(57)【要約】【課題】自己バイアスを最適化することが可能な自己バイアス制御システムを提供する。【解決手段】プラズマ生成室４０の外周を囲む複数の空芯コイル（３０、３２）と、プラズマ生成室４０にマイクロ波を供給するマイクロ波発生器４２と、複数の空芯コイルのそれぞれに電流を供給して電子サイクロトロン共鳴を生じさせる電源１４と、プラズマ生成室４０に隣接する位置に設けられた試料台５２表面の電位を検出する検出器１２と、複数の空芯コイルのそれぞれに供給する電流から磁束密度曲線を計算し、試料台５２表面に生じる自己バイアス電位を計算する計算モジュール２０と、自己バイアスの計算値が予め定められた自己バイアスの許容範囲となるように複数の空芯コイルのそれぞれの電流を設定する設定モジュール２２と、検出器１２により検出された電位の測定値を許容範囲と比較する判定モジュール２４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成室の外周を囲む複数の空芯コイルと、
前記プラズマ生成室にマイクロ波を供給してマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波発生器と、
前記複数の空芯コイルのそれぞれに電流を供給して前記マイクロ波プラズマに電子サイクロトロン共鳴を生じさせる電源と、
前記プラズマ生成室に隣接する位置に設けられた試料台表面の電位を検出する検出器と、
前記複数の空芯コイルのそれぞれに供給する電流から求められる磁束密度曲線を用いて、前記試料台表面に生じる自己バイアス電位を計算する計算モジュールと、
前記自己バイアスの計算値が予め定められた前記自己バイアスの許容範囲となるように前記複数の空芯コイルのそれぞれの電流を設定する設定モジュールと、
前記検出器により検出された電位の測定値を前記許容範囲と比較する判定モジュール
とを備えることを特徴とする自己バイアス制御システム。
【請求項２】
前記複数の空芯コイルが、前記プラズマ生成室から前記試料台に向かう方向に沿って隣接して配置された第１空芯コイル及び第２空芯コイルからなることを特徴とする請求項１に記載の自己バイアス制御システム。
【請求項３】
前記複数の空芯コイルが、前記プラズマ生成室の外周を囲む第１空芯コイル、及び該第１空芯コイルの外周を囲む第２空芯コイルからなることを特徴とする請求項１に記載の自己バイアス制御システム。
【請求項４】
マイクロ波プラズマに電子サイクロトロン共鳴を生じさせるように、前記マイクロ波プラズマを囲む複数の空芯コイルへ供給するそれぞれの電流の初期値を用いて磁束密度曲線を計算するステップと、
前記磁束密度曲線を用いて、前記マイクロ波プラズマが照射される試料台表面に生じる自己バイアス電位の計算値を計算するステップと、
前記計算値が予め定められた前記自己バイアスの許容範囲となるように前記複数の空芯コイルのそれぞれの電流の設定値を設定するステップ
とを含むことを特徴とする自己バイアス制御方法。
【請求項５】
前記計算値が、前記磁束密度曲線の電子サイクロトロン共鳴点における接線の傾きを用いて計算されることを特徴とする請求項４に記載の自己バイアス制御方法。
【請求項６】
前記複数の空芯コイルが、前記マイクロ波プラズマの生成されるプラズマ生成室から試料台に向かう方向に沿って隣接して配置された第１空芯コイル及び第２空芯コイルからなることを特徴とする請求項４又は５に記載の自己バイアス制御方法。
【請求項７】
前記電位が、前記許容範囲より大きい場合、前記第１空芯コイルの電流の第１設定値を前記第２空芯コイルの電流の第２設定値より相対的に大きくすることを特徴とする請求項６に記載の自己バイアス制御方法。
【請求項８】
前記電位が、前記許容範囲より小さい場合、前記第１空芯コイルの電流の第１設定値を前記第２空芯コイルの電流の第２設定値より相対的に小さくすることを特徴とする請求項６に記載の自己バイアス制御方法。
【請求項９】
前記複数の空芯コイルが、前記マイクロ波プラズマを囲む第１空芯コイル、及び該第１空芯コイルの外周を囲む第２空芯コイルからなることを特徴とする請求項４又は５に記載の自己バイアス制御方法。
【請求項１０】
前記電位が、前記許容範囲より小さい場合、前記第１及び第２空芯コイルのいずれか一方の電流の向きを逆にして供給することを特徴とする請求項９に記載の自己バイアス制御方法。  
【請求項１１】
マイクロ波プラズマに電子サイクロトロン共鳴を生じさせるように、前記マイクロ波プラズマを囲む複数の空芯コイルへ供給するそれぞれの電流の初期値を用いて磁束密度曲線を計算するステップと、
前記磁束密度曲線を用いて、前記マイクロ波プラズマが照射される試料台表面に生じる自己バイアス電位の計算値を計算するステップと、
前記計算値が予め定められた前記自己バイアスの許容範囲となるように前記複数の空芯コイルのそれぞれの電流の設定値を設定するステップと、
前記複数の空芯コイルのそれぞれに前記設定値の電流を供給してプラズマを生成して前記試料台の電位を検出するステップと、
検出された前記電位を前記許容範囲と比較するステップと、
前記比較の結果から前記複数の空芯コイルのそれぞれの前記設定値を制御するステップ
とを含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子サイクロトロン共鳴プラズマ源を用いるプラズマ処理装置における自己バイアス制御システム、自己バイアス制御方法及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、表面改質やドライエッチング等のプラズマ処理装置に用いられる電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源は、一般のプラズマ源よりも１桁〜２桁程度低い圧力での放電が可能で、高密度のプラズマを生成することができる。ＥＣＲは、ＥＣＲプラズマ源のプラズマ生成室内に形成された、互いに直交する電場と磁場の相互作用で発生する。
【０００３】
具体的には、磁場発生装置により磁場が発生されたプラズマ生成室内にマイクロ波が導入される。磁場発生装置として、プラズマ生成室を囲むように配置された空芯コイルを用いたものがある（特許文献１及び２参照。）。空芯コイルは、印加する電流により高磁場が発生可能である。
【０００４】
プラズマ処理装置では、ＥＣＲプラズマ源に接続された反応室に被処理物である基板が載置される。ＥＣＲプラズマ源から基板表面に到達するイオンやラジカル等の活性種を基板表面で反応させて、プラズマ処理が行われる。この時、基板表面近傍にイオンシースが形成され、基板表面に自己バイアスが発生する。
【０００５】
自己バイアス電位が高いと、スパッタリングやＣＶＤ等のプラズマ処理において、堆積する膜に大きなダメージを与え、表面粗さが大きな膜となってしまう。自己バイアス電位が低ければ、結晶性等の膜質が劣化した膜となってしまう。また、イオン酸化やイオン窒化等の表面改質やドライエッチング等のプラズマ処理においては、自己バイアス電位が高ければ、基板表面に大きなダメージを与える。自己バイアス電位が低ければ、プラズマ処理の速度が低下する。このように、プラズマ処理の性能劣化を抑制するためには、ＥＣＲプラズマによる自己バイアスを制御して最適化することが必要である。
【０００６】
従来技術において、プラズマ生成室にＥＣＲ条件となる磁場を形成させるため、使用する単数または複数の空芯コイルの巻数及び電流値を設計することは可能である。しかしながら、従来のＥＣＲプラズマ源においては、自己バイアスの制御は考慮されていない。そのため、自己バイアス電位が最適値からずれた場合、プラズマ処理の性能劣化を抑制することが困難となる。
【特許文献１】特許第３０２１１１７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題点を鑑み、本発明は、自己バイアスを最適化することが可能な電子サイクロトロン共鳴プラズマ源の自己バイアス制御システム、自己バイアス制御方法及びプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（イ）プラズマ生成室の外周を囲む複数の空芯コイルと、（ロ）プラズマ生成室にマイクロ波を供給してマイクロ波プラズマを生成するマイクロ波発生器と、（ハ）複数の空芯コイルのそれぞれに電流を供給して前記マイクロ波プラズマに電子サイクロトロン共鳴を生じさせる電源と、（ニ）プラズマ生成室に隣接する位置に設けられた試料台表面の電位を検出する検出器と、（ホ）複数の空芯コイルのそれぞれに供給する電流を用いてプラズマ生成室に生成される磁束密度曲線を計算して試料台表面に生じる自己バイアス電位を計算する計算モジュールと、（ヘ）自己バイアスの計算値が予め定められた自己バイアスの許容範囲となるように複数の空芯コイルのそれぞれの電流を設定する設定モジュールと、（ト）検出器により検出された電位の測定値を許容範囲と比較する判定モジュールとを備える自己バイアス制御システムであることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、（イ）マイクロ波プラズマに電子サイクロトロン共鳴を生じさせるように、前記マイクロ波プラズマを囲む複数の空芯コイルへ供給するそれぞれの電流の初期値を用いて磁束密度曲線を計算するステップと、（ロ）前記磁束密度曲線を用いて、前記マイクロ波プラズマが照射される試料台表面に生じる自己バイアス電位の計算値を計算するステップと、（ハ）計算値が予め定められた自己バイアスの許容範囲となるように複数の空芯コイルのそれぞれの電流の設定値を設定するステップとを含む自己バイアス制御方法であることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第３の態様は、（イ）マイクロ波プラズマに電子サイクロトロン共鳴を生じさせるように、前記マイクロ波プラズマを囲む複数の空芯コイルへ供給するそれぞれの電流の初期値を用いて磁束密度曲線を計算するステップと、（ロ）前記磁束密度曲線を用いて、前記マイクロ波プラズマが照射される試料台表面に生じる自己バイアス電位の計算値を計算するステップと、（ハ）計算値が予め定められた自己バイアスの許容範囲となるように複数の空芯コイルのそれぞれの電流の設定値を設定するステップと、（ニ）複数の空芯コイルのそれぞれに設定値の電流を供給してプラズマを生成して試料台の電位を検出するステップと、（ホ）検出された電位を許容範囲と比較するステップと、（ヘ）比較の結果から複数の空芯コイルのそれぞれの設定値を制御するステップとを含むプラズマ処理方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自己バイアスを最適化することが可能な電子サイクロトロン共鳴プラズマ源の自己バイアス制御システム、自己バイアス制御方法及びプラズマ処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
本発明の実施の形態の説明に用いるプラズマ処理装置は、図１に示すように、自己バイアス制御システム２、複数の空芯コイル（３０、３２）、プラズマ生成室４０、マイクロ波発生装置４２、ガス供給装置４６、反応室５０、真空排気装置５４等を備える。自己バイアス制御システム２は、制御ユニット１０、検出器１２、及び電源１４等を備える。制御ユニット１０は、計算モジュール２０、設定モジュール２２、判定モジュール２４、及び記憶モジュール２６等を備える。
【００１５】
プラズマ生成室４０は、反応室５０に接続される。マイクロ波発生装置４２は、導波管４４を介してプラズマ生成室４０に接続される。ガス供給装置４６は、配管４８を介してプラズマ生成室４０に接続される。真空排気装置５４は、配管５６を介して反応室５０に接続される。反応室５０の内部に、被処理物である基板６０を載置する試料台５２が配置される。試料台５２は、検出器１２に接続される。
【００１６】
複数の空芯コイル（３０、３２）は、第１及び第２空芯コイル３０、３２からなり、プラズマ生成空間を規定するプラズマ生成室４０の外周を囲んで配置される。第１及び第２空芯コイル３０、３２は、プラズマ生成室４０から試料台５２に向かう方向に沿って互いに隣接して配置される。第１及び第２空芯コイル３０、３２は、それぞれ電源１４に接続される。
【００１７】
スパッタリング、ＣＶＤ、表面改質、及びドライエッチング等のプラズマ処理を実施する場合、まず真空排気装置５４により反応室５０及びプラズマ生成室４０の真空排気が行われる。プラズマ生成室４０内に、反応性ガスや不活性ガス等がガス供給装置４６から供給される。第１及び第２空芯コイル３０、３２のそれぞれに電源１４から電流が供給されプラズマ生成室４０内に磁場が生成される。ＥＣＲ条件を満たすための磁場に直交する振動電場として、マイクロ波発生装置４２によりマイクロ波がプラズマ生成室４０に印加される。例えば、約８７５ガウス（Ｇ）の磁束密度に対してＥＣＲ条件を満たすマイクロ波周波数は約２．４５ＧＨｚである。
【００１８】
図１に示した制御ユニット１０の計算モジュール２０は、複数の空芯コイル（３０、３２）のそれぞれに供給する電流の初期値を用いてプラズマ生成室に形成される磁束密度曲線を計算する。また、計算モジュール２０は、計算された磁束密度曲線を用いて、プラズマ生成室４０に隣接する位置に設けられた試料台５２表面に生じる自己バイアス電位の計算値を計算する。
【００１９】
設定モジュール２２は、自己バイアスの計算値が予め定められた自己バイアスの許容範囲となるように、複数の空芯コイル（３０、３２）のそれぞれの電流の設定値を設定する。
【００２０】
検出器１２は、複数の空芯コイル（３０、３２）のそれぞれに、電源１４から設定された設定値の電流を供給してプラズマを生成して試料台の電位を検出する。判定モジュール２４は、検出器１２が検出した試料台の電位を自己バイアスの許容範囲と比較し、比較の結果から複数の空芯コイルのそれぞれの電流の設定値を制御する。
【００２１】
制御ユニット１０は、通常のコンピュータシステムの中央処理装置（ＣＰＵ）の一部として構成すればよい。計算モジュール２０、設定モジュール２２、及び判定モジュール２４は、それぞれ専用のハードウェアで構成しても良く、通常のコンピュータシステムのＣＰＵを用いて、ソフトウェアで実質的に等価な機能を有していても構わない。また、制御ユニット１０の記憶モジュール２６は、制御ユニット１０における演算において、計算途中のデータを一時的に保存する。
【００２２】
磁束密度Ｂは、空芯コイルに流す電流Ｉ、コイルの巻数Ｎ、及びコイルの寸法等により計算することができる。図２に示すように、第１空芯コイル３０の空芯部中央を貫く方向をＺ軸とする。コイル線はＺ軸に垂直な平面に沿って巻かれる。第１空芯コイル３０の寸法として、Ｚ軸に沿った長さをＬｃ、空芯部中央からコイル内面及びコイル外面までの距離をそれぞれａ1、ａ2とする。Ｚ軸に沿った位置ｚでの第１空芯コイル３０が生成する磁束密度Ｂは次の式（１）〜（３）で表される。
【００２３】
B = μo・N・I・(Aa + Ab)/{2・Lc・(ａ2 - ａ1)}            （１）
Aa = z・ln{[a2+(a22+z2)-2]}/[ａ1+(ａ12+z2)-2]}              （２）
Ab = (Lc-z)・ln{[a2+(a22+(Lc-z)2)-2]/[a1+(a12+(Lc-z)2)]-2}}   （３）
ここで、μoは真空の透磁率である。
【００２４】
更に、図３に示すように、第１及び第２空芯コイル３０、３２互いに隣接する一端を位置Ｚｃ、第１空芯コイル３０の他端を位置（Ｚｃ−Ｌｃ）、第２空芯コイル３２の他端を位置（Ｚｃ＋Ｌｃ）、試料台５２の第１及び第２空芯コイル３０、３２と対向する表面の位置をＺｓと定義すれば、第１及び第２空芯コイル３０、３２のそれぞれが生成する磁束密度は、それぞれ式（１）〜式（３）を用いて計算することができる。
【００２５】
この結果、図４に示すように、図１に示したプラズマ生成室４０内に形成される磁束密度曲線Ｍｃが、第１及び第２空芯コイル３０、３２それぞれから計算された磁束密度曲線Ｍａ、Ｍｂの重ね合わせにより計算される。磁束密度曲線ＭｃがＥＣＲ条件を満たす磁束密度Ｂｏと交わる点がＥＣＲ点である。図４に示した磁束密度曲線の計算においては、第１及び第２空芯コイル３０、３２に同一の電流値を流して、位置Ｚｃ近傍で磁束密度Ｂｏが得られるように設定されている。
【００２６】
プラズマ生成室４０内に磁場が形成されると電子は磁力線に巻きつくように回転運動しながら低磁場側に移動する。位置ｚにおける磁束密度をＢ（ｚ）、電子の質量をｍ、電子の回転運動速度をＶｒ（ｚ）とすると、電子に働くＺ軸方向の力Ｆｚ（ｚ）は次式で表される。
【００２７】
Fz(z) = - (m・Vr(z)2/2)・(1/B(z))・∂B(z)/∂z          （４）
また、位置ｚにおける電子の運動エネルギをＷｅ（ｚ）、電気素量をｑとすると、ｚ＝Ｚｃから離れた位置においては、プラズマ生成室４０から試料台５２に向かって生成される位置ｚにおける静電ポテンシャル（電位）φ（ｚ）は、次式で近似される。
【００２８】
φ(z) = - (We(z)/q)・(1 - B(z)/Bo)               （５）
図５に示すように、試料台５２表面の位置Ｚｓでの電位φ（ｚ）＝Ｖｓが自己バイアスの電位となる。
【００２９】
自己バイアスの電位Ｖｓを変化させるために、第１及び第２空芯コイル３０、３２の電流設定値を変化させる。図６に示すように、第１空芯コイル３０の電流値を増加させて磁束密度曲線Ｍａのピーク値を増加させ、且つ第２空芯コイル３２の電流値を減少させて磁束密度曲線Ｍｂのピーク値を減少させる。その結果、合成された磁束密度曲線Ｍｃの形状が変化し、式（４）及び式（５）から計算される自己バイアスの電位Ｖｓが減少する。
【００３０】
また、図７に示すように、第１空芯コイル３０の電流値を減少させて磁束密度曲線Ｍａのピーク値を減少させ、且つ第２空芯コイル３２の電流値を増加させて磁束密度曲線Ｍｂのピーク値を増加させる。その結果、合成された磁束密度曲線Ｍｃの形状が変化し、式（４）及び式（５）から計算される自己バイアスの電位Ｖｓが増加する。
【００３１】
このように、本発明の実施の形態に係る自己バイアス制御システム２によれば、第１及び第２空芯コイル３０、３２に供給するそれぞれの電流値により、プラズマ生成室４０内に形成される磁束密度曲線を計算して制御することができる。その結果、試料台５２表面に生じる自己バイアス電位Ｖｓを最適化することが可能となる。
【００３２】
なお、図４、図６及び図７に示したように、ＥＣＲ点における磁束密度曲線Ｍｃの微分近似∂Ｍｃ／∂ｚ、即ちＥＣＲ点における磁束密度曲線Ｍｃの接線Ｔｌの傾きの増減に応じて、自己バイアスの電位Ｖｓが増減する。したがって、予め接線Ｔｌの傾きと自己バイアス電位Ｖｓとの相関を調査しておけば、自己バイアスの電位Ｖｓを、ＥＣＲ点における磁束密度曲線Ｍｃの接線Ｔｌの傾きから計算することが可能となる。接線Ｔｌの傾きと自己バイアス電位Ｖｓとの相関の調査結果を、記憶モジュール２６、あるいは外部記憶装置（図示省略）等に格納し、自己バイアス電位Ｖｓの計算に際して利用すればよい。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態に係る自己バイアス制御方法を用いたプラズマ処理方法を、図１に示したプラズマ処理装置を参照して、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
（イ）ステップＳ１００で、制御ユニット１０の計算モジュール２０により、予め設定された第１及び第２空芯コイル３０、３２の電流の初期値を用いてプラズマ生成室４０に形成される磁束密度曲線が計算される。計算された磁束密度曲線を用いて試料台５２表面に生成される自己バイアスの電位が計算される。設定モジュール２２により、自己バイアス電位の計算値が自己バイアスの許容範囲内となるように第１及び第２空芯コイル３０、３２のそれぞれの電流が初期値から変更されて設定値に設定される。
【００３５】
（ロ）ステップＳ１０１で、第１及び第２空芯コイル３０、３２のそれぞれに設定値の電流を供給する。マイクロ波発生装置４２からマイクロ波を印加してＥＣＲプラズマを生成する。検出器１２により、試料台５２の電位が一定時間ごとに検出される。
【００３６】
（ハ）ステップＳ１０２で、判定モジュール２４により、検出された電位が自己バイアスの許容範囲と比較される。比較結果から第１及び第２空芯コイル３０、３２それぞれの電流の設定値が制御される。例えば、検出電位が許容範囲より大きい場合、第１空芯コイル３０の設定値（第１設定値）を第２空芯コイル３２の設定値（第２設定値）より相対的に大きくする。また、検出電位が許容範囲より小さい場合、第１設定値を第２設定値より相対的に小さくする。
【００３７】
本発明の実施の形態によれば、第１及び第２空芯コイル３０、３２に供給するそれぞれの電流値により、プラズマ生成室４０内に形成される磁束密度曲線が計算される。計算された磁気密度曲線から、試料台５２表面に生じる自己バイアス電位が計算される。したがって、計算された電位を予め定められた自己バイスの許容範囲と比較して、第１及び第２空芯コイル３０、３２の電流の設定値を設定することにより自己バイアスを最適化することが可能となる。
【００３８】
また、検出器１２により、プラズマ処理中に試料台５２の電位を検出することができる。検出電位を自己バイアスの許容範囲と比較して、第１及び第２空芯コイル３０、３２の電流の設定値にフィードバックすることにより、プラズマ処理中の自己バイアスの変動を許容範囲内に制御することができる。その結果、基板６０表面のダメージを抑制し、プラズマ処理の低下を防止することができ、プラズマ処理の性能劣化を抑制することが可能となる。
【００３９】
なお、上記説明においては、プラズマ生成室４０の外周に一端が互いに隣接するように第１及び第２空芯コイル３０、３２を配置している。しかし、第１及び第２空芯コイルの配置は、限定されない。例えば、図９に示すように、プラズマ生成室４０の外周を囲む第１空芯コイル３０ａと、第１空芯コイル３０ａの外周を囲む第２空芯コイル３２ａを用いてもよい。
【００４０】
図１０に示すように、第１及び第２空芯コイル３０ａ、３２ａのそれぞれがプラズマ生成室４０内に生成する磁束密度曲線Ｍａ、Ｍｂは、式（１）〜式（３）を用いて計算することができる。磁束密度曲線Ｍａ、Ｍｂの重ね合わせにより磁束密度曲線Ｍｃが計算される。試料台５２表面の位置Ｚｓにおける磁束密度、あるいはＥＣＲ点における磁束密度曲線Ｍｃの接線Ｔｌの傾きを用いて自己バイアスの電位を計算することができる。図１０に示した磁束密度曲線の計算においては、第１及び第２空芯コイル３０ａ、３２ａに同一の電流値を流して、位置Ｚｃ近傍で磁束密度Ｂｏが得られるように設定されている。
【００４１】
図９に示した第１及び第２空芯コイル３０ａ、３２ａの配置において、自己バイアスの電位Ｖｓを減少させるために、図１１に示すように、第１空芯コイル３０の電流値だけを増加させて磁束密度曲線Ｍａのピーク値を増加させる。その結果、試料台５２表面の位置Ｚｓにおける磁束密度が減少する。したがって、式（４）及び式（５）から計算される自己バイアス電位が減少することが判る。また、合成された磁束密度曲線Ｍｃの形状が変化し、ＥＣＲ点における磁束密度曲線Ｍｃの接線Ｔｌの傾きが減少する。予め調査した接線Ｔｌの傾きと自己バイアス電位の相関を用いることにより、第１及び第２空芯コイル３０ａ、３２ａの電流値で自己バイアス電位を制御することが可能となる。
【００４２】
また、図１２に示すように、第１空芯コイル３０ａに逆向きの電流を流して、第２空芯コイル３２ａが生成する磁場と逆向きの磁場を生成して自己バイアス電位を制御することもできる。この場合、合成された磁束密度曲線ＭｃのＥＣＲ点における接線Ｔｌの傾きが増加し、自己バイアス電位を大きく増加させることが可能となる。その結果、自己バイアス電位を広いダイナミックレンジで制御することが可能となる。
【００４３】
更に、空芯コイルの数は２に限定されず、３以上の複数の空芯コイルを用いてもよい。例えば、図１３に示すように、プラズマ生成室４０から試料台５２に向かう方向に沿って隣接して配置された第１及び第２空芯コイル３０、３２と、第１及び第２空芯コイル３０、３２それぞれの外周を囲む第３及び第４空芯コイル３４、３６を配置してもよい。この場合、第１〜第４空芯コイル３０、３２、３４、３６の電流値及び電流の向きを、それぞれ独立に制御することにより更に広いダイナミックレンジの自己バイアス電位の制御が可能となる。
【００４４】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の説明に用いる空芯コイルの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の第１及び第２空芯コイルの配置の一例を示す概略図である。
【図４】図３に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された磁束密度曲線の一例を示す図である。
【図５】図３に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された静電ポテンシャルの一例を示す図である。
【図６】図３に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された磁束密度曲線の他の例を示す図である。
【図７】図３に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された磁束密度曲線の他の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成の他の例を示す概略図である。
【図１０】図９に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された磁束密度曲線の一例を示す図である。
【図１１】図３に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された磁束密度曲線の他の例を示す図である。
【図１２】図３に示した第１及び第２空芯コイルの配置により計算された磁束密度曲線の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
２…自己バイアス制御システム
１０…制御ユニット
１２…検出器
１４…電源
２０…計算モジュール
２２…設定モジュール
２４…判定モジュール
２６…記憶モジュール
３０…第１空芯コイル
３２…第２空芯コイル
４０…プラズマ生成室
５２…試料台
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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