JP2012044045A - 制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法 - Google Patents

制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】加工精度を向上できる制御装置を提供する。
【解決手段】１つの実施形態によれば、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たことを特徴とする制御装置が提供される。
【選択図】図１

Description

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。
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。
特表２００１−５２４２５１号公報
１つの実施形態は、例えば、加工精度を向上できる制御装置、プラズマ処理装置、及び制御方法を提供することを目的とする。
１つの実施形態によれば、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たことを特徴とする制御装置が提供される。
また、他の実施形態によれば、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たことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
また、他の実施形態によれば、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が提供される。
第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成を示す図。 第１の実施形態における制御装置の動作を示すフローチャート。 第２の実施形態における制御装置の動作を示すフローチャート。 第１の実施形態及び第２の実施形態の変形例にかかるプラズマ処理装置の構成を示す図。 比較例にかかるプラズマ処理装置の動作を示す図。 比較例にかかるプラズマ処理装置の動作を示す図。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるプラズマ処理装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１について図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置１の概略構成を示す図である。
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。
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。
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。
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。
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。
高周波電源２２は、発生部２２ａ、検知部２２ｂ、及びフィードバック制御部２２ｃを有する。発生部２２ａは、高周波電力を発生させる。検知部２２ｂは、発生部２２ａにより発生された電力（高周波電力）Ｐｂを検知する。フィードバック制御部２２ｃは、検知部２２ｂにより検知される電力Ｐｂが設定電力Ｐｂｓｅｔに一致するように、発生部２２ａにより供給される電力を制御する。検知部２２ｂ、及びフィードバック制御部２２ｃの詳細については後述する。
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。
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。
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。
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。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。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。
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、及びフィードバック制御回路（制御部）６４を有する。
制御装置６０における入力部６５には、設定電力Ｐｂｓｅｔ及び設定電圧Ｖｂｓｅｔ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、設定電力Ｐｂｓｅｔ及び設定電圧Ｖｂｓｅｔ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及び設定電力Ｐｂｓｅｔ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、設定電力Ｐｂｓｅｔの値を高周波電源２２におけるフィードバック制御部２２ｃへ供給し、設定電圧Ｖｂｓｅｔの値をフィードバック制御回路６４へ供給する。
高周波電源２２における検知部２２ｂは、発生部２２ａにより発生された電力（高周波電力）Ｐｂを検知する。検知部２２ｂは、検知された電力Ｐｂの値をフィードバック制御部２２ｃへ供給する。
高周波電源２２におけるフィードバック制御部２２ｃは、設定電力Ｐｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。フィードバック制御部２２ｃは、検知された電力Ｐｂの値を検知部２２ｂから受けると、電力Ｐｂを設定電力Ｐｂｓｅｔと比較し、検知部２２ｂにより検知される電力Ｐｂが設定電力Ｐｂｓｅｔに一致するように、発生部２２ａにより発生される電力を制御する。具体的には、フィードバック制御部２２ｃは、検知された電力Ｐｂが設定電力Ｐｂｓｅｔより高い場合、発生させる電力を下げるように発生部２２ａを制御する。フィードバック制御部２２ｃは、検知された電力Ｐｂが設定電力Ｐｂｓｅｔより低い場合、発生させる電力を上げるように発生部２２ａを制御する。
制御装置６０におけるプローブ６３は、電源回路２０から出力される電圧（パラメータ）Ｖｂを検知する。プローブ６３は、例えば、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１の電圧を、電源回路２０から出力される電圧Ｖｂとして検知する。プローブ６３は、検知された電圧Ｖｂの値をフィードバック制御回路６４へ供給する。
制御装置６０におけるフィードバック制御回路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。フィードバック制御回路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４０により供給される電力を制御する。具体的には、フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路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。
例えば、電源回路２０から出力される電力が設定電力に一致している場合、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高いことは、処理室５０内で加速されるイオンにより形成されるイオン電流が設定電圧Ｖｂｓｅｔに対応した目標値より低いことと等価である。そこで、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、電源回路４０からプラズマ発生部３０に供給する電力を上げ、処理室５０内に発生するプラズマ密度を増加させると、イオン電流（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、例えば、電源回路２０から出力される電力が設定電力に一致している場合、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低いことは、処理室５０内で加速されるイオンにより形成されるイオン電流が設定電圧Ｖｂｓｅｔに対応した目標値より高いことと等価である。そこで、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、電源回路４０からプラズマ発生部３０に供給する電力を下げ、処理室５０内に発生するプラズマ密度を減少させると、イオン電流（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。
次に、制御装置６０の動作について図２を用いて説明する。図２は、制御装置６０の動作を示すフローチャートである。
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。
ステップＳ２では、プローブ６３が、電源回路２０から出力される電圧（第２のパラメータ）Ｖｂを検知する。プローブ６３は、例えば、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１の電圧を、電源回路２０から出力される電圧Ｖｂとして検知する。プローブ６３は、検知された電圧（バイアス側の電圧）Ｖｂの値をフィードバック制御回路６４へ供給する。
ステップＳ３では、フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路６４は、検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、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より高い場合、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、処理を終了する。
ステップＳ４では、フィードバック制御回路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。
ステップＳ５では、フィードバック制御回路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。
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による検知及びフィードバック制御回路６４による制御動作）が繰り返し行なわれる。なお、電源回路２０における発生部２２ａにより発生される電力Ｐｂの検知部２２ｂによる検知及びフィードバック制御部２２ｃによる制御動作は、図示しないが、ステップＳ２〜Ｓ５の処理に並行して行なわれている。
ここで、仮に、制御装置６０がフィードバック制御回路６４を有しない場合について考える。この場合、制御装置６０におけるフィードバック制御回路６４による制御動作が行なわれずに、電源回路２０における発生部２２ａにより発生される電力Ｐｂの検知部２２ｂによる検知とフィードバック制御部２２ｃによる制御動作とが行なわれる。これにより、電源回路２０から出力される電力（バイアス側の電力）を同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置の間で等しくできたとしても、電源回路２０から出力される電圧（バイアス側の電圧）が同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置の間でばらつく傾向にある。例えば、図５（ａ）に示すように、同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置Ａ１〜Ａ３の間では、バイアス側の電力がいずれも５００Ｗで等しくなっているが、バイアス側の電圧が３００Ｖ、３５０Ｖ、２５０Ｖとばらついている。これにより、ユーザの要求からずれたエッチングレートで加工を行なうことがあるため、各プラズマ処理装置の加工精度が低下する傾向にある。それとともに、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。
あるいは、仮に、電源回路２０が検知部２２ｂ及びフィードバック制御部２２ｃを有せず、フィードバック制御回路６４が、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔに一致するように、電源回路２０により供給される電力（高周波電源２２の発生部２２ａにより発生される電力）を制御する場合について考える。この場合、制御装置６０では、電源回路２０から出力される電圧Ｖｂのプローブ６３による検知とフィードバック制御回路６４による電源回路２０の制御動作とが行なわれる。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）を同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置の間で等しくできたとしても、電源回路２０から出力される電力（バイアス側の電力）が同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置の間でばらつく傾向にある。例えば、図５（ｂ）に示すように、同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置Ａ４〜Ａ６の間では、バイアス側の電圧がいずれも３００Ｖで等しくなっているが、バイアス側の電力が５００Ｗ、４３０Ｗ、５７０Ｗとばらついている。これにより、ユーザの要求からずれたエッチングレートで加工を行なうことがあるため、各プラズマ処理装置の加工精度が低下する傾向にある。それとともに、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。
例えば、図６は、バイアス側の電圧を一定にした状態でバイアス側の電力Ｐｂの互いに異なる複数のプラズマ処理装置について、プラズマ処理によるエッチングレートを評価した結果である。図６から、バイアス側の電力Ｐｂの異なるプラズマ処理装置の間でエッチングレートが大きくばらついていることが分かる。
それに対して、第１の実施形態では、制御装置６０がフィードバック制御回路６４を有し、電源回路２０におけるフィードバック制御部２２ｃによる制御動作と制御装置６０におけるフィードバック制御回路６４による制御動作とが互いに独立した形で並行して行なわれる。すなわち、フィードバック制御部２２ｃは、検知部２２ｂにより検知される電力Ｐｂが設定電力Ｐｂｓｅｔに一致するように、発生部２２ａにより発生される電力を制御する。これにより、電源回路２０から出力される電力（バイアス側の電力）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力Ｐｂｓｅｔに一致させることができる。また、フィードバック制御回路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４０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。この結果、ユーザの要求に従ったエッチングレート、すなわち設定電力Ｐｂｓｅｔ及び設定電圧（目標値）Ｖｂｓｅｔ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。
あるいは、仮に、プローブ６３が、電源回路２０から出力される電圧ではなく電源回路４０から出力される電力（例えば、ノードＮ２の電力）を検知する場合について考える。この場合、フィードバック制御回路６４は、プローブ６３により検出される電力（プラズマ発生用の電力）が所定の目標値に一致するように、電源回路４０により供給される電力を制御することになる。このとき、プラズマ発生部３０におけるパーツ（アンテナコイル３１や誘電体壁３２など）の組み付け状態や特性が、異なるプラズマ処理装置との間でばらつくので、電源回路４０から出力される電力（プラズマ発生用の電力）を同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置の間で等しくできたとしても、処理室５０内に発生するプラズマ密度が異なるプラズマ処理装置との間でばらつき、電源回路２０から出力される電力（バイアス側の電力）が同一機種の複数の異なるプラズマ処理装置の間でばらつく傾向にある。これにより、ユーザの要求からずれたエッチングレートで加工を行なうことがあるため、各プラズマ処理装置の加工精度が低下する傾向にある。それとともに、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することが困難になる。
それに対して、第１の実施形態では、プローブ６３が、電源回路２０から出力される電圧を検知する。これにより、フィードバック制御回路６４は、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４０により供給される電力を制御することができる。この結果、ユーザの要求に従っ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、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。
また、第１の実施形態では、フィードバック制御回路６４が、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより高い場合、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、（フィードバック制御部２２ｃによる制御動作の結果、）電源回路２０から出力される電力が設定電力に一致していれば、電源回路４０からプラズマ発生部３０に供給する電力を上げ、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、イオン電流（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、フィードバック制御回路６４は、プローブ６３により検知された電圧Ｖｂが設定電圧Ｖｂｓｅｔより低い場合、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、（フィードバック制御部２２ｃによる制御動作の結果、）電源回路２０から出力される電力が設定電力に一致していれば、電源回路４０からプラズマ発生部３０に供給する電力を下げ、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、イオン電流（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。
なお、フィードバック制御部２２ｃによる制御動作やフィードバック制御回路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。
また、高周波電源２２は、さらに入力部２２ｄを有していても良い。このとき、設定電力Ｐｂｓｅｔは、制御装置６０における入力部６５ではなく、高周波電源２２における入力部２２ｄに入力されても良い。この場合、高周波電源２２における入力部２２ｄは、設定電力Ｐｂｓｅｔの値をフィードバック制御部２２ｃへ供給し、フィードバック制御部２２ｃは、設定電力Ｐｂｓｅｔの値を入力部２２ｄにから受け目標値として保持することになる。
また、フィードバック制御部２２ｃによる制御動作やフィードバック制御回路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。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１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２の実施形態にかかるプラズマ処理装置１の制御装置６０では、入力部６５に、設定電力Ｐｂｓｅｔ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、設定電力Ｐｂｓｅｔ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。設定電力Ｐｂｓｅｔ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、設定電力Ｐｂｓｅｔの値を電源回路２０におけるフィードバック制御部２２ｃへ供給し、設定電流Ｉｂｓｅｔの値をフィードバック制御回路６４へ供給する。
電源回路２０における検知部２２ｂは、発生部２２ａにより発生される電力Ｐｂを検知する。検知部２２ｂは、検知された電力Ｐｂの値をフィードバック制御部２２ｃへ供給する。
フィードバック制御部２２ｃは、設定電力Ｐｂｓｅｔの値を入力部６５から受け目標値として保持している。フィードバック制御部２２ｃは、検知された電力Ｐｂの値を検知部２２ｂから受けると、電力Ｐｂを設定電力Ｐｂｓｅｔと比較し、検知部２２ｂにより検知される電力Ｐｂが設定電力Ｐｂｓｅｔに一致するように、発生部２２ａにより発生される電圧を制御する。
プローブ６３は、電源回路２０から出力される電流（パラメータ）Ｉｂを検知する。プローブ６３は、例えば、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１を流れる電流（例えば、電源回路２０から電極１０へ向かう方向を正とする電流）を、電源回路２０から出力される電流Ｉｂとして検知する。プローブ６３は、検知された電流Ｉｂの値をフィードバック制御回路６４へ供給する。
フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路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、フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路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。
また、第２の実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、制御装置６０の動作が、図３に示すように、第１の実施形態と異なる。
ステップＳ２２では、プローブ６３が、電源回路２０から出力される電流（パラメータ）Ｉｂを検知する。プローブ６３は、例えば、電極１０と電源回路２０との間のノードＮ１を流れる電流を、電源回路２０から出力される電流Ｉｂとして検知する。プローブ６３は、検知された電流（バイアス側の電流）Ｉｂの値をフィードバック制御回路６４へ供給する。
ステップＳ２３では、フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路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。フィードバック制御回路６４は、検知された電流Ｉｂが設定電流Ｉｂｓｅｔより低い場合、処理をステップＳ２４へ進め、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Ｓ２５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。
ステップＳ２４では、フィードバック制御回路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。
ステップＳ２５では、フィードバック制御回路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。
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Ｓ２２〜Ｓ２５の処理（電源回路２０から出力される電流Ｉｂのプローブ６３による検知及びフィードバック制御回路６４による制御動作）が繰り返し行なわれる。なお、電源回路２０における発生部２２ａにより発生される電力Ｐｂの検知部２２ｂによる検知及びフィードバック制御部２２ｃによる制御動作は、図示しないが、ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理に並行して行なわれている。
以上のように、第２の実施形態では、フィードバック制御回路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、電源回路４０からプラズマ発生部３０に供給する電力を下げ、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、イオン電流（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、フィードバック制御回路６４は、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、電源回路４０からプラズマ発生部３０に供給する電力を上げ、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、イオン電流（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、第２の実施形態によっても、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。
また、上記の第１の実施形態および第２の実施形態では、プラズマ処理装置が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１００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４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上部電極１３１を有することになる。
あるいは、プラズマ処理装置は、三周波以上の周波数の電源（３つ以上の異なる周波数の高周波電源）を持つタイプの装置であっても良い。この場合、例えば、低周波側の電源回路から出力されたパラメータを検知し、その検知したパラメータが所定の目標値に一致するように、三周波以上の周波数の電源のうちその低周波側の電源回路より高い周波数の電源回路により供給される電力を制御しても良い。
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
１ プラズマ処理装置、２ 処理容器、１０ 電極、２０ 電源回路、２１ マッチング回路、２２ 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、４０ 電源回路、４１ マッチング回路、４２ 高周波電源、５０ 処理室、５１ 空間、６０ 制御装置、６１ プローブ、６２ フィードバック制御回路、６３ プローブ、６４ フィードバック制御回路、６５ 入力部、１００ プラズマ処理装置、１３０ プラズマ発生部、１３１ 上部電極。

Claims (7)

  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、
    を備えたことを特徴とする制御装置。
  2. 前記検知部により検知されるパラメータは、電圧を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  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２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下げる
    ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記検知部により検知されるパラメータは、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。
  5. 前記制御部は、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４に記載の制御装置。
  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、
    を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
  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。
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