(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理室内に配置され被処理体を置く載置面を有する下部電極と、
前記処理室内に配置され前記下部電極の載置面に対向する上部電極と、
前記処理室内に交流電界を発生させてプラズマを励起する高周波電源と、
前記上部電極と前記高周波電源の間に設けられたマッチング回路と、
前記下部電極と接地との間に接続され回路特性が変更自在な第１のフィルタと、
前記プラズマの状態を検出するセンサと、
このセンサから出力される検出結果により前記第１のフィルタの回路特性を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１項記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、前記下部電極の載置面と対向する領域に分布するプラズマを最大とする第１の制御モードと前記処理室の内壁面に到達するプラズマを最大とする第２の制御モードとを多段階又は任意に切り換えるスイッチを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１項記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、複数の制御モードを切り換えることにより、前記処理室内に前記制御モードのそれぞれに対応した所定のプラズマ分布を実現することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３項記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、前記第１のフィルタの回路特性をプロセス中に変化させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項２記載のプラズマ処理装置において、
前記センサは、前記第１のフィルタに流れる電流の値を検出し、
前記制御手段は、前記第１の制御モードが選択されている場合に、前記電流の値が大きくなる方向に制御し、前記第２の制御モードが選択されている場合に、前記電流の値が小さくなる方向に制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項２記載のプラズマ処理装置において、
前記センサは、前記第１のフィルタにかかる電圧の値を検出し、
前記制御手段は、前記第１の制御モードが選択されている場合に、前記電圧の値が小さくなる方向に制御し、前記第２の制御モードが選択されている場合に、前記電圧の値が大きくなる方向に制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項２記載のプラズマ処理装置において、
前記センサは、前記処理室の内壁面の所定領域に到達するイオンの数を検出し、
前記制御手段は、前記第１の制御モードが選択されている場合に、前記イオンの数が少なくなる方向に制御し、前記第２の制御モードが選択されている場合に、前記イオンの数が多くなる方向に制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１〜４何れか１項記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、前記センサから出力された検出結果を演算処理して得られた値に合わせて前記第１のフィルタの回路特性を制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記下部電極に接続され前記下部電極と前記上部電極との間にバイアスを印加する電源と、
前記上部電極と前記接地との間に接続され回路特性が変更自在な第２のフィルタとを更に備え、
前記制御手段は、前記センサから出力される検出結果により前記第２のフィルタの回路特性を制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
前記センサは、前記第２のフィルタに流れる電流の値を検出し、
前記制御手段は、前記電流の値が大きくなる方向に制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
前記センサは、前記第２のフィルタにかかる電圧の値を検出し、
前記制御手段は、前記電圧の値が小さくなる方向に制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
前記センサは、前記処理室の内壁面の所定領域に到達するイオンの数を検出し、
前記制御手段は、前記イオンの数が少なくなる方向に制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、前記センサから出力された検出結果を演算処理して得られた値に合わせて前記第１及び第２のフィルタの回路特性を制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１４】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、前記処理室内における異常放電の発生が抑制されるように前記第１のフィルタの回路特性を適宜制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１５】
請求項９記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、前記処理室内における異常放電の発生が抑制されるように前記第１及び第２のフィルタの回路特性を適宜制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１６】
請求項１〜８及び１４何れか１項記載のプラズマ処理装置において、
前記第１のフィルタは、１０００ｐＦ以下の容量又は５μＨ以上のインダクタンスを有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１７】
請求項９〜１３及び１５何れか１項記載のプラズマ処理装置において、
前記第１及び第２のフィルタは、１０００ｐＦ以下の容量又は５μＨ以上のインダクタンスを有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１８】
請求項９〜１３，１５，１７何れか１項記載のプラズマ処理装置において、
前記第１のフィルタは、直流成分の通過を阻止する第１のモジュールと、前記交流電界の周波数に対する回路定数が変更自在な第２のモジュールと、前記バイアスの周波数成分の通過を阻止する第３のモジュールとを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１９】
請求項９〜１３，１５，１７，１８何れか１項記載のプラズマ処理装置において、
前記第２のフィルタは、直流成分の通過を阻止する第１のモジュールと、前記バイアスの周波数に対する回路定数が変更自在な第２のモジュールと、前記高周波電界の周波数成分の通過を阻止する第３のモジュールとを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２０】
請求項１８記載のプラズマ処理装置において、
前記第１のフィルタは、前記第１及び第２のモジュールと前記第３のモジュールとの間を静電的又は電磁的に遮蔽する遮蔽板を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２１】
請求項１９記載のプラズマ処理装置において、
前記第２のフィルタは、前記第１及び第２のモジュールと前記第３のモジュールとの間を静電的又は電磁的に遮蔽する遮蔽板を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２２】
気密な処理室内に配置され被処理体を置く載置面を有するサセプタと、
このサセプタの載置面の対向位置に交流電界を発生させてプラズマを励起させる電界発生手段と、
前記サセプタと接地との間に接続され回路特性が変更自在な第１のフィルタと、
前記プラズマの状態を検出するセンサと、
このセンサから出力される検出結果により前記第１のフィルタの回路特性を制御する制御手段と
を備えたプラズマ処理装置において、
前記第１のフィルタは、直流成分の通過を阻止する第１のモジュールと、前記交流電界の周波数に対応する回路定数が変更自在な第２のモジュールとを有する
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、プラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置やフラットパネルディスプレイの製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うために、プラズマ処理装置が多用されている。このプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した例を説明する。図９は、従来のプラズマ処理装置を用いたエッチング装置の一構成例を示す図である。
処理室５１１内には、ウェーハＷを置く載置面を有するサセプタ５２１と、このサセプタ５２１の載置面に平行に上部電極５３１とが配置されている。サセプタ５２１は下部電極を兼ねている。
処理室５１１の底部には、処理室５１１内を所定の真空度に排気するための排気口５１３が設けられ、処理室５１１の側壁には、処理室５１１内にプロセスガスを供給するためのガス供給ノズル５１４が設けられている。
【０００３】
上部電極５３１には、マッチング回路５３５を介して、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源５３４が接続されている。電源５３４から上部電極５３１に周波数が６０ＭＨｚの高周波電力の供給が開始されると、上部電極５３１とサセプタ５２１との間の空間に周波数が６０ＭＨｚの電界が形成される。この電界はノズル５１４から供給されたガスを電離させてプラズマＰを生成し、このプラズマＰがサセプタ５２１の載置面上に置かれたウェーハＷのエッチングに利用される。
【０００４】
エッチング処理を行う場合には、プラズマＰの分布が処理室５１１全体に広がらず、サセプタ５２１の載置面上に高密度に分布していることが望ましい。エッチング処理を効率的に行えると共に、プラズマＰによる処理室５１１の内壁面へのエッチングを抑制して処理室５１１の寿命を延ばせるからである。
そこで、このエッチング装置では、サセプタ５２１と接地との間に、ＬＣ直列共振回路からなるフィルタ５２７を挿入している。このフィルタ５２７の共振周波数は、上部電極５３１に供給される高周波電力の周波数と同じ６０ＭＨｚに設計されている。例えば、Ｌ＝０．０７μＨ、Ｃ＝１００ｐＦとすることにより、フィルタ５２７の共振周波数を６０ＭＨｚとすることができる。このフィルタ５２７の周波数特性は図１０において実線で示すようになり、そのインピーダンスは６０ＭＨｚで最小となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマＰが発生すると、プラズマバルクと上部電極５３１又はサセプタ５２１との間にイオンシースＳＨができる。このイオンシースＳＨの層では電界が形成されるので、プラズマＰの発生によって上部電極５３１とサセプタ５２１との間に新たに容量が発生する。例えば、シースＳＨにより２００ｐＦの容量が発生したとすると、フィルタ５２７の共振周波数を上述したように６０ＭＨｚに設計しても、上部電極５３１からサセプタ５２１及びフィルタ５２７を経て接地に至る第１の経路の周波数特性は図１０において点線で示すようになり、第１の経路の共振周波数は７４ＭＨｚとなる。したがって、従来のようにイオンシースＳＨの影響を考慮せずにフィルタ５２７を設計しても、プラズマＰ発生時に高周波電力の周波数で共振がとれないので、第１の経路のインピーダンスを十分小さくすることができなかった。このため、プラズマＰをサセプタ５２１の載置面上に十分に集中させることができないという問題があった。
【０００６】
また、上部電極５３１に供給する高周波電力の電力値、処理室５１１内の圧力、プロセスガスの種類又は混合比等のプロセス条件を変えると、上述したイオンシースＳＨによる容量も変化する。このため、仮に所定のプロセス条件下でプラズマを生成したときにできるイオンシースＳＨの影響を考慮した上でフィルタ５２７を設計したとしても、それと異なるプロセス条件下では高周波電力の周波数（例えば６０ＭＨｚ）で共振がとれないという問題があった。
【０００７】
また、上述したようにエッチング処理を行う場合にはプラズマＰをサセプタ５２１の載置面上に集中的に分布させたほうがよいが、処理室５１１内部のクリーニングを行う場合にはむしろプラズマＰを処理室５１１全体に拡散させた方がよい。このように処理の目的に応じて好ましいプラズマ分布が異なるのであるが、従来はエッチング処理用にフィルタ５２７が設計され、その特性が固定されていたので、好ましい条件で処理室５１１内部のクリーニングを行うことができないという問題があった。
【０００８】
また、エッチングプロセス中に処理室５１１の内壁面等に付着した堆積物が剥がれてパーティクルになると、そのパーティクルがウェーハＷ上に付着し、ウェーハＷに形成される素子の歩留まり低下の原因となる。したがって、処理室５１１の内壁面等には堆積物がまったく付着しないか、付着するにしてもプロセス中に剥がれないように安定して付着することが望ましい。しかし、堆積物の付着状態は上述したようなプロセス条件によって変化する。このため、プロセス条件を変更して処理を行なった場合に、堆積物の付着状態が変化してパーティクルが発生し、このパーティクルが原因で歩留まりが低下することがあった。
以上の問題はプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した場合に限らず、プラズマ処理装置に共通の問題である。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、プラズマ処理の目的に応じて好ましいプラズマ分布を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、気密な処理室内に配置され被処理体を置く載置面を有する下部電極と、処理室内に配置され下部電極の載置面に対向する上部電極と、処理室内に交流電界を発生させてプラズマを励起する高周波電源と、上部電極と高周波電源の間に設けられたマッチング回路と、下部電極と接地との間に接続され回路特性が変更自在な第１のフィルタと、プラズマの状態を検出するセンサと、このセンサから出力される検出結果により第１のフィルタの回路特性を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。これにより、下部電極の載置面の対向位置に交流電界を発生させる電界発生手段から下部電極及びフィルタを経て接地に至る第１の経路のインピーダンスをプラズマの状態に応じて調整することができる。
ここで、制御手段は、例えばエッチング又はＣＶＤなどの処理を行うために下部電極の載置面と対向する領域に分布するプラズマを最大とする場合には、第１の経路のインピーダンスが小さくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御するとよい（このモードを第１の制御モードと呼ぶ）。また、処理室内部のクリーニングを行うために、プラズマを処理室全体に拡散させ、処理室の内壁面に到達するプラズマを最大とする場合には、上記第１の経路のインピーダンスが大きくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御するとよい（このモードを第２の制御モードと呼ぶ）。
このようにプラズマの状態を検出し、その検出結果に基づいて第１のフィルタの回路特性を制御することにより、プラズマが発生してイオンシースができ、またこのイオンシースの状態が変化しても、その影響を受けずに、プラズマ処理に適したプラズマ分布を実現することができる。
なお、平行平板型のプラズマ処理装置の場合、電界発生手段は、下部電極の載置面と平行に配置された対向電極と、この電極に高周波電力を供給する電源とからなる。また、センサは、例えば、第１のフィルタを流れる電流の値、第１のフィルタにかかる電圧の値、上記電流と電圧との位相差、対向電極に流れる電流の値、対向電極にかかる電圧の値、第１のフィルタの電流・電圧と対向電極の電流・電圧との位相差などを検出するものであればよい。また、処理室の壁（下部電極及び対向電極を除く）や窓に取り付けたセンサの出力信号を第１のフィルタの制御に用いてもよい。また、これらを共用してもよい。
【００１１】
また、制御手段は、第１の制御モードと第２の制御モードとを多段階又は任意に切り換えるスイッチを有するようにしてもよい。この２つの制御モードをスイッチを切り換えることで実現できるので、エッチングなどの処理のみならずクリーニングをも好ましい状態で行うことができる。
【００１２】
また、制御手段は、複数の制御モードを切り換えることにより、処理室内に各制御モードに対応した所定のプラズマ分布を実現するようにしてもよい。これにより、プロセス条件が変更され、処理室の内壁面への堆積物の付着状態が変化しても、それに応じて処理室の内壁面に到達するプラズマの量を調整することで、堆積物が剥離してパーティクルになることを抑制できる。
ここで、制御手段は、第１のフィルタの回路特性をプロセス中に変化させるという機能を有していてもよい。例えば、処理室の内壁面に到達するプラズマの量を周期的に変化させてもよいし、処理室の壁の温度等に基づいて内壁面に到達するプラズマの量を変化させてもよい。これにより、処理室の内壁面に付着する堆積物を安定させることができる。
【００１３】
また、センサが第１のフィルタに流れる電流の値を検出するものである場合、制御手段は、第１の制御モードが選択されていると、電流の値が大きくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御し、第２の制御モードが選択されていると、電流の値が小さくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。
また、センサが第１のフィルタにかかる電圧の値を検出するものである場合、制御手段は、第１の制御モードが選択されていると、電圧の値が小さくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御し、第２の制御モードが選択されていると、電圧の値が大きくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。
【００１４】
また、センサが処理室の内壁面の所定領域に到達するイオンの数を検出するものである場合、制御手段は、第１の制御モードが選択されていると、イオンの数が少なくなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御し、第２の制御モードが選択されていると、イオンの数が多くなる方向に第１のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。
また、制御手段は、単一又は複数のセンサから出力された検出結果を演算処理して得られた値に合わせて第１のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。これにより、検出結果をそのまま制御に使用する場合よりも、適切な制御が可能となる。
【００１５】
また、本発明は、下部電極に接続され下部電極と電界発生手段との間にバイアスを印加する電源と、電界発生手段と接地との間に接続され回路特性が変更自在な第２のフィルタとを更に備え、制御手段は、センサから出力される検出結果により第２のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。下部電極と電界発生手段との間にバイアスを印加することにより、プラズマのエネルギー及び異方性を制御することができる。このとき、下部電極から電界発生手段及び第２のフィルタを経て接地に至る第２の経路のインピーダンスをプラズマの状態に応じて調整できるので、プラズマが発生してイオンシースができ、またこのイオンシースの状態が変化しても、その影響を受けずに、正確な制御ができる。
ここで、センサは、例えば、第２のフィルタを流れる電流の値、第２のフィルタにかかる電圧の値、上記電流と電圧との位相差、下部電極に流れる電流の値、下部電極にかかる電圧の値、第２のフィルタの電流・電圧と下部電極の電流・電圧との位相差などを検出するものであればよい。また、処理室の壁（下部電極及び対向電極を除く）や窓に取り付けたセンサの出力信号を第２のフィルタの制御に用いてもよい。また、これらを共用してもよい。
【００１６】
センサが第２のフィルタに流れる電流の値を検出するものである場合、制御手段は、電流の値が大きくなる方向に第２のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。
また、センサが第２のフィルタにかかる電圧の値を検出するものである場合、制御手段は、電圧の値が小さくなる方向に第２のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。
また、センサが処理室の内壁面の所定領域に到達するイオンの数を検出するものである場合、制御手段は、イオンの数が少なくなる方向に第２のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。
また、制御手段は、単一又は複数のセンサから出力された検出結果を演算処理して得られた値に合わせて第１及び第２のフィルタの回路特性を制御するようにしてもよい。これにより、検出結果をそのまま制御に使用する場合よりも、適切な制御が可能となる。
【００１７】
また、制御手段は、処理室内における異常放電の発生が抑制されるように、第１のフィルタの回路特性を適宜制御するようにしてもよい。あるいは、処理室内における異常放電の発生が抑制されるように、第１及び第２のフィルタの回路特性を適宜制御するようにしてもよい。
【００１８】
また、第１のフィルタは、５μＨ以上のインダクタンス又は１０００ｐＦ以下の容量を含むように構成されてもよい。あるいは、第１及び第２のフィルタは、５μＨ以上のインダクタンス又は１０００ｐＦ以下の容量を含むように構成されてもよい。これにより、プロセス条件に応じてイオンシースによるインダクタンス及び容量が変化した場合でも、フィルタの回路特性をごくわずかに変化させるだけで、又は変化させなくても、容易に上記第１，第２の経路のインピーダンスをプラズマの状態に応じて調整することができる。
【００１９】
また、本発明は、気密な処理室内に配置され被処理体を置く載置面を有するサセプタと、このサセプタの載置面の対向位置に交流電界を発生させてプラズマを励起させる電界発生手段と、サセプタと接地との間に接続され回路特性が変更自在な第１のフィルタと、プラズマの状態を検出するセンサと、このセンサから出力される検出結果により第１のフィルタの回路特性を制御する制御手段とを備えたプラズマ処理装置において、第１のフィルタは、直流成分の通過を阻止する第１のモジュールと、交流電界の周波数に対応する回路定数が変更自在な第２のモジュールとを有することを特徴とする。
さらに、下部電極にバイアス用電源が接続されている場合には、第１のフィルタは、バイアスの周波数成分の通過を阻止する第３のモジュールとを有するようにしてもよい。この場合、第１のフィルタは、第１及び第２のモジュールと第３のモジュールとの間を静電的又は電磁的に遮蔽する遮蔽板を有するようにしてもよい。また、第２のフィルタは、直流成分の通過を阻止する第１のモジュールと、バイアスの周波数に対する回路定数が変更自在な第２のモジュールと、高周波電界の周波数成分の通過を阻止する第３のモジュールとを有するようにしてもよい。この場合、第２のフィルタは、第１及び第２のモジュールと第３のモジュールとの間を静電的又は電磁的に遮蔽する遮蔽板を有するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここでは、本発明をエッチング装置に適用した場合を例に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態であるエッチング装置の構成を示す図である。この図では一部構成について断面構造が示されている。
【００２１】
このエッチング装置の処理室１１は、気密に閉塞自在な円筒形状の処理容器１２内に形成される。この処理容器１２は、アルミニウムなどの導電材料で形成されている。処理容器１２の底部には、真空ポンプ（図示せず）に通ずる排気口１３が設けられており、処理室１１を所望の真空度にすることができる。
また、処理容器１２の底部には、絶縁板２３を介して支持台２２が設けられてており、この支持台２２上に円柱状のサセプタ２１が固定されている。このサセプタ２１はエッチング対象のウェーハ（被処理体）Ｗを置くための水平な載置面を有している。サセプタ２１は下部電極を兼ねており、アルミニウムなどの導電材料で形成される。
【００２２】
処理室１１の上部空間には、複数の貫通孔３１Ａが設けられた円盤状の上部電極３１が、サセプタ２１の載置面と平行に配置されている。この上部電極３１は単結晶シリコンなどの導電材料で形成され、支持体３２の下部に固定されている。
支持体３２はアルミニウムなどの導電材料で形成され、上部電極３１を底面として内部に中空円柱を構成している。そして、絶縁リング３３を介して処理容器１２の上部開口を閉塞するように取り付けられている。支持体３２の上面中央にはガス導入口３２Ａが設けられ、このガス導入口３２Ａにはガス導入管３９が接続されている。このガス導入管３９からＡｒ及びＯ2 などのプロセスガスが導入される。
【００２３】
また、上部電極３１と同電位の支持体３２には高周波電源３４が接続されている。この高周波電源３４は、数十ＭＨｚ程度の周波数で、電力値が５ｋＷ程度の高周波電力を出力するものであればよい。ここでは周波数が６０ＭＨｚ、電力値が３．３ｋＷの高周波電力を出力するものとする。また、この高周波電源３４と支持体３２との間には、これらのインピーダンスを整合させるマッチング回路３５が接続されている。このマッチング回路３５は例えば可変コンデンサで構成され、その容量はコントローラ３６で制御される。
【００２４】
一方、サセプタ２１は、リアクタンスが変更自在な共振回路からなる第１のフィルタ２７を介して接地されている。上部電極３１からサセプタ２１及びフィルタ２７を経て接地に至る経路を第１の経路と呼ぶ。フィルタ２７のリアクタンスを変更することにより、上部電極３１に供給される高周波電力の周波数（６０ＭＨｚ）に対する第１の経路のインピーダンスを調整することができる。
さらに、処理室１１内で発生するプラズマＰの状態に基づいてフィルタ２７に流れる電気信号を検出するセンサ２８と、このセンサ２８から出力される検出結果によりフィルタ２７のリアクタンスを制御する制御手段が設けられている。図１に示したエッチング装置では、フィルタ２７の制御手段の機能をマッチング回路３５のコントローラ３６にもたせているが、フィルタ２７の制御手段を別個に設けてもよい。
【００２５】
ここで、フィルタ２７について更に説明する。
図２は、フィルタ２７の構成を示す回路図である。このフィルタ２７は、直流成分の通過を阻止する第１のモジュール２７Ａと、上部電極３１に供給される高周波電力の周波数に対するリアクタンスが変更自在な第２のモジュール２７Ｂとを有している。
高周波電源３４から上部電極３１に高周波電力を供給すると、サセプタ２１には数百Ｖ程度の直流電圧が発生する。第１のモジュール２７Ａは例えばコンデンサ２７ｐからなり、サセプタ２１から接地への直流成分の通過を阻止することにより、直流成分の短絡を防止できる。
【００２６】
一方、第２のモジュール２７Ｂは、例えばコイル２７ｒとコンデンサ２７ｑとの直列回路（ＬＣ直列共振回路）で構成される。この場合、コイル２７ｒのインダクタンス及びコンデンサ２７ｑの容量の少なくとも一方を可変とすればよい。ここではコイル２７ｒのインダクタンスを可変とし、コンデンサ２７ｑの容量を固定とする。なお、第２のモジュール２７Ｂが図２に示すようなＬＣ直列共振回路の場合には、第２のモジュール２７Ｂのコンデンサ２７ｑで第１のモジュール２７Ａのコンデンサ２７ｐを兼ねてもよい。
【００２７】
フィルタ２７のインダクタンスＬ（すなわち、コイル２７ｒのインダクタンス）と容量Ｃ（すなわち、コンデンサ２７ｐ，２７ｑの合成容量）とからなるリアクタンスは、イオンシースＳＨによるインダクタンスＬSH及び容量ＣSHや、処理容器１２及び電極（サセプタ２１、上部電極３１）の構造を考慮し、所定のプロセス条件の下で上記第１の経路の共振周波数ｆ1 が上部電極３１に供給される高周波電力の周波数（６０ＭＨｚ）と等しくなり、その周波数に対するインピーダンスが最小となるように設計される。ただし、プロセス条件に応じてイオンシースＳＨによるインダクタンスＬSH及び容量ＣSHが変化した場合でも上記第１の経路のインピーダンスを最小とすることができるように、また処理室１１内部のクリーニングの際には上記第１の経路のインピーダンスを十分大きくできるように、フィルタ２７のリアクタンスの範囲が設定される。
【００２８】
例えば、次のようなプロセス条件の下でフィルタ２７を設計する。
・高周波電力の周波数：６０ＭＨｚ、電力値：１．０〜５．０ｋＷ
・処理圧力：０．６〜１０Ｐａ
・プロセスガス：Ａｒ＝１００〜５００sccm、Ｏ2 ＝５〜１５sccm
（sccm＝standard cubic centimeter per minute）
この条件の下でプラズマＰを発生させたときにできるイオンシースＳＨによる容量ＣSHは、およそ１００〜３００ｐＦである。一方、フィルタ２７を含む第１の経路の共振周波数ｆ1 は、次のように表される。
ｆ1 ＝ １/[２π(ＬＣ1)1/2]                        ・・・（１）
Ｃ1 ＝ Ｃ・ＣSH/(Ｃ＋ＣSH)）                     ・・・（２）
ＣSH＝２００ｐＦの場合にｆ1 ＝６０ＭＨｚとするために、Ｃ＝２００ｐＦ、５０ｎＨ≦Ｌ≦１１０ｎＨとする。
【００２９】
あるいは、イオンシースＳＨによるインダクタンスＬSHの変動範囲上限よりも十分に大きい固定インダクタンスＬ、又はイオンシースＳＨによる容量ＣSHの変動範囲下限よりも十分に小さい固定容量Ｃを用いて、フィルタ２７を構成してもよい。この場合、例えば、固定インダクタンスＬを５μＨ以上、固定容量Ｃを１０００ｐＦ以下とするとよい。これにより、プロセス条件に応じてイオンシースＳＨによるインダクタンスＬSH及び容量ＣSHが変化した場合でも、それに影響されることなく、上記第１の経路のインピーダンスを最小又は十分大きくできるように、フィルタ２７のリアクタンスの範囲を設定することができる。
なお、フィルタ２７をコンデンサ２７ｑのみで構成し、このフィルタ２７を介してサセプタ２１を接地に接続する配線のインダクタンスを利用してＬＣ共振回路を構成するようにしてもよい。
【００３０】
次に、センサ２８について更に説明する。
図３は、センサ２８の構成を示す図である。このセンサ２８は、フィルタ２７に流れる電流の値を検出してコントローラ３６に出力する高周波電流センサ２８Ａと、フィルタ２７にかかる電圧の値を検出してコントローラ３６に出力する高周波電圧センサ２８Ｂとから構成されている。
電流センサ２８Ａ及び電圧センサ２８Ｂの出力側に、６０ＭＨｚのみを通過させるフィルタ（図示せず）を挿入することにより、上部電極３１に供給される高周波電力の周波数のみを正確に検出することができる。
【００３１】
次に、フィルタ２７の制御手段としてのコントローラ３６について更に説明する。
センサ２８が電流センサ２８Ａと電圧センサ２８Ｂとから構成される場合、コントローラ３６は、センサ２８が検出した電流及び電圧から両者の位相差を求めてフィルタ２７の消費電力値を算出する機能と、検出した電流値又は電圧値と算出した電力値とを基にフィルタ２７のリアクタンスを制御する機能とを有している。あるいは、処理容器１２の高周波の等価回路をコントローラ３６に予め記憶させておき、フィルタ２７の出力によりサセプタ２１と処理容器１２の側壁にゆく電流を算出し、フィルタ２７のリアクタンスを制御する機能をもたせてもよい。
フィルタ２７のリアクタンス制御については、それ単独で行ってもよいし、所定のシーケンスにしたがいマッチング回路３５の容量制御と組み合わせて行ってもよい。
【００３２】
また、コントローラ３６は、サセプタ２１の載置面と対向する領域に分布するプラズマＰが最大となるように制御する第１の制御モードと、処理室１１の内壁面に到達するプラズマＰが最大となるように制御する第２の制御モードとを切り換えるスイッチ（図示せず）を有している。第１の制御モードはエッチング処理を行うときに選択され、第２の制御モードはクリーニングを行う場合にときに選択される。
【００３３】
コントローラ３６は、第１の制御モードが選択されると、上部電極３１に供給される高周波電力の周波数に対する第１の経路のインピーダンスが最小になるようにフィルタ２７のリアクタンスを制御する。例えば、フィルタ２７を通過する電流の値が最大となるようにフィルタ２７の容量Ｃを制御する。また、第２の制御モードが選択されると、高周波電力の周波数に対する第１の経路のインピーダンスが十分大きくなるようにフィルタ２７のリアクタンスを制御する。例えば、フィルタ２７を通過する電流の値が十分小さくなるようにフィルタ２７の容量Ｃを制御する。
【００３４】
このように、フィルタ２７を通過する電流の値自体を基に制御してもよいが、サセプタ２１からインシュレータ（図示せず）などの他の部材や回路に流れる電流も考慮に入れて、サセプタ２１に入射する全電流を見積もり制御する方が好ましい。
なお、フィルタ２７にかかる電圧の値がそれぞれ大きく又は小さくなるように、フィルタ２７のリアクタンスを制御してもよい。
【００３５】
以上のように、検出した電流値又は電圧値のように、センサ２８から出力された検出結果をそのまま制御に使用してもよいが、その検出結果を所定のモデルにあてはめ演算処理して得られた値を制御に使用してもよい。ここでいうモデルとは、例えばフィルタ２７を通過する電流の値から、そのときの処理室１１内におけるプラズマ分布を示す指数を算出する計算式である。このモデルを用いることで、より適切な制御が可能となる。
【００３６】
次に、図１に示したエッチング装置の動作について説明する。
エッチング処理時の動作から説明する。
まず、ウェーハＷをサセプタ２１の載置面に置いた状態で、処理室１１内を例えば２．７Ｐａ程度の真空度にする。この真空度を維持しつつ、ガス導入管３９から支持体３２と上部電極３１との間に空間にＡｒ及びＯ2 をそれぞれ４００sccmの流量で導入する。このガスは上記空間を広がり、上部電極３１に複数設けられた貫通孔３１Ａから処理室１１内に供給される。このとき処理室１１内に供給されたガスは、ウェーハＷの被処理面に対して均一に吐出される。
【００３７】
この状態で高周波電源３４から周波数が６０ＭＨｚ、電力値が３．３ｋＷの高周波電力を上部電極３１に供給する。この高周波電力は処理室１１内に周波数が６０ＭＨｚの交流電界を形成し、サセプタ２１又は処理容器１２から接地に抜ける。処理室１１内に形成された電界は、処理室１１内に供給されたガスを電離させてプラズマＰを生成する。このときプラズマＰの外周部に電界を伴うイオンシースＳＨができ、このイオンシースＳＨにより上部電極３１とサセプタ２１との間に新たにおよそ２００ｐＦの容量ＣSHが発生する。
【００３８】
プラズマＰが安定するのを待ち、センサ２７は、サセプタ２１と接地との間に介在するフィルタ２７に流れる電流の値と、このフィルタ２７の両端にかかる電圧の値を検出して、コントローラ３６に出力する。コントローラ３６は検出された電流値と電圧値とから電力の値を算出する。コントローラ３６においてはエッチング処理に適した第１の制御モードが選択されているので、コントローラ３６は検出された電流値が大きくなる方向にフィルタ２７のリアクタンスを制御して、上部電極３１からサセプタ２１及びフィルタ２７を経て接地に至る第１の経路のインピーダンスを小さくする。
【００３９】
図４は、フィルタ２７を含む上記第１の経路の周波数特性を示す図であり、共振周波数ｆ1 が６０ＭＨｚである特性を実線で、７４ＭＨｚである特性を破線で示している。この図からも分かるように、６０ＭＨｚに対する上記第１の経路のインピーダンスは第１の経路の共振周波数ｆ1 が６０ＭＨｚのとき最小となる。したがって、第１の経路の共振周波数が６０ＭＨｚとなるようにフィルタ２７の容量Ｃは制御される。フィルタ２７の容量Ｃが２００ｐＦであり、イオンシースＳＨの影響でおよそ１００〜３００ｐＦの容量ＣSHが発生している状況下では、（１）式及び（２）式から分かるように、フィルタ２７のインダクタンスＬはおよそ５０〜１１０ｎＨの範囲で調整される。
なお、センサ２８による検出と、この検出結果に基づくコントローラ３６によるフィルタ２７の制御は、１回行なった後で固定するようにしてもよいし、随時繰り返し行うようにしてもよい。
【００４０】
このように、フィルタ２７を通過する電流に基づいて上記第１の経路の６０ＭＨｚに対するインピーダンスが最小となるように制御することにより、上部電極３１に供給された高周波電力のうち処理容器１２に向かう割合が従来よりも減少し、サセプタ２１に向かう割合が更に増大する。これにより、この高周波電力により生成されるプラズマＰの分布は処理室１１全体に広がらず、サセプタ２１の載置面上に集中するので、このプラズマＰを利用したウェーハＷのエッチング処理を従来よりも効率よく行うことができる。また、処理容器１２の内壁面に到達するプラズマＰが従来より減少するので、プラズマＰによる処理容器１２の内壁面へのエッチングを抑制して、処理容器１２の寿命を延ばすことができると共に、パーティクルの発生を低減することができる。
【００４１】
次に、異なるプロセス条件の下でエッチング処理を行う場合について説明する。例えば、プロセス条件を次のように変更する。
・高周波電力の周波数：６０ＭＨｚ、電力値：１．０〜１．５ｋＷ
・処理圧力：２．７Ｐａ
・プロセスガス：Ａｒ＝３００〜４００sccm、Ｏ2 ＝５〜２０sccm
この条件の下ではイオンシースＳＨによりおよそ３００〜４００ｐＦの容量ＣSHが発生するので、上述したのと同様の制御によりフィルタ２７のインダクタンスＬをおよそ５０〜６０ｎＨの範囲で調整することで、上記第１の経路の共振周波数を６０ＭＨｚにして、６０ＭＨｚに対する上記第１の経路のインピーダンスを最小にすることができる。したがって、プロセス条件を変更してイオンシースＳＨの状態が変化した場合でも、そのプロセス条件に合わせて設計されたフィルタを用意することなく、エッチング処理に適したプラズマ分布を実現することができる。
【００４２】
次に、処理室１１内部のクリーニングについて説明する。プラズマＰの生成、フィルタ２７の消費電力値の算出までの動作は、エッチング処理の場合と同じである。
クリーニングを行う場合には、コントローラ３６において第２の制御モードが選択されているので、コントローラ３６は検出された電流の値が小さくなる方向にフィルタ２７のリアクタンスを制御して、上部電極３１からサセプタ２１及びフィルタ２７を経て接地に至る第１の経路のインピーダンスを大きくする。
【００４３】
図４からも分かるように、６０ＭＨｚに対する上記第１の経路のインピーダンスは第１の経路の共振周波数ｆ1 が６０ＭＨｚから離れるにしたがって大きくなる。したがって、ここでは第１の経路の共振周波数が６０ＭＨｚ（励起周波数）から大きく離れるようにフィルタ２７のインダクタンスＬを制御する。高い周波数又は低い周波数に第１の経路の共振をもってきてもよい。
【００４４】
このように、フィルタ２７を通過する電流に基づいて上記第１の経路の６０ＭＨｚに対するインピーダンスが大きくなるように制御することにより、上部電極３１に供給された高周波電力のうちサセプタ２１に向かう割合が減少し、処理容器１２に向かう割合が増大する。これにより、この高周波電力により生成されるプラズマＰの分布は処理室１１全体に広がり、処理室１１の内壁面に到達するプラズマＰが増大するので、処理室１１内部のクリーニングを効率よく行うことができる。
このように、コントローラ３６はスイッチにより２つの制御モードが切換可能であるので、エッチング処理のみならずクリーニングをも好ましい状態で行うことができる。
【００４５】
なお、図１に示したエッチング装置において、電圧センサ２８Ｂは、フィルタ２７の一部の構成であるコンデンサ２７ｐ，２７ｑ又はコイル２７ｒのみにかかる電圧の値を検出するようにしてもよい。
また、センサ２８を電流センサ２８Ａのみで構成してもよい。この場合、コントローラ３６は、フィルタ２７に流れる電流の値が大きく又は小さくなる方向に、フィルタ２７のリアクタンスを制御する。この場合も、サセプタ２１に入射する全電流を見積もり制御する方が好ましい。
また、フィルタ２７はリアクタンスが変更自在であるとしたが、抵抗分を含めた回路特性が変更自在であればよい。
また、上記第１の経路のインピーダンスを最小とするためには、必ずしも共振周波数を用いなくてもよく、結果としてインピーダンスが最小とすることができればよい。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態であるエッチング装置の構成を示す図である。この図において、図１と同一部分を同一符号をもって示し、適宜その説明を省略する。
図５に示したエッチング装置は、処理室１１内で発生するプラズマＰの状態を検出するセンサとして、処理容器１２の内壁面に設置された四電極質量分析装置（以下、ＱＭＳと略記する）２９を用いている。ＱＭＳ２９は、処理容器１２の内壁面の所定領域に到達するプラズマイオンの数を検出するものである。
【００４７】
ＱＭＳ２９による検出結果はコントローラ３６Ａに出力される。このコントローラ３６Ａは、処理容器１２の内壁面に設置されたＱＭＳ２９による検出結果に基づいてフィルタ２７のリアクタンスを制御することを除き、図１に示したコントローラ３６と同様の機能を有している。
コントローラ３６Ａは、ウェーハＷのエッチング処理に適した第１の制御モードが選択されると、ＱＭＳ２９が検出するイオンの数、すなわち処理容器１２の内壁面に到達するイオンの数が少なくなる方向にフィルタ２７のリアクタンスを制御する。これにより、プラズマＰは処理室１１全体に広がることなく、サセプタ２１の載置面と対向する領域に高密度で分布することになるので、図１に示したエッチング装置と同様に、エッチング処理を従来よりも効率よく行うことができ、また処理容器５１２の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
また、コントローラ３６Ａは、処理室１１内部のクリーニングに適した第２の制御モードが選択されると、ＱＭＳ２９が検出するイオンの数、すなわち処理室１１の内壁面に到達するイオンの数が多くなる方向にフィルタ２７のリアクタンスを制御する。これにより、処理室１１内部のクリーニングを効率よく行うことができる。
また、ＱＭＳ２９に代えて、処理容器１２から接地に抜ける電流の値を検出する電流センサを用いてもよい。この場合、コントローラは、第１の制御モードにあっては電流センサが検出する電流値が小さくなる方向に、また第２の制御モードにあっては電流センサが検出する電流値が大きくなる方向に、フィルタ２７のリアクタンスを制御すればよい。
【００４９】
図１に示したエッチング装置は、サセプタ２１から接地に抜ける電気信号を基にフィルタ２７を制御するものであり、図５に示したエッチング装置は、処理容器１２から接地に抜ける電気信号を基にフィルタ２７を制御するものであったが、両者を組み合わせ、２つの電気信号を基にフィルタ２７を最適に制御するようにしてもよい。
【００５０】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態であるエッチング装置の構成を示す図である。この図において、図１と同一部分を同一符号をもって示し、適宜その説明を省略する。
【００５１】
図６に示したエッチング装置は、プラズマＰを励起するための高周波電力を供給する高周波電源３４の他に、上部電極３１とサセプタ２１との間にバイアスを印加するための高周波電力を供給する高周波電源２４を有する２周波数型のエッチング装置である。上部電極３１とサセプタ２１との間にバイアスを印加することにより、プラズマＰのエネルギー及び異方性を制御しつつエッチングをすることができる。高周波電源２４は、１００ｋＨｚ〜１３ＭＨｚ程度の周波数で、電力値が１．０〜５．０ｋＷ程度の高周波電力を出力するものであればよい。ここでは周波数が２ＭＨｚ、電力値が１．５ｋＷの高周波電力を出力するものとする。なお、クリーニング時には高周波電源２４の出力は停止されるか、又は１００〜５００Ｗの低パワーの出力となる。
この高周波電源２４はマッチング回路２５を介してサセプタ２１に接続されている。このマッチング回路２５は、高周波電源２４とサセプタ２１のインピーダンスを整合させるものであり、例えば可変コンデンサで構成され、その容量はコントローラ２６で制御される。
【００５２】
一方、上部電極３１と同電位の支持体３２は、リアクタンスが変更自在な共振回路からなる第２のフィルタ３７とを介して接地されている。サセプタ２１から上部電極３１，支持体３２，フィルタ３７を経て接地に至る経路を第２の経路と呼ぶ。フィルタ３７のリアクタンスを変更することにより、サセプタ２１に供給される高周波電力の周波数（２ＭＨｚ）に対する第２の経路のインピーダンスを調整することができる。
【００５３】
さらに、フィルタ３７に流れる電気信号を検出するセンサ３８と、このセンサ３８から出力される検出結果によりフィルタ３７のリアクタンスを制御する制御手段が設けられている。図６に示したエッチング装置では、フィルタ３７の制御手段の機能をマッチング回路２５のコントローラ２６にもたせている。
センサ３８及びコントローラ２６については、それぞれ図１に示したセンサ２８及びコントローラ３６と同様に構成され、同様の機能を有している。ただし、フィルタ３７の制御手段としてのコントローラ２６は、サセプタ２１に供給される高周波電力の周波数に対する第２の経路のインピーダンスが小さくなる方向にフィルタ３７のリアクタンスを制御する機能を有していればよい。
【００５４】
ここで、フィルタ３７について更に説明する。
図７は、フィルタ３７の構成を示す回路図である。このフィルタ３７は、直流成分の通過を阻止する第１のモジュール３７Ａと、サセプタ２１に供給される高周波電力の周波数に対するリアクタンスが変更自在な第２のモジュール３７Ｂと、上部電極３１に供給される高周波電力の周波数（６０ＭＨｚ）の通過を阻止する第３のモジュール３７Ｃとを有している。
高周波電源２４からサセプタ２１に高周波電力を供給すると、上部電極３１には数百Ｖ程度の直流電圧が発生する。第１のモジュール３７Ａは例えばコンデンサ３７ｐからなり、上部電極３１から接地への直流成分の通過を阻止することにより、直流成分の短絡を防止できる。
【００５５】
また、第２のモジュール３７Ｂは、例えばコイル３７ｒとコンデンサ３７ｑとの直列回路（ＬＣ直列共振回路）で構成される。この場合、コイル３７ｒのインダクタンス及びコンデンサ３７ｑの容量の少なくとも一方を可変とすればよい。ここではコイル３７ｒのインダクタンスを可変とし、コンデンサ３７ｑの容量を固定とする。なお、第２のモジュール３７Ｂが図７に示すようなＬＣ直列共振回路の場合には、第２のモジュール３７Ｂのコンデンサ３７ｑで第１のモジュール３７Ａのコンデンサ３７ｐを兼ねてもよい。
また、第３のモジュール３７Ｃは、例えばコイル３７ｔとコンデンサ３７ｓとの並列回路で構成され、上部電極３１に供給される高周波電力の周波数（６０ＭＨｚ）近傍に対して高いインピーダンスをもつように設計される。これにより、上部電極３１に供給された高周波電力のフィルタ３７への流入を防止できる。
【００５６】
第１，第２のモジュール３７Ａ，３７Ｂと第３のモジュール３７Ｃとの間には、静電的遮蔽又は電磁的遮蔽を行うアルミニウム製又は鉄製の遮蔽板３７Ｄが配置されている。第３のモジュール３７Ｃと第１，第２のモジュール３７Ａ，３７Ｂとの間に電気的な干渉が発生した場合、第３のモジュール３７Ｃの帯域阻止能力が大幅に低下し、フィルタ３７によるパワーロスが発生して電力効率の低下を招くばかりか、場合によってはフィルタ３７に過度の電流が流れてフィルタ３７を焼損することも起こりうる。遮蔽板３７Ｄを設けることにより、このような問題を防ぐことができる。
【００５７】
このような構成のフィルタ３７のリアクタンスは、所定のプロセス条件の下で上記第２の経路の共振周波数ｆ2 がサセプタ２１に供給される高周波電力の周波数（２ＭＨｚ）と等しくなり、その周波数に対するインピーダンスが最小となるように設計される。プロセス条件に応じてイオンシースＳＨによるインダクタンスＬSH及び容量ＣSHが変化した場合でも上記第２の経路のインピーダンスを最小とすることができるようにリアクタンスの範囲が設定されることも、図１に示したフィルタ２７と同様である。
【００５８】
例えば、次のようなプロセス条件の下でｆ2 ＝２ＭＨｚとするためには、Ｃ＝１５００ｐＦ、１μＨ≦Ｌ≦５０μＨとすればよい。
・上部電極３１に供給される高周波電力
周波数：６０ＭＨｚ、電力値：１．０〜５．０ｋＷ
・サセプタ２１に供給される高周波電力
周波数：２ＭＨｚ、電力値：１．０〜５．０ｋＷ
・処理圧力：０．６〜１０Ｐａ
・プロセスガス：Ａｒ＝２００〜４００sccm、Ｏ2 ＝５〜２０sccm
あるいは、イオンシースＳＨによるインダクタンスＬSHの変動範囲上限よりも十分に大きい固定インダクタンスＬ（例えば５μＨ以上）、又はイオンシースＳＨによる容量ＣSHの変動範囲下限よりも十分に小さい固定容量Ｃ（例えば２００ｐＦ以下）を用いて、フィルタ３７を構成してもよい。
【００５９】
なお、高周波電源２４からサセプタ２１に供給された２ＭＨｚの高周波電力が、やはりサセプタ２１に接続されたフィルタ１２７に流入しないように、フィルタ１２７は図２に示した第１，第２のモジュール２７Ａ，２７Ｂに、２ＭＨｚの周波数の通過を阻止する第３のモジュール（図示せず）が直列接続された構成をしている。この場合、フィルタ１２７のリアクタンスは、第３のモジュールを含めた第１の経路全体の共振周波数ｆ1 が上部電極３１に供給される高周波電力の周波数（６０ＭＨｚ）と等しくなるように設計される。また、第１，第２のモジュール２７Ａ，２７Ｂと第３のモジュールとの間に、静電的遮蔽又は電磁的遮蔽を行うアルミニウム製又は鉄製の遮蔽板を配置することにより、電力効率の低下と焼損を防止できる。
また、図８に示すように、フィルタ１２７を含んだマッチング回路１２５を用いてもよい。
【００６０】
エッチング装置に上述した構成をもたせ、フィルタ３７を通過する電流に基づいて上記第２の経路全体の２ＭＨｚに対するインピーダンスが小さくなる方向に制御することにより、サセプタ２１に供給された高周波電力のうち処理容器１２に向かう割合が減少し、上部電極３１に向かう割合が増大する。これにより、バイアス印加によるプラズマＰのエネルギー及び異方性の制御を従来よりも正確に行うことができる。また、プロセス条件を変更してイオンシースＳＨの状態が変化した場合でも、プラズマＰのエネルギー及び異方性の制御を同じ正確さで行うことができる。
なお、上部電極３１とサセプタ２１との間に印加するバイアスは直流又はパルスバイアスであってもよいので、高周波電源２４に代えて直流電源を用いてもよい。また、プラズマＰの状態を検出するセンサとして、図５に示したＱＭＳなどのように処理容器１２の内壁面に設置されたセンサを用いてもよい。
【００６１】
（第４の実施の形態）
図１に示したコントローラ３６は、処理室１１内にそれぞれ異なるプラズマ分布を実現させる制御モードを複数有し、またこれらの制御モードを切り換えるスイッチ（図示せず）を有していてもよい。
例えば、処理容器１２の内壁面に付着する堆積物が多いプロセスでは、処理容器１２の内壁面に到達するプラズマＰの量が多くなる制御モードを選択し、フィルタ２７のリアクタンスを制御する。これにより、内壁面に堆積物が付着しにくくなる。
【００６２】
一方、処理容器１２の内壁面に付着する堆積物が少ないプロセスでは、処理容器１２の内壁面に到達するプラズマＰの量が上述したより少なくなる制御モードを選択し、フィルタ２７のリアクタンスを制御する。この場合、内壁面に堆積物がまったく付着しない程度にプラズマＰの到達量を比較的多くしてもよいし、内壁面に堆積物が安定して付着する程度にプラズマＰの到達量を比較的少なくしてもよい。
したがって、プロセス条件を変更した場合には、そのプロセスの特性に応じて制御モードを切り換えて、処理容器１２の内壁面に付着する堆積物の量を調整することにより、堆積物が剥離して発生するパーティクルを減少させることができる。これにより、ウェーハＷに形成される素子の歩留まりを向上させることができる。
【００６３】
また、図１に示したコントローラ３６は、フィルタ２７のリアクタンスをエッチングプロセス中に変化させるという機能を有していてもよい。
例えば、処理容器１２の内壁面に到達するプラズマＰの量をプロセス中に周期的に変化させて、処理容器１２の内壁面に付着する堆積物が安定するように制御するようにしてもよい。
また、処理容器１２の内壁面に付着する堆積物は、その内壁面の温度が上昇すると付着しにくくなる。このため、堆積物が安定して付着するように、処理容器１２の内壁面の温度を計測し、その計測した温度を基に、内壁面に到達するプラズマＰの量をプロセス中に変化させるようにしてもよい。また、プラズマＰの生成開始からの経過時間を計測し、その計測した時間を基に同様の制御を行ってもよい。
以上のようにして、処理容器１２の内壁面に付着した堆積物を安定化させることにより、堆積物が剥がれてパーティクルになることを防ぐことができる。これにより、ウェーハＷに形成される素子の歩留まりを向上させることができる。
【００６４】
また、フィルタ２７のリアクタンスをエッチングプロセス中に変化させることにより、処理容器１２の内壁面に付着するラジカルの量や質を変えることができる。内壁面に付着するラジカルの量や質が変化すると、内壁面から離脱する成分や量が変わるので、最適なラジカルを選ぶことにより、プロセス性能を向上させることができる。
また、エッチング終点で処理室１１内におけるラジカル構成が変わり、ラジカルの内壁面への付着し易さや内壁面からの離脱し易さが変わる。そこで、プロセス条件の一つとしてフィルタ２７のリアクタンスを変えて、エッチング終点でのラジカル構成の変化がなくなるようにしてもよい。
【００６５】
なお、コントローラ３６によるフィルタ２７のリアクタンスの制御は、予め設定された手順にしたがって行われるようにしてもよいし、エッチング終点を示すＥＰＤ(End Point Detection) 信号などの検出信号に基づいて行われるようにしてもよい。
コントローラ３６の以上の機能を、図６に示したコントローラ２６にフィルタ３７に対する機能としてもたせてもよい。
【００６６】
（第５の実施の形態）
図１に示したコントローラ３６は、処理室１１内における異常放電の発生が抑制されるように、フィルタ２７のリアクタンスを適宜制御する機能を有していてもよい。
例えば、フィルタ２７に流れる電流の値が大きいほど、異常放電は発生しにくくなる。したがって、高周波電流センサ２８Ａでフィルタ２７に流れる電流の値を検出し、検出された電流値が大きくなる方向にコントローラ３６でフィルタ２７のリアクタンスを制御して、電流値を最大にすることにより、異常放電の発生を抑制することができる。
【００６７】
また、フィルタ２７に流れる電流の値に代えて、フィルタ２７にかかる電圧の値を基にフィルタ２７のリアクタンス制御を行ってもよい。
なお、フィルタ２７に流れる電流の最大値など、異常放電抑制に効果がある調整値に調整されているか否かは、センサ２８の検出結果から知ることができる。
このコントローラ３６の機能を、図６に示したコントローラ２６にフィルタ３７に対する機能としてもたせてもよい。
【００６８】
以上では、平行平板型エッチング装置を例にして説明したが、本発明は誘導結合プラズマエッチング装置及びマイクロ波プラズマエッチング装置などにも適用できる。また、エッチング装置のみでなく、例えばプラズマＣＶＤ装置など、他のプラズマ処理装置に適用してもよいことは言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置では、プラズマの状態を検出するセンサと、その検出結果によりサセプタと接地との間に接続された第１のフィルタの回路特性を制御する制御手段とを備えている。これにより、サセプタの載置面の対向位置に交流電界を発生させる電界発生手段からサセプタ及びフィルタを経て接地に至る第１の経路のインピーダンスをプラズマの状態に応じて調整することができる。このため、プラズマ処理の目的に応じた好ましいプラズマ分布を実現して、処理効率を向上させることができる。また、プラズマによる処理室の内壁面へのエッチングを抑制して、処理室の寿命を延ばすことができると共に、パーティクルの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態であるエッチング装置の構成を示す図である。
【図２】  第１のフィルタの構成を示す回路図である。
【図３】  図１に示したセンサの構成を示す図である。
【図４】  上部電極からサセプタ及びフィルタを介して接地に至る第１の経路の周波数特性を示す図である。
【図５】  本発明の第２の実施の形態であるエッチング装置の構成を示す図である。
【図６】  本発明の第３の実施の形態であるエッチング装置の構成を示す図である。
【図７】  第２のフィルタの構成を示す回路図である。
【図８】  第１のフィルタとマッチング回路とを一体形成した構成を示す図である。
【図９】  従来のプラズマ処理装置を用いたエッチング装置の一構成例を示す図である。
【図１０】  図９に示したエッチング装置で用いられるフィルタの周波数特性、及び上部電極からサセプタ及びフィルタを経て接地に至る経路の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１１…処理室、１２…処理容器、２１…サセプタ、２４，３４…高周波電源、２６，３６，３６Ａ…コントローラ、２７，３７，１２７…フィルタ、２７Ａ，２７Ｂ，３７Ａ〜３７Ｃ…モジュール、３７Ｄ…遮蔽板、２８，３８…センサ、２９…ＱＭＳ、３１…上部電極、Ｐ…プラズマ、ＳＨ…イオンシース、Ｗ…ウェーハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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