JPH0472064A - プラズマ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体の製造工程において低温プラズマを利用
して成膜、エツチング、表面処理等を行う際の装置ある
いはプロセスの制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来からスパッタリング、ＣＶＤ、エツチング等のプラ
ズマプロセス条件は装置−台ごとに実験により決められ
る。これは同型の装置を用いた場合でも形成される薄膜
の特性が異なることが多々あるからであり、そのプロセ
ス管理は実験により決められた装置上のパラメータであ
るガス圧力、流量、電極あるいは被処理材を保持する基
板ホルダーに印加する電圧、電力等を一定に保つことに
より行われるのが一般的である。

一方、プロセスモニタを用いてプロセスを制御する例と
して、プラズマの発光現象の変化をエツチングの終点と
するエツチング終点モニタが知られている。またプラズ
マにさらされている導体被処理材あるいは導体基板ホル
ダーの電位の負の直流成分を計測する手段としてＶＤＣ
モニタが広く市販されており、そこで８１測された値と
予め設定した値とが等しくなる様に基板ホルダーに印加
する高周波電力をコントロールするシステムも知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前述のガス流量、圧力、電極あるいは基板
ホルダーに印加する電圧、電力等の装置パラメータを一
定に保つ従来のプラズマ管理方法では長期間に渡り再現
性の良い成膜、エツチング表面処理が行い艶いのが現状
である６　これは装置の表示上では以前と同一条件であ
っても形成されているプラズマは必ずしも同一のもので
はないことに起因することが多い０例えば絶縁物をスパ
ッタ形成する場合、絶縁膜がチャンバー内のアース部分
に序々にコーティングされたり、ターゲットの厚み方向
の変化などによって、プラズマ自体が変化してしまう、
その結果被処理材上に成膜された薄膜の特性も変化して
しまう。このプラズマが変化してしまう現象はスパッタ
リングに限らずプラズマを利用したプロセス全般に言え
ることである。

一方、前項のプラズマの発光の変化を利用したエツチン
グの１点検出方法は、エツチング量を一定に保つ方法と
して簡単であるが、プラズマ自体の性質を一定に保つも
のではない。また、前項のＶＤＣモニタは被処理材が導
体でかつ成膜プロセスの場合はその膜も導体でなければ
基板の表面電位を計測できないという欠点を有する。加
えてプロセスコントロールの点では多くの装置制御手段
のうち基板ホルダーに印加する高周波電力のみにしかフ
ィードバックがかからないため制御手段が限られる。

そこ十本発明は以上の問題点を解決するものでプラズマ
自体の性質を観測し、その結果を用いて装置の制御手段
にフィードバックをかけることにより安定した成膜、エ
ツチング、表面処理を行うプラズマ制御システムを提供
することを目的とする。

〔課順を解決するための手段〕

本発明のプラズマ制御システムは （１）プラズマを発生させる手段と被処理材を保持する
基板ホルダーを有するプラズマ発生−装置において、プ
ラズマを８１測する手段と、その計測結果を演算処理す
る手段と、前記演算結果を予め設定した値と比較する手
段と、両者が等しくなる様に前期プラズマ発生装置を制
御する手段を有することを特徴とする。

（２）（１）項のプラズマ制御システムにおいて、プラ
ズマ発生装置を制御する手段としてガス圧力を制御する
ことを特徴とする。

（３）（１）項のプラズマ制御システムにおいて、プラ
ズマ発生装置を制御する手段としてガス流量を制御する
ことを特徴とする。

（４）（１）項のプラズマ制御システムにおいて、プラ
ズマ発生装置を制御する手段として電極に印加する電圧
あるいは電力を制御することを特徴とする。

（５）（１）項のプラズマ制御システムにおいて、プラ
ズマ発生装置を制御する手段として基板に印加する電圧
あるいは電力を制御することを特徴とする。

（６）（１）項のプラズマ制御システムにおいて、プラ
ズマ発生装置を制御する手段として基板ホルダーの位置
を制御することを特徴とする。

（７）（１）項のプラズマ制御システムにおいて、プラ
ズマ発生装置を制御する手段として電極と基板ホルダー
間に配置した第３電極に印加する電圧を制御することを
特徴とする。

〔実施例〕

本発明の実施例を述べる前にプラズマ計測方法について
触れておく。プラズマ計測方法には大きく分けてプラズ
マ中に直接電極を挿入するプローブ法、プラズマの発光
を解析する発光分光法、マイクロ波あるいはレーザ等を
プラズマ中に入射しその相互作用を計測する方法等があ
る。いずれの計測法も、プラズマの性質を定量的に求め
ようとするものである。この量は一般的に゛プラズマ諸
ｌパと呼ばれており、プラズマ電位、フローティング電
位、電子温度、プラズマ密度等を含む。以下本実施例に
おけるプラズマ制御システムはこれら諸量を用いている
。しかしながら用いる値は前記諸量に限定されるもので
はなく、プラズマの特性を表す値であればよい。また以
下実施例ではプラズマ計測手段としてプローブ法を用い
ているが。

この計測方法に限定されるものではない。

（実施例１） 本発明を直流スパッタ装置に適用した場合の一実施例を
第１図に示す。

ターゲット２０はＩＴＯ，基板７はガラス基板を用い、
それぞれ絶縁体５により、アース電位にあるチャンバー
１から電気的に絶縁されたターゲットホルダー２１、基
板ホルダー６に保持されている。プローブ８の電極部に
はＭｏ線をその被覆にはガラス管を用いた。プローブ表
面への膜の堆積を低減するため、測定時以外はプローブ
をプラズマ外に維持するプローブ退避室９を設けた。ま
た測定時にプローブ８がプラズマに与える擾乱は発光強
度の変化として観測できるレベルではない。

以下に記す放電の一実施例は、まず図示しない排気手段
を用いて排気口４よりチャンバー１内を所定真空度まで
排気後、ガス導入口３よりＡｒガスを５８ＣＣＭ導入、
放電前設定Ａｒ圧力０゜６Ｐａの条件下で、直流電源２
２により一３２０ｖをターゲット２０に印加することに
より発生させた例である。

放電開始後、まずプローブ８をプローブ退避室９からプ
ラズマ発生室２に移動させる。計測はプラズマ計測手段
１０によりプローブ８に印加する電圧Ｖｐを一３０〜３
０Ｖまで掃引し、その時プローブ８に流れる電流工ｐを
計測することにより行う、電圧Ｖｐの掃引時間は約３０
秒である６　この操作を数回繰り返した後、プローブ８
をプローブ退避室９に退避させる。　　ｆｌ！られたＶ
ｐ、Ｉｐのデータはそれぞれ演算処理手段１１に記憶さ
れる。

演算処理手段１１は測定毎のＩＩ）−Ｖｐ特性をプロー
ブ法の理論に基づいて解析処理することにより、それぞ
れの電子温度Ｔｅを求め、その平均値Ｔｅを計算する。

続いて、そのＴｅの値と比較手段１２に予め入力済のＴ
ｅの設定値が比較される。

本装置において電子温度ＴｅとＡｒ圧力ＰＡｒの関係は
第２図に示すように、Ａｒ圧力ＰＡｒが増加すると電子
温度ＴｅはＰＡｒ＝０．　１〜２−Ｐａの範囲で減少す
ることが実験により確認されている。そこで比較手段１
２はＴｅが設定値より大きい場合はＡｒ圧力ＰＡｒを増
加させる様に圧力コントローラ４０に信号を送る。逆に
Ｔｅが設定値より小さい場合はＡｒ圧力ＰＡｒを減少さ
せる様に圧力コントローラ４０に信号を送る。圧力コン
トローラ４０は与えられた信号に応じてバリアプルオリ
フィス４１を制御する。

以上の操作を繰り返すことによりチャンバー１内の圧力
はコントロールされ、プローブで測定されるプラズマ諸
量の１つである電子温度Ｔｅを一定に保つことができる
。

上記実施例では、計測するプラズマＭ！とじて電子温度
Ｔｅ、プラズマ発生装置を制御する手段としてＡｒ圧力
ＰＡｒを用い、ＴｅがＰＡｒの増加と共に減少する結果
に基づきＡｒ圧力をフィードバック制御する例を示した
。しかしながら、本実施例は前記ＴｅとＰＡｒの関係に
限定されるものではなく、ＴｅがＡｒ圧力ＰＡｒに対し
て増加あるいは減少することが確認されていればよい。

また計測するプラズマ諸量は電子温度Ｔｅに限定される
ものではないことは前記したが、ガスもＡｒに限定され
るものではない。

（実施例２） 本発明を高周波プラズマ処理装置に適用した場合の一実
施例を第３図に示す６ 高周波電極３０はメツシュ電極、基板７はガラス基板を
用いた。前記電極３０及び導電性の基板ホルダー６は、
絶縁体５によりアース電位にあるチャンバー１と電気的
に絶縁されている。プローブ８の電極部はＭｏ線をその
被覆にはガラス管を用いた。プラズマ粒子あるいはチャ
ンバー内壁からの放出物によるプローブ表面の汚染を低
減するため、測定時以外はプローブ８をプラズマ外に維
持するプローブ退避室９を設けた。また測定時にプロー
ブ８がプラズマに与える擾乱は発光強度の変化として観
測できるレベルではない。

以下に記す放電の一実施例は、まず図示しない排気手段
を用いて、排気口４よりチャンバー１内を所定真空度ま
で排気後、ガス導入口３よりマスフローコントローラ５
０を通して設定導入Ｏ２ガス２８５ＣＣＭ　を導入、ｏ
２ガス圧力２．７Ｐａの条件下で、高周波電源３１によ
り高周波電極３０に１００Ｗ電力投入して発生させた例
である。

放電開始後、まずプローブ８をプローブ退避室９からプ
ラズマ発生室２に移動させる。計測はプラズマ計測手段
１０によりプローブ８のフローティング電位Ｖｆを計測
する。このＶｆの計測を数回繰り返した後、プローブ８
をプローブ退避室９に退避させる。Ｖｆの測定毎のデー
タは演算処理手段１１に記憶され、その平均値Ｖｆが求
められる。続いて、そのＶｆの値と比較手段１２に予め
入力済のＶｆの設定値が比較される０本装置においてプ
ローブ８のフローティング電位Ｖｆと０２流量のＱＯ２
の関係は第４図に示すように、０２流量Ｑｏｅが増加す
るとフローティング電位ＶｆはＱｏ２＝５〜５００ＳＣ
ＣＭの範囲で減少すルコとが実験により確認されている
。そこで比較手段１２はＶｆが設定値より大きい場合は
ｏ２流ＩＱｏ２を増加させる様にマスフローコントロー
ラ５０に信号を号る。逆にＶｆが設定値より小さい場合
は０２流Ｉ　Ｑ　Ｏ２を減少させる様にマスフローコン
トローラ５０に信号を送る。マスフローコントローラ５
０は与えられた信号に応じて０２流ＪＩＱｏ２をコント
ロールする。

以上の操作を繰り返すことにより０２−の流量がコント
ロールされ、プローブで測定されるプラズマ諸量の１つ
であるフローティング電位Ｖｆを一定に保つことができ
る。

上記実施例では、計測するプラズマ諸Ｉとしてフローテ
ィング電位Ｖｆ、プラズマ発生装置を制御する手段とし
て０２流ＲＱ　ｏ　ａを用い、ＶｆがＯ０２の増加と共
に低下する結果に基づきＯｅ　ｆｍ　！をフィードバッ
ク制御する例を示した。しかしながら、本実施例は前記
ＶｆとＱ　ｏ　２の関係に限定されるものではなく、Ｖ
ｆが０２流ｊｌ　Ｑ　Ｏｅに対して増加あるいは減少変
化することが確認されていれハヨい、また計測するプラ
ズマ諸量はフローティング電位Ｖｆに限定されるもので
ないことは前記したが、ガスも０２に限定されるもので
はない。

（実施例３） 本発明を直流スパッタ装置に適用した場合の一実施例を
第５図に示す。

ターゲット２０はＩＴＯ１基板７はガラス基板を用い、
それぞれ絶縁体５によりアース電位にあるチャンバー１
から電気的に絶縁されたターゲットホルダー２１、基板
ホルダー６に保持されていル、フローブ８の電極にはＭ
ｏ線をその被覆にはガラス管を用いた。プローブ表面へ
の膜の堆積を低減するため、測定時以外はプローブ８を
プラズマ外に維持するプローブ退避室９を設けた。また
測定時にプローブ８がプラズマに与える擾乱は発光強度
の変化として観測できるレベルではない。

以下に記す放電の一実施例は、まず図示しない排気手段
を用いて排気口４よりチャンバー１内を所定真空度まで
排気後、ガス導入口３よりＡｒガスを５　ＳＣ０Ｍ導入
、Ａｒ圧力０．６Ｐａの条件下で、真流電源２２により
ターゲット２０に投入する電力をｉｏｏｗに設定して発
生させた例である。

放電開始後、まずプローブ８をプローブ退避室９からプ
ラズマ発生室２に移動させる。計測はプラズマ計測手段
１０によりプローブ８に印加する電圧Ｖｐを一３０〜３
０Ｖまで掃引し、その時プローブ８に流れる電流Ｉｐを
計測することにより行う、電圧Ｖｐの掃引時間は約３０
秒である。この操作を数回繰り返した後、プローブ８を
プローブ退避室９に退避させる。得られたＶｐ、Ｉｐの
データはそれぞれ演算処理手段１１に記憶される。

演算処理手段１１は測定毎のＩｐ−Ｖｐ特性をプローブ
法の原理に基づいて解析処理することによりそれぞれの
プラズマ密度Ｎｅを求め、その平均値Ｎｅを計算する。

続いて、そのＮｅの値と比較手段１２に予め入力済のＮ
ｅの設定値が比較される１本装置においてプラズマ密度
Ｎｅとターゲットに投入する電力Ｐｉｎの関係は第６図
に示すように、投入電力Ｐｉｎが増加するとプラズマ密
度ＮｅはＰ　ｉ　ｎ　＝　５０〜１５０　Ｗの範囲で増
加することが実験により確認されている。そこで比較手
段１２はＮｅが設定値より大きい場合は投入電力Ｐｉｎ
を減少させる様に直流電源２２に信号を送る。逆にＮｅ
が設定値より小さい場合は投入電力Ｐｉｎを増加させる
様に直流電源２２に信号を送る。直流電源２２は与えら
れた信号に応じてターゲット２０に投入する電力を制御
する。

以上の操作を繰り退すことによりターゲット１１に投入
される電力はコントロールされ、プローブで測定される
プラズマ諸量の１つであるプラズマ密度Ｎｅを一定に保
つことができる。

上記実施例では、計測するプラズマ諸量としてプラズマ
密度Ｎｅ、プラズマ発生装置を制御する手段として電極
に投入する電力Ｐｉｎを用い、ＮｅがＰｉｎの増加と共
に増大する結果に基づきＰｉｎをフィードバック制御す
る例を示した。しかしながら、本実施例は前記ＮｅとＰ
ｉｎの関係に限定されるものではなく、ＮｅがＰｉｎに
対して増加あるいは減少変化することが確認されていれ
ばよい、また計測するプラズマ諸量はプラズマ密度Ｎｅ
に限定されるものではないことは前記したが、制御手段
として電極に印加する電圧を用いてもよい。

（実施例４） 本発明を高周波プラズマ発生装置に適用した場合の一実
施例を第７図に示す。

ｇ！電性の基板ホルダー６及び対向電極３０は絶縁体５
によりチャンバー１と電気的に絶縁されており、それぞ
れ高周波電源６０．３１に接続されている。

基板７にはガラス基板を用いた。プローブ８は基板７近
傍に挿入される。プローブ８の電極にはＭｏ線をその被
覆にはガラス管を用いた。プラズマ粒子あるいはチャン
バー内壁からの放出物によるプローブ表面の汚染を低減
するため、測定時以外はプローブ８をプラズマ外に維持
するプローブ退避室９を設けた。また測定時にプローブ
８がプラズマに与える擾乱は発光強度の変化として観測
できるレヘルではない。

以下に記す放電の一実施例は、まず図示しない排気手段
を用いて排気口４よりチャンバー１内を所定真空度まで
排気後、ガス導入口３よりＨ−ｅガスを導入、Ｈｅガス
圧力２３Ｐａの下で高周波電源３１より４００Ｗ電力投
入して発生させた例である。放電開始時、高周波電源６
０から基板ホルダーに供給する電力は１００Ｗに設定し
た。

放電開始後、まずプローブ８をプローブ退避室９からプ
ラズマ発生室２に移動させる。計測はプラズマ計測手段
１０によりプローブ８のフローティング電位Ｖｆを計測
する。このＶｆの計測を数回繰り返した後、プローブ８
をプローブ退避室９に退避させる。Ｖｆの測定毎のデー
タは演算処理手段１１に記憶され、その平均値Ｖｆが求
められる。続いて、Ｖｆの値と比較手段１２に予め入力
済のＶｆの設定値が比較される。本装置においてプロー
ブ８のフローティング電位Ｖｆと基板ホルダーに印加す
る電力Ｐｓｕｂの関係は第８区に示すように電力Ｐｓｕ
ｂが増加するとフローティング電位ＶｆはＰｓｕｂ＝０
〜２００Ｗの範囲で増加することが実験により確認され
ている。そこで比較手段１２はＶｆが設定値より大きい
場合は基板ホルダー７に印加する電力Ｐｓｕｂを減少さ
せる様に高周波電源６０に信号を送る。逆にＶｆが設定
値より小さい場合は電力Ｐｓｕｂを増加させる様に高周
波電源６０に信号を送る。高周波電源６０は与えられた
信号に応じて基板ホルダー６に印加する電力を制御する
。

以上の操作を繰り返すことにより基板ホルダー５に印加
される電力がコントロールされ、プローブで測定される
プラズマ諸Ｉの１つであるフローティング電位Ｖｆを一
定に保つことができる。

上記実施例では、計測するプラズマ諸ｌとしてフローテ
ィング電位Ｖｆ、プラズマ発生装置を制御する手段とし
て基板ホルダーに印加する電力Ｐｓｕｂを用い、Ｖｆが
Ｐｓｕｂの増加と共に高くなる結果に基づきＰｓｕｂを
フィードバック制御する例を示した。しかしながら、本
実施例は前記ＶｆとＰｓｕｂの関係に限定されるもので
はなく、ＶｆがＰｓｕｂに対して増加あるいは減少する
ことが確認されていればよい。また計測するプラズマ諸
量はフローティング電位Ｖｆに限定されるものではない
ことは前記したが、制御手段として基板ホルダーに印加
する電圧を用いてもよい。

（実施例５） 本発明を高周波プラズマ処理装置に適用した場合の一実
施例を第９図に示す。

高周波電極３０はメツシュ電極、基板７はガラス基板を
用いた。前記電極３０及び導電性の基板ホルダー６は、
絶縁体５によりアース電位にあるチャンバー１と電気的
に絶縁させている。この状態で基板ホルダー６は基板ホ
ルダー駆動手段７０により上下方向に移動する機構をも
つ、プローブ８の電極部はＭＯ線をその被覆にはガラス
管を用いた。プラズマ粒子あるいはチャンバー内壁から
の放出物によるプローブ表面の汚染を低減するため、測
定時以外はプローブ８をプラズマ外に維持するプローブ
退避室９を設けた。また測定時にプローブ８がプラズマ
に与える擾乱は発光強度の変化として観測できるレベル
ではない。

以下に配す放電の一実施例は、まず図示しない排気手段
を用いて排気口４よりチャンバー１内を所定真空度まで
排気後、ガス導入口３より０２ガスを５３ＣＣＭ導入、
０２ガス圧力１．３Ｐａの条件下で、高周波電源３１よ
り高周波電極３０に１００Ｗ電力投入して発生させた例
である。放電開始時、高周波電極３０と基板ホルダー６
の距離ＤＥＳは１０ｃｍに設定しである。

放電開始後、まずプローブ８をプローブ退避室９からプ
ラズマ発生室２に移動させる。計測はプラズマ計測手段
１０によりプローブ８のフローティング電位Ｖｆを計測
する。こＶｆの計測を数回繰り返した後、プローブ８を
プローブ退避室９に退避させる。Ｖｆの測定毎のデータ
は演算処理手段１１に記憶され、その平均値Ｖｆが求め
られる。

続いて、Ｖｆの値と比較手段１２に予め入力済のＶｆの
設定値が比較される１本装置においてプローブ８のフロ
ーティング電位Ｖｆと高周波Ｗ１極３〇一基板ホルダー
６間の距＊ｆｌ　Ｄ　Ｅ　ｓの関係は第１０図に示すよ
うに、距１ｉｆｔ　Ｄ　Ｅ　Ｓが増加するとフローティ
ング電位ＶｆはＤＥＳ：＝８．５〜２０ｃｒｎの範囲で
減少することが実験により確認されている。そこで比較
手段１２はＶｆが設定値より−大きい場合は距離ＤＥＳ
を増加させるように基板ホルダー駆動子ｙｊ７０に信号
を送る。逆にＶｆが設定値より小さい場合は距離ＤＥｓ
を減少させるように基板ホルダー駆動手段７ｏに信号を
送る。基板ホルダー駆動手段７０は与えられた信号に応
じて基板ホルダー６の位置をコントロールする。

以上の操作を繰り近すことにより高周波電極３０と基板
７の距離がコントロールされ、プローブで測定されるプ
ラズマ諸量の１つであるフローティング電位Ｖｆを一定
に保つことができる。

上記実施例では、計測するプラズマ諸量としてフローテ
ィング電位Ｖｆ、プラズマ発生装置を制御する手段とし
て電極一基板ホルダー間の距ｔｉｌｌＥＳを用い、Ｖｆ
がＤＥＳの増加と共に減少する結果に基づきＤＥＳをフ
ィードバック制御する例を示した。しかしながら、本実
施例は前ｇ己ＶｆとＤＥＳの関係に限定されるものでは
なく、ＶｆがＤＥＳに対して増加あるいは減少すること
が確認されていればよい、また計測するプラズマ諸量は
フローティング電位Ｖｆに限定されるものではないこと
は前記したが、電極一基板間の距敲を変える手段として
電極側を移動させてもよい。

（実施例６） 本発明を直流スパッタ装置に適用した場合の一実施例を
第１１図に示す。

ターゲット２０はＩＴＯ１基板７はガラス基板を用い、
それぞれ絶縁体５によりアース電位にあるチャンバー１
から電気的に絶縁されたターゲットホルダー２１、基板
ホルダー６に保持されている。ターゲット２０と基板７
の間には電極（以下、第３電極と呼ぶ）８０が設置され
ており、この第３電極８０は直流電源８１に接続されて
いる。プローブ８は基板７と第３電極８０間の基板近傍
側に挿入される。プローブ８の電極にはＭＯ線をその被
覆にはガラス管を用いた。プローブ表面への膜の堆積を
低減するため、測定時以外はプローブ８をプラズマ外に
維持するプローブ退避室９を設けた。また測定時にプロ
ーブ８がプラズマに与える擾乱は発光強度の変化として
観測できるレベルではない。

以下に記す放電の一実施例は、まず図示しない排気手段
を用いて排気口４よりチャンバー１内を所定真空度まで
排気後、ガス導入口３よりＡｒガスを５３００Ｍ導入、
Ａｒ圧力０．６Ｐａの条件下で直流電Ｍ２２によりター
ゲット２０に一３３０ｖ印加して発生させた例である。

放電開始時、第３電極８０に印加する電圧は２０Ｖに設
定した。

放電開始後、まずプローブ８をプローブ退避室９からプ
ラズマ発生室２に移動させる。計測はプラズマ計測手段
１０によりプローブ８のフローティング電位Ｖｆを計測
する。このＶｆの計測を数回繰り退した後、プローブ８
をプローブ退避室９に退避させる。Ｖｆの測定毎のデー
タは演算処理手段１１に記憶され、その平均値Ｖｆが求
められる。続いて、Ｖｆの値と比較手段１２に予め入力
済のＶｆの設定値が比較される１本１４１２においてプ
ローブ８のフローティング電位Ｖｆと第３電極８０に印
加する電圧ＶＴの関係は第１２図に示すように、電圧ｖ
Ｔが増加するとフローティング電位ＶｆはＶＴ＝０〜６
０Ｖの範囲で増加することが実験により確認されている
。そこで比較手段１２はＶｆが設定値より大きい場合は
第３９極８０に印加する電圧ＶＴを減少させる様に直流
電源８１に信号を送る。逆にＶｆが設定値より小さい場
合は電圧ＶＴを増加させる様に直流電源８１に信号を送
る。直流電源８１は与えられた信号に応じて第３電極８
０に印加する電圧を制御する。

以上の操作を繰り返すことにより第３電極８０に印加さ
れる電圧がコントロールされ、プローブで測定されるプ
ラズマ諸量の１つであるフローティング電位Ｖｆを一定
に保つことができる。

上ｇ己実施例では、計測するプラズマ諸量としてフロー
ティング電位Ｖｆ、プラズマ発生装置を制御する手段と
して第３電極に印加する電圧ＶＴを用いＶｆがＶＴの増
加と共に高くなる結果に基づきＶＴをフィードバック制
御する例を示した。しかしながら本実施例は前記Ｖｆと
Ｖ７の関係に限定されるものではなく、ＶｆがＶＴに対
して増加あるいは減少することが確認されていればよい
。

また計測するプラズマ諸量はフローティング電位Ｖｆに
限定されるものではないことは前８己した。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明のシステムは、成膜、エツチン
グ、表面処理を行うプラズマ発生装置において、プラズ
マを４測する手段とその計測結果を演算処理する手段と
前記演算結果が予め設定した値に等しくなる様に前期プ
ラズマ発生装置を制御する手段で構成されているので、
プラズマ独自の性質を表すプラズマ諸阻を求めることが
でき、特定のプラズマ諸量を一定に保つことができる。

その結果、前記プラズマプロセスの安定化をはかること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるプラズマ制御システムにおいて
制御手段としてガス圧力を用いた時のシステム構成図、
、第２図は、第１図に示すスパッタ装置を用いて調べた
電子温度ＴｅとＡｒ圧力のＰＡｒの関係を示す区。 第３図は、本発明によるプラズマ制御システムにおいて
制御手段としてガス流量を用いた時のシステム構成図、
第４図は、第３図に示す高周波プラズマ処理装置を用い
て調べたフローティング電位Ｖｆと０２流量Ｑｏ２の関
係を示す図。 第５図は、本発明によるプラズマ制御システムにおいて
制御手段としてターゲットに投入する電力を用いた時の
システム構成図。第６図は、第５図に示すスパッタ装置
を用いて調べたプラズマ密度Ｎｅとターゲットに投入す
る電力Ｐｉｎの関係を示す図。 第７図は、本発明によるプラズマ制御システムにおいて
制御手段として基板ホルダーに投入する電力を用いた時
のシステム構成図。第８図は、第７図に示す装置を用い
て調べたフローティング電位Ｖｆと基板ホルダーに投入
する電力Ｐｓｕｂとの関係を示す図。 第９図は、本発明によるプラズマ制御システムにおいて
制御手段として基板ホルダーの位置を制御するシステム
の構成図。第１０図は、第９図に示す高周波プラズマ処
理装置を用いて調べたフローティング電位Ｖｆと電極一
基板ホルダー間距離ＤＢＳとの関係を示す図。 第１１図は、本発明によるプラズマ制御システムにおい
て制御手段として第３電極に印加する電圧を用いた時の
システム構成図、第１２図番よ、第１１図に示すスパッ
タ装置を用いて調べたフローティング電位Ｖｆと第３電
極に印加する電圧ＶＴとの関係を示す図。 １・・・チャンバー ２・・・プラズマ発生室 ３・・・ガス導入口 ４・・・排気口 ５・・・絶縁体 ６・・・基板ホルダー ７・・・基板 ８・・・プローブ ９・・・プローブ退避室 １０・・・プラズマ計測手段 １１・・・演算処理手段 １２・・・比較手段 ２０・・・ターゲット ２１・・・ターゲットホルダー ２２．８１・・・直流電源 ３０・・・高周波電極 ３１．６０・・・高周波電源 ４０・・・圧力コントローラ ４１・・・バリアプルオリフィス ５０・・・マスフローコントローラ ７０・・・基板ホルダー駆動手段 ８０・・・第３電極 以　　上

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマを発生させる手段と被処理材を保持する
   基板ホルダーを有するプラズマ発生装置において、プラ
   ズマを計測する手段と、その計測結果を演算処理する手
   段と、前記演算結果を予め設定した値と比較する手段と
   、両者が等しくなる様に前記プラズマ発生装置を制御す
   る手段を有することを特徴とするプラズマ制御システム
   。
2. （２）プラズマ発生装置を制御する手段としてガス圧力
   を制御することを特徴とする請求項１記載のプラズマ制
   御システム。
3. （３）プラズマ発生装置を制御する手段としてガス流量
   を制御することを特徴とする請求項１記載のプラズマ制
   御システム。
4. （４）プラズマ発生装置を制御する手段として電極に印
   加する電圧あるいは電力を制御することを特徴とする請
   求項１記載のプラズマ制御システム。
5. （５）プラズマ発生装置を制御する手段として基板ホル
   ダーに印加する電圧あるいは電力を制御することを特徴
   とする請求項１記載のプラズマ制御システム。
6. （６）プラズマ発生装置を制御する手段として基板ホル
   ダーの位置を制御することを特徴とする請求項１記載の
   プラズマ制御システム。
7. （７）プラズマ発生装置を制御する手段として電極と基
   板ホルダー間に配置した第３電極に印加する電圧を制御
   することを特徴とする請求項１記載のプラズマ制御シス
   テム。