(57)【要約】【課題】イオンのエネルギーおよびフラックスの装置間差を低減することが可能な制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法を提供する。【解決手段】本実施形態の制御装置は、処理室内に配され被処理基板が載置される電極と、前記電極に電力を供給する第１の電源回路と、前記処理室内における前記電極から隔てられた空間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に電力を供給する第２の電源回路とを有するプラズマ処理装置を制御する制御装置であって、前記第１の電源回路から出力されるパラメータを検知する検知部と、前記検知部により検知されたパラメータが目標値に一致するように、前記第１および前記第２の電源回路により供給される電力を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
2012175001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に配され被処理基板が載置される電極と、前記電極に電力を供給する第１の電源回路と、前記処理室内における前記電極から隔てられた空間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に電力を供給する第２の電源回路とを有するプラズマ処理装置を制御する制御装置であって、
前記第１の電源回路から出力されるパラメータを検知する検知部と、
前記検知部により検知されたパラメータが目標値に一致するように、前記第１および前記第２の電源回路により供給される電力を制御する制御部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記検知部により検知されるパラメータは、電圧および電流を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記検知部により検知された電圧が前記目標値より高い場合、前記第１の電源回路により供給される電力を下げ、前記検知部により検知された電圧が前記目標値より低い場合、前記第１の電源回路により供給される電力を上げ、
前記検知部により検知された電流が前記目標値より高い場合、前記第２の電源回路により供給される電力を下げ、前記検知部により検知された電流が前記目標値より低い場合、前記第２の電源回路により供給される電力を上げる
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記検知部により検知されるパラメータは、電圧と電流の位相差をφとしたとき、電圧および電圧×電流×cosφを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記検知部により検知された電圧が前記目標値より高い場合、前記第１の電源回路により供給される電力を下げ、前記検知部により検知された電圧が前記目標値より低い場合、前記第１の電源回路により供給される電力を上げ、
前記検知部により検知された電圧×電流×cosφが前記目標値より高い場合、前記第２の電源回路により供給される電力を下げ、前記検知部により検知された電圧×電流×cosφが前記目標値より低い場合、前記第２の電源回路により供給される電力を上げる
ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
処理室内に配され被処理基板が載置される電極と、
前記電極に電力を供給する第１の電源回路と、
前記処理室内における前記電極から隔てられた空間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部に電力を供給する第２の電源回路と、
前記第１の電源回路から出力されるパラメータを検知する検知部と、
前記検知部により検知されたパラメータが目標値に一致するように、前記第１および前記第２の電源回路により供給される電力を制御する制御部と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理室内に配され被処理基板が載置される電極と、前記電極に電力を供給する第１の電源回路と、前記処理室内における前記電極から隔てられた空間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に電力を供給する第２の電源回路とを有するプラズマ処理装置を制御する制御方法であって、
前記第１の電源回路から出力されるパラメータを検知し、
前記検知されたパラメータが目標値に一致するように、前記第１および前記第２の電源回路により供給される電力を制御する
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化が進むことに伴い、半導体装置の加工技術における加工精度の向上が望まれている。特に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置などのプラズマ処理装置を用いたエッチング技術では、同一機種の同一加工条件であっても（複数の）異なるプラズマ処理装置間における加工寸法やエッチング量のばらつきが、要求される加工精度に対して無視できないレベルになる傾向にある。
【０００３】
処理装置間における加工寸法やエッチング量のばらつきを発生させる要因に、ウエハに入射するイオンのエネルギーおよびフラックスがばらつくことが挙げられる。一般的に、プラズマ処理装置では、被処理基板が載置される電極やプラズマ発生用の電極には、それぞれに接続された電源の出力を設定し、処理を実施する。このとき、装置の組み上げ状態の違いなどから、電源から電極までのパワー伝送効率が、装置間で異なる場合がある。また、仮に、伝送効率が同じで、電極から同じ電力が投入されても、チャンバー内部のコンディションが異なれば、プラズマ密度が変化するため、イオンのエネルギーおよびフラックスが装置によってばらつきが生じる。
【０００４】
そこで、プラズマ処理装置間において、イオンのエネルギーおよびフラックスの装置間差を低減する技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５２４２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、イオンのエネルギーおよびフラックスの装置間差を低減することが可能な制御装置、プラズマ処理装置、及び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】
【０００７】
本実施形態の制御装置は、処理室内に配され被処理基板が載置される電極と、前記電極に電力を供給する第１の電源回路と、前記処理室内における前記電極から隔てられた空間にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部に電力を供給する第２の電源回路とを有するプラズマ処理装置を制御する制御装置であって、前記第１の電源回路から出力されるパラメータを検知する検知部と、前記検知部により検知されたパラメータが目標値に一致するように、前記第１および前記第２の電源回路により供給される電力を制御する制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態に係るプラズマ処理装置の別の構成を示す図。
【図３】同実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャート。
【図４】同実施形態に係る制御装置の別の動作を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図。
【図６】同実施形態に係るプラズマ処理装置の別の構成を示す図。
【図７】同実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャート。
【図８】同実施形態に係る制御装置の別の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１の構成を示す図である。
【００１１】
プラズマ処理装置１は、処理室５０、電極１０、電源回路（第１の電源回路）２０、プラズマ発生部３０、電源回路（第２の電源回路）４０、及び制御装置６０を備える。
【００１２】
処理室５０は、その内部でプラズマＰＬが発生されるための室であり、処理容器２により形成されている。処理容器２は、供給源（図示せず）から処理室５０へ処理ガスが供給可能なように構成されているとともに、処理室５０から排気装置（図示せず）へ処理済の処理ガスが排気可能なように構成されている。
【００１３】
電極１０は、絶縁材（図示せず）を介して処理容器２から絶縁されるように、処理室５０内の底面側に配されている。電極１０には、被処理基板（例えば、半導体基板）ＷＦが載置される。電極１０は、例えば、金属で形成されている。
【００１４】
電源回路２０は、高周波電力を発生させて、電極１０に高周波電力を供給する。この高周波電力は、処理室５０内にプラズマＰＬが発生された際に処理ガスからラジカルとともに生成されたイオン（例えば、Ｆ＋、ＣＦ３＋など）を電極１０側（被処理基板ＷＦ側）へ加速させるための電力である。高周波電力の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。
【００１５】
電源回路２０は、高周波電源２２及びマッチング回路２１を有する。
【００１６】
高周波電源２２は、高周波電力Ｐｂを発生させる。
【００１７】
マッチング回路２１は、例えば、可変コンデンサ及び可変コイルを有している。マッチング回路２１は、マッチング回路２１に対する高周波電源２２側のインピーダンスと、マッチング回路２１に対する電極１０側のインピーダンスとが均等になるように、可変コンデンサ及び可変コイルを用いてインピーダンスの調整（インピーダンスマッチング）を行なう。
【００１８】
プラズマ発生部３０は、処理室５０内における電極１０から隔てられた空間５１にプラズマＰＬを発生させる。具体的には、プラズマ発生部３０は、アンテナコイル３１、及び誘電体壁３２を有する。アンテナコイル３１は、電源回路４０から供給された高周波電力を用いて電磁波（高周波磁界）を発生させる。アンテナコイル３１により発生された電磁波は、誘電体壁３２を透過して処理室５０内の空間５１に導入される。処理室５０内の空間５１では、処理ガスの放電が起こりプラズマＰＬが生成され、処理ガスからラジカルとともにイオン（例えば、Ｆ＋、ＣＦ３＋など）が生成される。なお、誘電体壁３２は、上記の処理容器２の上壁部も兼ねている。
【００１９】
電源回路４０は、高周波電力を発生させて、プラズマ発生部３０に高周波電力を供給する。この高周波電力は、プラズマ発生部３０が処理室５０内にプラズマＰＬを発生させるための電力である。高周波電力の周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚである。
【００２０】
電源回路４０は、マッチング回路４１及び高周波電源４２を有する。
【００２１】
高周波電源４２は、高周波電力Ｐiを発生させてアンテナコイル３１へ供給する。
【００２２】
マッチング回路４１は、例えば、可変コンデンサ及び可変コイルを有している。マッチング回路４１は、マッチング回路４１に対する高周波電源４２側のインピーダンスと、マッチング回路４１に対するアンテナコイル３１側のインピーダンスとが均等になるように、可変コンデンサ及び可変コイルを用いてインピーダンスの調整（インピーダンスマッチング）を行なう。
【００２３】
制御装置６０は、プラズマ処理装置１を制御する。具体的には、制御装置６０は、入力部６５、プローブ（検知部）６３、及び制御回路（制御部）６４を有する。
【００２４】
制御装置６０における入力部６５には、設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定電流Iｂｓｅｔがユーザから入力される。あるいは、入力部６５は、通信回線を介して、設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定電流Iｂｓｅｔをホストコンピュータ又は他のプラズマ処理装置から受信する。設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定電流Iｂｓｅｔは、異なるプラズマ処理装置との間で共通の値として予め決定されている。入力部６５は、設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定電流Iｂｓｅｔの値を制御回路６４へ供給する。
【００２５】
制御装置６０におけるプローブ６３は、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１における電圧Ｖｂ及び電流Iｂを検知する。プローブ６３は、検知された電圧Ｖｂ及び電流Iｂの値を制御回路６４へ供給する。
【００２６】
制御装置６０における制御回路６４は、設定電圧Ｖｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂの値をプローブ６３から受けると、電圧Ｖｂを設定電圧Ｖｂｓｅｔと比較し、プローブ６３により検知される電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔに一致するように、電源回路２０により供給される電力を制御する。具体的には、制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。
【００２７】
また、制御装置６０における制御回路６４は、設定電流Iｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された電流Iｂの値をプローブ６３から受けると、電流Iｂを設定電流Iｂｓｅｔと比較し、プローブ６３により検知される電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔに一致するように、電源回路４０により供給される電力を制御する。具体的には、制御回路６４は、検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。制御回路６４は、検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。
【００２８】
なお、本実施形態では、プラズマ処理装置１がＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ）型ＲＩＥ装置である場合について例示的に説明しているが、プラズマ処理装置はＩＣＰ型ＲＩＥ装置に限定されない。例えば、プラズマ処理装置はＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型ＲＩＥ装置であってもよいし、二周波型の平行平板型（容量結合型）ＲＩＥ装置であっても良い。プラズマ処理装置１が二周波型の平行平板型（容量結合型）ＲＩＥ装置である場合、図２に示すように、プラズマ発生部１３０は、アンテナコイル３１及び誘電体壁３２に代えて、処理室５０内で電極１０と対向するように配される電極３３を有する。図２は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１の別の構成を示す図である。図２に示すように、高周波電源２２からマッチング回路２１及びプローブ６３を介して、被処理基板（例えば、半導体基板）ＷＦが搭載される電極１０に高周波電力が供給される。また、高周波電源４２から、マッチング回路４１を介して、プラズマ生成用の電極３３に電力が供給される。電源回路２０における高周波電力の周波数は、例えば、２ＭＨｚである。また、電源回路４０における高周波電力の周波数は、例えば、６０ＭＨｚである。
【００２９】
次に、制御装置６０の動作について図３を用いて説明する。図３は、制御装置６０の動作を示すフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ１では、処理室５０内の電極１０に被処理基板（例えば、半導体基板）ＷＦを載置する。そして、電源回路２０は、高周波電力を発生させて、電極１０に高周波電力を供給する。それとともに、電源回路４０は、高周波電力を発生させて、プラズマ発生部３０に高周波電力を供給する。プラズマ発生部３０は、処理室５０内における電極１０から隔てられた空間５１にプラズマＰＬを発生させる。具体的には、高周波電源４２は、高周波電力を発生させてアンテナコイル３１へ供給する。アンテナコイル３１は、供給された高周波電力を用いて電磁波（高周波磁界）を発生させる。アンテナコイル３１により発生された電磁波は、誘電体壁３２を透過して処理室５０内の空間５１に導入される。処理室５０内の空間５１では、処理ガスの放電が起こりプラズマＰＬが生成され、処理ガスからラジカルとともにイオン（例えば、Ｆ＋、ＣＦ３＋など）が生成される。
【００３１】
ステップＳ２では、プローブ６３が、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１における電圧Ｖｂを検知する。プローブ６３は、検知された電圧（バイアス側の電圧）Ｖｂの値を制御回路６４へ供給する。
【００３２】
ステップＳ３では、制御回路６４が、設定電圧Ｖｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂの値をプローブ６３から受けると、電圧（バイアス側の電圧）Ｖｂを設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔと比較する。制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、処理をステップＳ４へ進め、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、処理をステップＳ５へ進め、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔに一致している場合、処理をステップＳ６へ進める。
【００３３】
ステップＳ４では、制御回路６４が、発生させる電力を下げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。
【００３４】
ステップＳ５では、制御回路６４が、発生させる電力を上げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。
【００３５】
このように、バイアス側の電圧Ｖｂが設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔに一致するまで、ステップＳ２〜Ｓ５の処理（電圧Ｖｂのプローブ６３による検知及び制御回路６４による制御動作）が繰り返し行なわれる。
【００３６】
ステップＳ３においてバイアス側の電圧Ｖｂが設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔに一致すると、制御回路６４は処理をステップＳ６へ進める。ステップＳ６では、プローブ６３が、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１における電流Iｂを検知する。プローブ６３は、検知された電流（バイアス側の電流）Iｂの値を制御回路６４へ供給する。
【００３７】
ステップＳ７では、制御回路６４が、設定電流Iｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された電流Iｂの値をプローブ６３から受けると、電流（バイアス側の電流）Iｂを設定電流（目標値）Iｂｓｅｔと比較する。制御回路６４は、検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔより高い場合、処理をステップＳ８へ進め、検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔより低い場合、処理をステップＳ９へ進め、検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔに一致している場合、処理を終了する。
【００３８】
ステップＳ８では、制御回路６４が、発生させる電力を下げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。
【００３９】
ステップＳ９では、制御回路６４が、発生させる電力を上げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。
【００４０】
このように、バイアス側の電流Iｂが設定電流（目標値）Iｂｓｅｔに一致するまで、ステップＳ６〜Ｓ９の処理（電流Iｂのプローブ６３による検知及び制御回路６４による制御動作）が繰り返し行なわれる。
【００４１】
ステップＳ７においてバイアス側の電流Iｂが設定電流（目標値）Iｂｓｅｔに一致すると、制御回路６４は処理を終了する。
【００４２】
なお、ステップ７においてバイアス側の電流Iｂが設定電流（目標値）Iｂｓｅｔに一致した後、ステップＳ２に戻り、電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）を再度実行しても良い。つまり、制御回路６４は、電圧と電流の双方が所望の値になるまで、電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）及び電流に基づく制御（ステップＳ６〜Ｓ９の処理）を繰り返してもよい。
【００４３】
なお、本実施形態では、制御回路６４が電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）を行った後に、電流に基づく制御（ステップＳ６〜Ｓ９の処理）を行っているが、図４に示すように、制御回路６４は電流に基づく制御（ステップＳ６〜Ｓ９の処理）を行った後に、電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）を行ってもよい。
【００４４】
また、制御回路６４による制御動作は、加工処理（エッチング処理）を行なう前の初期設定時に行われてもよいし、初期設定時に加えて加工処理（エッチング処理）中に、初期設定時からある時間継続して、あるいは、常時、行なわれてもよい。この場合、異なるプラズマ処理装置との間における加工寸法やエッチング量の、初期設定時から径時的に発生するばらつきを低減することができる。
【００４５】
また、制御回路６４による制御動作は、ハードウェア（回路）的に実現される代わりに、ソフトウェア的に実現されても良い。
【００４６】
第１の実施形態によれば、制御回路６４は、プローブ６３により検知される電圧（パラメータ）Ｖｂが設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔに一致するように、電源回路２０により供給される電力を制御する。これにより、電源回路２０から出力される電圧（バイアス側の電圧）を、異なるプラズマ処理装置との間で共通の値として予め決定された設定電圧Ｖｂｓｅｔに一致させることができる。また、制御回路６４は、プローブ６３により検知される電流（パラメータ）Iｂが設定電流（目標値）Iｂｓｅｔに一致するように、電源回路４０により供給される電力を制御する。これにより、Ｎ１に流れる電流（バイアス側の電流）を、異なるプラズマ処理装置との間で共通の値として予め決定された設定電流Iｂｓｅｔに一致させることができる。
【００４７】
この結果、ユーザの要求に従ったエッチングレート、すなわち設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔ及び設定電流（目標値）Iｂｓｅｔに対応したエッチングレートで加工を行なうことができるので、各プラズマ処理装置の加工精度を向上できる。それとともに、バイアス側の電圧及びバイアス側の電流の両方を異なるプラズマ処理装置間で揃えることができるので、異なるプラズマ処理装置との間における加工寸法やエッチング量のばらつきを低減できる。
【００４８】
また、第１の実施形態では、制御回路６４が、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。また、制御回路６４が、プローブ６３により検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。これにより、処理室５０内に発生するプラズマ密度を増加させることができ、イオンフラックス（加速されるイオンの密度）を目標値に近づけることができる。あるいは、制御回路６４は、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。また、制御回路６４が、プローブ６３により検知された電流Iｂが設定電流Iｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。これにより、処理室５０内に発生するプラズマ密度を減少させることができ、イオンフラックス（加速されるイオンの密度）を目標値に近づけることができる。すなわち、処理室５０内でイオンを加速させるための電圧を目標値に一致させながら、処理室５０内で加速されるイオンの密度を目標値に一致させることができる。
【００４９】
一般にイオンの加速エネルギーの平均値は電圧の振幅とほぼ等しくなるため、電圧を目標値と一致させることで、イオンエネルギーに装置間差をなくすることができる。一方、電流値は、プラズマやシースのインピーダンスをZとしたとき、電流＝電圧／｜Z｜となる。電圧と電流を目標値に一致させることは、｜Z｜について、装置間差をなくすることができる。｜Z｜は電子密度などのプラズマ状態で決まる値であり、イオンフラックスは電子密度に比例するため、電圧及び電流を目標値に一致させることにより、イオンのエネルギーおよびフラックスの装置間差をなくすことが可能である。
【００５０】
（第２の実施形態）
第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１００について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、プローブ６３において電圧および電流を検知したが、第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置１００は、プローブ６３において電圧および電圧×電流×cosφ（φは電圧、電流の位相差）を検知する。ここでは便宜上、（電圧×電流×cosφ）を実効電力と呼ぶ。
【００５１】
図５は、第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の構成を示す図である。第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置１００は、制御装置６０が第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１と異なる。第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置１００における処理室５０、電極１０、電源回路（第１の電源回路）２０、プラズマ発生部３０、及び電源回路（第２の電源回路）４０は、第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１と同様であるため、説明を省略する。
【００５２】
制御装置６０は、プラズマ処理装置１００を制御する。具体的には、制御装置６０は、入力部６５、プローブ（検知部）６３、及び制御回路（制御部）６４を有する。
【００５３】
制御装置６０における入力部６５には、設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定実効電力（電圧×電流×cosφ）がユーザから入力される。あるいは、入力部６５は、通信回線を介して、設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定実効電力（電圧×電流×cosφ）をホストコンピュータ又は他のプラズマ処理装置から受信する。設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定実効電力（電圧×電流×cosφ）は、異なるプラズマ処理装置との間で共通の値として予め決定されている。入力部６５は、設定電圧Ｖｂｓｅｔ及び設定実効電力（電圧×電流×cosφ）の値を制御回路６４へ供給する。
【００５４】
制御装置６０におけるプローブ６３は、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１におけるＶｂ及び実効電力（電圧×電流×cosφ）を検知する。プローブ６３は、検知された電圧Ｖｂ及び実効電力（電圧×電流×cosφ）の値を制御回路６４へ供給する。
【００５５】
制御装置６０における制御回路６４は、設定電圧Ｖｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂの値をプローブ６３から受けると、電圧Ｖｂを設定電圧Ｖｂｓｅｔと比較し、プローブ６３により検知される電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔに一致するように、電源回路２０により供給される電力を制御する。具体的には、制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。
【００５６】
また、制御装置６０における制御回路６４は、設定実効電力（電圧×電流×cosφ）の値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）の値をプローブ６３から受けると、実効電力（電圧×電流×cosφ）を設定実効電力（電圧×電流×cosφ）と比較し、プローブ６３により検知される実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）に一致するように、電源回路４０により供給される電力を制御する。具体的には、制御回路６４は、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）より高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。制御回路６４は、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）より低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。
【００５７】
なお、本実施形態では、プラズマ処理装置１がＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ）型ＲＩＥ装置である場合について例示的に説明しているが、プラズマ処理装置はＩＣＰ型ＲＩＥ装置に限定されない。例えば、プラズマ処理装置はＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型ＲＩＥ装置であってもよいし、二周波型の平行平板型（容量結合型）ＲＩＥ装置であっても良い。プラズマ処理装置１が二周波型の平行平板型（容量結合型）ＲＩＥ装置である場合、図６に示すように、プラズマ発生部１３０は、アンテナコイル３１及び誘電体壁３２に代えて、処理室５０内で電極１０と対向するように配される電極３３を有する。図６は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置１の別の構成を示す図である。図６に示すように、高周波電源２２からマッチング回路２１及びプローブ６３を介して、被処理基板（例えば、半導体基板）ＷＦが搭載される電極１０に高周波電力が供給される。また、高周波電源４２から、マッチング回路４１を介して、プラズマ生成用の電極３３に電力が供給される。電源回路２０における高周波電力の周波数は、例えば、２ＭＨｚである。また、電源回路４０における高周波電力の周波数は、例えば、６０ＭＨｚである。
【００５８】
次に、制御装置６０の動作について図７を用いて説明する。図７は、制御装置６０の動作を示すフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ１〜Ｓ５の処理は、第１の実施形態における図３のステップＳ１〜Ｓ５の処理と同様である。すなわち、バイアス側の電圧Ｖｂが設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔに一致するまで、ステップＳ２〜Ｓ５の処理（電源回路２０から出力される電圧Ｖｂのプローブ６３による検知及び制御回路６４による制御動作）が繰り返し行なわれる。
【００６０】
ステップＳ３においてバイアス側の電圧Ｖｂが設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔに一致すると、制御回路６４は処理をステップＳ１２へ進める。ステップＳ１２では、プローブ６３が電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１における実効電力（電圧×電流×cosφ）を検知する。プローブ６３は、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）の値を制御回路６４へ供給する。
【００６１】
ステップＳ１３では、制御回路６４が、設定実効電力（電圧×電流×cosφ）の値を入力部６５から受け目標値として保持している。制御回路６４は、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）の値をプローブ６３から受けると、実効電力（電圧×電流×cosφ）を設定実効電力（電圧×電流×cosφ）と比較する。制御回路６４は、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）より高い場合、処理をステップＳ１４へ進め、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）より低い場合、処理をステップＳ１５へ進め、検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）に一致している場合、処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ１４では、制御回路６４が、発生させる電力を下げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。
【００６３】
ステップＳ１５では、制御回路６４が、発生させる電力を上げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。
【００６４】
このように、実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（目標値）（電圧×電流×cosφ）に一致するまで、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理（実効電力（電圧×電流×cosφ）のプローブ６３による検知及び制御回路６４による制御動作）が繰り返し行なわれる。
【００６５】
ステップＳ１３において実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（目標値）（電圧×電流×cosφ）に一致すると、制御回路６４は処理を終了する。
【００６６】
なお、ステップ１３においてバイアス側の実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（目標値）（電圧×電流×cosφ）に一致した後、ステップＳ２に戻り、電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）を再度実行しても良い。つまり、制御回路６４は、電圧と実効電力の双方が所望の値になるまで、電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）及び実効電力に基づく制御（ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理）を繰り返してもよい。
【００６７】
また、本実施形態では、制御回路６４が電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）を行った後に、実効電力に基づく制御（ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理）を行っているが、図８に示すように、制御回路６４は実効電力に基づく制御（ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理）を行った後に、電圧に基づく制御（ステップＳ２〜Ｓ５の処理）を行ってもよい。
【００６８】
また、制御回路６４による制御動作は、加工処理（エッチング処理）を行なう前の初期設定時に行われてもよいし、初期設定時に加えて加工処理（エッチング処理）中に、初期設定時からある時間継続して、あるいは、常時、行なわれてもよい。この場合、異なるプラズマ処理装置との間における加工寸法やエッチング量の、初期設定時から径時的に発生するばらつきを低減することができる。
【００６９】
また、制御回路６４による制御動作は、ハードウェア（回路）的に実現される代わりに、ソフトウェア的に実現されても良い。
【００７０】
第２の実施形態によれば、制御回路６４は、プローブ６３により検知される電圧（パラメータ）Ｖｂが設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔに一致するように、電源回路２０により供給される電力を制御する。これにより、電源回路２０から出力される電圧（バイアス側の電圧）を、異なるプラズマ処理装置との間で共通の値として予め決定された設定電圧Ｖｂｓｅｔに一致させることができる。また、制御回路６４は、プローブ６３により検知される実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）に一致するように、電源回路４０により供給される電力を制御する。これにより、Ｎ１における実効電力（電圧×電流×cosφ）を、異なるプラズマ処理装置との間で共通の値として予め決定された設定実効電力（電圧×電流×cosφ）に一致させることができる。
【００７１】
この結果、ユーザの要求に従ったエッチングレート、すなわち設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔ及び設定実効電力（目標値）（電圧×電流×cosφ）に対応したエッチングレートで加工を行なうことができるので、各プラズマ処理装置の加工精度を向上できる。それとともに、バイアス側の電圧及びバイアス側の実効電力の両方を異なるプラズマ処理装置間で揃えることができるので、異なるプラズマ処理装置との間における加工寸法やエッチング量のばらつきを低減できる。
【００７２】
また、第２の実施形態では、制御回路６４が、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。また、制御回路６４が、プローブ６３により検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）より低い場合、発生させる電力を上げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。これにより、処理室５０内に発生するプラズマ密度を増加させることができ、イオンフラックス（加速されるイオンの密度）を目標値に近づけることができる。あるいは、制御回路６４は、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路２０における高周波電源２２を制御する。また、制御回路６４が、プローブ６３により検知された実効電力（電圧×電流×cosφ）が設定実効電力（電圧×電流×cosφ）より高い場合、発生させる電力を下げるように電源回路４０における高周波電源４２を制御する。これにより、処理室５０内に発生するプラズマ密度を減少させることができ、イオンフラックス（加速されるイオンの密度）を目標値に近づけることができる。すなわち、処理室５０内でイオンを加速させるための電圧を目標値に一致させながら、処理室５０内で加速されるイオンの密度を目標値に一致させることができる。
【００７３】
一般にイオンの加速エネルギーの平均値は電圧の振幅とほぼ等しくなるため、電圧を目標値と一致させることで、イオンエネルギーに装置間差をなくすることができる。一方、電圧×電流×cosφは被処理基板が載置される電極で消費される電力と等しくなる。載置される電極で消費される電力は、電極の電圧よってイオンや電子を加速するのに要する電力である。この電力は、イオン、電子の密度と加速エネルギーで決定される。電圧を目標値に制御することは、加速エネルギーを目標値に制御することと等価であり、電力が目標値に制御されていれば、イオン、電子も密度も一定となるように制御されることになる。イオンフラックスは電子密度に比例するため、電圧、及び、電圧×電流×cosφを目標値に一致させることにより、イオンのエネルギーおよびフラックスの装置間差をなくすことが可能である。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・プラズマ処理装置
２・・・処理容器
１０・・・電極
２０、４０・・・電源回路
２１、４１・・・マッチング回路
２２、４２・・・高周波電源
３０・・・プラズマ発生部
３１・・・アンテナコイル
３２・・・誘電体壁
５０・・・処理室
５１・・・空間
６０・・・制御装置
６３・・・プローブ
６４・・・制御回路
６５・・・入力部
【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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