射波パワーをなくすことはできない。
　また、ＬＦ電力の周波数が低い程、ＨＦ電力の基本波に近い周波数にてＩＭＤが発生するため、できるだけＬＦ電力の周波数を高くし、ＨＦ電力の基本波に近い周波数におけるＩＭＤの発生を抑制することが考えられる。しかしながら、近年、特に高アスペクト比のエッチング処理では、ＬＦ電力の周波数を低くした方がプロセス結果がよい。つまり、高アスペクト比の穴を深くエッチングするほどエッチングレートが下がるため、ＬＦ電力の周波数をより低周波数にし、かつパワーを上げることが行われる。これにより、高アスペクト比のエッチングにおいてエッチングレートを上げることができる。ただし、このプロセス条件では更にＩＭＤが増加するため、近年のＬＦ電力の高パワーかつ低周波数化により高周波電力の反射波パワーは高くなっている。特に、ＬＦ電力とＨＦ電力を同一電極に印加する場合に高周波電力の反射波パワーが増大する。
　例えば、図１２は、ＬＦ電力を印加した電極に所定の周波数のＨＦ電力を印加したときに発生する反射波パワーの一例を示す。ＩＭＤはＬＦのＶｐｐ（Peak to Peak）の位相に同期して周期的に強度が変化する。例えば、図１２の例では、ＬＦの電位が正の最大値付近でＩＭＤはほぼ０Ｗ、つまり反射が生じていない状態となっている。また、ＬＦの電位が負の範囲でＩＭＤは比較的低くなっている。ＬＦの電位が正の最大値を超えてから負に掛けて、最大の反射波パワーが生じ、ＩＭＤが最大となっている。
　そこで、発明者らは、ＩＭＤが発生するタイミングを考慮して、ＬＦの位相に応じてＩＭＤの発生を抑制する制御方法及び該制御方法を実行するプラズマ処理装置を提案する。更に、発明者らは、ＬＦ及びＨＦの異なる２つの周波数の高周波電力を制御してラジカルとイオンの量と質の制御する制御方法を提案する。
　［プラズマ処理装置の全体構成］
　まず、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図である。
　一実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置であり、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる円筒状の処理容器１０を有している。処理容器１０は接地されている。
　処理容器１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状の支持台１４が配置され、この支持台１４の上に例えばアルミニウムからなる載置台１６が設けられている。載置台１６は下部電極を構成し、その上に静電チャック１８を介して被処理体の一例であるウェハＷが載置される。
　載置台１６の上面には、ウェハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１８が設けられている。静電チャック１８は、導電膜からなる電極２０を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有する。電極２０には直流電源２２が接続されている。直流電源２２から出力された直流電圧は、電極２０に印加される。これにより生じたクーロン力等の静電力によってウェハＷが静電チャック１８に吸着保持される。
　載置台１６上であってウェハＷの周囲には、例えばシリコンからなる導電性のエッジリング２４が配置されている。エッジリング２４はフォーカスリングともいう。載置台１６および支持台１４の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材２６が設けられている。
　支持台１４の内部には、例えば環状に冷媒室２８が設けられている。冷媒室２８には、外部に設けられたチラーユニットより配管３０ａ，３０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度によって載置台１６上のウェハＷの処理温度が制御される。なお、冷媒は、配管３０ａ，３０ｂに循環供給される温度調整用の媒体の一例であり、温度調整用の媒体は、載置台１６及びウェハＷを冷却するだけでなく、加熱する場合もあり得る。
　さらに、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン３２を介して静電チャック１８の上面とウェハＷの裏面との間に供給される。
　載置台１６の上方には、載置台１６と対向するように平行に上部電極３４が設けられている。上部電極３４と下部電極間の間はプラズマ処理空間となる。上部電極３４は、載置台１６上のウェハＷと対向してプラズマ処理空間と接する面、つまり対向面を形成する。
　上部電極３４は、絶縁性の遮蔽部材４２を介して、処理容器１０の上部に支持されている。上部電極３４は、載置台１６との対向面を構成しかつ多数のガス吐出孔３７を有する電極板３６と、この電極板３６を着脱自在に支持し、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる電極支持体３８とを有する。電極板３６は、例えばシリコンやＳｉＣにより形成されてもよい。電極支持体３８の内部には、ガス拡散室４０が設けられ、このガス拡散室４０からはガス吐出孔３７に連通する多数のガス通流孔４１が下方に延びている。
　電極支持体３８にはガス拡散室４０へ処理ガスを導くガス導入口６２が形成されており、このガス導入口６２にはガス供給管６４が接続され、ガス供給管６４には処理ガス供給源６６が接続されている。ガス供給管６４には、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６８および開閉バルブ７０が設けられている。そして、処理ガス供給源６６からエッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスは、ガス供給管６４からガス拡散室４０に至り、ガス通流孔４１を介してガス吐出孔３７からシャワー状にプラズマ処理空間に吐出される。このようにして上部電極３４は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。
　上部電極３４には、可変直流電源５０が接続され、可変直流電源５０からの直流電圧が上部電極３４に印加される。可変直流電源５０の極性および電流・電圧と、電流や電圧をオン・オフする電子スイッチの制御は、制御部２００により制御される。
　載置台１６には、給電棒４７及び整合器４６を介して第１の高周波電源４８が接続されている。第１の高周波電源４８は、載置台１６にＬＦ電力を印加する。これにより、載置台１６上のウェハＷにイオンが引き込まれる。第１の高周波電源４８は、２００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数のＬＦ電力を出力する。整合器４６は第１の高周波電源４８の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。
　載置台１６には、給電棒８９及び整合器８８を介して第２の高周波電源９０が接続されている。第２の高周波電源９０は、載置台１６にＨＦ電力を印加する。ＨＦの周波数は、ＬＦの周波数よりも高く、第２の高周波電源９０から１３．５６ＭＨｚ以上の周波数のＨＦ電力が出力される。例えば４００ｋＨｚのＬＦ電力に対して、周波数が高い１００ＭＨｚのＨＦ電力を出力してもよい。整合器８８は、第２の高周波電源９０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。載置台１６には、所定の高周波をグランドに通すためのフィルタ９４が接続されてもよい。なお、第２の高周波電源９０から供給されるＨＦ電力を、上部電極３４に印加してもよい。
　処理容器１０の底部には排気口８０が設けられ、この排気口８０に排気管８２を介して排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１０内は所望の真空度まで減圧可能である。また、処理容器１０の側壁にはウェハＷの搬入出口８５が設けられており、この搬入出口８５はゲートバルブ８６により開閉可能である。また、処理容器１０の内壁に沿って処理容器１０にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するためのデポシールド１１が着脱自在に設けられている。すなわち、デポシールド１１が処理容器の壁を構成している。また、デポシールド１１は、内壁部材２６の外周にも設けられている。処理容器１０の底部の処理容器の壁側のデポシールド１１と内壁部材２６側のデポシールド１１との間には排気プレート８３が設けられている。デポシールド１１および排気プレート８３としては、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆したものを用いることができる。
　かかる構成のプラズマ処理装置１にてエッチング処理を行う際には、まず、ゲートバルブ８６を開状態とし、搬入出口８５を介してエッチング対象であるウェハＷを処理容器１０内に搬入し、載置台１６上に載置する。そして、処理ガス供給源６６からエッチングのための処理ガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介して処理容器１０内へ供給する。また、排気装置８４により処理容器１０内を排気し、その中の圧力を例えば０．１～１５０Ｐａの範囲内の設定値とする。ここで、処理ガスとしては、従来用いられている種々のものを採用することができ、例えばＣ４Ｆ８ガス等のハロゲン元素を含有するガスを好適に用いることができる。さらに、ＡｒガスやＯ２ガス等の他のガスが含まれていてもよい。
　このように処理容器１０内にエッチングガスを導入した状態で、第２の高周波電源９０からＨＦ電力を載置台１６に印加する。また、第１の高周波電源４８からＬＦ電力を載置台１６に印加する。また、可変直流電源５０から直流電圧を上部電極３４に印加する。また、直流電源２２から直流電圧を電極２０に印加し、ウェハＷを載置台１６に吸着保持する。
　上部電極３４のガス吐出孔３７から吐出された処理ガスは、主にＨＦ電力により解離及び電離しプラズマが生成される。プラズマ中のラジカルやイオンによってウェハＷの被処理面がエッチングされる。また、載置台１６にＬＦ電力を印加することで、プラズマ中のイオンを制御し、高アスペクト比のホールのエッチングを可能とする等、プラズマの制御マージンを広くできる。
　プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部２００が設けられている。制御部２００は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）等のメモリに格納されたレシピに従って、エッチング等の所望のプラズマ処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、処理容器内温度（上部電極温度、処理容器の側壁温度、ウェハＷ温度、静電チャック温度等）、チラーから出力される冷媒の温度などが設定されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。
　ＨＦの電力のオン・オフ又はＨｉｇｈ・Ｌｏｗを、バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又はバイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかの一周期内の位相に同期させるように制御してもよい。例えば、制御部２００は、ＨＦの電力のオン・オフ又はＨｉｇｈ・ＬｏｗをＬＦの電圧又は電流の一周期内の位相に同期させるように制御してもよい。これにより、イオンとラジカルの量と質を制御することができる。また、ＩＭＤの発生を低減できる。
　バイアスパワーの給電系とは、第１の高周波電源４８→整合器４６→給電棒４７→載置台１６→（プラズマ）→上部電極３４→（グランド）をいう。バイアスパワーの給電系で測定される電圧、電流又は電磁界のいずれかとは、第１の高周波電源４８から整合器４６の内部及び給電棒４７を介して載置台１６に至るまでのパーツと上部電極３４で測定される電圧、電流又は電磁界をいう。
　また、バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の状態、又はバイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを「基準電気状態」ともいう。ＨＦ電力（ソースパワー）は、基準電気状態の一周期内の位相と同期して後述する第１の状態と第２の状態とに交互に印加するように制御される。
　ただし、バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを「基準電気状態」とする場合、基準電気状態は、載置台１６から給電棒４７を介して接続される整合器の内部までのいずれかの部材において測定される電圧、電流又は電磁界のいずれかであることが好ましい。
　バイアスパワーの給電系で基準電気状態を測定する方法としては、バイアスパワーの給電系のいずれかのパーツの近傍に電圧プローブ、電流プローブ、ＢＺプローブ（誘導磁場を測るプローブ）を設置することで各パーツの電圧、電流又は誘導磁場を計測する方法が一例として挙げられる。
　例えば、図２Ｂ（ａ）は、バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを「基準電気状態」とする場合の一例である。例えば図２Ｂ（ａ）では、プロセッサ１００が給電系に取り付けられたＶＩプローブ等のセンサからＨＦの電圧又は電流、ＬＦの電圧又は電流、ＨＦの位相信号又はＬＦの位相信号のいずれかを入力する。プロセッサ１００は、入力したＨＦの電圧又は電流、ＬＦの電圧又は電流、ＨＦの位相信号又はＬＦの位相信号のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期してソースパワーを第１の状態と第２の状態に交互に印加する。
　プロセッサ１００は、センサからの信号に基づかずに第１の高周波電源４８から出力されるバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号を生成してもよい。この場合、該信号の状態を基準電気状態とすることができる。また、バイアスパワーの給電系で基準電気状態を測定する工程を省くことができる。例えば図２Ｂ（ｂ）では、プロセッサ１００が、第１の高周波電源４８からＬＦの位相信号（小電力波形）又はバイアスパワーの情報に関する信号を入力し、この入力信号に基づきバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号を生成する。プロセッサ１００は、生成した信号を第２の高周波電源９０に出力する。第２の高周波電源９０は、この信号に基づきソースパワーを第１の状態と第２の状態に交互に印加する。
　なお、プロセッサ１００は、第１の高周波電源４８からの信号に基づかずにバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号を生成してもよい。この場合、プロセッサ１００は、例えば図３のＬＦに示す周期を有する信号を生成すると共に、この信号に同期する、例えば図３のＨＦに示すオン・オフ信号を生成する。プロセッサ１００は、生成した信号を第１の高周波電源４８及び第２の高周波電源９０に出力する。第１の高周波電源４８は、この信号に基づきバイアスパワーを出力する。第２の高周波電源９０は、この信号に基づきソースパワーを第１の状態と第２の状態に交互に印加する。
　なお、載置台１６は、ウェハＷを載置する第１の電極の一例である。上部電極は、第１の電極と対向する第２の電極の一例である。第１の高周波電源４８は、第１の電極にＬＦ電力を供給するバイアス電源の一例である。第２の高周波電源９０は、第１の電極又は第２の電極にＬＦ電力よりも高い周波数のＨＦ電力を供給するソース電源の一例である。制御部２００は、バイアス電源及びソース電源を制御する制御部の一例である。バイアスパワーを印加する下部電極（載置台１６）の電位を、電極電位ともいう。
　［制御部の構成］
　制御部２００の具体的構成について、図２Ａを参照して説明する。制御部２００は、プロセッサ１００、信号発生回路１０２、方向性結合器１０５，１０８、反射検出器１１１、オシロスコープ１１２を有する。
　第１の高周波電源４８の給電ラインには、第１の高周波電源４８と整合器４６の間に方向性結合器１０５が接続されている。第２の高周波電源９０の給電ラインには、第２の高周波電源９０と整合器８８の間に方向性結合器１０８が接続されている。
　方向性結合器１０５は、ＬＦの進行波パワー（Ｐｆ）の一部をオシロスコープ１１２に与える。また、方向性結合器１０８は、ＨＦの進行波パワー及び反射波パワーの一部をオシロスコープ１１２に与える。
　一実施形態において、オシロスコープ１１２に表示されるＬＦの周波数は、例えば４００ｋＨｚであり、ＨＦの周波数は、例えば１００ＭＨｚである。これにより、オシロスコープ１１２では、ＬＦの進行波パワーの波形と、ＨＦの進行波パワーの波形及びＨＦの反射波パワーの波形とを観察できる。
　また、方向性結合器１０８は、ＨＦの反射波の一定割合を分離し、反射検出器１１１に与える。反射検出器１１１は、たとえば、スペクトルアナライザー、パワーメーター等から構成され、どんな波長のＩＭＤ（Intermodulation distortion：相互変調歪）がどのくらい発生しているかやどの程度の反射波パワーであるかを計測する。ＩＭＤは、プラズマ処理装置１の上部電極又は下部電極にＨＦ電力を印加し（一実施形態では下部電極）、下部電極にＬＦ電力を印加することで生じる、ＬＦの基本波及び／又は高調波と、ＨＦの基本波及び／又は高調波との和や差の周波数に応じて生じる、プラズマ側からの反射波パワーをいう。
　方向性結合器１０５は、ＬＦの進行波パワーの一部をプロセッサ１００に与える。プロセッサ１００は、ＬＦの進行波パワーに同期させるＨＦ用の同期信号を作成する。例えば、プロセッサ１００は、ＬＦの進行波の正のタイミングに同期させてＨＦ用の同期信号を作成してもよい。なお、方向性結合器１０５の替わりに、ＶＩプローブ等のセンサを用いて検出したＬＦの波形をプロセッサ１００に与えてもよい。
　プロセッサ１００は、作成した同期信号を信号発生回路１０２に与える。信号発生回路１０２は、与えられた同期信号からＬＦの進行波パワーに同期する制御信号を生成し、第２の高周波電源９０及び第１の高周波電源４８に与える。
　制御信号の生成方法には、以下の２通りがある。第１の高周波電源４８が一般的な電源の場合、方向性結合器１０５が第１の高周波電源４８から出力されるＬＦの電圧又は電流の一部を波形として取り出し、プロセッサ１００に入力する。ただし、これに限られず、プロセッサ１００が、第１の高周波電源４８から直接、ＬＦの電力等の一部を入力してもよい。プロセッサ１００は、入力した波形の信号から任意の遅延と任意の幅を有するオン信号を作成し、信号発生回路１０２に送信する。オン信号は、同期信号の一例である。
　信号発生回路１０２は、オン信号の間、ＨＦの電力を発生させるために第２の高周波電源９０に指令信号を送る。指令信号には、第２の高周波電源９０の入力形態に応じて、オン信号の間、ＨＦの電力を発生させる制御信号又はオン信号そのものが使用される。
　第１の高周波電源４８がＬＦの電力、電圧又は電流を増幅するアンプの場合、方向性結合器１０５からの信号は使用せず、信号発生回路１０２が第１の高周波電源４８から出力されるＬＦの電力等の一部を波形として取り出し、該波形の信号から任意の遅延と任意の幅を有するオン信号を作成してもよい。信号発生回路１０２は、該波形の信号及びオン信号を第２の高周波電源９０に送信する。
　ただし、以上の制御信号の生成方法は一例であり、これに限らない。与えられた同期信号から基準電気状態の一周期内の位相（ＬＦの電圧又は電流の一周期内の位相、電極電位等）と同期してＨＦの電力のオン・オフ又は、Ｈｉｇｈ・Ｌｏｗが交互に印加されるように制御する制御信号を生成できれば、図２Ａに示す制御部２００の回路に限られず、他のハードウェア又はソフトウェアを使用できる。
　第１の高周波電源４８のアンプは、４００ｋＨｚのＬＦの変調信号の振幅（ＡＭ：amplitude modulation)を増幅し、下部電極に供給する。第２の高周波電源９０のアンプは、１００ＭＨｚのＨＦの変調信号の振幅を増幅し、下部電極に供給する。
　図３は、ＬＦの電圧又は電流の波形と、ＬＦの電圧又は電流が正のタイミングに応じて印加するＨＦの電圧又は電流の一例を示す図である。下から２つ目の波形に示す電極電位が正のとき、ＨＦの電圧又は電流は正の値に制御（オン）される。電極電位が負のとき、ＨＦの電圧又は電流は０に制御（オフ）される。基本的には、ＬＦの電圧又は電流によって電極電位が決まるため、ＬＦの電圧又は電流が負のタイミングにＨＦの電圧又は電流はオフされ、ＬＦの電圧又は電流が正のタイミングにＨＦの電圧又は電流はオンされる。
　プロセッサ１００は、電極電位が正のタイミングを含む時間帯にＨＦの電力を制御する同期信号を作成してもよい。ただし、プロセッサ１００は、これに限られず、電極電位が負に最も深くなるタイミングを含む短時間にＨＦの電力を制御する同期信号を作成してもよい。
　［ＨＦの電力の供給タイミング］
　次に、一実施形態におけるＨＦの電力の供給タイミングについて、図４を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係るＨＦの電力の供給タイミングの一例を示す図である。
　図４（ａ）～（ｃ）の縦軸は、電極の電位を示す。電極の電位はウェハの電位とほぼ同一である。電極の電位はＬＦ及びＨＦの電圧が重畳したときの電位である。ここで、ＬＦの周波数が４００ｋＨｚのＬＦ電圧のＶｐｐは、ＨＦの周波数が１００ＭＨｚのＨＦ電圧のＶｐｐよりもはるかに大きい。よって、基本的には、ＬＦの電圧によって電極電位が決まり、ＨＦの電圧のＶｐｐの幅（振幅）で振動する。
　電極上のシースについても、基本的にはＬＦの電圧に応じてシースの厚さが決まる。ＬＦの電圧が負のときの電極電位は、いわゆる自己バイアス電圧ＶｄｃによりＬＦの電圧が正のときの電極電位よりも負に深くなる。電極電位がグランド電位に対して正電位にあるときにはプラズマ電位に近くなる為、高速な一部の電子が電極に流入可能となり、グランド電位に対して負電位にあるときにはイオンが流入する。
　電極はブロッキングコンデンサ（一実施形態では整合器）によりグランドからフローティングしているため、電極に流入した電子はグランドに流れない。よって、電極の表面がプラズマに対して正電位にある周期（半サイクル）に電子が電極に流入し蓄積していく。しかし、蓄積した電子のために電極の表面は負に帯電してプラズマに対して負のバイアスが発生する。その負のバイアスにより、イオンが電極の表面に流入するようになる。これにより、電極の表面にシースが形成される。
　最終的には、電極の表面はプラズマ電位に接近し、そのときに流入する電子と、負のバイアスにより定常的に流入するイオンとが平衡したときの電極の電位のＤＣ成分が自己バイアス電圧Ｖｄｃである。
　図３は、ＬＦの位相に対応した電極電位、ＬＦの位相に対応したプラズマ電位、シース厚及びインピーダンスＺを模式的に示す。プラズマ電位は、処理容器１０内の最も高い電位よりもわずかに高くなる。よって、プラズマ電位は、電極電位が正のときには電極電位よりもわずかに高くなり、電極電位が負のときには処理容器１０の壁の電位を０とすると、壁面の電位０よりもわずかに高くなる。
　自己バイアス電圧ＶｄｃによりＬＦの電圧が負のときに電極電位が負に深くなると、シースの厚さは電圧に比例するため、電極電位が負のときには電極に大きな電圧がかかり、シースの厚さが厚くなる。これに対して、電極電位が正のときには電極電位が負のときと比べて電極には小さい電圧がかかるためにシースの厚さは薄くなる。
　一実施形態では、載置台１６（下部電極）にＬＦ電力とＨＦ電力とが印加されるから、図４に示す電極電位は下部電極の電位となる。ＬＦの位相に対応して載置台１６上のシースの厚さはほぼフラットな薄い状態のタイミングと、シースが厚い状態のタイミングとがある。このため、シースをコンデンサと仮定すると、シースが薄いときにはコンデンサの容量は大きくなって、インピーダンスＺ＝１／ωＣよりシースのインピーダンスＺは低くなる。つまり、電極電位が正のときには、シースが薄いためにインピーダンスＺは低く、かつほぼ一定である。一方、電極電位が負のときには、シースが厚いためにインピーダンスＺは高く、かつ変化が大きくなる。更に、インピーダンスＺは、ＬＦの電圧によりほぼ決定される。以上から、ＨＦ電力のインピーダンス整合は難しくなる。特に、電極電位が負のとき、つまりＬＦの電圧が負のときには、インピーダンスは高くかつ変化が大きいため、ＨＦ電力のインピーダンス整合は難しくなる。
　このようなインピーダンスＺの変動に対して、ＨＦ電力に対するインピーダンス整合を行う整合器８８は、モータの稼働により最大１Ｈｚ程度の周波数までは追従できるが、それ以上の周波数になると追従して整合を取ることが困難となり、ＬＦの位相によって刻々と変化するインピーダンスのうちの一つのタイミングに整合することになる。この状態では、整合器８８は、整合した一つのタイミング以外の他の位相では整合できていないため、ＩＭＤの反射波パワーは大きい。
　そこで、一実施形態では、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、電極電位が正のときにＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈに制御し、電極電位が負のときにＨＦの電力をオフ又はＬｏｗに制御する。
　一実施形態では、電極電位が正のときには、インピーダンスＺはほぼ一定であるため、このタイミングでＨＦの電力を供給すれば整合が取り易い。このため、このタイミングではＨＦ電力をオン又はＨｉｇｈに制御する。一方、電極電位が負のときには、インピーダンスは高くかつ変化が大きいため、このタイミングでＨＦの電力を供給しても整合が取り難い。このため、このタイミングではＨＦ電力の供給をオフ又はＬｏｗに制御する。これにより、ＩＭＤの発生を低減できる。
　図４（ｂ）に示すように、ＨＦの電力をＨｉｇｈ又はＬｏｗに制御する場合、電極電位が負のタイミングにおいてＨＦの電力をオフにせずＬｏｗに保持するため、ＨＦの電力をオン又はオフに制御する場合と比べてプラズマ密度の減少を抑制できる。また、電極電位が負のタイミングにおいて印加するＨＦの電力を、電極電位が正のタイミングにおいて印加するＨＦの電力よりも小さくすることで、ＩＭＤの発生を抑制できる。
　ただし、電極電位が正のタイミングに一致させてＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈにする制御方法は一例であり、これに限らない。基準電気状態の位相の少なくとも一部が正のときにＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈに制御してもよい。また、基準電気状態の位相の少なくとも一部が負のときにＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈに制御してもよい。つまり、ＨＦ電力（ソースパワー）は第１の状態と第１の状態よりも小さい第２の状態とを有し、第１の状態の期間は、基準電気状態の位相がピークとなるタイミングを含んでいてもよい。この場合のピークは、正のピークであってもよいし、負のピークであってもよい。また、第１の状態の期間は、基準電気状態の位相の少なくとも一部が正のタイミングを含んでもよい。また、第１の状態の期間は、基準電気状態の位相の少なくとも一部が負のタイミングを含んでもよい。また、ＨＦの電力は、基準電気状態の位相が正のタイミングに一致させた矩形波だけでなく、立ち上がりのスローアップ又は立ち下がりのスローダウンの少なくともいずれかを含む略矩形波を印加してもよい。また、ＨＦの電力は、基準電気状態の位相が正のタイミングから所定時間だけ後にずらしたタイミング又は所定時間だけ前にずらしたタイミングの少なくともいずれかに印加してもよい。
　ＨＦの電力を基準電気状態の位相が正のタイミングから所定時間だけずらす制御方法の利用例としては次の場合が挙げられる。基準電気状態の位相が正のときだけにＨＦの電力を印加すると、イオンエネルギーが小さくなる。エッチングの種類によっては、より大きなイオンエネルギーのプロセスが望まれる場合がある。その場合には、ＬＦの基準電気状態が正から負になり、所望の大きさのイオンエネルギーが得られるタイミングまでＨＦの電力を印加する。これにより、イオンエネルギーの大きなプロセスを実現させることができる。
　また、基準電気状態の位相が正のタイミングを基準にして、ＨＦの電力を所定時間だけ短く又は長くするようにＨＦの電力を供給する時間幅を調整してもよい。例えば、ＨＦの電力は、基準電気状態の位相が正のタイミングに加えてその前と後に所定時間を加えて供給してもよい。
　基準電気状態の位相が負のタイミングでＨＦの電力を供給してもよい。ただし、基準電気状態の位相が負のタイミングではインピーダンスが高く、かつ時間により変化する。よって、この場合には基準電気状態の位相が負のタイミングであって、より短い時間幅にＨＦの電力をオンする制御が好ましい。例えばゲート機能やディレイ機能を有する回路でＨＦの電力を印加するタイミングや幅を調整することが好ましい。事前に、基準電気状態の一周期における反射強度を計測し、計測結果から、ＬＦの電力の反射が少ないタイミングにＨＦの電力を印加するように自動調整機能を有する回路を用いて制御してもよい。
　例えば、図４（ｃ）に示すように、電極電位が負のタイミングで、電極の自己バイアスＶｄｃが負に最も大きくなる時間を含む短い時間幅にＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈにし、それ以外の時間帯にはＨＦの電力をオフ又はＬｏｗにしてもよい。また、反射波パワーを前もって検出してその大きさに応じて、反射波パワーの多い時間帯にはＨＦの電力をオフ又はＬｏｗにし、反射波パワーの少ない時間帯にはＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈにしてもよい。図４（ｃ）に示す電極電位が負に最も大きくなる時間を含む時間幅にＨＦの電力を短時間印加することで、ＨＡＲＣ（High Aspect Ratio Contact）等の特定のエッチングにおいて、強いイオンの打ち込みを実現できる。これにより、エッチング速度の向上やエッチング形状の向上を実現できる。
　以上に説明したように、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の制御方法によれば、基準電気状態の一周期内の位相に同期してＨＦの電力のオン・オフ又はＨｉｇｈ・Ｌｏｗを制御する。これにより、ＩＭＤの発生を低減できる。また、イオンエネルギーを制御し、ラジカルとイオンの量と質を制御することが可能になる。
　なお、図３及び図４（ａ）～図４（ｃ）に一例を示すように、ＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈに制御している状態は、第１の状態の一例であり、ＨＦの電力をオフ又はＬｏｗに制御している状態は、第２の状態の一例である。
　一実施形態に係るプラズマ処理装置１の制御方法では、第１の状態と第２の状態とを基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を有する。第２の状態は第１の状態よりも小さければよく、第２の状態の電力は０であってもよいし、０以外の第１の状態よりも小さい値であってもよい。
　［効果の一例］
　次に、基準電気状態の一周期内の位相に同期してＨＦの電力のオン・オフ又はＨｉｇｈ・Ｌｏｗを制御する効果の一例について、図５～図７を参照して説明する。図５のグラフは、一実施形態に係るＬＦの位相とプラズマ密度Ｎｅと自己バイアスの絶対値｜Ｖｄｃ｜との関係の一例を示す図である。図６及び図７は、一実施形態に係る反射波パワーの一例を示す図である。
　図５のグラフは、基準電気状態の一周期に対し、ＨＦの電力をその一周期の約４０％の時間幅で、位相を変え周期的に印加し計測した実測結果であり、グラフの左の縦軸にプラズマ密度Ｎｅ（ｃｍ－３）を示し、右の縦軸に自己バイアスの絶対値｜Ｖｄｃ｜（Ｖ）を示す。プラズマ処理装置１の下部電極にＨＦの電力とＬＦの電力とを重畳して印加する場合、ＬＦの周期で下部電極のシースが変動し、その結果、インピーダンスＺが変化してプラズマ密度Ｎｅ及び自己バイアスＶｄｃが変動する。
　電極電位が正のタイミングにＨＦの電力をオンし、電極電位が負のタイミングにＨＦの電力をオフする場合（図５の左上図参照）、図５の下のグラフの領域ａに示すように、プラズマ密度Ｎｅが高くなっており、プラズマ生成効率を高くできる。また、領域ａでは、自己バイアスの絶対値｜Ｖｄｃ｜が低くなっており、ＩＭＤの発生を効果的に抑制できる。
　また、電極電位が正のタイミングにＨＦの電力をオフし、電極電位が負に最も大きくなるときを含む短時間にＨＦの電力をオンする場合（図５の右上図参照）、図５の下のグラフの領域ｂに示すように、プラズマ密度Ｎｅは中程度～高程度になり、プラズマ生成効率は中程度以上になる。これは、電極電位が負のときには電極に大きな電圧がかかり、シースの厚さが厚くなり、ＨＦの電力をオンしたときのＨＦの電界が低下し、プラズマの生成効率が低下するためである。
　また、領域ｂでは、自己バイアスの絶対値｜Ｖｄｃ｜が高くなっており、イオンエネルギーの単色化、つまり、イオンエネルギーが揃ったイオンをウェハＷへ引き込むことができる。特に高アスペクト比のプロセスにおいて、単色化された高エネルギーのイオンをウェハＷへ引き込むことができる。このときＩＭＤの発生は高まるが、下部電極の電位が負に最も大きくなる短時間にＨＦの電力を印加することで、常時ＨＦの電力を印加する場合と比較してトータルとしてＩＭＤの発生を低減できる。
　以上、一実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、例えば電極電位が正のタイミングを基準にＨＦの電力をオン又はＨｉｇｈに制御することで、ＩＭＤの発生を低減できる。また、電極電位が負のタイミングではシースが厚くなることで、プラズマ生成効率が低下することを課題として、電極電位の正のタイミングにＨＦの電力を印加することで、プラズマ生成効率を上げることができる。
　また、電極電位が負であって最も深いタイミングに短時間だけＨＦの電力を印加することで、単色化された高エネルギーのイオンをウェハＷへ引き込むことができる。
　例えば、図６の左の上下のグラフ及び図６の右の（ａ）及び（ｂ）の画面の波形は、制御部２００の反射検出器１１１による検出結果及びオシロスコープ１１２の表示結果の一例を示す。左の下側のグラフは、ＬＦの一周期のＶｐｐとＶｄｃを示す。Ｖｄｃが負に深い程シースが厚くなり、ＨＦの電力を印加したときのプラズマ生成効率が低下する。上側のグラフは、ＬＦの一周期のＶｐｐとＶｄｃに対するＨＦの進行波パワー（Ｐｆ）と反射波パワー（Ｐｒ）を示す。
　図６の（ａ）のオシロスコープ１１２の表示の一例は、領域ｃに示すＬＦの位相が１８０°のときに測定されたＬＦの進行波パワーの波形Ａ、ウェハ上の高周波電力の振幅Ｂ（すなわち、ＬＦ電力とＨＦ電力の合算値）を示す。また、ＨＦの進行波パワーの波形をＣで示し、ＨＦの反射波パワーの波形をＤで示す。また、図６の（ｂ）のオシロスコープ１１２の表示の一例は、領域ｄに示すＬＦの位相が０°（＝３６０°）のときに測定されたＬＦの進行波パワーの波形Ａ、ウェハ上の高周波電力の振幅Ｂ、ＨＦの進行波パワーの波形Ｃ及びＨＦの反射波パワーの波形Ｄを示す。
　これによれば、領域ｄでは、領域ｃよりも反射波パワーが小さい。よって、ＬＦの位相が０°を含むようにバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又はバイアスパワーの給電系で測定された基準電気状態の一周期内の位相と同期して、ＨＦの電力を第１の状態（例えばオン又はＨｉｇｈ状態）と第２の状態（例えばオフ又はＬｏｗ状態）にするように交互に印加することで、ＩＭＤの発生を抑制できることがわかる。例えば、上述したように、電極電位が正のタイミングに合わせてＨＦの電力を第１の状態にし、電極電位が負のタイミングに合わせてＨＦの電力を第２の状態にすることで、自己バイアスの絶対値｜Ｖｄｃ｜に応じた制御を行い、ＩＭＤを抑え、プラズマ生成効率を高めることができる。また、電極電位に応じて任意のタイミングにＨＦの電力を第１の状態と第２の状態とに制御することで、プラズマ密度Ｎｅが高い領域と、自己バイアスの絶対値｜Ｖｄｃ｜が大きい領域とを利用して高エネルギーイオンをウェハＷへ引き込むことができる。また、この場合、ＨＦの電力をパルス状に印加することでトータルとしてＩＭＤの発生を低減できる。
　図７は、ＬＦ　Ｖｐｐ、ＬＦ　｜Ｖｄｃ｜、ＨＦの進行波パワー（Ｐｆ）、ＨＦの反射波パワー（Ｐｒ）の一例を示す。これによれば、ＨＦの反射波パワー（Ｐｒ）は、ＬＦの電圧の一周期の位相において最大で約５倍（約１０Ｗ～約５０Ｗ）に変化する。以上から、基準電気状態の一周期内の位相と同期してＨＦの電力を制御することにより、ＩＭＤを１／５程度に減少させることができる可能性がある。また、ＬＦ　Ｖｐｐ、ＬＦ　｜Ｖｄｃ｜についても、基準電気状態の一周期内の位相と同期してＨＦの電力を制御することにより、最小値に対して最大で約１．６倍となる範囲で変化させることができることがわかる。
　［変形例］
　次に、一実施形態の変形例１～変形例４に係る制御方法について、図８～図１１を参照して説明する。図８は、一実施形態の変形例１に係る制御方法を説明するための図である。図９は、一実施形態の変形例２に係る制御方法を説明するための図である。図１０は、一実施形態の変形例３に係る制御方法を説明するための図である。図１１は、一実施形態の変形例４に係る制御方法を説明するための図である。
　（変形例１）
　上記に説明した実施形態では、基準電気状態の一周期内の位相と同期してＨＦの電力をパルス変調（図３のＨＦ　ＡＭ変調参照）しようとすると、ＬＦの周波数と同じ周波数でパルス変調させるＨＦ電源が必要となり、コストが高くなる場合がある。
　そこで、変形例１に係るプラズマ処理装置１では、図８（ａ）に示すように、第１の高周波電源４８及び第２の高周波電源９０に接続される給電ライン又は下部電極に、バイパスラインを構成する付加回路２５０が取り付けられる。付加回路２５０は、下部電極に接続される給電棒にコイル２５２及び可変コンデンサ２５１が直列に接続され、可変コンデンサ２５１は、処理容器１０に接続され、接地される。
　付加回路２５０によりプラズマ側の負荷インピーダンスに対する処理容器１０側のインピーダンスの割合を大きく見せることによって、付加回路２５０がない場合に比べてインピーダンスが変化しても、付加回路２５０により、付加回路２５０及び処理容器１０側のインピーダンスを合算したインピーダンスＺが大きく変化することを緩和できる。例えば、図８（ｂ）に示すように、付加回路２５０により、合算のインピーダンスＺの変化を小さくすることで、基準電気状態の一周期内の位相と同期してＨＦの電力を印加したときに、ＩＭＤの発生をより抑制できる。また、付加回路２５０を取り付けるだけで、ＩＭＤを抑制する仕組みをシンプルで安価に構築できる。なお、付加回路２５０は、給電棒の分岐後の第２の高周波電源９０側に挿入されると、ＨＦ電力がＬＦ電力の影響を受けにくくなるため好ましい。第１の高周波電源４８と第２の高周波電源９０の間にフィルタを設ければ、さらにＨＦ電力がＬＦ電力の影響を受けにくくなり、合算のインピーダンスＺの変動を小さくでき、ＩＭＤの発生をより抑制できる。付加回路２５０は、コイル、コンデンサ又はダイオードの少なくともいずれかの素子を含んでもよい。
　（変形例２）
　変形例２に係るプラズマ処理装置１には、図９（ａ）に示すように、第１の高周波電源４８及び第２の高周波電源９０に接続される給電ライン又は下部電極に、インピーダンス変化回路３００が取り付けられる。インピーダンス変化回路３００は、プラズマ側の負荷インピーダンスとインピーダンス変化回路３００のインピーダンスの合成インピーダンスが一定になるようにインピーダンスを変化させるように機能する。又は、インピーダンス変化回路３００は、整合器８８から見たインピーダンスの変化を抑えるように、ＬＦの位相に応じてインピーダンスを変化させる。これにより、反射波パワーを抑え、ＩＭＤの発生を低減できる。インピーダンス変化回路３００は、ＬＦの位相（又はインピーダンス）、ＬＦのＶｄｃ又は反射波パワー等に応じて、インピーダンスを基準電気状態の一周期内で変化させ、これによりＩＭＤを抑える。
　インピーダンス変化回路３００の一例としては、コンデンサがアレイ状に設けられ、電子スイッチでコンデンサの接続を切り替える構成が挙げられる。制御部２００は、電子スイッチの制御を行い、インピーダンス変化回路３００のインピーダンスを変化させる。
　制御部２００は、例えば図９（ｂ）に示すように、プラズマ側の負荷インピーダンスとインピーダンス変化回路３００のインピーダンスとの合算のインピーダンスＺの変化を小さくするように、インピーダンス変化回路３００のコンデンサの接続を切り替える。これにより、基準電気状態の一周期内の位相と同期してＨＦの電力を印加したときに、インピーダンス整合が良好になりＩＭＤの発生をより抑制できる。
　インピーダンス変化回路３００は、整合器８８の内部に挿入され、整合器８８と一体化されてもよい。インピーダンス変化回路３００は、給電棒の分岐後の第２の高周波電源９０側に挿入されると、ＨＦ電力がＬＦ電力の影響を受けにくくなるため好ましい。第１の高周波電源４８と第２の高周波電源９０の間にフィルタを設ければ、さらにＨＦ電力がＬＦ電力の影響を受けにくくなり、合算のインピーダンスＺの変動を小さくでき、ＩＭＤの発生をより抑制できる。
　（変形例３）
　変形例３では、図１０（ａ）に示すように、処理容器１０の上部に電磁石３５０が設けられている。電磁石３５０の位置は、図１０（ａ）の位置に限られず、処理容器１０の一部であればよく、例えば処理容器１０の内部であってもよい。制御部２００は、基準電気状態の位相（又はインピーダンス）、ＬＦの位相、バイアスパワーが印加される電極電位、ＬＦ　Ｖｄｃ又はＨＦの反射波パワー等に応じて電磁石３５０の強弱を制御することで磁場の特性を変化させる。例えば図１０（ｂ）に示すように、シースが厚くなるＬＦ　Ｖｄｃが負のときに磁場を強くし、シースが薄くなるＬＦ　Ｖｄｃが正のときに磁場を弱く又は無くしてインピーダンスＺの変化を小さくする。これにより、ＩＭＤの発生をより抑制できる。なお、電磁石３５０は、マルチポール電磁石や固定磁石を用いることができ、磁場を発生させる磁場発生部の一例である。変形例３に示した電磁石３５０による制御は、変形例１の付加回路２５０又は変形例２のインピーダンス変化回路３００による制御と併用してもよい。
　（変形例４）
　シースの厚さが変わると、見かけ上の静電容量が変わり、ＨＦの共振周波数が変化する。整合器８８は、処理容器１０内のインダクタンス（例えば給電棒等）及びコンダクタンス（例えばシース等）のすべてのＬ成分とＣ成分とを合算して、ＨＦの周波数で共振するように機能し、整合を取る。
　よって、シースの厚さが変わるとＣ成分が変わるため、本来は整合器８８が、シースの厚さの変化によるＣ成分の変化に対応して再度、整合を取らなければ反射波パワーが大きくなる。しかしながら、整合器８８は、可変コンデンサを動かすのに１秒くらいかかるため、シースの厚さの変化に追従できず、正確に整合を取ることができない場合がある。
　そこで、変形例４では、制御部２００は、シース厚さの変化によるＣ成分の変化分だけＨＦの周波数を変化させる。つまり、ｆ（供給周波数）∝１／√ＬＣの供給周波数の式に基づき、シースの厚さ分のＣ成分の変化に応じてＨＦの周波数ｆを変化させる。
　例えば電極上のシースの容量をＣと仮定し、容量Ｃがシースの厚さの変化に応じて４倍に変化すると、ＨＦの周波数を約２倍変化させる。これにより、シースの厚さの変化に応じて概ね整合がとれた状態とすることができる。
　また、容量Ｃがシースの厚さの変化に応じて１０倍に変化すると、ＨＦの周波数を約３．３倍変化させる。これにより、シースの厚さの変化に応じて概ね整合がとれた状態とすることができる。つまり、変形例４では、図１１（ａ）に示すように、ＬＦの電圧の一周期の変化に応じたシースの厚さの変化に整合させるように、ＨＦの周波数を上記共振周波数の式に基づき変化させる。これにより、シースの厚さの変化に応じて概ね整合がとれた状態となり、ＨＦの反射波パワーを小さくすることができ、ＩＭＤの発生を抑制できる。なお、変形例４では、第２の高周波電源９０は、ＨＦの周波数を変えることが可能な周波数可変電源を用いる。なお、変形例４に示した制御は、変形例１の付加回路２５０、変形例２のインピーダンス変化回路３００又は変形例３の電磁石３５０の少なくともいずれかと併用してもよい。
　また、上記実施形態及び上記変形例のすべての例に対して、ＬＦの位相、電極電位、給電系の電位、Ｖｄｃ、電極のシースの厚さ、プラズマの発光、ＨＦ電力の反射強度等のいずれかの元信号、計測信号に基づき、ゲート機能やディレイ機能を有する回路によるシフト時間や遅延幅の調整を行ってもよい。
　また、ＬＦの電圧の一周期内の位相と同期してＨＦの電力を印加するタイミングを制御する替わりに、図１１（ｂ）に示すように、ＬＦの電圧のピークに対応するパルス状（以下、「ＬＦパルス」ともいう。）のパワーを印加し、ＬＦパルスに応じてＨＦの電力を印加するタイミングを制御してもよい。つまり、例えば４００ｋＨｚのＬＦに応じたＬＦパルスをオン・オフして印加し、これに応じてＨＦの電力をパルス状（ＨＦパルス）に制御してもよい。基準電気状態の位相のピークに対応するＬＦパルスのパワーを印加し、ＬＦパルスに応じてＨＦの電力を印加するタイミングを制御してもよい。
　以上に説明したように、ＩＭＤはＬＦの電力に応じて発生の強度が異なる。このため、上記実施形態及び上記各変形例に係るプラズマ処理装置１の制御方法によれば、ＨＦの反射波パワーの低いタイミングを選択して、そのタイミングにＨＦの電力を印加することにより、ＩＭＤの発生を低減できる。ＩＭＤの発生を低減することで、プロセスやプラズマ処理装置１の安定性の向上、さらに装置コストの低減を図ることができる。さらに、プラズマ密度や自己バイアスＶｄｃ等を制御することが可能である。
　ただし、ＨＦの電力を印加する時間が少なくなると、ＨＦの電力の絶対量が減り、プラズマ密度Ｎｅが低くなることが懸念される。そこで、基準電気状態が一周期内で２回ピークになるときを含む２回のタイミングのそれぞれにおいてＬＦの電力及びＨＦ電力を印加してもよい。その他、ＨＦ電力の印加の制御方法を自由に変えることができる。なお、ＨＦ電力の印加は、下部電極に限らず、上部電極であってもよい。
　［制御方法］
　以上に説明したように、一実施形態に係る平行平板型のプラズマ処理装置１の制御方法は、バイアスパワーを、ウェハＷを載置する下部電極に供給する工程と、バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーを下部電極又は上部電極に印加することでプラズマ処理空間に供給する工程とを含む。該制御方法では、ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、第１の状態と第２の状態とをバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又はバイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含む。
　上記制御方法は、平行平板型のプラズマ処理装置以外のプラズマ処理装置によっても実行することができる。平行平板型のプラズマ処理装置以外のプラズマ処理装置の制御方法は、バイアスパワーを下部電極に供給する工程と、バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程とを含む。該制御方法においても、ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、第１の状態と第２の状態とを基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含む。
　［変形例５－１～５－４］
　次に、一実施形態の変形例５－１～５－４に係るプラズマ処理装置１の制御方法について説明する。変形例５－１～５－４では、ソースパワー及び／又はバイアスパワーを間欠的に停止する制御を行う。図１３Ａ～図１３Ｄは、一実施形態の変形例５－１～５－４に係る制御方法を示すタイミングチャートである。
　図１３Ａの変形例５－１では、第１制御工程に加えて、ソースパワーをＬＦ電圧により一例を示す基準電気状態の周期と独立した周期で間欠的に停止する第２制御工程を含む。第１制御工程と第２制御工程とは繰り返し実行される。
　変形例５－１では、ＬＦ電圧は、第１制御工程及び第２制御工程において同じ周期で印加される。一方、ソースパワーは、第１制御工程において第１の状態と第２の状態とを交互に１回以上繰り返し、第２制御工程において第１制御工程の間で間欠的に停止される。
　第１制御工程及び第２制御工程では、ＬＦの周波数は、例えば０．１Ｈｚ～１００Ｈｚであってもよい。なお、ソースパワーのＤｕｔｙ比（＝第４の状態／（第３の状態＋第４の状態））は、１％～９０％の範囲内であればよい。
　第１制御工程における基準電気状態の周期と同期したソースパワーの状態は、第３の状態の一例である。第２制御工程における基準電気状態の周期と独立したソースパワーの状態は、第３の状態と異なる第４の状態の一例である。
　図１３Ｂの変形例５－２にかかる制御方法は、変形例５－１と同じ第１制御工程に加えて、バイアスパワーをＨＦの電圧又は電流の周期とは独立した周期で間欠的に停止する第３制御工程を含む。第３制御工程におけるバイアスパワーの状態は、第４の状態の一例である。
　変形例５－２では、第１制御工程と第３制御工程とが繰り返し実行される。変形例５－２では、第３制御工程におけるソースパワーは、第１制御工程と同じ周期で第１の状態と第２の状態とが繰り返される。
　なお、第１制御工程においてＬＦの周波数は、例えば０．１Ｈｚ～１００Ｈｚであってもよい。なお、バイアスパワーのＤｕｔｙ比（＝第４の状態／（第３の状態＋第４の状態））は、１％～９０％の範囲内であればよい。
　図１３Ｃの変形例５－３にかかる制御方法は、変形例５－１と同じ第１制御工程に加えて、変形例５－１の第２制御工程のソースパワーの制御と変形例５－２の第３制御工程のバイアスパワーの制御が行われる。つまり、変形例５－３におけるソースパワー及びバイアスパワーの両方を間欠的に停止した状態は、第４の状態の一例である。
　バイアスパワーを間欠的に停止する周期とソースパワーを間欠的に停止する周期とは同期させてもよい。この場合、ソースパワー及びバイアスパワーを間欠的に停止する周期は、図１３Ｃに示すように一致してもよいし、図１３Ｄに示すように、ソースパワーがバイアスパワーよりも後ろにずれていてもよいし、ソースパワーがバイアスパワーよりも前にずれていてもよい。ソースパワーの停止時間がバイアスパワーの停止時間よりも長くてもよいし、短くてもよい。
　［変形例５－１～５－４に係る制御方法の効果］
　以上に説明したように、変形例５－１～変形例５－４に係る制御方法では、ラジカルとイオンの質と量を制御できる。具体的には、ＨＦをオフするとプラズマ中のイオンはほぼ消滅するが、ラジカルは寿命が長いため、ある程度の時間消滅せずに存在する。よって、例えばＨＦをオフする間、ラジカルを均一に拡散させることができる。また、ＨＦをオフ又はＬｏｗに制御する間、プラズマ中のイオンとラジカルとの比を変えることができる。これにより、ラジカルとイオンの量を制御できる。
　また、ガスの解離が進むと解離の進行に応じたラジカルが生成される。例えば、Ｃ４Ｆ８ガスは、Ｃ４Ｆ８→Ｃ４Ｆ７ ＊→・・・・→ＣＦ２と解離が進み、解離の程度に応じて異なるラジカル（Ｃ４Ｆ７ ＊等）が生成される。解離を進行させるパラメータとしては、イオンエネルギーや反応時間がある。よって、バイアスパワーやソースパワーの印加タイミングや印加時間を制御することでイオンエネルギー及び／又は反応時間を制御し、プロセスに適したラジカルの生成を促進することでラジカルとイオンの質を制御できる。
　また、バイアスパワーがオフの間、イオンエネルギーが減少するためエッチングが進まず、ホール等の底部に堆積した副生成物をホール外へ除去し、マスク上に堆積させることができる。また、バイアスパワーがオフの間、ウェハＷ上のパターン表面へラジカルを付着させることができる。これにより、マスク上に付着したラジカルがマスクを保護し、マスク選択比を向上させることができる。これにより、エッチングを促進し、エッチングレートを高めるとともに、エッチング形状を良好にすることができる。
　以上では、ソースパワーを間欠的に停止するときの効果の一例を説明したが、これに限られない。例えば、バイアスパワーによってもプラズマを生成できる場合があり、バイアスパワーを間欠的に停止するときにも同じ効果が得られる場合がある。つまり、バイアスパワーを間欠的に停止することで、ラジカルとイオンの質と量を制御することができる。これにより、エッチングレートを高めるとともにエッチング形状を良好にすることができる。
　なお、図１３Ａ～図１３Ｄでは、第３の状態において、ＬＦ　Ｖｄｃが負に深いタイミングに、ソースパワーをオンしているが、これに限られず、ＬＦ　Ｖｄｃが正のタイミングやその他のタイミングに、ソースパワーをオンしてもよい。また、ソースパワーを周期的にオン・オフする替わりに、周期的にＨｉｇｈ・Ｌｏｗに制御してもよい。
　［変形例６］
　次に、一実施形態の変形例６に係る制御方法について、図１４を参照して説明する。図１４は、一実施形態の変形例６に係る制御方法を示すタイミングチャートである。
　例えば、変形例６に係る制御方法では、図１４に示すようにＬＦパルスが載置台１６に印加される。ＬＦパルスの正の値は、ＬＦ電圧の正のピークに一致し、ＬＦパルスの負の値は、ＬＦ電圧の負のピークに一致する。
　この場合、変形例６に係る制御方法では、ＨＦの第１の状態と第２の状態とをＬＦパルスの一周期内の位相と同期して交互に印加する。これによっても、ラジカルとイオンの量と質を制御できる。
　具体的には、ＬＦパルスが正の間の一部又は全部においてソースパワーをオフまたはＬｏｗに制御し、ＬＦパルスが負の間の一部又は全部においてソースパワーをオン又はＨｉｇｈに制御してもよい。これによれば、ＬＦパルスが２値化されており、これに応じてソースパワーを２値化して制御するため、制御が容易になる。なお、図１４は、図１３ＡのＬＦ電圧をパルス化したＬＦパルスに対応して図１３Ａに示すＨＦの状態を制御したが、これに限られない。例えば、図１３Ｂ～図１３ＤのＬＦ電圧をパルス化したＬＦパルスに対応して図１３Ｂ～図１３Ｄに示すＨＦの状態を制御してもよい。
　［変形例７－１～変形例７－４］
　次に、一実施形態の変形例７－１～変形例７－４に係る制御方法について、図１５Ａ～図１５Ｄを参照して説明する。図１５Ａは、一実施形態の変形例７－１に係る制御方法を示すタイミングチャートである。図１５Ｂは、一実施形態の変形例７－２に係る制御方法を示すタイミングチャートである。図１５Ｃは、一実施形態の変形例７－３に係る制御方法を示すタイミングチャートである。図１５Ｄは、一実施形態の変形例７－４に係る制御方法を示すタイミングチャートである。
　図１５Ａ及び図１５Ｂに示す変形例７－１、変形例７－２に係る制御方法では、第１の制御工程において、ソースパワーの第１の状態と第２の状態とをＬＦ電圧や電極電位を一例とする基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する。変形例７－１では、電極電位の負のタイミングに同期して、ソースパワーの第１の状態が段階的に２つ以上の状態を有する。また、変形例７－２では、電極電位の負のタイミングに同期して、ソースパワーの第１の状態が滑らかに２つ以上の状態を有する。ただし、ソースパワーの第１の状態は、電極電位の正のタイミングに同期してもよい。
　図１５Ｃ及び図１５Ｄに示す変形例７－３、変形例７－４に係る制御方法では、第１の制御工程に加えて第２の制御工程を有し、第１の制御工程においてソースパワーの第１の状態と第２の状態とをＬＦ電圧を一例とする基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する。変形例７－３では、電極電位の正のタイミングに同期して、ソースパワーの第１の状態が段階的に２つ以上の状態を有する。また、変形例７－４では、電極電位の正のタイミングに同期して、ソースパワーの第１の状態が滑らかに２つ以上の状態を有する。ただし、ソースパワーの第１の状態は、電極電位の負のタイミングに同期してもよい。
　変形例７－１～変形例７－４では、第１の状態におけるソースパワーを複数の値に制御することで、より精度良くラジカルとイオンの量と質を制御できる。なお、図１５Ｃ及び図１５Ｄに示す第１制御工程に加えて図１５Ｃ及び図１５Ｄの第２制御工程の替わりに図１３Ｂに示す第３制御工程を有してもよいし、図１３Ｃ及び図１３Ｄに示す第２及び第３制御工程を有してもよい。
　一実施形態の変形例３に係る制御方法では、基準電気状態の位相（又はインピーダンス）、ＬＦの位相、バイアスパワーが印加される電極電位、ＬＦ　Ｖｄｃ又はＨＦの反射波パワー等に応じて電磁石３５０の強弱を制御する。これにより、整合器４６，８８から見たインピーダンスの変化を小さくすることで、ＩＭＤの発生を抑制できる。また、一実施形態の変形例４に係る制御方法では、シース厚さの変化によるＣ成分の変化分だけＨＦの周波数を変化させる。つまり、ｆ（供給周波数）∝１／√ＬＣの供給周波数の式に基づき、シースの厚さ分のＣ成分の変化に応じてＨＦの周波数ｆを変化させる。これにより、シースの厚さの変化に応じて概ね整合がとれた状態となり、ＨＦの反射波パワーを小さくすることができ、ＩＭＤの発生を抑制できる。なお、変形例４では、第２の高周波電源９０は、ＨＦの周波数を変えることが可能な周波数可変電源を用いる。
　周波数可変電源は、負荷インピーダンスが一定の場合には、連続的に周波数を変え、ソースパワーの反射波パワーが極力小さくなるように制御している。ところが、ＬＦの電圧又は電流の一周期内の位相に同期させてソースパワーを制御する場合において、ＬＦの電圧又は電流の一周期内でＨＦの負荷は周期的に大きく変動する。よって、第２の高周波電源９０は、一周期内のＬＦの位相に応じて周期的に大きく変動するシース厚さ、より好ましくはシース厚さに応じたインピーダンスに対応して周波数を変化させる必要がある。
　例えば、図１６は、一実施形態に係るＨＦの反射波パワー（ＨＦ－Ｐｒ）の一例を示す図である。ＨＦの反射波パワーは、ガス種やＬＦの位相で変わる。例えば、図１６（ａ）は、処理容器１０内にアルゴンガスを供給し、５００ＷのＨＦの進行波パワー（ＨＦ－Ｐｆ）を印加し（Ａ参照）、１０００ＷのＬＦパワーを印加した場合のＨＦの反射波パワー（Ｂ参照）の一例を示す。図１６（ｂ）は、処理容器１０内にＳＦ６ガスを供給し、５００ＷのＨＦの進行波パワーを印加し（Ａ参照）、１０００ＷのＬＦパワーを印加した場合のＨＦの反射波パワー（Ｂ参照）の一例を示す。なお、Ｃは載置台１６上に搭載されたウエハの電位を示す。ウエハの電位は、ＬＦの周波数が例えば４００ｋＨｚのときのＬＦ電圧のＶｐｐにほぼ等しく、ＨＦの周波数が例えば１００ＭＨｚのときのＨＦの電圧のＶｐｐの幅（振幅）が加算され、両方の電位で振動する。
　図１６（ａ）及び（ｂ）のＢを見ると、アルゴンガスを供給した場合と、ＳＦ６ガスを供給した場合とで、ＬＦの一周期内の位相に対するＨＦの反射波パワーの出方が異なっていることが分かる。
　ＨＦの反射波パワーの出方の違いに応じて第２の高周波電源９０から出力するＨＦの出波数を、リアルタイムに最適な周波数に変えることは、第２の高周波電源９０が最適な周波数を決めるには時間がかかるため、現実的ではない。例えば、通常の周波数可変電源は、周波数をずらして反射波パワーを計測する作業を、最高で１ｋＨｚ～１０ｋＨｚで行うことができる。一方、例えば４００ｋＨｚのＬＦに対して、一周期を１０分割すると４ＭＨｚとなり、更に分割内で１０回波長をシフトさせるためには、４０ＭＨｚで波長を変え、これに同期してリアルタイムにＨＦの反射量及び周波数の変化方向を決める必要がある。この作業は、通常の周波数可変電源の動作周波数では間に合わず、現実的ではない。
　そこで、一実施形態の変形例８～変形例１１に係る制御方法では、基準電気状態の一周期内の位相（本変形例ではＬＦの位相）と同期してＨＦの反射波パワーを制御する際に、ＬＦの一周期を分割した各位相においてＨＦの反射が少ない周波数を求め、ＨＦの反射波パワーを最小限に抑える。変形例８～変形例１１においてＬＦの各位相は、ＬＦの一周期を最低でも１０分割したときの各位相を示す。ただし、ＬＦの一周期の分割数は、これに限られず、１０分割～１００分割のいずれでもよい。ＬＦの一周期の位相の分割数が多い方が制御の精度が高くなり、ＨＦの反射波パワーをより少なくすることができる。変形例８～変形例１１の制御は、プロセッサ１００により実行される。
　［変形例８］
　まず、図１７を参照して、一実施形態の変形例８に係る制御方法について説明する。図１７は、一実施形態の変形例８に係る制御方法を説明するためのタイミングチャートである。一実施形態の変形例８に係る制御方法では、ＬＦの一周期内を複数に分割した各位相に同期してＨＦの周波数を変える。そして、そのときのＨＦの反射波パワーをモニターし、モニター結果からそれぞれの位相においてＨＦの反射波パワーが少なくなるように第２の高周波電源９０のＨＦの周波数が制御される。そして、この第２の高周波電源９０から出力するＨＦの新たな周波数を見出すシーケンスを、プロセス前、プロセス中等に所定時間毎に実施し、その結果に基づき第２の高周波電源９０が制御するＨＦの周波数を決定する。
　図１７の横軸は時間を示し、縦軸の左はＨＦの進行波パワー（ＨＦ－Ｐｆ）及び反射波パワー（ＨＦ－Ｐｒ）を示し、縦軸の右はウエハ電位を示す。
　図１７の１回目の周期では、ＬＦの最初の一周期内（Ｃの１周期目）において第２の高周波電源９０制御する周波数を初期周波数に設定したときのＨＦの反射波パワー（Ｂ参照）を示す。初期周波数は任意の値であり、例えば一つの基本周波数（例えば、４０ＭＨｚ）に設定されている。
　図１７の２回目の周期では、ＬＦの２番目の一周期内（Ｃの２周期目）において第２の高周波電源９０が制御する周波数を初期周波数から他の周波数に変える。ただし、２回目では、ＬＦの一周期の位相のうち分割数に応じた位相毎に周波数を上げ下げすることはせず、周波数を増やす又は減らすのどちらかに設定し、反射量の位相依存結果を取得する。図１７の２回目の例では、周波数（２回目周波数）を上げた例を示しているが、下げてもよい。
　この結果、図１７の実線Ｂで示すＨＦの２回目反射波パワーは、破線Ｂで示すＨＦの１回目反射波パワーよりも、位相によって反射が減ったところと増えたところがあることがわかる。図１７では、ＬＦが正の位相の場合にＨＦの反射波パワーが減り、ＬＦが負の位相の場合にＨＦの反射波パワーが増えている時間帯がある。ただし、このときの反射波パワーは一例を示すものに過ぎず、これに限らない。
　図１７の３回目の周期では、ＬＦの３番目の一周期内において第２の高周波電源９０が制御する周波数のシフト方向及びシフト量を、前回の位相毎のＨＦの反射波パワーの増減に基づき決定する。図１７に示す３回目周波数は、決定したシフト方向及びシフト量の一例である。また、このときの反射波パワーは一例を示すものに過ぎず、これに限らない。
　第２の高周波電源９０が一度に制御する周波数のシフト量及び最初のシフト方向（３回目周波数の矢印の方向）は過去のデータに基づき決定してもよい。過去のデータに基づき制御する周波数のシフト量、最初のシフト方向を予めレシピに設定し、レシピに基づいて制御してもよい。過去のデータは、前回のＨＦの反射波パワーであってもよいし、前々回のＨＦの反射波パワーであってもよいし、前回及びそれ以前のＨＦの反射波パワーであってもよい。例えば、前回の反射波パワーの状態に基づいて、ＬＦの一周期を分割した位相毎に各位相におけるＨＦの反射波パワーが減るように、次のＬＦの一周期を分割した位相毎の周波数のシフト方向及びシフト量を決定してもよい。前回の反射波パワーの状態に加えて、又は前回の反射波パワーの状態の替わりに前回よりも前の過去の反射波パワーの状態に基づいてシフト方向及びシフト量を決定してもよい。
　３回目の第２の高周波電源９０が制御する周波数は反射が減る方向にシフトさせるが、その際の制御タイミングでは、例えばＬＦの一周期を１０分割する場合、ＬＦの一周期を１０分割した時間間隔で周波数を変える。
　４回目以降、第２の高周波電源９０は、３回目のデータ又はそれ以前に事前に得られたデータに基づき、最適な周波数でＨＦを発振させていく。第２の高周波電源９０が制御する周波数は、許容周波数の範囲で、予め定められた指定回数又はＨＦの反射波パワーが予め定められた指定量になるまで繰り返すことで、ＬＦの一周期の各位相においてＨＦの反射波パワーが小さい周波数を絞り込むことができる。
　一実施形態の変形例８に係る制御方法では、以上に説明したシーケンスを指定のタイミングで行う。これにより、ＬＦの位相やガス種により変化するＨＦの反射波パワーを極力小さくすることができる。なお、指定のタイミングの一例としては、ＬＦの一周期をｎ（ｎ≧１０）分割したときの時間間隔のシンクロパルス周期、レシピ内で指定された時間、予め定められた時間間隔等が挙げられる。
　［変形例９］
　次に、図１８を参照して、一実施形態の変形例９に係る制御方法について説明する。図１８は、一実施形態の変形例９に係る制御方法を説明するためのタイミングチャートである。一実施形態の変形例９に係る制御方法では、変形例８と同様に、第２の高周波電源９０がＬＦの一周期内の各位相に同期してＨＦの周波数を制御することに加えて、第２の高周波電源９０が出力するソースパワーの値も制御する。
　例えば、図１８に示すように、Ｂにて示すＨＦの反射波パワーが小さいＢ１付近の時間帯には、第２の高周波電源９０は、ＨＦの周波数を制御し（図１７参照）、かつＤで示すＨＦパワー（ソースパワー）の出力をＤ１に示すように大きくする。逆に、ＨＦの反射波パワーが大きいＢ２の時間帯には、第２の高周波電源９０は、ＨＦの周波数を変え、かつソースパワーの出力をＤ２に示すように小さくする。
　一実施形態の変形例９に係る制御方法では、ＬＦの位相やガス種により変化するＨＦの反射波パワーを極力小さくすることができ、かつ、ＨＦの反射波パワーが小さいときにはソースパワーを上げることで、プラズマ密度の減少を抑制できる。なお、ＬＦが正の位相であれば、第１のソースパワー～第２のソースパワーの範囲でソースパワーを制御し、ＬＦが負の位相であれば、第３のソースパワー～第４のソースパワーの範囲でソースパワーを制御するようにしてもよい。第１のソースパワー～第２のソースパワーの範囲と第３のソースパワー～第４のソースパワーの範囲とは異なる範囲であってもよいし、同じ範囲であってもよいし、一方の範囲が他方の範囲に包含されてもよいし、一部において重複してもよい。
　［変形例１０］
　次に、図１９を参照して、一実施形態の変形例１０に係る制御方法について説明する。図１９は、一実施形態の変形例１０に係る制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
　図１９の横軸には、ＬＦの一周期とＲＦパルスの一周期の一例が示されている。ＲＦパルスの一周期は０．１～１００ｋＨｚであってもよし、これより長くてもよいし、短くてもよいが、ＬＦの一周期よりも長い時間帯に設定される。一実施形態の変形例１０に係る制御方法では、第２の高周波電源９０は、例えば周波数がＲＦパルスの一周期の位相を複数に分割した各位相に応じてＨＦの周波数を制御してもよい。ＲＦパルスの一周期の位相を複数に分割した各位相に応じてＨＦの周波数とソースパワーとを制御してもよい。
　特に、ＲＦパルスのオン及びオフの直後は、プラズマ密度Ｎｅの変化及び電極電位の変化が大きく、ＨＦの反射波パワーがＲＦパルスの定常時とは異なる変化になり易い。そこで、図１９に示すように、一周期毎のＲＦパルスをオンした時刻Ｖの直後はＬＦの立ち上がりに時間がかかり、シース厚は薄い（つまり、シースの容量大）。このため、ＲＦパルスをオンした時刻Ｖの直後、第２の高周波電源９０は、ＨＦの周波数を高く制御する（Ｅ参照）。
　また、図１９では、ＲＦパルスの後半の時間にバイアスパワーがオフしている（Ｃ１参照）。この間、ＨＦの反射波パワーは、Ｂ３にて示すように０に近く一定である。つまり、バイアスパワーがオフし、ソースパワーがオンしているタイミングでは、バイアスパワーがオフしているために、シースのインピーダンスは常に一定である。このためで、ＨＦの反射波パワーは一定になる。よって、バイアスパワーがオフしている間、ＨＦの反射波パワーが最小限になるように周波数が決定され、第２の高周波電源９０は、決定した周波数のソースパワーを出力する。
　バイアスパワーがオフしている間、ソースパワーはオフに制御してもよいし、オンに制御してもよい。例えば、図１９のＣ１に示すように、バイアスパワーがオフしている間、前半はＨＦの周波数をＥ１の周波数に設定し、かつソースパワーをＨｉｇｈ（又はオン）に制御し、後半はＨＦの周波数をＥ２の周波数に変え、かつソースパワーをＬｏｗ（又はオフ）に制御してもよい。なお、ソースパワー及びバイアスパワーを間欠的に停止する周期は、一致してもよいし、ソースパワーがバイアスパワーよりも後ろにずれていてもよいし、ソースパワーがバイアスパワーよりも前にずれていてもよい。ソースパワーの停止時間は、バイアスパワーの停止時間よりも長くてもよいし、短くてもよい。
　なお、変形例８～変形例１０に係る制御方法は、図２Ａのプロセッサ１００により実行され、信号発生回路１０２を介してＨＦの周波数及びＨＦのパワーを制御する制御信号が第２の高周波電源９０に送られる。第２の高周波電源９０は、制御信号に従い、出力するＨＦの周波数やパワーを変える。
　［変形例１１］
　次に、図２０を参照して、一実施形態の変形例１１に係る制御方法について説明する。図２０は、一実施形態の変形例１１に係る制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
　変形例１０において説明したように、ＲＦパルスをオンした直後はＬＦの立ち上がりに時間がかかり、シース厚は薄い（つまり、シースの容量大）。このため、ＲＦパルスの立ち上がりでは、プラズマ密度Ｎｅが大きく変化し、インピーダンスの変動が大きい。
　そこで、変形例１１に係る制御方法では、第２の高周波電源９０は、ＬＦの一周期においてＲＦパルスの立ち上がりのタイミング、つまり、図２０のＥ３のときに複数の周波数の合成波を発振させる。図２Ａの反射検出器１１１は、複数の周波数のそれぞれに対するＨＦの反射波パワーを検出する。検出した周波数毎のＨＦの反射波パワーは、プロセッサ１００に送られる。
　例えば、第２の高周波電源９０が、周波数を３５ＭＨｚ～４５ＭＨｚまで増幅できる場合であって、４１、４２、４３、４４、４５ＭＨｚの５つの周波数の合成波を発振させたとする。このうち、反射検出器１１１は、５つの周波数のソースパワーに対する反射波パワーをそれぞれ検出し、プロセッサ１００に送る。プロセッサ１００は、このうちから反射波パワーの最も少ない周波数を選択する。
　例えば、反射波パワーの最も少ない周波数が４１ＭＨｚであった場合、次のＬＦの一周期においてＲＦパルスの立ち上がりのタイミングには、４１ＭＨｚに周波数を決定し、第２の高周波電源９０から出力するＨＦの周波数としてもよい。また、図２０のＥ４では、例えば前回最も反射波パワーの少なかった４１ＭＨｚの周波数を中心に、３９、４０、４１、４２、４３ＭＨｚの５つの周波数のソースパワーを出力してもよい。
　これにより、第２の高周波電源９０から出力するＨＦの周波数を、ＨＦの反射波パワーが最も少ない、目標とする周波数に最速で到達できる。この結果、第２の高周波電源９０から出力するソースパワーをより早くＨＦの反射波パワーが少ない周波数に持っていくことができ、より早くプラズマを着火させることができる。
　なお、プロセッサ１００が変形例１１に係る制御方法を実行する場合、図２Ａの反射検出器１１１が検出した複数の周波数に対応するＨＦの反射波パワーに基づき、信号発生回路１０２を介してＨＦの周波数を制御する制御信号が第２の高周波電源９０に送られる。
　ただし、これに限られず、第２の高周波電源９０が、上記プロセッサ１００の機能を有してもよい。この場合、反射検出器１１１が検出した複数の周波数に対応するＨＦの反射波パワーは、反射検出器１１１から第２の高周波電源９０に直接送られる。
　この場合、第２の高周波電源９０は、プロセッサ１００の機能を有する制御部を有する可変周波数電源として実現可能である。すなわち、この場合、可変周波数電源が有する制御部は、反射検出器１１１から複数のＨＦの周波数のそれぞれに対応するＨＦの反射波パワーを取得し、取得したＨＦの反射波パワーに基づき、最も反射波パワーの少ない周波数を選択する。そして、制御部は、選択した周波数のソースパワーを可変周波数電源から出力するように決定する。可変周波数電源は、ソースパワーの周波数を決定した周波数に変え、かつ所定のパワーで出力する。これにより、第２の高周波電源９０は、プロセッサ１００及び信号発生回路１０２を用いずに、出力するＨＦの周波数及びソースパワーを制御できる。これにより、第２の高周波電源９０は、変形例８～変形例１１の制御方法を、プロセッサ１００を用いずに実行できる。
　変形例１１の制御方法では、複数の周波数が合成された高周波を用いたが、変形例８～１０の制御方法においても、複数の周波数が合成された高周波を用いることができる。また、複数の周波数の高周波の混合比率を変形例８～１０の制御方法にて自由に変えたり、最適化するシーケンスを有してもよい。
　以上に説明した変形例８～変形例１１の制御方法では、被処理体を載置する第１の電極を有するプラズマ処理装置の制御方法であって、バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程と、を有し、前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又は前記バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相を複数に分割したときの各位相に応じて２以上の周波数に制御する第１制御工程を含む、制御方法が提供される。
　［変形例１２］
　変形例１２では、ＨＦの電圧の第１の状態が、２つ以上の電圧値を繰り返すパルス状の電圧値をとる。図２１の例では、ＨＦの電圧の第１の状態は、正の電圧値と０の電圧値とを繰り返す。ただし、これに限られず、３つの電圧値を繰り返す等、２つ以上の電圧値を繰り返してもよい。
　［変形例１３］
　バイアスパワーは、サイン波形又はパルス波形のパワーであってもよいし、テイラード波形のパワーであってもよい。つまり、バイアスの電圧又は電流は、サイン波形であってもよいし、ＬＦパルス波形であってもよいし、図２２に示すテイラード波形でもよい。テイラード波形では、図２２に示すＨＦが第２の状態のときにバイアスのパワーを変調してもよいし、第１の状態のときにバイアスのパワーを変調してもよい。
　なお、同様にして、ＨＦの第１の状態が２つ以上の電圧値をとる場合、ＨＦの波形は、図１５Ａ～図１５Ｄ、図２１に示す波形の他、図２２に示すテイラード波形でもよい。
　今回開示された一実施形態に係るプラズマ処理装置及び制御方法は、すべての点において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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得る。また、上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
　本開示に係るプラズマ処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna（RLSA）、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプにも適用可能である。
　たとえば、被処理体を載置する第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極とを有するプラズマ処理装置の制御方法であって、バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程とを有し、前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態と前記第２の状態とを前記基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含んでもよい。
　被処理体を載置する第１の電極を有するプラズマ処理装置の制御方法であって、バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程と、を有し、前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態と前記第２の状態とを前記基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含む、制御方法を含んでもよい。
　前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程は、プラズマを生成するためのプラズマ生成源が、マイクロ波源、高周波電源等のソースパワーをプラズマ処理空間に供給することで実行されてもよい。
　本明細書では、被処理体の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＦＰＤ(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
　本国際出願は、２０１８年６月２２日に出願された日本国特許出願２０１８－１１９３４４号に基づく優先権及び２０１９年６月５日に出願された日本国特許出願２０１９－１０５７０８号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。
１…プラズマ処理装置
１０…処理容器
１６…載置台（下部電極）
３４…上部電極
４７…給電棒
４６…整合器
４８…第１の高周波電源
５０…可変直流電源
６６…処理ガス供給源
８４…排気装置
８８…整合器
８９…給電棒
９０…第２の高周波電源
９１…ＧＮＤブロック
１００…プロセッサ
１０２…信号発生回路
１０５，１０８…方向性結合器
１１１…反射検出器
１１２…オシロスコープ
２００…制御部
２５０…付加回路
３００…インピーダンス変化回路
３５０…電磁石

Claims (20)

  1. 　被処理体を載置する第１の電極を有するプラズマ処理装置の制御方法であって、
    　バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、
    　前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程と、を有し、
    　前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、
    　前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又は前記バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加する第１制御工程を含む、制御方法。
  2. 　前記プラズマ処理装置は、前記第１の電極に対向する第２の電極を有し、
    　前記ソースパワーを前記プラズマ処理空間に供給する工程は、前記ソースパワーを前記第１の電極又は前記第２の電極に印加する、
    　請求項１に記載の制御方法。
  3. 　前記第１の状態の期間は、前記基準電気状態の位相が正のピークとなるタイミングを含む、
    　請求項１又は２に記載の制御方法。
  4. 　前記第１の状態の期間は、前記基準電気状態の位相が負のピークとなるタイミングを含む、
    　請求項１又は２に記載の制御方法。
  5. 　前記第１の状態が前記第２の状態よりも大きい、
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の制御方法。
  6. 　前記ソースパワーを前記基準電気状態の周期とは独立した周期で間欠的に停止する第２制御工程を含む、
    　請求項１～５のいずれか一項に記載の制御方法。
  7. 　前記バイアスパワーをＨＦの電圧又は電流の周期とは独立した周期で間欠的に停止する第３制御工程を含む、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の制御方法。
  8. 　前記ソースパワーを前記基準電気状態の周期とは独立した周期で間欠的に停止する第２制御工程と、
    　前記バイアスパワーをＨＦの電圧又は電流の周期とは独立した周期で間欠的に停止する第３制御工程とを含み、
    　前記第２制御工程と前記第３制御工程とは同期する、
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の制御方法。
  9. 　前記基準電気状態の位相のピークに対応するパルス状のパワーを印加する、
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の制御方法。
  10. 　前記第１の状態が２つ以上の状態を有する、
    　請求項１～９のいずれか一項に記載の制御方法。
  11. 　前記第２の状態の前記ソースパワーの値は０である、
    　請求項１～１０のいずれか一項に記載の制御方法。
  12. 　前記基準電気状態は、バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の状態、又は前記バイアスパワーの給電系のうち前記第１の電極から前記バイアスパワーの給電棒を介して接続される整合器の内部までのいずれかの部材において測定される電圧、電流又は電磁界のいずれかである、
    　請求項１～１１のいずれか一項に記載の制御方法。
  13. 　被処理体を載置する第１の電極と、
    　プラズマを生成するためのプラズマ生成源と、
    　前記第１の電極にバイアスパワーを供給するバイアス電源と、
    　前記プラズマ生成源に前記バイアスパワーよりも高い周波数のソースパワーを供給するソース電源と、
    　前記バイアス電源及び前記ソース電源を制御する制御部と、
    を有するプラズマ処理装置であって、
    　前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、
    　前記制御部は、
    　前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又は前記バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加するように制御する、
    　プラズマ処理装置。
  14. 　被処理体を載置する第１の電極と、
    　前記第１の電極と対向する第２の電極と、
    　前記第１の電極にバイアスパワーを供給するバイアス電源と、
    　前記第１の電極又は前記第２の電極に前記バイアスパワーよりも高い周波数のソースパワーを供給するソース電源と、
    　前記バイアス電源及び前記ソース電源を制御する制御部と、
    を有するプラズマ処理装置であって、
    　前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、
    　前記制御部は、
    　前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又は前記バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相と同期して交互に印加するように制御する、プラズマ処理装置。
  15. 　前記制御部は、
    　前記基準電気状態の位相に同期する同期信号を作成し、該同期信号からソースパワーを出力するソース電源用の制御信号を生成し、ソース電源に送信する、
    　請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
  16. 　前記バイアスパワー及び前記ソースパワーの供給ライン又は前記第１の電極に、コイル、可変コンデンサ又はダイオードの少なくともいずれかの素子を有する付加回路を取り付ける、
    　請求項１３～１５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  17. 　前記バイアスパワー及び前記ソースパワーの給電ライン又は前記第１の電極に、インピーダンスの変化が可能なインピーダンス変化回路を取り付け、
    　前記制御部は、前記インピーダンス変化回路のインピーダンスを変化させる、
    　請求項１３～１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  18. 　磁場を印加する磁場発生部を有し、
    　前記制御部は、前記バイアスパワー、前記基準電気状態の位相、前記バイアスパワーが印加される前記第１の電極の電位、自己バイアス又は計測された前記ソースパワーの反射波パワーに応じて前記磁場発生部による磁場の強弱を制御する、
    　請求項１３～１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  19. 　前記ソース電源は、周波数可変電源であり、
    　前記制御部は、前記基準電気状態の位相に応じて前記ソース電源から出力されるソースパワーの周波数を変化させる、
    　請求項１３～１８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  20. 　被処理体を載置する第１の電極を有するプラズマ処理装置の制御方法であって、
    　バイアスパワーを前記第１の電極に供給する工程と、
    　前記バイアスパワーよりも高い周波数を有するソースパワーをプラズマ処理空間に供給する工程と、を有し、
    　前記ソースパワーは、第１の状態と第２の状態とを有し、
    　前記第１の状態と前記第２の状態とを前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号、又は前記バイアスパワーの給電系で測定された電圧、電流又は電磁界のいずれかを示す基準電気状態の一周期内の位相を複数に分割したときの各位相に応じて２以上の周波数に制御する第１制御工程を含む、制御方法。
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