(57)【要約】【課題】プラズマ密度情報の測定、プラズマ密度情報の変化の監視、およびプラズマ処理を効率良く行うことができるプラズマ密度情報測定方法およびその装置、並びにプラズマ密度情報監視方法およびその装置、並びにプラズマ処理方法およびその装置を提供することを目的とする。【解決手段】測定プローブ７を、プラズマ処理に関する被処理物である基板Ｗよりも手前側に挿設可能に構成し、基板Ｗよりも手前側に挿設して配設することで、基板Ｗに対して測定プローブ７が影になり難く、プラズマ密度情報の測定、プラズマ密度情報の変化の監視、およびプラズマ処理を効率良く行うことができる。【選択図】　　　　図１
2004055324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を測定するプラズマ密度情報測定方法であって、（ａ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプローブであるプラズマ密度情報測定用プローブを、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設して配設する過程と、（ｂ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源からプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給する過程と、（ｃ）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する過程とを備えることを特徴とするプラズマ密度情報測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ密度情報測定方法において、前記（ａ）の過程は、前記プラズマ密度情報測定用プローブを、前記被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報測定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラズマ密度情報測定方法において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、電力を放射するアンテナと、前記プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備え、前記ケーブルが前記アンテナの一端側で接続されており、少なくともアンテナが前記誘電体性領域によって直接に被覆されていることを特徴とするプラズマ密度情報測定方法。
【請求項４】
プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を測定するプラズマ密度情報測定装置であって、前記プラズマ密度情報を測定するためにプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給するプラズマ密度情報測定用電源と、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力に反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する前記プラズマ密度情報測定用プローブとを備え、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするプラズマ密度情報測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマ密度情報測定装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、前記被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするプラズマ密度情報測定装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のプラズマ密度情報測定装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、電力を放射するアンテナと、前記プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備え、前記ケーブルが前記アンテナの一端側で接続されており、少なくともアンテナが前記誘電体性領域によって直接に被覆されていることを特徴とするプラズマ密度情報測定装置。
【請求項７】
プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を監視するプラズマ密度情報監視方法であって、（ａ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプローブであるプラズマ密度情報測定用プローブを、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設して配設する過程と、（ｂ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源からプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給する過程と、（ｃ１）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程とを備えることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ａ）の過程は、前記プラズマ密度情報測定用プローブを、前記被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、電力を放射するアンテナと、前記プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備え、前記ケーブルが前記アンテナの一端側で接続されており、少なくともアンテナが前記誘電体性領域によって直接に被覆されていることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかに記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｂ）の過程は、前記プラズマ密度情報測定用電源から周波数を掃引しながら各周波数のプラズマ密度情報測定用電力を逐次にプラズマに供給する過程であって、前記（ｃ１）の過程は、掃引された前記周波数における前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の変化を示す吸収波形の時間的変化に基づいて、プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｃ１）の過程は、前記吸収波形の吸収率の時間的変化に基づいて、前記プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｃ１）の過程は、前記吸収波形において前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率が半分になるときの周波数幅である半値幅の時間的変化に基づいて、前記プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｃ１）の過程は、前記吸収波形においてプラズマ負荷による共鳴の度合いを示すＱ値の時間的変化に基づいて、前記プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｃ１）の過程は、前記吸収波形において掃引された周波数のうち同一周波数における前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の時間的変化に基づいて、前記プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｃ１）の過程は、前記吸収波形の周波数微分の極大，極小の周波数、もしくは極大，極小値の時間的変化に基づいて、前記プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするプラズマ密度情報監視方法。
【請求項１６】
プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を監視するプラズマ密度情報監視装置であって、前記プラズマ密度情報を測定するためにプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給するプラズマ密度情報測定用電源と、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力に反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する前記プラズマ密度情報測定用プローブと、前記プラズマ密度情報測定用プローブによって測定されたプラズマ密度情報からプラズマ密度情報の時間的変化を監視する監視手段とを備え、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするプラズマ密度情報監視装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプラズマ密度情報監視装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、前記被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするプラズマ密度情報監視装置。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載のプラズマ密度情報監視装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、電力を放射するアンテナと、前記プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備え、前記ケーブルが前記アンテナの一端側で接続されており、少なくともアンテナが前記誘電体性領域によって直接に被覆されていることを特徴とするプラズマ密度監視装置。
【請求項１９】
プラズマ中の被処理物にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、（ａ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプローブであるプラズマ密度情報測定用プローブを、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設して配設する過程と、（ｂ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源からプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給する過程と、（ｃ）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する過程、あるいは（ｃ１）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程と、（ｄ）測定あるいは監視された前記プラズマ密度情報に基づいてプラズマ処理を制御する過程とを備えることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプラズマ処理方法において、前記（ａ）の過程は、前記プラズマ密度情報測定用プローブを、前記被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する過程であることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２１】
請求項１９または請求項２０に記載のプラズマ処理方法において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、電力を放射するアンテナと、前記プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備え、前記ケーブルが前記アンテナの一端側で接続されており、少なくともアンテナが前記誘電体性領域によって直接に被覆されていることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２２】
プラズマ中の被処理物にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、プラズマ密度情報を測定するためにプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給するプラズマ密度情報測定用電源と、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力に反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する前記プラズマ密度情報測定用プローブと、測定された前記プラズマ密度情報に基づいてプラズマ処理を制御する制御手段とを備え、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブによって測定されたプラズマ密度情報からプラズマ密度情報の時間的変化を監視する監視手段を備え、監視された前記プラズマ密度情報に基づいて、前記制御手段はプラズマ処理を制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２４】
請求項２２または請求項２３に記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、前記被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２５】
請求項２２から請求項２４のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、電力を放射するアンテナと、前記プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備え、前記ケーブルが前記アンテナの一端側で接続されており、少なくともアンテナが前記誘電体性領域によって直接に被覆されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や薄膜素子の製造工程や、粒子ビーム源あるいは分析装置等に用いられるプラズマ密度情報測定方法およびその装置、並びにプラズマ密度情報監視方法およびその装置、並びにプラズマ処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマを応用した技術として、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）やプラズマエッチング等が知られている。このようなプラズマ応用技術では、プラズマ処理を行うためのプラズマ処理室（例えばチャンバ）内のプラズマが経時的に変化するので、生成プラズマの特性を良く示すプラズマ密度に関する情報、すなわちプラズマ密度情報を十分に把握することが、適切な処理を行う上で非常に重要となる。プラズマ密度情報に関する有用な物理量として電子密度に関係する量、すなわち吸収周波数や、プラズマ表面波共鳴周波数等がある。これらの周波数等を測定することによってプラズマ密度情報を十分に把握してプラズマ処理を行うことができる。
【０００３】
プラズマ密度情報を測定する手法として、本発明者等は、特開２０００−１００５９８号の発明を先に提案している。この発明では、図１１に示すように、プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用プローブ１０１（以下、適宜『測定プローブ１０１』と略記する）をプラズマ処理室であるチャンバ１０２内に挿入して、プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源１０３（以下、適宜『測定用電源１０３』と略記する）からプラズマ密度情報測定用電力（以下、適宜『測定用電力』と略記する）をチャンバ１０２内のプラズマＰＭに供給することによって測定が行われる。測定プローブ１０１は電力を放射するアンテナ１０４と、測定用電力を伝送する同軸ケーブル１０５と、先端が閉じられた誘電体製のチューブ１０６とから構成されており、この誘電体製のチューブ１０６内にアンテナ１０４と同軸ケーブル１０５とが接続されて挿設されている。
【０００４】
測定用電源１０３から測定用電力は同軸ケーブル１０５を介してアンテナ１０４に放射されて、チャンバ１０２内のプラズマＰＭに供給される。チャンバ１０２内のプラズマＰＭに供給された測定用電力は、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて同軸ケーブル１０５を介して戻ってくる。つまり、プラズマＰＭに供給された測定用電力によって、測定プローブ１０１の誘電体製のチューブ１０６の表面にプラズマの電子密度に依存した波長の表面波が励起して、表面波の伝搬する領域がちょうど波長の整数倍になるとき、すなわち表面波が共振するとき、吸収が起こり、整数倍でないときには電源側へ反射する。このとき、測定用電力を周波数掃引すると波長は周波数に対して比例して変化するので、ある周波数でのみ強い吸収を示す。この周波数を測定することでプラズマ密度情報が測定される。
【０００５】
詳述すると、測定用電源１０３は周波数掃引式であって、ある周波数帯域（例えば１００ｋＨｚから２．５ＧＨｚまで）の周波数で測定用電力を自動掃引しながら出力する。測定用電力が吸収または反射されると、チャンバ１０２内のプラズマＰＭに供給した方向とは逆方向に電力の反射分が伝送されて、測定プローブ１０１と測定用電源１０３との間に配設されている方向性結合器１０７で検出されてモニタなどに出力する出力装置１０８に送り込まれる。出力装置１０８には測定用電源６から出力される測定用電力の周波数も逐次送り込まれる。
【０００６】
出力装置１０８は、測定用電力の周波数と、測定用電力の検出反射量とに基づいて、測定用電力の反射率の対周波数変化を求める。つまり、同じ周波数において〔測定用電力の検出反射量〕÷〔測定用電力の全出力量〕なる演算を行い測定用電力の反射率を求め、掃引される周波数と測定用電力の反射率とを対応付けてプロットする。そして、得られた結果に基づいて、電子密度に起因して測定用電力の強い吸収が起こる吸収周波数を求める。上述の吸収周波数は電子密度などのようなプラズマ密度情報と一定の相関関係があるので、吸収周波数が求まることによって、プラズマ密度情報が容易に求められる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
上述した測定プローブ１０１を用いてプラズマ処理（プラズマＣＶＤやプラズマエッチング処理）に適用すると、図１２に示すように、チャンバ１０２内には処理用の電圧（バイアス電圧）に接続されている電極１０９が配設されており、この電極１０９上に被処理物である基板Ｗが載置されている。測定されるべきプラズマ密度情報は高い空間分解能で測定されてしまうので、測定プローブ１０１の配設位置によって測定されるプラズマ密度情報の結果が異なり、プラズマ処理をより精度良く制御するためには、基板Ｗの近傍（図１２では真上）で、かつチャンバ１０２の中心付近に測定プローブ１０１が配設される。
【０００８】
しかしながら、このように測定プローブ１０１を配設させると、基板Ｗに対して測定プローブ１０１が影になる。従って、プラズマ処理を行うためにバイアス電圧を電極１０９に印加すると、プラズマ中のイオンなどが印加された電極１０９に向かって一斉に移動するが、測定プローブ１０１が影になることでイオンなどが基板Ｗや電極１０９にまで到達しなくなる。その結果、プラズマ処理が進行し難くなり、プラズマ処理に悪影響を与える。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ密度情報の測定、プラズマ密度情報の変化の監視、およびプラズマ処理を効率良く行うことができるプラズマ密度情報測定方法およびその装置、並びにプラズマ密度情報監視方法およびその装置、並びにプラズマ処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
コイルを備えたアンテナに電流を流すことでアンテナに磁場を発生させて、アンテナからの磁場による誘導電場の発生によってプラズマを生成する、いわゆるＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）型、すなわち誘導結合プラズマを例に採って説明する。チャンバの直径は４００ｍｍである。生成用電力の周波数を１３．５６ＭＨｚ，５００Ｗの生成用電力をコイルに印加して、上述の測定プローブ１０１（図１１，図１２参照）の配設位置をそれぞれ変えたときの電子密度の測定結果を図１３に示す。また、プラズマを生成するガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用い、ガス圧を４Ｐａ，５Ｐａ，６Ｐａとそれぞれする。プローブの（配設）位置をｒとすると、位置ｒが２００ｍｍのときがチャンバの中心にプローブを配設したときとなり、位置ｒが０ｍｍのときがチャンバの壁にプローブを配設したときとなる。
【００１１】
図１３に示すように、電子密度は位置ｒが２００ｍｍ（チャンバ中心）をピークに壁に向かって連続的に減少しており、位置ｒが０ｍｍのときでも、すなわちチャンバの壁にプローブを配設したときでも、位置ｒが２００ｍｍのときと比較して１〜２桁低くなるが１０１５／ｍ３以上の電子密度を測定することができる。しかし、１０１５／ｍ３前後では、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１では電子密度を確認するための吸収波形（測定用電力の反射率の対周波数変化）の信号強度（吸収レベル）が小さくなり、測定が困難になる。
【００１２】
そこで、本発明者等が以前提案した特開２００２−０４３０９３号の発明に係る測定プローブ（図１４参照）を用いると、図１５に示す相対関係、および図１６に示す吸収周波数での吸収率の結果が得られる。なお、測定プローブ２０１は、図１４に示すように、電力を放射するアンテナ２０２と、測定用電力を伝送する同軸ケーブル２０３とから構成されており、アンテナ２０２は、中心導体２０４と金属製の平板２０５（図１４（ｂ）の平面図を参照）とから構成されている。同軸ケーブル２０３は中心導体２０４の一端側に接続されており、平板２０５は中心導体２０４の他端側に接続されている。また、中心導体２０４と平板２０５とは、図１４（ａ）の断面図に示すように誘電体製外皮２０６によって被覆されている。
【００１３】
また、図１５は、生成用電力をそれぞれ変えたときのチャンバ中心での電子密度，および壁から２．５ｍｍでの吸収周波数の測定結果、図１６は、生成用電力をそれぞれ変えたときのチャンバ中心，壁から２．５ｍｍでの吸収率の測定結果である。図１５において、実線は、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１をチャンバ中心に配設したときの電子密度、２点鎖線は、測定プローブ２０１を壁から２．５ｍｍに配設したときの吸収周波数である。また、図１６において、実線は、チャンバ中心に配設したときの吸収周波数での吸収率、２点鎖線は、壁から２．５ｍｍに配設したときの吸収周波数での吸収率である。
【００１４】
特開２００２−０４３０９３号の発明でも述べたように、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１で測定された吸収周波数の１／１０から１／１００程度で、図１４に示す測定プローブ２０１で吸収周波数が測定され、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１で測定された吸収周波数と、図１４に示す測定プローブ２０１で測定された吸収周波数とは、本来別個のものである。従って、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１で測定された電子密度と、図１４に示す測定プローブ２０１で測定された吸収周波数とも、本来別個のものである。しかし、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１によって測定されたチャンバ中心における電子密度と、図１４に示す測定プローブ２０１によって測定された壁から２．５ｍｍにおける吸収周波数とは互いに高い相関を持つことが、図１５からもわかる。また、図１６に示すように、図１４に示す測定プローブ２０１によって測定された吸収率は、壁から２．５ｍｍに配設したときでも、チャンバ中心に配設したときと比較して、半分程度のレベルとなり、図１４に示す測定プローブ２０１で測定した場合には、吸収周波数などのプラズマ密度情報が測定し易くなる。
【００１５】
以上の理由により、図１１，図１２に示す測定プローブ１０１で測定する場合には図１３のグラフに、図１４に示す測定プローブ２０１で測定する場合には図１５の相対関係を示すグラフにそれぞれ基づいて、チャンバ中心で基板近傍における電子密度などのプラズマ密度情報を求めることができる。すなわち、チャンバ中心で基板近傍におけるプラズマ密度情報を求めなくとも、基板などの被処理物より手前の位置でプラズマ密度情報を求めれば、それで足りる。
【００１６】
そこで、発想を変えて、本発明者等は、基板などの被処理物より手前の位置でプラズマ密度情報を求めることに想到した。このような知見に基づく本発明は、次のような構成をとる。
【００１７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を測定するプラズマ密度情報測定方法であって、（ａ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプローブであるプラズマ密度情報測定用プローブを、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設して配設する過程と、（ｂ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源からプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給する過程と、（ｃ）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する過程とを備えることを特徴とするものである。
【００１８】
〔作用・効果〕請求項１に記載の発明によれば、（ｂ）の過程においてプラズマ密度情報測定用電源（以下、適宜『測定用電源』と略記する）から供給されたプラズマ密度情報測定用電力（以下、適宜『測定用電力』と略記する）は、プラズマ密度情報測定用プローブを介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。つまり、プラズマ密度情報測定用プローブの表面にプラズマに依存した表面波が励起して、それによってプラズマ負荷による吸収または反射が起こる。（ｃ）の過程では、その測定用電力の反射または吸収に基づいて、プラズマ密度情報測定用プローブを用いてプラズマ密度情報が測定される。プラズマ密度情報はプラズマの特性を示すので、プラズマ密度情報を測定することにより、プラズマの特性を把握することになる。また、（ａ）の過程では、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設されて配設されているので、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難くプラズマ密度情報の測定を効率良く行うことができる。
【００１９】
プラズマ密度情報測定用プローブを被処理物よりも手前側に挿設されて配設すればよいが、好ましくは、被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する（請求項２に記載の発明）。これによって、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが、より影になり難く、プラズマ密度情報の測定を効率良く行うことができる。
【００２０】
また、プラズマ密度情報測定用プローブを、電力を放射するアンテナと、プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備えるように構成するとともに、ケーブルをアンテナの一端側で接続し、少なくともアンテナを誘電体性領域が直接に被覆するように構成すること（請求項３に記載の発明）で、吸収波形の吸収率が他のプラズマ密度情報測定用プローブと比較して大きくなり、プラズマ密度情報が測定し易くなる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を測定するプラズマ密度情報測定装置であって、前記プラズマ密度情報を測定するためにプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給するプラズマ密度情報測定用電源と、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力に反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する前記プラズマ密度情報測定用プローブとを備え、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
〔作用・効果〕請求項４に記載の発明によれば、プラズマ密度情報測定用電源（測定用電源）から入射されたプラズマ密度情報測定用電力（測定用電力）は、プラズマ密度情報測定用プローブを介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。その測定用電力の反射または吸収に基づいて、プラズマ密度情報測定用プローブを用いてプラズマ密度情報が測定される。また、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されているので、プラズマ密度情報測定用プローブを被処理物よりも手前側に挿設して配設することで、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難くプラズマ密度情報の測定を効率良く行うことができる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明と同じく、プラズマ密度情報測定用プローブを、好ましくは、被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する（請求項５に記載の発明）。これによって、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが、より影になり難く、プラズマ密度情報の測定を効率良く行うことができる。
【００２４】
また、プラズマ密度情報測定用プローブを、電力を放射するアンテナと、プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備えるように構成するとともに、ケーブルをアンテナの一端側で接続し、少なくともアンテナを誘電体性領域が直接に被覆するように構成すること（請求項６に記載の発明）で、吸収波形の吸収率が他のプラズマ密度情報測定用プローブと比較して大きくなり、プラズマ密度情報が測定し易くなる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を監視するプラズマ密度情報監視方法であって、（ａ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプローブであるプラズマ密度情報測定用プローブを、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設して配設する過程と、（ｂ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源からプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給する過程と、（ｃ１）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程とを備えることを特徴とするものである。
【００２６】
〔作用・効果〕請求項７に記載の発明によれば、（ｂ）の過程においてプラズマ密度情報測定用電源（測定用電源）から供給されたプラズマ密度情報測定用電力（測定用電力）は、プラズマ密度情報測定用プローブを介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。（ｃ１）の過程では、その測定用電力の反射または吸収に基づいて、プラズマ密度情報測定用プローブを用いてプラズマ密度情報の時間的変化が監視される。プラズマ密度情報はプラズマの特性を示すので、プラズマ密度情報の時間的変化を監視することにより、プラズマの特性の時間的変化を把握することになる。また、（ａ）の過程では、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設されて配設されているので、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難くプラズマ密度情報の変化の監視を効率良く行うことができる。
【００２７】
また、請求項２，請求項５に記載の発明と同じく、プラズマ密度情報測定用プローブを、好ましくは、被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する（請求項８に記載の発明）。これによって、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが、より影になり難く、プラズマ密度情報の変化の監視を効率良く行うことができる。
【００２８】
また、プラズマ密度情報測定用プローブを、電力を放射するアンテナと、プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備えるように構成するとともに、ケーブルをアンテナの一端側で接続し、少なくともアンテナを誘電体性領域が直接に被覆するように構成すること（請求項９に記載の発明）で、吸収波形の吸収率が他のプラズマ密度情報測定用プローブと比較して大きくなり、プラズマ密度情報の変化が監視し易くなる。
【００２９】
また、プラズマ密度情報の変化を監視する具体的な手法として、下記の請求項１０に記載の発明の方法が挙げられる。すなわち、請求項１０に記載の発明は、請求項７から請求項９のいずれかに記載のプラズマ密度情報監視方法において、前記（ｂ）の過程は、前記プラズマ密度情報測定用電源から周波数を掃引しながら各周波数のプラズマ密度情報測定用電力を逐次にプラズマに供給する過程であって、前記（ｃ１）の過程は、掃引された前記周波数における前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の変化を示す吸収波形の時間的変化に基づいて、プラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程であることを特徴とするものである。
【００３０】
〔作用・効果〕請求項１０に記載の発明によれば、（ｂ）の過程においてプラズマ密度情報測定用電源から周波数を掃引しながら各周波数のプラズマ密度情報測定用電力を逐次にプラズマに供給することで、掃引された周波数におけるプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の変化を示す吸収波形が求められる。（ｃ１）の過程では、この吸収波形の時間的変化に基づいて、プラズマ密度情報の変化を監視することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明に係る（ｃ１）の過程の、さらなる具体的な例として、請求項１１〜請求項１５に記載の発明の方法が挙げられる。例えば、吸収波形の吸収率の時間的変化（請求項１１に記載の発明），吸収波形においてプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率が半分になるときの周波数幅である半値幅の時間的変化（請求項１２に記載の発明），吸収波形においてプラズマ負荷による共鳴の度合いを示すＱ値（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）の時間的変化（請求項１３に記載の発明），吸収波形において掃引された周波数のうち同一周波数におけるプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の時間的変化（請求項１４に記載の発明），または吸収波形の周波数微分の極大，極小の周波数、もしくは極大，極小値の時間的変化（請求項１５に記載の発明）に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視してもよい（請求項１１〜請求項１５に記載の発明）。
【００３２】
請求項１６に記載の発明は、プラズマの特性を示すプラズマ密度情報を監視するプラズマ密度情報監視装置であって、前記プラズマ密度情報を測定するためにプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給するプラズマ密度情報測定用電源と、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力に反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する前記プラズマ密度情報測定用プローブと、前記プラズマ密度情報測定用プローブによって測定されたプラズマ密度情報からプラズマ密度情報の時間的変化を監視する監視手段とを備え、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００３３】
〔作用・効果〕請求項１６に記載の発明によれば、プラズマ密度情報測定用電源（測定用電源）から入射されたプラズマ密度情報測定用電力（測定用電力）は、プラズマ密度情報測定用プローブを介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。その測定用電力の反射または吸収に基づいて、プラズマ密度情報測定用プローブを用いてプラズマ密度情報の時間的変化が監視手段によって監視される。プラズマ密度情報はプラズマの特性を示すので、プラズマ密度情報の時間的変化を監視することにより、プラズマの特性の時間的変化を把握することになる。また、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されているので、プラズマ密度情報測定用プローブを被処理物よりも手前側に挿設して配設することで、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難くプラズマ密度情報の変化の監視を効率良く行うことができる。
【００３４】
また、請求項２，請求項５，請求項８に記載の発明と同じく、プラズマ密度情報測定用プローブを、好ましくは、被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する（請求項１７に記載の発明）。これによって、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが、より影になり難く、プラズマ密度情報の変化の監視を効率良く行うことができる。
【００３５】
また、プラズマ密度情報測定用プローブを、電力を放射するアンテナと、プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備えるように構成するとともに、ケーブルをアンテナの一端側で接続し、少なくともアンテナを誘電体性領域が直接に被覆するように構成すること（請求項１８に記載の発明）で、吸収波形の吸収率が他のプラズマ密度情報測定用プローブと比較して大きくなり、プラズマ密度情報の変化が監視し易くなる。
【００３６】
請求項１９に記載の発明は、プラズマ中の被処理物にプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、（ａ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプローブであるプラズマ密度情報測定用プローブを、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設して配設する過程と、（ｂ）前記プラズマ密度情報を測定するためのプラズマ密度情報測定用電源からプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給する過程と、（ｃ）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する過程、あるいは（ｃ１）前記被処理物より手前側に配設された前記プラズマ密度情報測定用プローブを用いて、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する過程と、（ｄ）測定あるいは監視された前記プラズマ密度情報に基づいてプラズマ処理を制御する過程とを備えることを特徴とするものである。
【００３７】
〔作用・効果〕請求項１９に記載の発明によれば、（ｂ）の過程においてプラズマ密度情報測定用電源（測定用電源）から供給されたプラズマ密度情報測定用電力（測定用電力）は、プラズマ密度情報測定用プローブを介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。（ｃ）あるいは（ｃ１）の過程では、その測定用電力の反射または吸収に基づいて、プラズマ密度情報測定用プローブを用いてプラズマ密度情報が測定、あるいはその時間的変化が監視される。プラズマ密度情報はプラズマの特性を示すので、プラズマ密度情報を測定、あるいはその時間的変化を監視することにより、（ｄ）の過程においてプラズマ処理が制御される。また、（ａ）の過程では、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設されて配設されているので、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難くプラズマ処理を効率良く行うことができる。
【００３８】
また、請求項２，請求項５，請求項８，請求項１７に記載の発明と同じく、プラズマ密度情報測定用プローブを、好ましくは、被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する（請求項２０に記載の発明）。これによって、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが、より影になり難く、プラズマ処理を効率良く行うことができる。
【００３９】
また、プラズマ密度情報測定用プローブを、電力を放射するアンテナと、プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備えるように構成するとともに、ケーブルをアンテナの一端側で接続し、少なくともアンテナを誘電体性領域が直接に被覆するように構成すること（請求項２１に記載の発明）で、吸収波形の吸収率が他のプラズマ密度情報測定用プローブと比較して大きくなり、プラズマ処理が制御し易くなる。
【００４０】
請求項２２に記載の発明は、プラズマ中の被処理物にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、プラズマ密度情報を測定するためにプラズマ密度情報測定用電力をプラズマに供給するプラズマ密度情報測定用電源と、プラズマ負荷による前記プラズマ密度情報測定用電力に反射または吸収に基づいてプラズマ密度情報を測定する前記プラズマ密度情報測定用プローブと、測定された前記プラズマ密度情報に基づいてプラズマ処理を制御する制御手段とを備え、前記プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００４１】
〔作用・効果〕請求項２２に記載の発明によれば、プラズマ密度情報測定用電源（測定用電源）から入射されたプラズマ密度情報測定用電力（測定用電力）は、プラズマ密度情報測定用プローブを介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。その測定用電力の反射または吸収に基づいて、プラズマ密度情報測定用プローブを用いてプラズマ密度情報が測定される。プラズマ密度情報はプラズマの特性を示すので、プラズマ密度情報を測定することにより、制御手段によってプラズマ処理が制御される。また、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されているので、プラズマ密度情報測定用プローブを被処理物よりも手前側に挿設して配設することで、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難くプラズマ処理を効率良く行うことができる。
【００４２】
また、監視されたプラズマ密度情報に基づいてプラズマ処理を制御する場合には、プラズマ密度情報測定用プローブによって測定されたプラズマ密度情報からプラズマ密度情報の時間的変化を監視する監視手段を備えればよい（請求項２３に記載の発明）。
【００４３】
また、請求項２，請求項５，請求項８，請求項１７，請求項２０に記載の発明と同じく、プラズマ密度情報測定用プローブを、好ましくは、被処理物よりも手前に位置するプラズマ処理室の壁よりも、さらに手前側に挿設して配設する（請求項２４に記載の発明）。これによって、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが、より影になり難く、プラズマ処理を効率良く行うことができる。
【００４４】
また、プラズマ密度情報測定用プローブを、電力を放射するアンテナと、プラズマ密度情報測定用電力を伝送するケーブルと、プラズマに結合する誘電体性領域とを備えるように構成するとともに、ケーブルをアンテナの一端側で接続し、少なくともアンテナを誘電体性領域が直接に被覆するように構成すること（請求項２５に記載の発明）で、吸収波形の吸収率が他のプラズマ密度情報測定用プローブと比較して大きくなり、プラズマ処理が制御し易くなる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、本発明に係るプラズマ密度情報測定用プローブに用いられるプラズマ処理装置の一実施例の概略構成を示したブロック図である。なお、本実施例では、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）型、すなわち誘導結合プラズマであって、エッチング処理を例に採って説明する。
【００４６】
本実施例に係るエッチング処理装置は、図１に示すように、プラズマＰＭが生成されるチャンバ１を備えており、このチャンバ１内には図示を省略する処理用の電圧に接続されている電極２が配設されており、この電極２上に被処理物である基板Ｗが載置されている。この電極２に処理用の電圧を印加することによってプラズマによる基板Ｗのエッチング処理が行われる。チャンバ１の上部には石英板３およびコイル４が配設されている。このコイル４とプラズマＰＭを生成するための生成用電源５とは接続されており、生成用電源５からコイル４を介して石英板３に電流を流すことにより、石英板３から磁場が発生する。この石英板３からの磁場によって誘電磁場が発生して、これによる加熱によってプラズマＰＭが生成される。本実施例では、生成用電源５から供給される生成用電力は５００Ｗ程度で周波数が１３．５６ＭＨｚ程度の高周波である。
【００４７】
なお、プラズマ処理としては、プラズマエッチングに限定されず、プラズマＣＶＤ、あるいはプラズマアッシングなど、通常プラズマによって行われる処理であれば、特に限定されない。また、チャンバ１は、ＩＣＰ型以外に、２つの電極を互いに対向させて、両電極間にプラズマを生成する、いわゆるＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ　　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）　型、すなわち容量結合プラズマといった無磁場のプラズマに用いられるチャンバであってもよいし、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマのように有磁場のプラズマに用いられるチャンバであってもよい。
【００４８】
生成用電源５は、生成用電力制御部６を介して、コイル４に接続されており、この生成用電力制御部６によって生成用電源５からチャンバ１に供給される生成用電力が操作される。この生成用電力制御部６は、本発明における制御手段に相当する。
【００４９】
また、チャンバ１内には、上述した基板Ｗや電極２の他に、チャンバ１内のプラズマ密度情報を測定する測定プローブ７が挿入されている。この測定プローブ７は、本発明におけるプラズマ密度情報測定用プローブに相当する。
【００５０】
測定プローブ７と、プラズマ密度情報を測定するための測定用電源８とは、同軸ケーブル９とプローブ制御部１０とを介して接続されている。なお、本実施例では、プラズマ密度情報として電子密度を測定しているが、その他のプラズマ密度情報として例えばイオン密度や後述する吸収周波数やプラズマ表面波共鳴周波数等がある。測定用電源８は、本発明におけるプラズマ密度情報測定用電源に相当する。
【００５１】
上述の基板Ｗ、電極２、測定プローブ７の他に、チャンバ１と、プラズマＰＭを生成するためのガスを供給するガス供給源（タンク）１１とは、ガス調整用バルブ１２を介して連通接続されている。
【００５２】
次に、生成用電力制御部６の具体的構成について説明する。生成用電力制御部６は、エッチングレート変換部１３と、エッチング時間変換部１４と、エッチング時間設定部１５と、インピーダンス整合器１６とから構成されている。エッチングレート変換部１３は、測定プローブ７とプローブ制御部１０とによって測定された電子密度を電子密度に応じたエッチングレートに変換するように構成されており、エッチング時間変換部１４は、変換されたエッチングレートを電子密度に応じたエッチング時間に変換するように構成されている。また、エッチング時間設定部１５は、エッチング時間を設定するように構成されており、インピーダンス整合器１６は、チャンバ１への生成用電力の供給を調節したり、設定されたエッチング時間が経過するとチャンバ１への生成用電力の供給を終了するように構成されている。なお、本明細書中において用いられるエッチングレートとは単位時間当たりにエッチングされる膜の厚みのことをいう。
【００５３】
エッチングレート変換部１３とエッチング時間変換部１４とは、ＣＰＵ（中央演算処理部）等の演算部の機能を備えており、エッチングレートと電子密度の間には固有のプロセスにおいて一定の相関関係にあることを利用して、測定された電子密度を演算部によって係数倍したものがエッチングレートとして変換されるとともに、エッチングする必要のある膜の厚みをエッチングレートで割った値がエッチング時間として変換される。本実施例では、エッチングレート変換部１３とエッチング時間変換部１４とをＣＰＵ（中央演算処理部）等の演算部で構成したが、図示を省略する記憶部をも備えるとともに、その記憶部に電子密度とエッチングレートとの相関関係を示す検量線等を予め記憶させて、測定された電子密度に応じてその記憶部から随時読み出しを行ってエッチングレートやエッチング時間等を導出するように構成してもよい。
【００５４】
エッチング時間設定部１５は、タイマやクロックの機能を備えており、電子密度が測定されるのとほぼ同時にタイマがリセットされてタイマのカウントを開始する。設定されたエッチング時間に相当する分だけタイマがカウントされると、エッチング時間設定部１５はインピーダンス整合器１６に対して、生成用の電力の供給を終了するようにインピーダンス整合器１６内の整合回路を操作する。なお、本実施例では、エッチング時間設定部１５はインピーダンス整合器１６を操作することによって、プラズマＰＭへの生成用の電力の供給を終了させたが、生成用電源５に対して直接的に操作して電圧の印加等を直接的に終了するようにエッチング時間設定部１５を構成してもよいし、電極２に印加している処理用の電圧等を直接的に操作するように構成してもよい。また、基板Ｗを連続的に処理する場合には、エッチング時間設定部１５によって設定されたエッチング時間に相当する分だけタイマがカウントされると、処理中の基板Ｗをチャンバ１内から取り出して、次に処理されるべき基板Ｗをチャンバ１内に投入するように構成してもよい。
【００５５】
インピーダンス整合器１６は、生成用電源５の周波数がＭＨｚオーダの周波数の場合、インダクタンスとキャパシタンスとを組み合わせた整合回路が用いられる。また上述の周波数が１ＧＨｚ以上の周波数の場合、ＥＨチューナやスタブチューナが用いられる。
【００５６】
次に、測定プローブ７について、図２を参照して説明する。測定プローブ７は、同軸ケーブル９の先端部を加工成形することによって構成されており、図２に示すように、先端部において同軸ケーブル９の外部絶縁体９ａと外部導体９ｂとを除去してから先端部が閉じられている誘電体製のチューブ１７を被せることによって構成されている。また、外部絶縁体９ａと外部導体９ｂと、さらに中心絶縁体９ｃを除去したことによって同軸ケーブル９の先端部において中心導体９ｄのみとなって、中心導体９ｄは、同軸ケーブル９を介して伝送された電力を放射するアンテナの機能を果たすことになる。
【００５７】
測定プローブ７をプラズマＰＭ中に挿入させる。次に、測定用電源８から測定用電力を伝送させる。すると、測定プローブ７の吸収周波数において、先端ではチューブ１７や同軸ケーブル９等を境界条件に持ちながら共鳴吸収が起きる。この結果、測定用電源８から供給されて伝送された電磁波が吸収されるので、測定プローブ７の吸収周波数において反射電力が小さくなる。また、測定用電力がプラズマＰＭによって吸収されると吸収されなかった残りの測定用電力は、測定用電源８側からプラズマＰＭ側に伝送した方向とは逆方向に、測定用電源８側に向かって伝送される。また、測定用電力がプラズマＰＭによって反射されると、反射された測定用電力は、同様に測定用電源８側に向かって伝送される。この測定用電力は、本発明におけるプラズマ密度情報測定用電力に相当する。
【００５８】
チューブ１７は、本実施例では比誘電率が約４である石英（ＳｉＯ２　）で形成されている。チューブ１７を形成する物質については、例えば比誘電率が２であるフッ素樹脂や、比誘電率が１０であるアルミナ（Ａｌ２　Ｏ３　）や、比誘電率が３５であるジルコニア（ｚｉｒｃｏｎｉａ）（ＺｒＯ２　）や、異方性誘電体や、純度によって比誘電率が変化するが比誘電率が約２０前後である炭化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ　ｃａｒｂｉｄｅ　）（ＳｉＣ）等のように、特に限定されないが、固体の誘電体の場合ではチューブ１７を形成し易い点から鑑みると、比誘電率が２から５０までの物質でチューブ１７は形成されている方が好ましい。
【００５９】
その他に、図２に示すように、チャンバ１に測定プローブ７を案内するための外筒状のガイド部１８が測定プローブ７の周囲を取り囲むように配設されている。このガイド部１８は当接部１８ａを備えており、測定プローブ７をチャンバ１内に挿入すると、測定プローブ７とともにガイド部１８は移動し、当接部１８ａがチャンバ１の外壁１ａに当接するとガイド部１８はとまって、測定プローブ７のみがチャンバ１内に挿入される。
【００６０】
また、測定プローブ７の後端には、リング状の係止部材１９が測定プローブ７の周囲を取り囲むように配設されており、測定プローブ７のみをチャンバ１内に挿入した際に、この係止部材１９がガイド部１８の後端の側壁に当接することで、測定プローブ７のチャンバ１への挿設を止めることができる。この係止部材１９がガイド部１８の後端の側壁に当接する際には、測定プローブ７はチャンバ１の内壁１ｂから２．５ｍｍの位置に配設され、その２．５ｍｍの位置よりもチャンバ１の中心側に測定プローブ７が挿入するのを防止する。なお、被処理物である基板Ｗはチャンバ１の中心に配設されており、測定プローブ７は基板Ｗよりも手前側に挿設されて配設される。つまり、測定プローブ７は、被処理物である基板Ｗよりも手前側に挿設可能に構成されることになる。
【００６１】
続いて、プローブ制御部１０の具体的構成について説明する。プローブ制御部１０は、図１に示すように、方向性結合器２０と、減衰器２１と、フィルタ２２と、吸収周波数導出部２３と、電子密度変換部２４とから構成されている。測定プローブ７には、同軸ケーブル９を介して測定用電源８側から順に、方向性結合器２０、減衰器２１、およびフィルタ２２が接続されている。
【００６２】
測定用電源８は周波数掃引式であって、ある周波数帯域（例えば１００ｋＨｚから２．５ＧＨｚまで）の周波数で測定用電力を自動掃引しながら出力する。測定用電源８から出力された測定用電力は、同軸ケーブル９中を伝送しながら方向性結合器２０、減衰器２１、およびフィルタ２２の順に経由して、測定プローブ７へ伝送される。一方、測定用電力が吸収または反射されると、上述したように逆方向に電力の反射分が伝送されて、方向性結合器２０で検出されて、吸収周波数導出部２３へ送り込まれる。吸収周波数導出部２３には測定用電源８から出力される測定用電力の周波数も逐次送り込まれる。
【００６３】
フィルタ２２は、プローブ制御部１０に混入してくる電力やノイズを除去する機能を果たす。また、減衰器２１は、測定プローブ７へ送り込む測定用電力の量を調整する機能を果たす。
【００６４】
吸収周波数導出部２３は、測定用電力の周波数と、測定用電力の検出反射量とに基づいて、測定用電力の反射率の対周波数変化を求める。そして、得られた結果に基づいて、電子密度に起因して測定用電力の強い吸収が起こる吸収周波数を求める。なお、吸収周波数の具体的な導出については、後述するフローチャートで説明する。
【００６５】
電子密度変換部２４は、吸収周波数導出部２３によって求められた吸収周波数に基づいて電子密度に変換するように構成されている。上述の吸収周波数は電子密度と一定の相関関係があるので、吸収周波数が求まることによって、電子密度が容易に求められる。
【００６６】
続いて、上述した構成を有するエッチング処理装置において、エッチング処理の流れを、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、ステップＳ１の時点ではプラズマ生成用の生成用電源５のスイッチは既にＯＮ状態であって、ガス供給源（タンク）１１からチャンバ１内にガスが既に供給されて、プラズマＰＭも既に生成されているものとする。
【００６７】
〔ステップＳ１〕測定用電源８のスイッチをＯＮにする。測定プローブ７を被処理物である基板Ｗよりも手前側に挿設して配設する。具体的には、上述したように、ガイド部１８の当接部１８ａがチャンバ１の外壁１ａに当接するとガイド部１８はとまって、測定プローブ７のみがチャンバ１内に挿入される。係止部材１９がガイド部１８の後端の側壁に当接することで、測定プローブ７はチャンバ１の内壁１ｂから２．５ｍｍの位置に配設される。このステップＳ１は、本発明における（ａ）の過程に相当する。
【００６８】
〔ステップＳ２〕測定用電源８から１００ｋＨｚから２．５ＧＨｚまでの周波数で測定用電力を自動掃引しながら出力する。また、自動掃引しながら吸収周波数導出部２３に上述の周波数が逐次送り込まれる。出力された測定用電力は、同軸ケーブル７を介して測定プローブ７に供給される。このステップＳ２は、本発明における（ｂ）の過程に相当する。
【００６９】
〔ステップＳ３〕供給された測定用電力は、プラズマＰＭに依存した表面波によって吸収または反射が起こって、供給時とは逆方向に同軸ケーブル９を介して測定用電力の反射分だけ測定用電源８側に伝送される。測定用電力の反射量は、フィルタ２２、減衰器２１、および方向性結合器２０の順に経由して、方向性結合器２０で検出される。そして、吸収周波数導出部２３へ送り込まれる。
【００７０】
吸収周波数導出部２３では、同じ周波数において〔測定用電力の検出反射量〕÷〔測定用電力の全出力量〕なる演算が行われて測定用電力の反射率が求められる。掃引される周波数と、この測定用電力の反射率とを対応付けてプロットすることによって、図４に示すような測定用電力の反射率の対周波数変化が求められる。図４に示すように、反射率が大きく下がるところは、電子密度に起因して測定電力の強い吸収が起こる吸収ポイントであって、その吸収ポイントの周波数が吸収周波数ということになる。
【００７１】
図４中では吸収ポイントＰａ，Ｐｂの２つが現れている。通常、吸収ポイントは複数個現れて、それに伴って吸収周波数も吸収ポイントと同数個だけ存在する。これらの吸収周波数は、いずれにおいても電子密度等のプラズマ密度情報と一定の相関関係があるが、特に、吸収周波数のうち、電子密度に対して２乗に比例する吸収周波数は、プラズマ表面波共鳴周波数と呼ばれている。電子密度等のプラズマ密度情報を導出する際においてこのプラズマ表面波共鳴周波数は有用な物理量の１つである。このステップＳ３は、本発明における（ｃ）の過程に相当する。
【００７２】
なお、本明細書中では、Ｑ値（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）がもっとも大きい吸収ポイントにおける吸収周波数を『０次の吸収周波数』または『基本吸収周波数』と呼ぶ。そして、吸収の大きい順に１次，２次，…と吸収周波数を定義づける。一番高次の吸収周波数、すなわち吸収のもっとも小さい吸収ポイントにおける吸収周波数は、電子密度に対して２乗に比例する、上述したプラズマ表面波共鳴周波数となる。
【００７３】
従って、実際に、プラズマ密度情報を測定するには、Ｑ値が大きい吸収は、吸収（反射による損失）が大きく、かつ半値幅が狭い吸収であるので、Ｑ値がもっとも大きい吸収周波数、すなわち０次の吸収周波数（基本吸収周波数）を測定するのが通常である。本実施例では、０次の吸収周波数、すなわちＱ値がもっとも大きい吸収ポイントにおける基本吸収周波数（０次の吸収周波数）を測定する。
【００７４】
〔ステップＳ４〕吸収周波数導出部２３によって導出されたこの吸収周波数は、電子密度変換部２４に送り込まれる。電子密度変換部２４は、基本吸収周波数からプラズマ表面波共鳴周波数を求め、さらにプラズマ表面波共鳴周波数から電子密度に変換する。
【００７５】
なお、測定プローブ７がチャンバ１の内壁１ｂから２．５ｍｍの位置に配設されているので、ここで求められた電子密度は、内壁１ｂから２．５ｍｍでの値である。基板Ｗは、チャンバ１の中心に配設されているので、チャンバ１の中心での電子密度を求めなければならない。そこで、『課題を解決するための手段』の欄でも述べたように、図１３のグラフに基づいて、内壁１ｂから２．５ｍｍの位置での電子密度から、チャンバ１の中心での電子密度に校正すればよい。なお、本実施例では、電子密度変換部２４は、この校正の機能をも有しているが、図１３のグラフを記憶して校正を行う校正部を別に設けてもよい。
【００７６】
〔ステップＳ５〕電子密度が求まってから、基板Ｗをチャンバ１内に投入して、電極２上に載置する。この電極２に処理用の電圧を印加することによって、プラズマＰＭ中のイオンや電子が基板Ｗの表面に到達して、基板Ｗのエッチング処理が行われる。従って、処理用の電圧を印加するのとほぼ同時に、またはエッチング処理が開始されるのとほぼ同時に、エッチング時間設定部１５において、タイマがリセットされてタイマのカウントを開始する。エッチング処理をより精密に行うという点において、チャンバ１内への基板Ｗの投入とステップＳ５での電子密度の測定とはほぼ同時に行われる方が好ましい。
【００７７】
〔ステップＳ６〕一方、測定された電子密度は、生成用電力制御部６内のエッチングレート変換部１３に送り込まれて、電子密度に基づいてエッチングレートに変換される。上述したように、エッチングレートと電子密度との間には一定の相関関係にあるので、測定された電子密度を係数倍するだけでエッチングレートが求まる。
【００７８】
〔ステップＳ７〕エッチングレートが求まると、エッチング時間変換部１４によってエッチング時間が求まる。例えば、エッチングしたい膜厚の厚みが１０μｍであって、エッチングレートが１μｍ／ｍｉｎのとき、エッチング時間は、上記膜厚の厚みの１０μｍから上記エッチングレートの１μｍ／ｍｉｎで割った１０ｍｉｎとなって求められる。
【００７９】
〔ステップＳ８〕エッチング時間が求まると、エッチング時間設定部１５に送り込まれる。ステップＳ５において開始されたタイマがエッチング時間に相当する分だけカウントされると、すなわちエッチング時間が経過すると、エッチング時間設定部１５はインピーダンス整合器１６に対して、生成用電力の供給を終了するようにインピーダンス整合器１６内の整合回路を操作する。この操作によって生成用電源５から供給される生成用電力は０となって、エッチング処理が終了する。このステップＳ５〜Ｓ８は、本発明における（ｄ）の過程に相当する。
【００８０】
以上のステップＳ１〜Ｓ８から、ステップＳ２において測定用電源８から測定用電力をプラズマＰＭに供給すると、測定用電源８から入射された測定用電力は、測定プローブ７を介して、プラズマ密度に起因してプラズマ負荷に吸収されるか、反射されて戻ってくる。ステップＳ３では、その測定用電力の反射または吸収に基づいて、測定プローブ７を用いてプラズマ密度情報である吸収周波数が測定される。プラズマ密度情報はプラズマの特性を示すので、プラズマ密度情報を測定することにより、ステップＳ５〜Ｓ８においてプラズマエッチング処理が制御される。
【００８１】
また、測定プローブ７は、被処理物である基板Ｗよりも手前側に挿設されて配設されているので、基板Ｗに対して測定プローブ７が影になり難い。従って、プラズマ密度情報の測定、さらにはプラズマエッチング処理を効率良く行うことができる。
【００８２】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００８３】
（１）上述した本実施例でのステップＳ１〜Ｓ８では、１枚の基板Ｗのエッチング処理が終了すると生成用電源５から供給する生成用電力を０にする手順であったが、基板Ｗを連続的に処理する場合にはエッチング時間に達すると、処理中の基板Ｗをチャンバから１枚取り出して、次に処理されるべき基板Ｗをチャンバ１内に投入するような手順であってもよい。
【００８４】
（２）上述した本実施例ではエッチング処理についてのプラズマ処理であったが、例えばＣＶＤ（化学気相成長）処理や、アッシング処理や、チャンバのクリーニング処理等、プラズマ中の被処理物に行うプラズマ処理であれば、特に限定されない。また、プラズマ処理のみならず、プラズマ密度情報を単に測定するプラズマ密度情報測定装置にも本発明を適用することができる。
【００８５】
同様に、プラズマ密度情報の変化を監視するプラズマ密度情報監視装置や、それを用いたプラズマ処理装置にも本発明を適用することができる。以下に、図５を参照して詳しく説明する。なお、本実施例と共通する箇所については同符号を付して、その箇所の図示および説明を省略する。
【００８６】
この変形例に係るプラズマ密度情報監視装置や、それを用いたプラズマ処理装置は、図５に示すように、監視部２５を備えており、この監視部２５は、データ解析部２６と、出力判定部２７と、データ記憶部２８と、表示モニタ２９とから構成されている。データ解析部２６は、出力判定部２７を介して、データ記憶部２９に接続されており、データ解析部２６，出力判定部２７，およびデータ記憶部２９はそれぞれ表示モニタ２９に接続されている。本実施例では、方向性結合器２０および測定用電源８は吸収周波数導出部２３に接続されていたが、この変形例では、方向性結合器２０および測定用電源８はデータ解析部２６に接続されている。また、本実施例では、生成用電力制御部６内のエッチングレート変換部１３はプローブ制御部１０内の電子密度変換部２４に接続されていたが、この変形例では、生成用電力制御部６内のインピーダンス整合器１６が監視部２５内の出力判定部２７に接続されている。この監視部２５は、本発明における監視手段に相当する。
【００８７】
データ解析部２６と出力判定部２７とは、ＣＰＵ（中央演算処理部）等の演算部の機能を備えており、本実施例における吸収周波数導出部２３と同様の、測定用電力の周波数と測定用電力の検出反射量とに基づく、測定用電力の反射率の対周波数変化を求める機能を備えている。この変形例では、この測定用電力の反射率の対周波数変化を『吸収波形』とする。データ解析部２６は、この吸収波形の吸収の程度を示す吸収率を、すなわち測定用電力の反射率を解析し、出力判定部２７は、ある周波数における吸収波形の吸収率が所定の吸収率より大きければ、その周波数においてプラズマ密度に起因してプラズマ負荷による測定用電力の吸収／反射が起こっているとし、その周波数を吸収周波数と判定する。また、データ解析部２６と出力判定部２７とは、解析および判定を経時的に行っており、吸収波形の吸収率の時間的変化を監視している。従って、図６に示すように、例えばプラズマ密度情報の１つである吸収周波数が時間的に変化したとき、すなわち先に観測された吸収率が所定の吸収率より小さくなって、かつ別の周波数における吸収波形の吸収率が所定の吸収率より大きくなったときには、出力判定部２７はその別の周波数を吸収周波数と判定する。
【００８８】
データ記憶部２８は、データ解析部２６や出力判定部２７で得られた各データを記憶する。表示モニタ２９は、データ解析部２６，出力判定部２７，データ記憶部２８での各データを表示出力するものであって、例えば図４に示すような測定用電力の反射率の対周波数変化（吸収波形）を逐次に表示出力する。もちろん、表示モニタ２８は、図４に示すような吸収波形だけでなく、例えば、掃引された周波数のうち同一周波数における吸収波形の時間的変化を表示出力してもよい。
【００８９】
この変形例では、監視部２５によってプラズマ密度情報の時間変化を監視することができる。また、出力判定部２７の結果をインピーダンス整合器１６に与え、それによって生成用電力の操作を行うことができ、プラズマ処理を制御することができる。なお、プラズマ密度情報の時間変化を監視する場合には、時間的変化を監視することさえできれば、プラズマ処理を制御することができるので、本実施例のようにプラズマ密度情報の値を正確に測定する必要はない。従って、本実施例のような吸収周波数導出部２３を備える必要はない。
【００９０】
（３）上記（２）の変形例におけるプラズマ密度情報監視装置や、それを用いたプラズマ処理装置では、吸収波形の吸収率の時間的変化に基づいて監視を行ったが、吸収波形においてプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率が半分になるときの周波数幅である半値幅の時間的変化，Ｑ値（ｑｕａｌｉｔｙ　ｆａｃｔｏｒ）の時間的変化，吸収波形において掃引された周波数のうち同一周波数におけるプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の時間的変化，または吸収波形の周波数微分の極大，極小の周波数、もしくは極大，極小値の時間的変化に基づいて、監視を行ってもよい。
【００９１】
半値幅の場合には、図７に示すように、吸収周波数をｆ０とし、測定用電力の反射率が半分になるときの周波数をそれぞれｆ１，ｆ２（ただしｆ１＜ｆ２）とすると、周波数幅である半値幅は（ｆ２−ｆ１）となる。この半値幅（ｆ２−ｆ１）をデータ解析部２６が求め、出力判定部２７は、所定の半値幅より大きければ、その周波数においてプラズマ密度に起因してプラズマ負荷による測定用電力の吸収／反射が起こっているとし、その半値幅（ｆ２−ｆ１）の平均値を吸収周波数ｆ０と判定する。Ｑ値の場合には、Ｑ＝ｆ０／（ｆ２−ｆ１）よりデータ解析部２６がＱ値を求め、出力判定部２７は、所定のＱ値より大きければ、その周波数においてプラズマ密度に起因してプラズマ負荷による測定用電力の吸収／反射が起こっているとし、そのｆ０を吸収周波数と判定する。半値幅やＱ値の場合においても、それぞれの時間的変化を監視し、各々の時間的変化に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する。
【００９２】
同一周波数におけるプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の場合には、図８に示すように、同一の周波数における吸収波形の時間的変化を監視する。この場合には、経時的に吸収波形の変化が大きい周波数を吸収周波数と判定することができる。また、吸収周波数が時間的に変化したとき、別の周波数において経時的に変化が大きい吸収波形が観測されるので、その別の周波数を吸収周波数と判定する。
【００９３】
吸収波形の周波数微分の極大，極小の周波数、もしくは極大，極小値の場合には、図９（ｂ）に示す周波数微分波形のように、極大または極小を観測する。極大または極小を観測することで、図９（ａ）に示す吸収波形の傾斜の最大値が観測される。この極大，極小の周波数、もしくは極大，極小値が経時的に大きく変化したときに、吸収周波数も経時的に大きく変化したと判定する。
【００９４】
（４）本実施例ではプラズマを生成するための生成用電力を操作してプラズマ処理を制御したが、例えば生成用電力以外にもプラズマを生成するガス圧や、ガスの混合比等を操作してプラズマ処理を制御してもよく、通常のプラズマ制御において用いられる方法ならば、特に限定されない。
【００９５】
また、本実施例では電子密度に応じてエッチング時間等の処理時間を設定して、生成用電力を操作したが、処理時間を固定にしておいて、インピーダンス整合器１６などを操作することによって生成用電力を調節して、処理時間に応じて電子密度を制御してもよい、同様の手法で、図１中のガス調整用バルブ１２によってガス圧や、ガスの混合比等を調節して、処理時間に応じて電子密度を制御してもよい。また、上述したこれらの方法を適宜互いに組み合わせることもできる。
【００９６】
（５）上述した本実施例ではプラズマ密度情報は吸収周波数や電子密度であったが、イオン密度もプラズマの特性を示すので、これらの物理量を校正して測定することで、プラズマ発生に係る物理量（例えば生成用電力や、ガス圧や、ガスの混合比など）を操作してもよい。例えば、図１中の吸収周波数導出部２３によって吸収周波数を求めた後、吸収周波数とエッチング処理との相関関係によって生成用電力を操作してもよい。
【００９７】
（６）また、測定プローブ７はチャンバ１の内壁１ｂから２．５ｍｍの位置に配設され、この位置は被処理物である基板Ｗよりも手前側であったが、基板Ｗよりも手前側であれば、例えば基板Ｗの直径を２００ｍｍとし、チャンバ１の直径を４００ｍｍとし、基板Ｗをチャンバ１の中心（２００ｍｍ）に配設したときに、内壁１ｂから１００ｍｍ（＝２００ｍｍ−１００ｍｍ）よりも手前である９９ｍｍに測定プローブ７を挿設して配設してもよい。ただ、測定プローブ７は、影の影響を鑑みると、より手前側に配設されているのが好ましく、基板Ｗよりも手前に位置するチャンバ１の外壁１ａないしは内壁１ｂよりも、さらに手前側に配設されていてもいてもよい。
【００９８】
例えば、図１０に示すように、ガイド部１８と測定プローブ７のチューブ１７との間にＯリングのようなシール部材３０を介在させた場合には、シール部材３０の位置までプラズマＰＭが分布し得るので、そのシール部材の付近にまで測定プローブ７を配設することもできる。
【００９９】
（７）本実施例に係る測定プローブ７は、図２に示すように、アンテナに相当する、先端部における中心導体９ｄは、誘電体製のチューブ１７に直接に被覆されておらず、空隙が介在されている。『課題を解決するための手段』の欄でも述べたように、かかる測定プローブ７をチャンバ１の壁付近に配設して測定を行うと、吸収波形の吸収率が、図１３に示すように小さくなり、測定が困難になる。そこで、測定プローブ７を、本発明者等が以前提案した特開２００２−０４３０９３号の発明に係る測定プローブ２０１（図１４参照）のように構成してもよい。アンテナ２０２は、本発明におけるアンテナに相当し、同軸ケーブル２０３は、本発明におけるケーブルに相当し、誘電体製外皮２０６は、本発明における誘電体性領域に相当する。
【０１００】
図２に示す測定プローブ７で測定された吸収周波数と、図１４に示す測定プローブ２０１で測定された吸収周波数とは、本来別個のものである。これは、測定プローブ２０１をプラズマＰＭ中に挿入すると、アンテナ２０２である中心導体２０４と金属製の平板２０５との周りに『シース（Ｓｈｅａｔｈ）』と呼ばれる層が発生し、測定プローブ７で測定された吸収周波数の１／１０から１／１００程度の低周波領域で共鳴が起こるような強い電界がシースにかかり、そこで吸収が起こると考えられる。一方、測定プローブ７では、アンテナに相当する、先端部における中心導体９ｄは、プラズマに直接触れることなく、誘電体製のチューブ１７を介してプラズマと接し、測定プローブ７では、シースよりもプラズマと結合しやすく、チューブ１７の表面にプラズマ表面波が励起される。このように、図１４に示す測定プローブ２０１では、シースに結合し易く、図２に示す測定プローブ７では、プラズマに結合し易い。
【０１０１】
上述したように、図２に示す測定プローブ７で測定された吸収周波数と、図１４に示す測定プローブ２０１で測定された吸収周波数とは、本来別個のものであるが、測定プローブ７によって測定されたチャンバの中心における電子密度と、測定プローブ２０１で測定された壁から２．５ｍｍにおける吸収周波数とは、図１５に示すように互いに高い相関を持つ。また、図１６に示すように、図１４に示す測定プローブ２０１によって測定された吸収率は、壁から２．５ｍｍに配設したときでも、チャンバ中心に配設したときと比較して、半分程度のレベルとなり、図１４に示す測定プローブ２０１で測定した場合には、吸収周波数などのプラズマ密度情報が測定し易くなる。
【０１０２】
そこで、図１４に示す測定プローブ２０１で測定する場合には、測定プローブ２０１によって、壁から２．５ｍｍにおける吸収周波数を測定した後に、図１５の相対関係を示すグラフに基づいて、チャンバ中心における電子密度に変換すればよい。
【０１０３】
なお、図１４に示す測定プローブ２０１には、信号強度を強めるために中心導体２０４の一端側に金属製の平板２０５が取り付けられており、アンテナ２０２としての機能を中心導体２０４と金属製の平板２０５とが果たしていたが、アンテナ２０２としての機能を中心導体２０４のみが果たしてもよい。また、アンテナ２０２は誘電体製外皮２０６によって被覆されていたが、アンテナ２０２のみならず、同軸ケーブル２０３全体が誘電体製外皮２０６によって被覆されていてもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プラズマ密度情報測定用プローブは、プラズマ処理に関する被処理物よりも手前側に挿設可能に構成されているので、プラズマ密度情報測定用プローブを被処理物よりも手前側に挿設して配設することで、被処理物に対してプラズマ密度情報測定用プローブが影になり難く、プラズマ密度情報の測定、プラズマ密度情報の変化の監視、およびプラズマ処理を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例に係る測定プローブの構成を示す一部縦断面図である。
【図３】本実施例に係るエッチング処理の流れを示すフローチャート図である。
【図４】吸収周波数を求める説明に供するグラフである。
【図５】変形例に係る装置の構成を示すブロック図である。
【図６】吸収波形の吸収率の時間的変化に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する説明に供するグラフである。
【図７】半値幅，Ｑ値の時間的変化に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する説明に供するグラフである。
【図８】同一周波数におけるプラズマ密度情報測定用電力の反射または吸収率の時間的変化に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する説明に供するグラフである。
【図９】吸収波形の周波数微分の極大，極小の周波数、もしくは極大，極小値の時間的変化に基づいてプラズマ密度情報の時間的変化を監視する説明に供するグラフであって、（ａ）は吸収波形のグラフ、（ｂ）はその周波数微分のグラフである。
【図１０】さらなる変形例に係る測定プローブを用いたときの装置の構成を示す図である。
【図１１】プラズマ密度情報を測定するための従来の手法の説明に供する図である。
【図１２】プラズマ密度情報を測定するための従来の手法の説明に供する図である。
【図１３】測定プローブの配設位置をそれぞれ変えたときの電子密度の測定結果を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、さらなる変形例に係る測定プローブの断面図であって、（ｂ）はその平面図である。
【図１５】生成用電力をそれぞれ変えたときのチャンバ中心での電子密度，および壁から２．５ｍｍでの吸収周波数の測定結果を示すグラフである。
【図１６】生成用電力をそれぞれ変えたときのチャンバ中心，壁から２．５ｍｍでの吸収率の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
６　…　生成用電力制御部
７　…　測定プローブ
８　…　測定用電源
ＰＭ　…　プラズマ
Ｗ　…　基板
【図１】
2004055324.tif 000003
【図２】
2004055324.tif 000004
【図３】
2004055324.tif 000005
【図４】
2004055324.tif 000006
【図５】
2004055324.tif 000007
【図６】
2004055324.tif 000008
【図７】
2004055324.tif 000009
【図８】
2004055324.tif 000010
【図９】
2004055324.tif 000011
【図１０】
2004055324.tif 000012
【図１１】
2004055324.tif 000013
【図１２】
2004055324.tif 000014
【図１３】
2004055324.tif 000015
【図１４】
2004055324.tif 000016
【図１５】
2004055324.tif 000017
【図１６】
2004055324.tif 000018