(57)【要約】【課題】イオンエネルギーを制御し、エッチングレートの低下を防ぐ。【解決手段】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の電極へ供給する工程と、負の直流電圧を前記第２の電極に供給する工程と、を有し、前記負の直流電圧は、第１の電圧値をとる第１の状態と、絶対値が前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値をとる第２の状態とを周期的に繰り返し、前記第１の状態を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は前記バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、前記第２の状態を前記第１の状態と連続して印加する第１制御工程を含む、制御方法が提供される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の電極へ供給する工程と、
負の直流電圧を前記第２の電極に供給する工程と、
を有し、
前記負の直流電圧は、第１の電圧値をとる第１の状態と、絶対値が前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値をとる第２の状態とを周期的に繰り返し、
前記第１の状態を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は前記バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、前記第２の状態を前記第１の状態と連続して印加する第１制御工程を含む、制御方法。
【請求項２】
前記周期的に変動するパラメータは、電圧、電流、電磁界、発生したプラズマの発光の変化又は被処理体上のプラズマのシース厚の変化である、
請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記部分期間は、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周期的に変動するパラメータが正のピークとなるタイミングを含む、
請求項１又は２のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項４】
前記負の直流電圧を、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周期的に変動するパラメータの周期とは独立した周期で間欠的に停止する第２制御工程をさらに含む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記バイアスパワーを前記負の直流電圧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１〜４のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記負の直流電圧を、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周期的に変動するパラメータ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前記負の直流電圧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１〜３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項７】
前記バイアスパワーは、サイン波形、パルス波形又はテイラード波形のパワーである、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項８】
前記第１の状態が２つ以上の電圧値をとる、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項９】
前記第２の状態が２つ以上の電圧値をとる、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記第２の状態の電圧値は０である、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項１１】
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２の電極に負の直流電圧を供給する直流電源と、
前記バイアスパワー及び前記直流電圧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、
前記負の直流電圧は、第１の電圧値をとる第１の状態と、絶対値が前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値をとる第２の状態とを周期的に繰り返し、
前記制御部は、
前記第１の状態を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は前記バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、前記第２の状態を前記第１の状態と連続して印加するように制御する、
プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記制御部が、
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周期的に変動するパラメータに同期する同期信号を作成し、該同期信号から前記直流電圧を出力する直流電源用の制御信号を生成し、前記直流電源に送信する、
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスには、半導体ウェハに形成されたエッチング対象膜にレジストをマスクとしてプラズマエッチングを行い、ホールや溝を形成する工程がある。平行平板型のプラズマ処理装置を使用してプラズマエッチングを行う際、ウェハ表面へのスパッタ効果を高めるために、上部電極に直流電圧を印加することが提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
ところで、近年、プラズマエッチングにより高アスペクト比のパターンを形成する要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７００１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２７００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特に高アスペクト比のホールをエッチングする際、エッチング途中でエッチングレートが下がる現象が生じる。これは、高アスペクト比のホールでは、エッチングが進むに従い、プラズマの電子をホール底に十分に叩き込むことが難しく、ホール底が電子によってチャージキャンセルされないために、イオンをホール底に引き込むことが困難になることが一因であると推定される。
【０００６】
上記課題に対して、一側面では、イオンエネルギーを制御し、エッチングレートの低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一の態様によれば、被処理体を載置する第１の電極と、前記第１の電極と対向する第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の電極へ供給する工程と、負の直流電圧を前記第２の電極に供給する工程と、を有し、前記負の直流電圧は、第１の電圧値をとる第１の状態と、絶対値が前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値をとる第２の状態とを周期的に繰り返し、前記第１の状態を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は前記バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、前記第２の状態を前記第１の状態と連続して印加する第１制御工程を含む、制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の側面によれば、イオンエネルギーを制御し、エッチングレートの低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。
【図２Ａ】一実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図。
【図２Ｂ】一実施形態に係る給電系に付けたセンサ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。
【図３】一実施形態に係るＬＦに応じたＤＣ等の供給タイミングの一例を示す図。
【図４】一実施形態に係る電極の電位とプラズマ電位の一例を示す図。
【図５】一実施形態に係るＤＣの供給タイミングの効果を説明するための図。
【図６Ａ】一実施形態の変形例１−１に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図６Ｂ】一実施形態の変形例１−２に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図６Ｃ】一実施形態の変形例１−３に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図６Ｄ】一実施形態の変形例１−４に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図７】一実施形態の変形例２に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図８Ａ】一実施形態の変形例３−１に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図８Ｂ】一実施形態の変形例３−２に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図９】一実施形態の変形例４に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【図１０】一実施形態の変形例５に係る制御方法を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示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。
【００１１】
以下、ソースパワーとしての高周波をＨＦ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としての高周波をＬＦともいい、バイアスパワーをＬＦ電力ともいう。
【００１２】
［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、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。
【００１３】
本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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
載置台１６上であってウェハＷの周縁には、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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高周波電力を出力する。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。
【００２４】
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電力と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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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に保持する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
例えば、制御部２００は、可変直流電源５０から出力する負の直流電圧を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又はバイアスパワーの伝達経路で測定された、電圧、電流、電磁界、発生したプラズマの発光周期又はウェハＷ（下部電極）上のプラズマのシース厚の変化の各周期内の部分期間に印加し、負の直流電圧のオンとオフとを交互に繰り返すように制御してもよい。以下、バイアスパワーの伝達経路で測定された、電圧、電流、電磁界、発生したプラズマの発光周期又はウェハＷ（下部電極）上のプラズマのシース厚の変化を「周期的に変動するパラメータ」ともいう。第２の高周波電源９０から出力するＨＦの電圧を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、ＨＦの電圧のオンとオフとを交互に繰り返すように制御してもよい。これにより、イオンエネルギーを制御し、エッチングレートの低下を防ぐことができる。
【００３１】
バイアスパワーの伝達経路とは、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。バイアスパワーの伝達経路で測定された電圧、電流、電磁界とは、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で測定された電圧、電流、電磁界、又は、プラズマで測定された電磁界をいう。
【００３２】
可変直流電源５０から出力する負の直流電圧は、後述する第１の状態と第２の状態とを周期的に繰り返し、第１の状態は、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加され、第２の状態を第１の状態と連続して印加するように制御される。
【００３３】
負の直流電圧を、バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加する場合、周期的に変動するパラメータは、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た電圧、電流又は電磁界のいずれかであることが好ましい。
【００３４】
バイアスパワーの伝達経路で周期的に変動するパラメータを測定する方法としては、バイアスパワーの伝達経路のいずれかのパーツの近傍に電圧センサ、電流センサ又はＢＺセンサ（誘導磁場を測るセンサ）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。なお、図２Ａには、電圧センサ３００を示したが、これに限られず、電流センサ又はＢＺセンサであってもよい。また、上記各センサの配置は、給電棒４７に接続されることが好ましいが、これに限られない。電圧センサ３００等のセンサからの信号は、例えば制御部２００の信号発生回路１０２に入力される。
【００３５】
例えば図２Ｂ（ａ）は、負の直流電圧を、バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加する場合の一例である。図２Ｂ（ａ）では、プロセッサ１００が、バイアスパワーの伝達経路に取り付けられた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周期的に変動するパラメータの一例として入力する。プロセッサ１００は、可変直流電源５０から出力する負の直流電圧を、入力した周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加する。
【００３６】
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、バイアスパワーの伝達経路で周期的に変動するパラメータの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、生成した信号を可変直流電源５０に出力する。可変直流電源５０は、この信号の各周期内の部分期間に負の直流電圧を印加する。生成した信号は、ソースパワーの変調情報を含み、プロセッサ１００は、生成した信号を第２の高周波電源９０に出力してもよい。第２の高周波電源９０は、この信号の各周期内の部分期間にソースパワーを印加する。
【００３７】
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ＤＣ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及び可変直流電源５０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。可変直流電源５０は、この信号の各周期内の部分期間に負の直流電圧を印加する。
【００３８】
更に、プロセッサ１００は、生成した図３のＬＦに示す周期を有する信号に同期する、例えば図３のＨＦに示すオン・オフ信号を生成してもよい。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、この信号の各周期内の部分期間にソースパワーを印加する。
【００３９】
更に、プラズマの発光周期、ウェハＷ上のプラズマのシース厚の変化の周期を指標にしても良い。プラズマの発光周期は、フォトダイオード、フォトマイクロセンサ等で検出できる。シース厚については、ＩＣＣＤカメラなどを用いてナノｓｅｃの間隔（例えば１０〜２５０ｎｓｅｃ）でシャッターを切り、これにより、シース厚の変化を測定できる。
【００４０】
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（バイアスパワー）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（ソースパワー）を供給するソース電源の一例である。可変直流電源５０は、直流電圧を第２の電極に供給する直流電源の一例である。制御部２００は、バイアス電源、ソース電源及び直流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。
【００４１】
［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、電力メータ１１１、オシロスコープ１１２を有する。ただし、電力メータ１１１、オシロスコープ１１２、方向性結合器１０８は設けなくてもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
方向性結合器１０５は、ＬＦの進行波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の進行波の一部をオシロスコープ１１２に与える。
【００４４】
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の進行波の波形と、ＨＦの進行波の波形を観察できる。
【００４５】
方向性結合器１０８は、ＨＦの進行波の一部を電力メータ１１１に与える。電力メータ１１１は、ＨＦの進行波の電力量を計量する。
【００４６】
方向性結合器１０５は、ＬＦの進行波の一部をプロセッサ１００に与える。プロセッサ１００は、ＬＦの進行波に同期させるＤＣ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ＤＣ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センサ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。
【００４７】
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の進行波に同期する制御信号を発生し、可変直流電源５０及び第１の高周波電源４８に与える。
【００４８】
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に同期させて又は該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。
【００４９】
信号発生回路１０２は、オン信号の間、直流電圧を発生させるために可変直流電源５０に指令信号を送る。指令信号には、可変直流電源５０の入力形態に応じて、オン信号の間、直流電圧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。同様に、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に指令信号を送るようにしてもよい。
【００５０】
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可変直流電源５０に送信する。同様にして、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に送信してもよい。
【００５１】
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。負の直流電圧を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は与えられた周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、直流電圧のオンとオフとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を生成できれば、図２Ａ及び図２Ｂ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。
【００５２】
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。
【００５３】
信号発生回路１０２は、与えられた同期信号からバイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に負の直流電圧を印加し、負の直流電圧のオンとオフとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を発生し、可変直流電源５０に与えてもよい。信号発生回路１０２は、バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間に負の直流電圧を印加し、負の直流電圧のオンとオフとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を発生し、可変直流電源５０に与えてもよい。負の直流電圧のオンとオフに替えてＨｉｇｈとＬｏｗとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を発生し、可変直流電源５０に与えてもよい。
【００５４】
また、信号発生回路１０２は、与えられた同期信号からバイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間にＨＦ電力を印加し、ＨＦの電力のオンとオフとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を発生し、第２の高周波電源９０に与えてもよい。信号発生回路１０２は、バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間にＨＦ電力を印加し、ＨＦ電力のオンとオフとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を発生し、可変直流電源５０に与えてもよい。ＨＦ電力のオンとオフに替えてＨｉｇｈとＬｏｗとが交互に繰り返されるように制御する制御信号を発生し、第２の高周波電源９０に与えてもよい。
【００５５】
図３は、ＬＦに応じて印加するＤＣ及びＨＦの電圧の一例を示す図である。ＬＦが正のとき、ＤＣの電圧は負の値で印加され、ＨＦの電圧はオフであり、ＬＦが負のとき、ＨＦの電圧は正の値で印加され、ＤＣの電圧はオフである。ＬＦの電圧によって電極電位が決まる。
【００５６】
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ＤＣの電圧及び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や電極電位が負を含むタイミングにＤＣの電圧及びＨＦの電力を制御する同期信号を作成してもよい。
【００５７】
［ＤＣの電圧の供給タイミング］
次に、本実施形態におけるＤＣの電圧の供給タイミングの効果について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る上部電極及び下部電極の電位とプラズマ電位の一例を示す図である。図５は、本実施形態に係る直流電圧の供給タイミングとその効果を説明するための図である。
【００５８】
以下では、主にＬＦの電圧及びＤＣの電圧を制御したときの、上部電極及び下部電極の電位とプラズマ電位、電子とイオンの動作について、図４を参照して説明する。なお、ＬＦの電圧に替えてＬＦの電流を制御してもよい。また、ＤＣの電圧に替えてＤＣの電流を制御してもよい。
【００５９】
ＬＦの電圧が負のときの電極電位（ウェハの電位、下部電極電位）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。
【００６０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）のそれぞれの左側の縦軸には、上部電極３４の電位が示され、右側の縦軸には下部電極（載置台１６）の電位が示され、その間はプラズマ処理空間におけるプラズマ電位が示されている。図４（ａ）は、ＬＦ電力及びＨＦ電力を下部電極に供給した場合の各電極の電位及びプラズマ電位を示す。図４（ｂ）は、ＬＦ電力及びＨＦ電力を下部電極に供給し、更に負のＤＣ電圧を上部電極３４に供給した場合の各電極の電位及びプラズマ電位を示す。
【００６１】
図４（ａ）のＡに示す電位は、プラズマ電位である。プラズマ電位は、図３のＰｌａｓｍａ電位と電極電位に示すように、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、電極電位が正のときにはプラズマ電位はＬＦの電圧よりもわずかに大きくなり、ＬＦの電圧が負のときには処理容器１０の壁の電位を０とすると、壁の電位（０）よりもわずかに大きくなる。
【００６２】
図４（ａ）に示すように、ＬＦ電力及びＨＦ電力を下部電極に印加する場合、電極電位が正のときにはプラズマ電位はＨＦ電圧の振幅Ｂ及びＬＦ電圧の振幅ＣによってＢ＋Ｃだけ押し上げられる。これに対して、電極電位が負のときには下部電極の電位は、自己バイアス電圧Ｖｄｃによって負電位側に深くなる。
【００６３】
上部電極に負の直流電圧を印加していない図４（ａ）の場合、上部電極の電位は０である。このとき、電子は上部電極にできたシース、すなわち上部電極の電位０とプラズマ電位とのわずかな電位差により加速した後、等速に移動し、下部電極の電位が正のときにはウェハＷ上のシースの電圧に応じて減速しながら、ウェハＷに入射する。よって、下部電極の電位が正のときには、プラズマ電位と下部電極の電位との差が小さいため、入射できる電子のエネルギーも低い。よって、様々なエネルギーを持った電子がウェハＷに入射される。一方、下部電極の電位が負のときには、電子はウェハＷに入射できない。つまり、下部電極が正の電位のときには下部電極には電子が流入し、負の電位のときには下部電極にはイオンが流入する。
【００６４】
図４（ｂ）に示すように、ＬＦ電力及びＨＦ電力を下部電極に印加し、かつ上部電極に負の直流電圧を印加したとき、電子は、負の直流電圧を印加しなかったときと比べて、上部電極の電位とプラズマ電位との電位差が大きくなり、その電位差によって電子はさらに加速する。その結果、電子は、プラズマ処理空間から下部電極へより直線的に高速に移動する。その結果、電子は、負の直流電圧を印加しなかったときと比べて、ウェハＷに入射できる可能性が高まる。
【００６５】
ただし、下部電極の電位によっては、電子がウェハＷに到達したときに又は到達する前に、電子の速度が０又は０に近くなってしまう。この場合、電子はホールの上面やホールの側面に付着し、ホール底に到達しない。そうすると、イオンも同様に電子が存在するホールの上面やホールの側面に引き込まれ、ホール底に到達しない。
【００６６】
ウェハに到達する前に速度が０となった電子は、プラズマ電位によりプラズマ側に向かって逆方向に加速する。つまり、上部電極３４に負の直流電圧を印加した場合、上部電極３４側のシースで加速された電子がウェハに入射可能な下部電極の電位の範囲は、図４（ｂ）に示す負の直流電圧と同じ大きさの電位Ｅの範囲となり、Ｆの範囲では電子の速度が０になって、電子はウェハに到達できない。電子がホール底まで到達しないと、ホール底を負にチャージアップさせることができない。この結果、ホール底におけるプラスのチャージアップをイオンによりキャンセルできない。
【００６７】
そこで、本実施形態の制御方法の一例としては、電極電位が正のときに、負の直流電圧を上部電極に印加する。これにより、電子が最も加速されるようにし、さらに、ウェハ上のシース電界は低い為に、シースでの減速を最小限に抑え、ホール底に効率よく電子を到達させる事ができる。これにより、イオンをホール底へ引き込み、かつ、エッチングの垂直性を高め、さらに、エッチングレートの低下を防ぐことができる。
【００６８】
例えば、上部電極３４に図４（ｂ）のＤに示す負のＤＣ電圧として−１０００Ｖの直流電圧を印加したとする。この場合、電子は、−１０００Ｖの電圧で加速され、さらに１０Ｖ〜３０Ｖ程度のプラズマ電位の加速を受ける。加速された電子はプラズマ処理空間にてプラズマ中を、直進性を保ちながら等速で移動後、ウェハＷ上のシースにて減速し、ウェハ上のエッチング対象膜のホール底にほぼ垂直に打ち込まれる。これにより、ホール底は負にチャージアップされる。その後、ホール底に電子よりも質量の大きいイオンが遅れて到達する。これによりホール底はチャージキャンセルされる。
【００６９】
図５（ａ）は、比較例に係るＤＣの電圧の供給タイミングと電子及びイオンの動作の一例を示す。図５（ｂ）は、本実施形態に係るＤＣの電圧の供給タイミングと電子及びイオンの動作の一例を示す。図５（ａ）の比較例では、電極電位の正負にかかわらず連続して直流電圧を印加する。これに対して、図５（ｂ）の本実施形態では、電極電位が正のとき直流電圧を印加し、負のとき直流電圧の印加を停止する。
【００７０】
図５（ａ）（ｂ）の制御では、図５の下段の枠内に示すように、電極電位が正のときにはウェハ上のシースは薄くなる。よって、電極電位が正のときには、電子は、薄いシースを通過する際に減速が少なく、ウェハＷに概ね垂直に到達しウェハＷに入射する。この結果、図５（ａ）（ｂ）の左側のホール内に示すように電子がホール底まで到達できる。
【００７１】
電極電位が負のときには、電極電位が正のときよりもウェハ上に厚いシースが形成される。よって、電極電位が負のときに直流電圧を印加すると、電子は、厚いシースを通過する際に減速し、図５（ａ）の下段右側のホール内に示すようにウェハＷへ到着しないか、到着してもホールの上面や側面に付着し、電子のほとんどはホール底まで到達できない。ホールの側面に付着した電子は、イオンを引き入れ、ボーイングの発生要因の一つになる。
【００７２】
一方、電極電位が負のときに直流電圧の印加を停止すると、電子は、厚いシースを通過する際にさらに減速し、図５（ｂ）の下段右側のホール内に示すようにほとんどの電子の速度がウェハＷへ到達できる前に０になる。その結果、ホールの上面や側面に付着する電子の数を少なくすることができる。
【００７３】
他の比較例では、ＬＦの電圧とＨＦの電圧とを１０ｋＨｚ程度でオン・オフさせてパルス状に印加し、ＬＦの電圧とＨＦの電圧のパルスのオフのタイミングで、−１０００Ｖ程度の直流電圧を印加し、アフターグロー放電中の電子を加速させ、電子をホール底に打ち込み、その後のホール底へのイオン入射をし易くする。
【００７４】
しかし、この方法では、ＨＦの電圧の印加を停止した後のアフターグロー放電中に残された電子は急激に減少するため、−１０００Ｖ程度の直流電圧により加速される電子そのものが少なくなり、上記電子のホール底への打ち込み効果を十分に発揮できない場合がある。
【００７５】
そこで、本実施形態では、電極電位が正のタイミングに上部電極に直流電圧をオンし、電子の加速を上げ、最速の電子を極力減速させずにホール内に入射させる。これにより、電子をホール底まで到達させ、追従するイオンをホール底へ引き込むことができる。また、電極電位が負のタイミングに上部電極への直流電圧の印加を止める。これにより、ホールの表面や側面に付着する電子の数を少なくすることができ、ボーイングの発生を回避し、エッチング形状の垂直にすることができる。
【００７６】
このようにして、電極電位の正負に応じて直流電圧の供給タイミングを制御することでシースの厚さの変化に同期させ、イオンエネルギーを制御することができる。これにより、ホール底にイオンを引き込み、エッチングレートの低下を防ぐことができる。また、エッチング形状を垂直にすることができる。
【００７７】
なお、周波数の適正値については、ＬＦの周波数が下がると、第１の高周波電源４８から同じパワーのＬＦの電圧を導入したときに、プラズマ密度を高くする効果よりもイオンエネルギーを大きくする効果が高くなる。これにより、イオンをホール底へ引き込み、かつ、エッチングの垂直性を高めることができる。そこで、本実施形態に係る制御方法では、ＬＦの周波数を４００ｋＨｚ又はそれ以下の周波数にすることが好ましい。これにより、さらに効率よくイオンをホール底へ引き込み、エッチングレートの低下を防ぐことができ、エッチング形状を垂直にすることができる。
【００７８】
直流電圧は、電極電位が正のタイミングに負の値（以下、オンともいう。）に制御することが好ましいが、これに限られず、電極電位が正のタイミングを含む時間帯にオンに制御してもよいし、電極電位が正のピークを含むタイミングにオンに制御してもよい。また、直流電圧をオン及びオフする替わりに直流電圧を負の値で絶対値がＨｉｇｈ及びＬｏｗになるように制御してもよい。この場合、直流電圧をオンする替わりに直流電圧を負の値であって絶対値がＬｏｗよりも大きいＨｉｇｈになるように制御し、直流電圧をオフする替わりに直流電圧を負の値であってＬｏｗになるように制御してもよい。このとき、直流電圧は、電極電位が正のタイミングにＨｉｇｈに制御することが好ましい。ただし、これに限られず、電極電位が正のタイミングを含む時間帯にＨｉｇｈになるように制御してもよい。
【００７９】
また、直流電圧は、電極電位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、直流電圧は、電極電位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。
【００８０】
電極電位の特に正側の波形は、ＬＦの周波数やガス種や圧力に依存して歪む場合がある。このような場合は、電極電位が正のタイミングから所定時間だけずらして、よりシースが薄く電子が入りやすいタイミングを選定して直流電圧を印加することが好ましい。
【００８１】
また、直流電圧は、電極電位が正のタイミングに対して所定時間だけ長く又は短くするように印加時間の幅を調整してもよい。また、直流電圧の制御とともに、電極電位が正のタイミングを含む時間帯、ＨＦの電力をオンしてもよい。このとき、電極電位が正のタイミングに一致させてＨＦの電力をオンし、電極電位が負のタイミングに一致させてＨＦの電力の供給をオフしてもよい。ＬＦの電力の各周期内の部分期間に、直流電圧とＨＦの電力との両方印加し、残りの期間で直流電圧とＨＦの電力との両方をオフにしてもよい。また、直流電圧とＨＦの電力とをオンする替わりに直流電圧とＨＦの電力とを負の値であってＨｉｇｈになるように制御し、直流電圧とＨＦの電力とをオフする替わりに直流電圧とＨＦの電力とを負の値であってＬｏｗになるように制御してもよい。
【００８２】
［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、負の直流電圧を上部電極に供給する工程とを含む。該制御方法では、図３及び図５（ｂ）に示すように、負の直流電圧は、第１の電圧値をとる第１の状態と、絶対値が前記第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値をとる第２の状態とを有し、第１の状態を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又はバイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、第２の状態を第１の状態と連続して印加する第１制御工程を含む。周期的に変動するパラメータは、電圧、電流、電磁界、発生したプラズマの発光の変化又はウェハ上のプラズマのシース厚の変化であってもよい。
【００８３】
図５（ｂ）に示すように、直流電圧がオン（ＤＣ  ｏｎ、ＤＣが負に印加）されている状態は、第１の状態の一例である。直流電圧がオフ（ＤＣ  ｏｆｆ、ＤＣが０）されている状態は、第２の状態の一例である。第１制御工程では、第１の状態と第２の状態とが繰り返される。
【００８４】
ＤＣの電圧をオン・オフする替わりに、負の値であって絶対値がＨｉｇｈ・Ｌｏｗに制御されてもよい。この場合、ＤＣの電圧が負の値であって絶対値がＨｉｇｈに制御されている状態は、第１の状態の一例である。ＤＣの電圧が負の値であって絶対値がＨｉｇｈよりも小さいＬｏｗに制御されている状態は、第２の状態の一例である。例えば、第２の状態のＤＣの電圧は０であってもよいし、負の値であって絶対値がＨｉｇｈよりも小さい値であってもよい。
【００８５】
［変形例１−１〜１−４］
次に、一実施形態の変形例１−１〜１−４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１−１〜１−４では、バイアスパワーとＤＣの電圧とのいずれか又は両方を間欠的に停止する制御を行う。図６Ａ〜図６Ｄは、一実施形態の変形例１−１〜１−４に係る制御方法を示すタイミングチャートである。
【００８６】
図６Ａの変形例１−１では、第１制御工程に加えて、ＤＣの電圧を、ＬＦ電圧により一例を示す周期的に変動するパラメータ又はバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号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。
【００８７】
変形例１−１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、ＤＣの電圧は、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。
【００８８】
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〜１００ｋＨｚであってもよい。なお、ＤＣの電圧のＤｕｔｙ比（＝第４の状態／（第３の状態＋第４の状態））は、１％〜９９％の範囲内であればよい。
【００８９】
第１制御工程におけるＬＦ電圧が正のタイミングで同期したＤＣの電圧が第１の状態をとるのが、第３の状態の一例である。第２制御工程におけるＬＦ電圧の周期と独立したＤＣの電圧の状態は、第３の状態と異なる第４の状態の一例である。
【００９０】
図６Ｂの変形例１−２にかかる制御方法は、変形例１−１と同じ第１制御工程に加えて、バイアスパワー（ＬＦ電圧）をＤＣの電圧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。
【００９１】
変形例１−２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１−２では、第３制御工程におけるＤＣの電圧は、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。
【００９２】
なお、第１制御工程においてＬＦの周波数は、例えば０．１Ｈｚ〜１００Ｈｚであってもよく、ＬＦの電圧の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。
【００９３】
図６Ｃの変形例１−３にかかる制御方法は、変形例１−１と同じ第１制御工程に加えて、変形例１−１の第２制御工程のＤＣの制御と変形例１−２の第３制御工程のＬＦの制御が行われる。つまり、変形例１−３におけるＤＣの電圧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。
【００９４】
バイアスパワーを間欠的に停止する周期とＤＣの電圧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、ＤＣ及びバイアスパワーを間欠的に停止する周期は、図６Ｃに示すように一致してもよいし、図６Ｄに示すように、ＤＣがバイアスパワーよりも後ろにずれていてもよいし、ＤＣがバイアスパワーよりも前にずれていてもよい。
【００９５】
なお、図６Ａ〜図６Ｄでは、第３の状態において、バイアスパワーが正の一部のタイミングに、ＤＣの電圧をオンしているが、これに限られない。また、ＤＣの電圧を周期的にオン・オフする替わりに、ＤＣの電圧を負の値であって周期的に絶対値がＨｉｇｈ・Ｌｏｗになるように制御してもよい。
【００９６】
［変形例２］
次に、一実施形態の変形例２に係る制御方法について、図７を参照して説明する。図７は、一実施形態の変形例２に係る制御方法を示すタイミングチャートである。
【００９７】
例えば、変形例２に係る制御方法では、図７に示すようにＬＦの電圧のピークに対応するパルス状の電力（以下、「ＬＦパルス」ともいう。）が載置台１６に印加される。ＬＦパルスの正の値は、ＬＦの電圧の正のピークに一致し、ＬＦパルスの負の値は、ＬＦの電圧の負のピークに一致する。
【００９８】
この場合、変形例２に係る制御方法では、負の直流電圧は第１の状態と第２の状態とを周期的に繰り返し、第１の状態を、ＬＦパルスの各周期内の部分期間に印加し、第２の状態を第１の状態と連続して印加する。これによっても、イオンエネルギーを制御し、エッチングレートの低下を防ぐことができる。
【００９９】
具体的には、ＬＦパルスが正の間の一部又は全部においてＤＣの電圧を負にオンまたは負の値であって絶対値がＨｉｇｈになるように制御し、ＬＦパルスが負の間の一部又は全部においてＤＣの電圧をオフ又は負の値であって絶対値がＬｏｗになるように制御してもよい。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ＤＣの電圧を２値化して制御するため、制御が容易になる。
【０１００】
［変形例３−１、３−２］
次に、一実施形態の変形例３−１、３−２に係る制御方法について、図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。図８Ａは、一実施形態の変形例３−１に係る制御方法を示すタイミングチャートである。図８Ｂは、一実施形態の変形例３−２に係る制御方法を示すタイミングチャートである。
【０１０１】
例えば、変形例３−１、３−２に係る制御方法では、ＤＣの電圧の第１の状態を、電極電位を一例とする周期的に変動するパラメータ又はバイアスパワーの高周波の周期に同期する信号が正の値を含む部分期間に印加し、第２の状態を第１の状態と連続して印加する。変形例３−１では、ＤＣの電圧の第１の状態が、負の値であって段階的に２つ以上の電圧値を有する。また、変形例３−２では、ＤＣの電圧の第１の状態が、負の値であって滑らかに２つ以上の電圧値を有する。ただし、ＤＣの電圧の第１の状態は、電極電位が負の値を含む部分期間に印加してもよい。変形例３−１、３−２では、第１の状態におけるＤＣの電圧を複数の値に制御することで、より精度良くイオンエネルギーを制御し、エッチングレートの低下を防ぐことができる。
【０１０２】
［変形例４］
変形例４では、ＤＣ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９の例では、ＤＣの電圧の第１の状態は、負の値の電圧値と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。
【０１０３】
［変形例５］
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１０に示すテイラード波形でもよい。テイラード波形では、図１０に示すＤＣ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。
【０１０４】
なお、同様にして、ＤＣの第１の状態が２つ以上の電圧値をとる場合、ＤＣの波形は、図８Ａ、図８Ｂ、図９に示す波形の他、図１０に示すテイラード波形でもよい。
【０１０５】
（その他）
制御部２００の制御について付記する。
（付記１）
制御部２００は、前記第１の状態の期間にソースパワーを供給してもよい。すなわち、ソースパワーは、互いに異なる電圧値をとる第１の状態と第２の状態とを有し、前記第１の状態を、前記バイアスパワーの高周波の周期に同期する信号の各周期内の部分期間、又は前記バイアスパワーの伝達経路で測定された、周期的に変動するパラメータの各周期内の部分期間に印加し、第２の状態を前記第１の状態と連続して印加してもよい。
（付記２）
制御部２００は、前記電極電位が正のタイミングにソースパワー及び負の直流電圧の少なくともいずれかを供給してもよい。
【０１０６】
以上、制御方法及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本開示にかかる制御方法及びプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々の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、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。また、一実施形態及び複数の変形例は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【符号の説明】
【０１０９】
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
２００…制御部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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