(57)【要約】【課題】  プラズマの発生を円滑に行うとともに，被処理体に対するダメージをより一層軽減し，高周波電源，整合器などへの負荷をより一層軽減する。【解決手段】  処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極４と，処理室内において下部電極に対向する位置に配置される上部電極２１と，上部電極に高周波電力を印加する第１高周波発信器２９と，下部電極に高周波電力を印加する第２高周波発振器１８と，各高周波発振器からの出力をそれぞれ，被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させる制御器２０とを備え，制御器は，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，第２高周波発信器からの出力の方が，第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御する。【選択図】    図４
2005236138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記上部電極に高周波電力を印加する第１高周波発信器と，前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置であって，
前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させる出力制御器を設け，
前記出力制御器は，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記下部電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発信器とを備えたプラズマ処理装置であって，
前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させる出力制御器を設け，
前記出力制御器は，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記出力制御器は，前記各高周波発信器の出力が，前記設定レベル直前の段階までに前記各設定レベルの２５％以上５０％以下となるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記出力制御器は，前記各高周波発信器の出力が，最初の段階において少なくともプラズマが点火する出力レベル以上であって，前記各設定レベルの２５％以下となるように制御することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記出力制御器は，前記各高周波発信器のうち，一方の高周波発信器からの出力が一定のときに，他方の高周波発信器からの出力が上昇するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記出力制御器は，前記各高周波発信器からの出力の差が常に一定値以下になるように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，これらの電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置であって，
前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，連続的に上昇させる出力制御器を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記出力制御器は，前記各高周波発信器からの出力の差が常に一定になるように制御することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記出力制御器は，前記各高周波発振器からの出力を連続的に上昇させる過程において，その一部が段階的に上昇するように制御することを特徴とする請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記段階的に上昇させる部分は，プラズマを点火する最初の部分であることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記出力制御器は，前記各高周波発振器の出力うち，一方の高周波発振器からの出力は段階的に上昇し，他方の高周波発振器からの出力は連続的に上昇するように制御することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記上部電極には前記第１高周波発信器からの高周波電力が印加されるとともに，前記下部電極には前記第２高周波発信器からの高周波電力が印加され，
前記出力制御器は，前記各高周波発振器の出力うち，前記第１高周波発信器からの出力は段階的に上昇し，前記第２高周波発信器からの出力は連続的に上昇するように制御することを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記上部電極に高周波電力を印加する第１高周波発信器と，前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置の制御方法であって，
前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させ，
高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１４】
処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記下部電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発信器とを備えたプラズマ処理装置の制御方法であって，
前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させ，
高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１５】
前記各高周波発信器の出力が，前記設定レベル直前の段階までに前記各設定レベルの２５％以上５０％以下となるように制御することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１６】
前記各高周波発信器の出力が，最初の段階において少なくともプラズマが点火する出力レベル以上であって，前記各設定レベルの２５％以下となるように制御することを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１７】
前記各高周波発信器のうち，一方の高周波発信器からの出力が一定のときに，他方の高周波発信器からの出力が上昇するように制御することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１８】
前記各高周波発信器からの出力の差が常に一定値以下になるように制御することを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項１９】
処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，これらの電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置の制御方法であって，
前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，連続的に上昇させることを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項２０】
前記各高周波発信器からの出力の差が常に一定になるように制御することを特徴とする請求項１９に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項２１】
前記各高周波発振器からの出力を連続的に上昇させる過程において，その一部が段階的に上昇するように制御することを特徴とする請求項１９又は２０に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項２２】
前記段階的に上昇させる部分は，プラズマを点火する最初の部分であることを特徴とする請求項２１に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項２３】
前記各高周波発振器の出力うち，一方の高周波発振器からの出力は段階的に上昇し，他方の高周波発振器からの出力は連続的に上昇するように制御することを特徴とする請求項１９に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【請求項２４】
前記上部電極には前記第１高周波発信器からの高周波電力が印加されるとともに，前記下部電極には前記第２高周波発信器からの高周波電力が印加され，
前記各高周波発振器の出力うち，前記第１高周波発信器からの出力は段階的に上昇し，前記第２高周波発信器からの出力は連続的に上昇するように制御することを特徴とする請求項２３に記載のプラズマ処理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，プラズマ処理装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より半導体製造工程において，被処理体，たとえば半導体ウエハ表面に微細加工を施すために，処理室内に導入された反応性ガスの高周波グロー放電を利用したプラズマ処理装置が広く使用されている。グロー放電を利用したプラズマ処理装置，いわゆる平行平板型プラズマ処理装置としては，処理室内に上部電極と下部電極を備え，上部電極にのみに高周波電力を印加して下部電極上に載置した被処理体をプラズマ処理するものがある。
【０００３】
ところが，このようなプラズマ処理装置では，両電極間に生じるプラズマ電位の制御が困難であり，また接地電位に保持される処理室の壁面に放電の一部が逃げるなどの問題点を抱えているため，プラズマが不均一，不安定になり易く，近年要求されているようなハーフミクロン単位，さらにはクォータミクロン単位の微細加工に対応させることが難しかった。
【０００４】
そこで，上部電極と下部電極にそれぞれ高周波電力を印加することにより，処理室内に発生するプラズマの密度を制御し，微細加工を実現しようとする試みがなされている。このようなプラズマ処理装置の具体例を図８に示す。処理装置１００は，処理室１０１内に被処理体Ｗを載置可能な下部電極１０２と，その下部電極１０２に対向する位置に配置された上部電極１０３とを備えており，上部電極１０３に対しては第１高周波発振器１０６により第１整合器１０７を介して第１高周波電力を印加するとともに，下部電極１０２には第２高周波発振器１０８により第２整合器１０９を介して第２高周波電力を印加することにより，処理室１０１内に発生するプラズマの密度を制御する。これにより，接地された下部電極１０２との間にグロー放電を生じさせ，反応性ガスをプラズマ化し，両電極間に生じる電位差により，プラズマ中のイオンを下部電極１０２上に載置された被処理体の処理面に衝突させ，所望のエッチングを行うことができる。
【０００５】
また一方で，微細加工の問題に対応するために，圧力条件を，例えば１００ｍＴｏｒｒ以下の低圧に設定したり，あるいは処理ガスの選定により，チャージアップダメージを回避しながら，高選択比及び高エッチングレートの超微細加工を行う試みがなされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１６２２９３号公報
【特許文献２】米国特許第５７１６５３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，図８に示すような従来のプラズマ処理装置では，２つの高周波発振器から出力される高周波電力同士の干渉や波形の歪みのために，プラズマ発生時の制御が困難であり，場合によっては被処理体にチャージアップなどのダメージを与えるおそれがあった。
【０００８】
また，２つの高周波発信器による高周波電力の印加の仕方によっては，例えばプラズマ処理装置内の急激なインピーダンス変化に起因する反射波の発生によって，高周波電源や整合器に過度な負荷がかかったり，また高周波電源の安全回路が働いてプラズマが消失したりするおそれもあった。
【０００９】
この点，本発明者らは，被処理体に対するダメージを軽減する方法として，上記特許文献１，２に記載される技術を考案した。この技術によれば，一方の電極に高周波電力を印加してプラズマを点火した後に，他方の電極に高周波電力を印加することにより，解離数が多くプラズマ密度の高いエッチング処理用のプラズマを生成することができるので，被処理体に対するチャージアップダメージを軽減することができる。
【００１０】
しかしながら，近年のさらなる微細加工の要請やプラズマ処理装置のさらなる長寿命化の要請などに伴い，被処理体に対するダメージをより一層軽減し，高周波電源，整合器などにかかる負荷をより一層軽減することが望まれる。
【００１１】
そこで，本発明は，従来のプラズマ処理装置が有する如上の問題点に鑑みて成されたものであり，プラズマの発生を円滑に行い，被処理体に対するダメージをより一層軽減することができ，高周波電源，整合器などへの負荷をより一層軽減することが可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記上部電極に高周波電力を印加する第１高周波発信器と，前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置であって，前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させる出力制御器を設け，前記出力制御器は，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記下部電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発信器とを備えたプラズマ処理装置であって，前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させる出力制御器を設け，前記出力制御器は，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記上部電極に高周波電力を印加する第１高周波発信器と，前記下部電極に高周波電力を印加する第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置の制御方法であって，前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させ，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法が提供される。
【００１５】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，前記下部電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発信器とを備えたプラズマ処理装置の制御方法であって，前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させ，高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，前記第２高周波発信器からの出力の方が，前記第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように前記各高周波発信器の出力の上昇タイミングを制御することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法が提供される。
【００１６】
また，上記装置及び方法において，前記各高周波発信器の出力が，前記設定レベル直前の段階までに前記各設定レベルの２５％以上５０％以下となるように制御してもよい。この場合，各高周波発信器の出力が，最初の段階において少なくともプラズマが点火する出力レベル以上であって，前記各設定レベルの２５％以下となるように制御することが好ましい。
【００１７】
また，上記装置及び方法において，前記各高周波発信器のうち，一方の高周波発信器からの出力が一定のときに，他方の高周波発信器からの出力が上昇するように制御するようにしてもよい。また，前記各高周波発信器からの出力の差が常に一定値以下になるように制御してもよい。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，これらの電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置であって，前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，連続的に上昇させる出力制御器を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に配置され被処理体が載置される下部電極と，前記処理室内において前記下部電極に対向する位置に配置される上部電極と，これらの電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発振器とを備えたプラズマ処理装置の制御方法であって，前記各高周波発振器からの出力をそれぞれ，前記被処理体の処理を行うための設定レベルまで，連続的に上昇させることを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法が提供される。
【００２０】
また，上記装置及び方法において，前記各高周波発信器からの出力の差が常に一定になるように制御するようにしてもよい。また，前記各高周波発振器からの出力を連続的に上昇させる過程において，その一部が段階的に上昇するように制御してもよい。この場合，前記段階的に上昇させる部分は，プラズマを点火する最初の部分であるようにしてもよい。
【００２１】
また，上記装置及び方法において，前記各高周波発振器の出力うち，一方の高周波発振器からの出力は段階的に上昇し，他方の高周波発振器からの出力は連続的に上昇するように制御してもよい。この場合，前記上部電極には前記第１高周波発信器からの高周波電力が印加されるとともに，前記下部電極には前記第２高周波発信器からの高周波電力が印加される装置においては，前記各高周波発振器の出力うち，前記第１高周波発信器からの出力は段階的に上昇し，前記第２高周波発信器からの出力は連続的に上昇するように制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば，プラズマの発生を円滑に行うことができ，また被処理体に対するダメージをより一層軽減することができるとともに，高周波電源，整合器などにかかる負荷をより一層軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
図１に示すプラズマエッチング装置１は，導電性材料，例えばアルミニウムなどから成る円筒あるいは矩形状に成形された処理容器２を有しており，この処理容器２内には，モータなどの昇降機構３により昇降運動自在に構成された被処理体例えばウエハＷを載置するための略円筒状の載置台４が収容される。この載置台４は，アルミニウムなどより形成された複数の部材をボルトなどにより組み付けることにより構成することが可能であり，その内部には，熱媒循環手段５などの熱源手段が内設され，被処理体の処理面を所望の温度に調整することができるように構成されている。
【００２５】
この熱媒循環手段５には，図示しない温調手段により適当な温度に温調された熱媒を熱媒導入管６を介して導入可能であり，導入された熱媒は熱媒循環手段５内を循環し，その間に冷熱又は温熱が上記載置台４を介して半導体ウエハＷに対して伝熱し，半導体ウエハＷの処理面を所望する温度に温調することが可能である。熱交換後の熱媒は熱媒排出管７より容器外へ排出される。なお，図示の例では，図示しない温調手段により予め温調された熱媒を循環させる構成を示したが，この他にも，冷却ジャケット及び加熱用ヒータを上記載置台４に内装して上記載置台４を加熱冷却することにより，ウエハＷの温調を行う構成を採用することも可能である。
【００２６】
上記載置台４は，上面中央部が凸状にされた円板状で，この中央上面には，被処理体を保持するためのチャック部として，たとえば静電チャック８が被処理体である半導体ウエハＷと略同径大，もしくはウエハＷの径よりも若干小さい径又は若干大きい径で設けられている。この静電チャック８は，ウエハＷを載置保持する面としてポリイミド樹脂などの高分子絶縁材料からなる２枚のフィルム８ａ，８ｂ間に銅箔などの導電膜８ｃを挟持した静電チャックシートより構成されており，その導電膜８ｃは，電圧供給リード９により，途中高周波をカットするフィルタ１０，たとえばコイルを介して可変直流電圧源１１に接続されている。したがって，その導電膜８ｃに高電圧を印加することにより，静電チャック８の上側フィルム８ａの上面にウエハＷをクーロン力により吸着保持し得るように構成されている。なお，図１に示す装置では，被処理体を吸着保持するチャック手段として静電チャック８を例に挙げて説明するが，本発明はかかる構成に限定されない。たとえば，昇降運動自在の円環状のクランプ部材により被処理体を機械的に保持するメカニカル・チャック手段を使用することも可能であるが，ウエハＷに対するダメージを軽減する観点からは静電チャック８を適用することが好ましい。
【００２７】
そして，この静電チャックシート８には，伝熱ガス供給孔１２が同心円状に穿設されている。これらの伝熱ガス供給孔１２には，伝熱ガス供給管１３が接続されており，図示しないガス源よりヘリウムなどの伝熱ガスを，被処理体Ｗの裏面と静電チャック８のチャック面との間に形成される微小空間に供給し，上記載置台４から被処理体Ｗへの伝熱効率を高めることが可能である。
【００２８】
さらに上記載置台４の周囲には，静電チャック８上のウエハＷの外周を囲むように環状のフォーカスリング１４が配置されている。このフォーカスリング１４は反応性イオンを引き寄せない絶縁性または導電性の材料からなり，反応性イオンを内側の半導体ウエハＷにだけ効果的に入射せしめるように作用するものである。上記載置台４と上記処理容器２の内壁との間には複数のバッフル孔が穿設された排気リング１５が，上記載置台４を囲むとともに，上記フォーカスリング１４の外縁がかかるように配置されている。この排気リング１５は，排気流の流れを整え，処理容器２内から処理ガスなどを均一に排気するためのものである。
【００２９】
そして上記載置台４には，中空に成形された導体よりなる給電棒１６が接続され，さらに，この給電棒１６にはブロッキングコンデンサなどから成る整合器１７を介して第２高周波発振器１８が接続されており，プロセス時には，たとえば２ＭＨｚの高周波電力を上記給電棒１６を介して上記載置台４に印加することが可能である。なお，上記整合器１７と上記載置台４との間には検出器１９が介装されている。この検出器１９により検出された第２高周波発振器１８の出力に関する情報は制御器２０にフィードバックされ，プロセス制御の際に使用される。なお，この制御器２０は，後述するように上部電極２１及び下部電極４への高周波電力の印加出力を制御する出力制御器を含む。以上のように，上記載置台４は下部電極として作用し，後述するように被処理体Ｗに対向するように設けられた上部電極２１との間にグロー放電を生じ，処理容器内に導入された処理ガスをプラズマ化し，そのプラズマ流にて被処理体にエッチング処理を施すことが可能である。
【００３０】
上記上部電極２１は，下部電極を構成する上記載置台４の載置面上方に，これより所定間隔，例えば約５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度離間させて配置されている。なお上記上部電極２１と上記下部電極４との間隔は上記昇降機構３により上記下部電極４を上下動することにより調整することができる。なお，処理時には，被処理体の膜質に応じて上記間隔を調整し，プラズマの均一性を制御することが可能である。
【００３１】
そして，この上部電極２１には，上記下部電極４と同様に，ブロッキングコンデンサなどから成る整合器２８を介して第１高周波発振器２９が接続されており，プロセス時には，たとえば６０ＭＨｚの高周波電力を上記上部電極２１に印加することが可能である。なお，上記整合器２８と上記上部電極２１との間には検出器３０が介装されている。この検出器３０により検出された第１高周波発振器２９の出力に関する情報ついても，制御器２０にフィードバックされ，プラズマの点火，停止その他のプロセス制御の際に使用される。
【００３２】
さて，上記上部電極２１は中空に形成され，その中空部に処理ガス供給管２２が接続され，処理ガス源２３より流量制御器（ＭＦＣ）２４を介して所定の処理ガス，例えば，少なくとも臭化水素（ＨＢｒ）及び塩素（Ｃｌ２）のいずれか一方を含むプロセスガスを導入することが可能である。さらに中空部の中程には，処理ガスの均一拡散を促進するための多数の小孔が穿設されたバッフル板２５が配置され，このバッフル板２５の下方には処理ガス噴出口として多数の小孔２６が穿設された板部材からなる処理ガス導入部２７が設置されている。さらに上記処理容器２の下方には真空ポンプなどからなる排気系に連通する排気口３１が設けられており，処理室内を所定の圧力に，たとえば１００ｍＴｏｒｒ以下の減圧雰囲気に真空排気することが可能である。
【００３３】
さらに，上記処理容器２の一方の側面の下方には，ゲートバルブ３２を介してロードロック室３３が設置されている。このロードロック室３３には，搬送アーム３４を備えた搬送機構３５が設置されている。図１に示すように，上記ゲートバルブ３２は，上記処理容器２の下方に開口部を有しているので，ウエハＷを搬入搬出する際には，上記昇降機構３により上記載置台４を下降させる。これに対して，ウエハＷの処理時には，上記上部電極２１と上記下部電極４との間隔が最適になるまで，上記昇降機構３により上記載置台４を上昇させ，処理を行うように構成されている。
【００３４】
上記のように構成されたプラズマエッチング装置によれば，処理対象であるウエハＷは，ロードロック室３３よりハンドリングアーム３４によりゲートバルブ３２を介して，処理室２内に搬入される。その際に，載置台４は，昇降機構３により搬送位置にまで下降されている。ウエハＷはハンドリングアーム３４により載置台４の静電チャック８の吸着面に載置され，直流高圧電源１１より高電圧が上記静電チャック８の導電層８ｃに印加され，クーロン力によりウエハＷがチャック面に吸着保持される。その後，昇降機構３により上記載置台４は処理位置にまで上昇される。その後，処理室内は，所定の圧力雰囲気，例えば１００ｍＴｏｒｒに減圧され，ガス源２３より，カーボンレスのＨＢｒとＣｌ２の混合ガスが処理ガスとして，上部電極２１を介して処理室内に導入される。
【００３５】
そして，制御器２０の制御により，上部電極２１には第１高周波発振器２９により所定の高周波電力が印加され，載置台（以下，「下部電極」ともいう。）４には第２高周波発振器１８により所定の高周波電力が印加される。これにより，処理ガスによるプラズマが発生し，ウエハＷのプラズマ処理が実行される。各電極への高周波電力をどのように印加させるかの制御については後述する。
【００３６】
こうして生成されたプラズマにより，ウエハＷに対してエッチング処理が施される。この間，各電極に印加される高周波電力は検出器１９及び３０により監視されており，その信号は制御器２０にフィードバックされて，最適な処理条件が保持される。そして，ウエハＷへのプラズマ処理が終了すると，処理ガスの供給が停止され，処理室内をパージするとともに，載置台４を搬出位置にまで下降させ，処理済みのウエハＷを，処理室２内からハンドリングアーム３４によりロードロック室３３に搬出することにより一連の処理が終了する。
【００３７】
次に，プラズマを発生させる際における，各電極（図１に示すような本実施形態のプラズマ処理装置では上部電極２１，下部電極４）への高周波電力の印加に関する制御方法について図２〜図５を参照しながら説明する。図２〜図５は，各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの具体例を示す図である。図２〜図５は各高周波電力を段階的に上昇させる場合の例を示している。
【００３８】
本実施形態では，各高周波発振器１８，２９からの出力をそれぞれ，ウエハのプラズマ処理を行うための設定レベル（レシピレベル）まで，少なくとも３段階以上，段階的に上昇させる。このような高周波電力を設定レベルまで段階的に上昇させる過程において，下部電極４へ印加する第２高周波発信器からの出力の方が，上部電極２１へ印加する第１高周波発信器からの出力よりも先に上昇するように各高周波発信器１８，２９の出力の上昇タイミングを制御器２０により制御する。
【００３９】
具体的には例えば図２に示すように，先ず上部電極２１への高周波電力は０Ｗのまま，下部電極４への所定量の高周波電力を印加する。次に所定時間経過後，下部電極４の高周波電力を維持したまま，上部電極２１への所定量の高周波電力を印加する。これにより，プラズマが点火される。以後は下部電極４への高周波電力の上昇，上部電極２１への高周波電力の上昇を交互に繰り返すことにより，設定レベル（Ｐ1Ｗ，Ｐ２Ｗ）まで段階的に上昇させる。
【００４０】
これにより，プラズマの発生を円滑に行うことができ，被処理体に対するダメージをより軽減することができ，高周波電源，整合器などにかかる負荷をより軽減することができる。
【００４１】
また，図２に示すように，各高周波発信器１８，２９のうち，一方の高周波発信器からの出力が一定のときに，他方の高周波発信器からの出力が上昇するように制御する。これにより，一方の高周波発信器からの出力が整合器により整合がとれて安定している状態で，他方の高周波発信器からの出力が変化するように制御することができるので，高周波発信器（電源）や整合器へかかる負荷を極力軽減することができる。この場合，上部電極への高周波電力を上昇させてから下部電極への高周波電力を上昇させるまでの時間は，下部電極への高周波電力を上昇させてから上部電極への高周波電力を上昇させるまでの時間よりも長いことが好ましく，同じであることがより好ましい。
【００４２】
さらに，各高周波発信器１８，２９からの出力の差（高周波電力の差）が常に一定値以下になるように制御する。これにより，上部電極２１へ印加する高周波電力に対して下部電極４へ印加する高周波電力が大きくなりすぎないようにすることができる。これにより，電源や整合器への負荷をより軽減することができる。
【００４３】
なお，図２において，Ｐ1Ｗは上部電極２１について高周波電力の設定レベルであり，Ｐ２Ｗは下部電極４の高周波電力の設定レベルである（後述する図３，図５，図７においても同様）。これらＰ1Ｗ，Ｐ２Ｗは，プラズマ処理の種類や，処理条件などにより適当な値を設定することができる。具体例を挙げれば，上部電極２１についてのＰ1Ｗは例えば３３００Ｗ，下部電極４についてのＰ２Ｗは例えば３８００Ｗである。
【００４４】
各高周波電力の上昇タイミングを制御する時間の最小単位（図２に示す時間ａ）としては，例えば０．１秒〜０．５秒程度が好ましい。図２においては時間ａ（例えば０．１秒）ごとに高周波電力を上昇制御できる。この時間ａは，高周波電力の設定レベルの大きさや設定レベルに達するまでの時間に基づいて適切な値に設定される。
【００４５】
また，各高周波電力が設定レベルに達するまでの時間は，２秒〜５秒程度が好ましい。図２においては，下部電極４の高周波電力の方が先に設定レベルＰ２Ｗに達するので，下部電極４へ高周波電力の印加が開始されてから上部電極２１の高周波電力が設定レベルＰ1Ｗに達するまでの時間である。この時間は例えば２．５秒である。
【００４６】
また，各高周波電力の上昇幅は，同じ上昇幅で上昇させることが好ましいが，各段階で上昇幅が異なっていてもよい。例えば徐々に上昇幅を大きくしていってもよく，また図３に示すように各高周波発信器の出力が，設定レベル直前の段階までに各設定レベルの２５％以上５０％以下となるようにし，その後一気に設定レベルまで上昇するように制御してもよい。この場合，各高周波発信器の出力が，最初の段階において少なくともプラズマが点火する出力レベル以上（例えば２００Ｗ以上）であって，各設定レベルの２５％以下となるように制御することが好ましい。より具体的には図４に示すように，下部電極４へ高周波電力を印加する時間を０秒とし，最初に４００Ｗの高周波電力を印加する。その後は，０．４秒間隔で下部電極４，上部電極２１への高周波電力を交互に上昇させていき，設定レベル（ここでは３３００Ｗ，３８００Ｗ）直前では，１２００Ｗすなわち設定レベルの２５％以上５０％以下になるようにして，その後は設定レベルまで一気に上昇させる。
【００４７】
このように，各電極への高周波電力を最初の段階では少なくともプラズマが点火する程度の上昇幅で上昇させ，その後は徐々に上昇させて，設定レベル直前で設定レベルの２５％以上５０％以下になるようにして，その後は設定レベルまで一気に上昇させることにより，プラズマを確実に点火させて，被処理体へのダメージや電源や整合器への負荷を軽減させつつ，設定レベルまでの時間を短くすることができる。
【００４８】
次に，各電極への高周波電力の印加に関する制御方法の別の例について図５〜図７を参照しながら説明する。図５〜図７は，各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの他の例を示す図である。図５〜図７は各高周波電力を連続的に上昇させる場合の例を示している。
【００４９】
図５に示すように，上部電極２１と下部電極４へ同時に高周波電力の印加を開始してから，各電極２１，４への高周波電力が設定レベル（Ｐ1Ｗ，Ｐ２Ｗ）に達するまで連続的に上昇させるようにしてもよい。このようにしても，各高周波電力が徐々に上昇するため，被処理体に対するダメージをより軽減することができるとともに，高周波電源，整合器などにかかる負荷をより軽減することができる。
【００５０】
また，上記の場合，各高周波発信器１８，２９からの出力の差（高周波電力の差）が常に一定になるように制御することが好ましい。これにより，上部電極２１へ印加する高周波電力に対して下部電極４へ印加する高周波電力が大きくなりすぎないようにすることができる。これにより，電源や整合器への負荷をより軽減することができる。なお，各高周波発信器１８，２９からの出力の差（高周波電力の差）が常に一定になるように制御する場合，各電極への高周波電力が設定レベル（Ｐ1Ｗ，Ｐ２Ｗ）に達するまでの時間は，設定レベルＰ1Ｗ，Ｐ２Ｗに基づいて決定される。従って，例えば各電極への高周波電力が設定レベル（Ｐ1Ｗ，Ｐ２Ｗ）に達するまでの時間が同じになることもあり，また異なることもある。
【００５１】
上述したように各高周波発振器１８，２９からの出力を連続的に上昇させる過程において，その一部が段階的に上昇するようにしてもよい。この場合，例えば図６に示すように，段階的に上昇させる部分はプラズマを点火する最初の部分であることが好ましい。これにより，高周波電力を印加する最初の段階でプラズマの点火をよりスムーズにすることができる。
【００５２】
なお，図７に示すように，各高周波発振器１８，２９の出力うち，一方の高周波発振器からの出力は段階的に上昇するとともに，他方の高周波発振器からの出力は連続的に上昇するように制御するようにしてもよい。この場合，上部電極２１へ印加する第１高周波発信器からの出力は段階的に上昇し，下部電極４へ印加する第２高周波発信器からの出力は連続的に上昇するように制御するようにしてもよい。
【００５３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
例えば，本実施形態では，上部電極２１と下部電極４へそれぞれ各発信器２９，１８から高周波電力を印加する場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，下部電極４へ２種類の高周波電力（例えばプラズマ生成用の高周波電力とイオンなどの荷電粒子引き込み用の高周波電力）を印加するプラズマ処理装置にも適用できる。例えば，第１高周波発信器２９をプラズマ生成用の高周波電力供給源として用い，第２高周波発信器１８をイオンなどの荷電粒子引き込み用の高周波電力供給源として用いるようにしてもよい。この場合，第１高周波発信器２９の周波数を例えば６０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ，第２高周波発信器１８の周波数を例えば２ＭＨｚ〜３．２ＭＨｚに設定する。
【００５５】
また，本実施形態においては，プラズマエッチング装置を例に挙げて説明したが，その他にも，処理室内に処理ガスを導入し，上部電極及び下部電極を備え，これらの電極に高周波電力を印加する第１及び第２高周波発振器とを備えてプラズマ処理を行う各種装置，例えばプラズマＣＶＤ装置，アッシング装置などにも適用することが可能である。
【００５６】
また上記実施形態では，ポリシリコンに対するエッチング処理を例に挙げて説明したが，本発明は，酸化膜のエッチング処理やフォトレジストあるいはタングステンシリサイド，モリブデンシリサイド，チタンシリサイドなどの高融点金属に対するエッチング処理に対しても好適に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は，プラズマ処理装置及びその制御方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態にかかるプラズマエッチング装置における各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの具体例を示す図であり，各高周波電力を設定レベルまで一定レベルずつ上昇させる場合である。
【図３】同実施形態にかかるプラズマエッチング装置における各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの具体例を示す図であり，各高周波電力を初期段階は一定レベルずつ上昇させ，設定レベル直前で一気に上昇させる場合である。
【図４】図３に示す上昇タイミングの具体例を示す図である。
【図５】同実施形態にかかるプラズマエッチング装置における各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの他の例を示す図であり，各高周波電力を設定レベルまで連続的に上昇させる場合である。
【図６】同実施形態にかかるプラズマエッチング装置における各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの他の例を示す図であり，初期段階では段階的に上昇させ，その後連続的に上昇させる場合である。
【図７】同実施形態にかかるプラズマエッチング装置における各電極へ印加する高周波電力の上昇タイミングの他の例を示す図であり，一方の電極へは段階的に上昇させ，他方の電極へは連続的に上昇させる場合である。
【図８】従来の２電極方式のプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      プラズマエッチング装置
２      処理室
４      下部電極
１７    整合器
１８    高周波発振器
１９    検出器
２０    制御器
２１    上部電極
２３    ガス源
２４    ＭＦＣ
２８    整合器
２９    高周波発振器
３０    検出器
【図１】
2005236138.tif 000003
【図２】
2005236138.tif 000004
【図３】
2005236138.tif 000005
【図４】
2005236138.tif 000006
【図５】
2005236138.tif 000007
【図６】
2005236138.tif 000008
【図７】
2005236138.tif 000009
【図８】
2005236138.tif 000010