JPH10242128A - プラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマを利用した装置において、ＲＦ電力を
一定にした場合、プラズマ処理中のプラズマ状態の変化
によりＶｐｐ電圧が大きく変化する。また、Ｖｐｐ電圧
一定で制御すると、ＲＦ電力の過不足供給となってしま
い、処理の再現性が悪くなる。 【解決手段】エッチング処理の進行状況に応じて、高周
波電力をＲＦ一定制御からＶｐｐ一定制御に切り替え、
また、エッチング処理の終点判定に際しＶｐｐ一定制御
からＲＦ一定制御に切り替えて試料をプラズマ処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理方法に
係り、特に半導体素子等の試料をエッチングするのに好
適なプラズマ処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｖｐｐ電圧を一定に制御して処理
する方法としては、例えは、特開平５−２３４９５５号
公報または特開平８−１９９３７８号公報等に記載のよ
うに、Ｖｐｐ電圧を一定に保つように電源を制御し、試
料のエッチング速度を常時一定に保つことができるよう
にしたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】サブミクロン対応の半
導体製造用のプラズマにおいては、ＲＦ電力を一定にし
た場合、例えば、異なる被エッチング膜を積層した被処
理物において積層膜によっては、エッチング処理の進行
にともない被処理物の処理中にＶｐｐ電圧が大きく変化
するものがある。また、被エッチング膜の均一なエッチ
ング処理または残留物除去のために追加エッチング（ま
たはオーバーエッチング）処理を行う場合に、エッチン
グ処理中と異なったＶｐｐ電圧を必要とすることがあ
る。

【０００４】このような場合に、高周波電源の出力であ
るＲＦ電力をＶｐｐ電圧が一定になるように制御を行う
と、処理状態によってはＲＦ電力の過剰供給または供給
不足となってしまい、エッチング性能、特に形状制御が
できなくなるという課題があった。

【０００５】特開平８−１９９３７８号公報において
は、Ｖｐｐ電圧を一定に保つために処理室の磁場を制御
するようになっているが、磁場を変化させることにより
プラズマが安定しないという問題がある。また、特開平
８−１９９３７８号公報では追加エッチング処理中など
プラズマの状態が変化した場合でもＶｐｐを一定にして
しまうため、ＲＦ電力の過不足が発生するという問題が
ある。

【０００６】本発明の目的は、プラズマ用いたエッチン
グの処理において、プラズマ処理過程においてプラズマ
状態が変わる場合やプラズマ処理による経時変化または
処理装置の機差等があっても再現性の良いプラズマ処理
を行うことのできるプラズマ処理方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、処理室内に
プラズマを発生させるとともに、試料台に高周波電力を
印加して試料をエッチング処理すプラズマ処理方法にお
いて、エッチング処理の進行状況に応じて、高周波電力
をＲＦ一定制御からＶｐｐ一定制御に切り替え、また、
エッチング処理の終点判定に際しＶｐｐ一定制御からＲ
Ｆ一定制御に切り替えて試料をエッチング処理すること
により、達成される。

【０００８】また、上記目的は、処理室内に発生させた
プラズマにより試料をエッチング処理するプラズマ処理
方法において、エッチング開始初期時のプラズマの不安
定時およびエッチング開始初期の試料表面の自然酸化膜
除去をＲＦ電圧一定制御で行い、試料の被エッチング膜
のエッチング処理をＶｐｐ一定制御で行い、被エッチン
グ膜のエッチング処理の終点判定に際し前記Ｖｐｐ一定
制御の開始から所定時間経過後にＲＦ電力一定制御に切
り替え、被エッチング膜のエッチング終点判定およびエ
ッチング終点判定後の追加エッチングをＲＦ電圧一定制
御で行うことにより、達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、プラズマ処理の進行状
況に応じて、高周波電源のフィードバック制御における
フィードバック因子を、ＲＦ電力またはＶｐｐ電圧のど
ちらかに切り替え、プラズマに一定のＲＦ電力を供給さ
せたり、Ｖｐｐ電圧を一定にしたりすることで実現され
る。以下、フィードバック要因をＲＦ電力にした場合の
制御をＲＦ一定制御、Ｖｐｐ電圧にした場合をＶｐｐ一
定制御という。

【００１０】プラズマ処理、例えば、エッチング処理に
おける追加エッチング処理時間のばらつきを低減し、エ
ッチング形状のばらつきを低減する場合の、フィードバ
ック因子の切替例について次に示す。 （１）プラズマを発生させた初期状態においてはプラズ
マが安定していない。このような場合にＶｐｐ一定制御
にすると、プラズマが不安定なためＲＦ電力が大きく変
化する。これを防止するために、ＲＦ一定制御に切り替
え、一定のＲＦ電力をプラズマに供給するように設定す
る。こうすることにより、エッチング初期時に過不足な
くＲＦ電力を供給することができる。 （２）プラズマを発生してしばらくするとプラズマが安
定になる。このとき、エッチングが進行するにしたがい
徐々にプラズマインピーダンスが変化する。プラズマイ
ンピーダンスが徐々に変化したときに、ＲＦ一定制御に
しておくと、プラズマインピーダンスの変化に応じてＶ
ｐｐ電圧が変動する。このため、エッチング速度がＶｐ
ｐ電圧に比例して変化する。Ｖｐｐ電圧が変化すること
により、エッチング速度がばらつき、エッチング時間が
変化する。残留物除去のための追加エッチング処理時間
がエッチング時間に対する割合で決定される場合、エッ
チング時間が変化すると追加エッチング処理時間に変化
が生じてしまい、再現性のよいエッチング形状を得るこ
とができなくなる。 ここで、フィードバック因子をＶｐｐ一定制御に切り替
えることによりエッチング速度を一定にすることがで
る。これにより、エッチング時間や追加エッチング時間
も一定にすることができる。

【００１１】上記のように、初期段階はＲＦ一定制御、
エッチング処理中はＶｐｐ一定制御に切り替えることで
エッチング形状制御を行うことができるようになる。そ
の他の事象として、試料を何枚も連続して処理すると、
デポジションなのど影響でプラズマの状態が変化するこ
とがある。このため、エッチング処理をＲＦ一定制御の
みで行うと、プラズマの状態変化に応じてＶｐｐ電圧が
変化し、エッチング速度に変化が生じてしまう。このよ
うな場合に対しても、Ｖｐｐ一定制御にすることで常に
エッチング速度を一定にでき、エッチング形状制御が可
能となる。

【００１２】以上のようにフィードバック要因をＲＦ電
力からＶｐｐ電圧に切り替える場合、Ｖｐｐ電圧の連続
性を保つことを行う。Ｖｐｐ電圧の連続性を保つために
以下の方法をとる。 （１）ＲＦ一定制御からＶｐｐ一定制御に切り替える直
前のＶｐｐ電圧を記憶しておく。 （２）記憶しておいたＶｐｐ電圧に相当する値を前記出
力設定信号に出力する。この出力の設定と、時をほぼ同
じくしてＲＦ一定制御からＶｐｐ一定制御に切り替え
る。 このように制御することでＶｐｐ電圧の連続性を確保す
ることができる。また、フィードバック要因をＶｐｐ電
圧からＲＦ電力に切り替える際にも、ＲＦ電力の連続性
を確保することが上記と同様な手法で行え、ＲＦ電力の
連続性を保つために以下の方法をとる。 （１）Ｖｐｐ一定制御からＲＦ一定制御に切り替える直
前のＲＦ電力を記憶しておく。 （２）記憶しておいたＲＦ電力に相当する値を前記出力
設定信号に出力する。この出力の設定と、時をほぼ同じ
くしてＶｐｐ一定制御からＲＦ一定制御に切り替える。 これにより、ＲＦ電力の連続性を確保することができ
る。

【００１３】Ｖｐｐ一定制御の場合、プラズマが変化し
た場合はＲＦ電力を変化させることでＶｐｐ電圧を一定
に制御する。このとき、何らかの原因でプラズマが大き
く変化して、予想以上または予想を下回るＲＦ電力を供
給してＶｐｐ電圧を一定にすることがある。これらの予
想を越える変化を検知することで、プラズマ処理の異常
を判定し、異常なプラズマ処理を未然に防止することが
できる。前記と同様にエッチングを行う条件を決定する
際に、あらかじめ正常とみなせるＶｐｐ電圧範囲もしく
はＲＦ電力範囲を決定する。この正常とみなせるＶｐｐ
電圧範囲をＶｐｐ電圧正常範囲とする。ＲＦ一定制御で
エッチングを行う場合、エッチングの処理中に常時Ｖｐ
ｐ電圧を監視し、前記Ｖｐｐ電圧正常範囲内にあるかど
うかを判定する。もし、Ｖｐｐ電圧がＶｐｐ電圧正常範
囲内から外れた場合には、Ｖｐｐ電圧に異常があること
の警報を発する。この警報によりエッチング処理に異常
が生じたことを知ることができる。以上はＲＦ一定制御
におけるＶｐｐ電圧正常範囲について述べたが、同様に
Ｖｐｐ一定制御においてもＲＦ電力正常範囲を設定し、
ＲＦ電力の異常に関して警報を発することもできる。

【００１４】次に、フィードバック因子の切り替え方法
について述べる。高周波電力発生源に対しては、外部よ
り制御したいＲＦ電力およびＶｐｐ電圧を設定する出力
設定信号と、フィードバック因子を切り替えフィードバ
ック切替信号を供給する。出力設定信号は１つの信号で
ＲＦ電力とＶｐｐ電圧の両方を設定する可能としてお
き、出力設定信号がＲＦ電力を設定しているのか、Ｖｐ
ｐ電圧を意味しているのかの判断はフィードバック切替
信号で判断する。フィードバック切り替えの別の方法と
して、出力設定信号に対して、あらかじめ定められたし
きい値を設けておく方法がある。このしきい値に対して
出力設定信号の大小の判定結果をフィードバック切替信
号として使用する。この方法によれば、フィードバック
切替信号を設けることなく出力設定信号のみでフィード
バック因子を切り替えることができる。このしきい値は
電流でも電圧でもよい。また、しきい値は出力設定信号
の出力できる範囲内であればどんな値を設定してもよ
い。特に、このしきい値を０Ｖにすることで、出力設定
信号の電圧の極性を判定することでＶｐｐ一定制御とＲ
Ｆ一定制御の切り替えができる。また、出力設定信号が
しきい値付近に設定された場合、ノイズなどの影響でフ
ィードバック因子の切り替えが頻繁に発生する。この現
象に対しては、しきい値にヒステリシスを持たせること
で頻繁な切り替えを防止できる。また、高周波電力発生
源の電源投入時にフィードバック因子の切り替えをＶｐ
ｐ一定制御かＲＦ一定制御のどちから一方となる初期設
定を行うこともフィードバック因子の切り替えの頻繁な
切り替え動作を防止することに対して有効である。

【００１５】以下、本発明のプラズマ処理装置の一実施
例を図１により説明する。真空処理室１ａ内に試料台１
が配置され、試料台１にはプラズマ処理、この場合、エ
ッチング処理されるウエハ２が設置されている。高周波
電力発生源としてＲＦ電源１１があり、ＲＦ電源１１の
出力には発生した高周波電力の入射波電力ＲＦを検出す
るＲＦ検出器１２が接続されている。ＲＦ検出器１２
は、高周波電力を効率よく試料台に供給するため、マッ
チングＢＯＸ１４を介して試料台１に接続されている。
試料台１には高周波電力により生じた高周波電圧のピー
クツウピーク電圧を検出するＶｐｐ検出器１３が接続さ
れている。ＲＦ電源１１は誤差アンプ３１から出力制御
信号１０４が入力され、出力制御信号１０４に比例して
ＲＦ電源１１は高周波電力を発生する。誤差アンプ３１
には制御装置４１から出力設定信号１０１と、フィード
バック切替器２１で選択されたフィードバック信号１０
３が入力される。誤差アンプ３１は出力設定信号１０１
とフィードバック信号１０３を比較し、出力設定信号１
０１とフィードバック信号１０３の誤差が無くなるよう
に出力制御信号１０４を出力する。フィードバック切替
器２１には、ＲＦ検出器１２の出力がＲＦ検出信号増幅
器２２で増幅された出力と、Ｖｐｐ検出器１３の出力が
Ｖｐｐ検出信号増幅器２３で増幅された出力が接続され
ている。また、フィードバック切替器２１は、制御装置
４１からの制御方式切替信号１０２によってＲＦ検出信
号増幅器２２またはＶｐｐ検出信号増幅器２３の出力の
どちらかが選択されてフィードバック信号１０３として
出力する。制御装置４１は誤差アンプ３１に出力設定信
号１０１と制御方式切替信号１０２を出力する。また、
ＲＦ検出器１２の出力がＲＦ検出信号増幅器２４で増
幅されたＲＦモニタ信号１０５と、Ｖｐｐ検出器１３の
出力がＶｐｐ検出信号増幅器２５で増幅されたＶｐｐモ
ニタ信号１０６が入力され、常時これらの信号を記憶す
ることができるようにプログラムされている。また、制
御装置４１には前記のＲＦ電力目標値・ＲＦ電力不感帯
・ＲＦ電力正常範囲・ Ｖｐｐ電力目標値・Ｖｐｐ電力
不感帯・Ｖｐｐ電力正常範囲を複数個設定・記憶するこ
とができるようにプログラムされている。エッチング処
理中には制御装置４１から出力設定信号１０１・制御方
式１０２を出力し、ＲＦモニタ信号１０５・Ｖｐｐモニ
タ信号１０６を常時記憶しておく。

【００１６】図１の装置構成において、ＲＦ一定制御で
エッチング処理を行った場合のＶｐｐ電圧の時間変化の
一例を図２に示す。図２の実線２０１は１枚目の試料を
処理したときのＶｐｐ電圧の時間変化で、時間Ｔ０にエ
ッチングを開始し、時間Ｔ１１がエッチング終点時間
で、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２が追加エッチング処理処
理である。破線２０２は例えば２５枚目の試料を処理し
たときのＶｐｐ電圧の時間変化で、時間Ｔ０にエッチン
グを開始し、時間Ｔ２１がエッチング終点時間で、時間
Ｔ２１から時間Ｔ２２が追加エッチング処理処理であ
る。図２に示すように１枚目に比べて２５枚目のＶｐｐ
電圧が低下しており、エッチング時間が長くなってい
る。エッチング時間が長くことにより１枚目と２５枚目
でエッチング形状に差が生じてしまう。なお、エッチン
グ終点時間Ｔ１１・Ｔ２１とエッチング完了時間Ｔ１２
・Ｔ２２は発光分光法などの終点判定方法で制御装置４
１が決定する時間である。

【００１７】次に、図２のようなＶｐｐ電圧の変化をす
る場合と同様な試料を、エッチング処理開始時はＲＦ一
定制御、その後はＶｐｐ一定制御、追加エッチング処理
時間はＲＦ一定制御とした場合の例を図３に示す。図３
の時間Ｔ０はエッチング開始時間、時間Ｔ３１は制御装
置４１にあらかじめ設定されているエッチング処理初期
時間で、エッチング処理進行には影響のない期間となる
時間が選定されている。時間Ｔ４１はエッチング終点時
間、時間Ｔ５１はエッチング完了時間であり、時間Ｔ４
１と時間Ｔ５１の判定も制御装置４１が行う。図３
（ａ）では１枚目の試料のＶｐｐ電圧の時間変化を実線
２０３に、２５枚目の時間変化を破線２０４に示し、時
間Ｔ３１から時間Ｔ５１は実線２０３と破線２０４はほ
ぼ重なっている。図３（ｂ）では１枚目の試料のＲＦ電
力の時間変化を実線２０５に、２５枚目の時間変化を破
線２０６に示し、時間Ｔ０から時間Ｔ３１は実線２０５
と破線２０６は重なっている。図３（ｃ）では１枚目の
出力設定信号１０１の設定値の時間変化を実線２０７ａ
・２０７ｂ・２０７ｃに、２５枚目の時間変化を破線２
０８ａ・２０８ｂ・２０８ｃに示す。時間Ｔ０から時間
Ｔ３１の期間においては実線２０７ａと破線２０８ａは
重なっている。時間Ｔ３１から時間Ｔ４１の期間におい
ては実線２０７ｂと破線２０８ｂは重なっている。時間
Ｔ４１から時間Ｔ５１の期間においては実線２０７ｃと
破線２０８ｃは重なっていない。また、Ｖｐｐ電圧とＲ
Ｆ電力はＶｐｐモニタ信号１０６とＲＦモニタ信号１０
５で常時、制御装置４１で記憶されている。

【００１８】試料の１枚目において、まず制御装置４１
から制御方式信号１０２でＲＦ一定制御に切り替え、出
力設定信号１０１で所定のＲＦ電力が出力される信号を
出力、すなわち、放電開始時の目標ＲＦ電圧値に対応し
た出力値で出力する。これにより、ＲＦ電源１１からは
目標ＲＦ電力値の電力が試料台に印加され、時間Ｔ０か
ら所定のエッチング処理が開始される。よって、図３
（ｃ）に示すように時間Ｔ０から時間Ｔ３１の期間の出
力設定信号１０１は実線２０７ａのようになる。制御装
置４１は、時間Ｔ３１の直前のＶｐｐ電圧値Ｖｐｐａを
読みとり、このときのＶｐｐ電圧値ＶｐｐａでＶｐｐ一
定制御を行うように出力設定信号１０１の出力をＶｐｐ
電圧値Ｖｐｐａに対応する出力値に変化させ、同時に制
御方式切替信号１０２でＲＦ一定制御からＶｐｐ一定制
御に切り替える。このとき、Ｖｐｐ電圧値Ｖｐｐａを制
御装置４１に記憶しておく。これにより、ＲＦ電源１１
からはＶｐｐ電圧値がＶｐｐａとなる電力が試料台に印
加され、時間Ｔ３１からＶｐｐ電圧を一定にしたエッチ
ング処理が始まる。よって、図３（ｃ）に示すように時
間Ｔ３１から時間Ｔ４１の期間の出力設定信号１０１は
実線２０７ｂのようになる。その後、制御装置４１がエ
ッチング終点時間Ｔ４１を判定する。Ｔ４１の判定と同
時に、制御装置４１はＰＦモニタ信号１０５を読みと
り、このときのＲＦ電力値ＲＦａでＲＦ一定制御を行う
ように出力設定信号１０１の出力をＲＦ一定制御の目標
ＲＦ電力値に対応した出力値に変化させ、同時に制御方
式切替信号１０２でＶｐｐ一定制御からＲＦ一定制御に
切り替える。これにより、ＲＦ電源１１からはＲＦ電力
値ＲＦａの電力が試料台に印加され、時間Ｔ４１から追
加のエッチング処理が開始される。よって、図３（ｃ）
に示すように時間Ｔ４１から時間Ｔ５１の期間の出力設
定信号１０１は実線２０７ｃのようになる。なお、この
場合の追加エッチングは、エッチング時の残渣を除去す
るためにプラズマ中のイオンの入射エネルギを高めるよ
うにＲＦ電力をエッチング中と同様に高くしている。な
お、追加エッチングにおいて、ダメージを少なくしてオ
ーバーエッチングするときにはＲＦ電力を低く設定すれ
ば良い。その後、時間Ｔ３１からＴ４１の所要時間に対
してあらかじめ定められた割合の時間として時間Ｔ４１
から時間５１の期間、追加エッチング処理を行い、時間
Ｔ５１にエッチング処理を完了する。

【００１９】２５枚目の試料は図２で示したようにＶｐ
ｐ電圧が低下する傾向にある。このように図２で示した
傾向にある２５枚目の試料の場合について次に示す。時
間Ｔ０からエッチングを開始するが、図３（ａ）に示す
ようにＶｐｐ電圧は破線２０４のように低めになる。時
間Ｔ３１において、制御装置４１はＶｐｐ電圧値Ｖｐｐ
ａとなるようにＶｐｐ一定制御に切り替える。時間Ｔ３
１以降はＶｐｐ電圧がＶｐｐａとなるようにＲＦ電力が
制御されるため、図３（ｂ）に示すようにＲＦ電力は実
線２０５より大きめの破線２０６のように変化する。時
間Ｔ３１から時間Ｔ４１ではＶｐｐ電圧が１枚目も２５
枚目も同じであるため、エッチングの進行は１枚目も２
５枚目も同じとなり、２５枚目のエッチング終点時間は
１枚目と同じ時間Ｔ４１となる。また、図３（ｃ）に示
すように出力設定信号１０１は、時間Ｔ０から時間Ｔ３
１のＲＦ一定制御では２５枚目は１枚目と同じ設定値、
すなわち実線２０７ａと同じ破線２０８ａが出力され、
時間Ｔ３１から時間Ｔ４１のＶｐｐ一定制御では２５枚
目は１枚目と同じ設定値、すなわち、実線２０７ｂと同
じ破線２０８ｂが出力される。このため、実線２０７ａ
と破線２０８ａ、および、実線２０７ｂと破線２０８ｂ
は、図３（ｃ）では重なる。

【００２０】時間Ｔ４１では１枚目と同様に、制御装置
４１がＲＦモニタ信号１０５を読みとり、このときのＲ
Ｆ電力値ＲＦｂでＲＦ一定制御を行うように出力設定信
号１０１の出力を変化させ、同時に制御方式切替信号１
０２でＶｐｐ一定制御からＲＦ一定制御に切り替える。
これにより、ＲＦ電源１１からはＲＦ電力値ＲＦｂの電
力が試料台に印加され、時間Ｔ４１から追加のエッチン
グ処理が開始される。よって、図３（ｃ）に示すように
時間Ｔ４１から時間Ｔ５１の期間の出力設定信号１０１
は破線２０８ｃのようになる。なお、この場合、破線２
０８ｃは２５枚目の処理のものであるため、１枚目と同
様の条件で追加エッチング処理するために１枚目の処理
のＲＦ電力値ＲＦａよりもＲＦ電力値ＲＦｂを高くする
必要があり、２５枚目の処理の出力設定信号１０１は破
線２０８ｃで示したように実線２０７ｃより高めの設定
信号が出力される。その後、時間Ｔ３１からＴ４１の所
要時間に対してあらかじめ定められた割合の時間として
時間Ｔ４１から時間５１の期間、追加エッチング処理を
行い、時間Ｔ５１にエッチング処理を完了する。２５枚
目の追加エッチング処理時間は、Ｖｐｐ一定制御によ
り、時間Ｔ３１から時間Ｔ４１が１枚目と同じであり、
したがって、追加エッチング処理時間である時間Ｔ４１
から時間Ｔ５１の期間も１枚目と同じとなる。

【００２１】次に、被エッチング膜が多層の積層膜の場
合を例に図６により説明する。図６に実際のエッチング
処理を考慮した使用例を示す。図６は４ステップレシピ
の例を示している。図６には、処理開始後のプラズマ生
成過程である着火時（プラズマ発生時）、実際のエッチ
ング処理を構成するステップ１からステップ４を示して
いる。ステップ１ではＲＦ一定制御が行われＲＦ１で示
され、ステップ２ではＶｐｐ一定制御が行われＶｐｐ２
で示され、ステップ３ではＶｐｐ一定制御が行われＶｐ
ｐ３で示され、またステップ３での終点判定時はＲＦ一
定制御が行われＲＦ３で示され、ステップ４ではＲＦ一
定制御が行われＲＦ４で示される。ステップ１はウエハ
表面の膜（例えば自然酸化膜等）を除去するためのもの
でありＶｐｐが多少変動してもエッチングに大きな影響
がないことからＲＦ一定制御（ＲＦ１）を用いている。
ステップ２は第１層膜をエッチングするためのものであ
り、図３にて記載したようにエッチング処理の再現性を
確保するためＶｐｐ一定制御（Ｖｐｐ２）を用いてい
る。ステップ３は第２層膜をエッチングするためのもの
で、ステップ２と同様にＶｐｐ一定制御（Ｖｐｐ３）で
行われる。なおこの場合、第１層と第２層とは各層の最
適条件に合わせて一定制御するＶｐｐ電圧の設定値を変
えても良い。また、第１層と第２層とにおけるＶｐｐ設
定電圧値の変更は、発光分光方を用いた特定波長の発光
量を計測することにより検出できる。本ステップ３にて
終点判定を行う場合、終点検出近傍ではプラズマ状態が
大きく変化し、それによりＶｐｐの変動幅が大きくなる
恐れがある。このように終点検出近傍においては、Ｖｐ
ｐ一定制御を用いるとプラズマ状態をより大きく変化さ
せる可能性があるため、ＲＦ一定制御を用いる。すなわ
ち、図４に示すようにステップ３開始後、デッドタイム
にて示されている所定時間はＶｐｐ一定制御（Ｖｐｐ
３）を行い、その後ステップ３終了まではＲＦ一定制御
（ＲＦ３）を行う。Ｖｐｐ一定制御からＲＦ一定制御へ
の移行は、デッドタイム経過時のＲＦモニタ信号を読み
とり、それに応じたＲＦ電力を出力することにより行
う。ステップ４は例えばステップ３の時間により時間を
決定される追加エッチングのためのステップであるが、
本ステップにおいては下地膜の露出程度の進行によるプ
ラズマ状態変動の影響を受けないようにＲＦ一定制御
（ＲＦ４）を行う。また、この場合は、試料であるウエ
ハ面内のエッチング残りをなくすための追加エッチング
であり、ウエハへのプラズマ中のイオンの入射エネルギ
を小さくして下地へのダメージを抑えるようＲＦ電力を
下げている。

【００２２】図４において、ＶｐｐおよびＲＦ入射の各
ステップ毎に許容範囲が設定してあり、この場合、Ｖｐ
ｐの各ステップ毎に上限のエラーラインがそれぞれＶＬ
１Ｕ，ＶＬ２Ｕ，ＶＬ３Ｕ，ＶＬ４Ｕと設定され、下限
のエラーラインがそれぞれＶＬ１Ｄ，ＶＬ２Ｄ，ＶＬ３
Ｄ，ＶＬ４Ｄと設定されている。また、ＲＦ入射の各ス
テップ毎に上限のエラーラインがそれぞれＦＬ１Ｕ，Ｆ
Ｌ２Ｕ，ＦＬ３Ｕ，ＦＬ４Ｕと設定され、下限のエラー
ラインがそれぞれＦＬ１Ｄ，ＦＬ２Ｄ，ＦＬ３Ｄ，ＦＬ
４Ｄと設定されている。これらＶｐｐおよびＲＦ入射の
各ステップ毎において、Ｖｐｐ電圧またはＲＦ電力が上
限または下限のエラーラインを越えることがあると異常
を検出する。

【００２３】以上、本実施例によれば、エッチング処理
などのプラズマ処理過程において、Ｖｐｐ電圧とＲＦ電
力の変動を任意に制御することができるため、エッチン
グの形状制御を再現性よく行うことができる。また、同
様にプラズマ処理による経時変化または処理装置の機差
等によってプラズマ状態が変わっても、Ｖｐｐ電圧やＲ
Ｆ電力を任意の値で一定に制御できるので、複数の試料
に対して同一条件でプラズマ処理を行うことができ再現
性の良いプラズマ処理が行える。

【００２４】なお、本実施例は、プラズマ発生源とは別
に試料を処理する試料台に印加される高周波電力発生源
について記載したが、同様な制御方法をプラズマ発生用
の高周波電力発生源や直流電力発生源に対しても実施す
ることができる。さらに、Ｖｐｐ電圧はプラズマのシー
ス電圧ＶＦとも関連している。よって、Ｖｐｐ一定制御
の代わりに、ＶＦ電圧を一定にするＶＦ一定制御とＲＦ
一定制御の切り替えを行うことも容易に実現でき、Ｖｐ
ｐ一定制御はＶＦ一定制御を含む制御として定義でき
る。

【００２５】また、本実施例では、プラズマ処理として
エッチング処理について述べたが、プラズマＣＶＤ等の
プラズマを用いる処理においてもプラズマ発生時の不安
定状態から安定状態に移行する際に、同様な制御を行え
ば良く、エッチング処理に限定されるものではない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、プラズマ用いた処理装
置において、プラズマ処理過程においてプラズマ状態が
変わる場合やプラズマ処理による経時変化または処理装
置の機差等があっても再現性の良いプラズマ処理を行う
ことのできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示す構
成図である。

【図２】プラズマ処理装置においてＲＦ一定制御でプラ
ズマ処理したときのＶｐｐ電圧の変化を示す図である。

【図３】図１の装置におけるＲＦ一定制御・Ｖｐｐ一定
制御の切替例を示す図である。

【図４】図１の装置におけるＲＦ一定制御・Ｖｐｐ一定
制御の他の切替例を示す図である。

【符号の説明】

１…試料台、２…試料、１１…ＲＦ電源、１２…ＲＦ検
出器、１３…Ｖｐｐ検出器、２１…フィードバック切替
器、３１…誤差アンプ、４１…制御装置、１０１…出力
設定信号、１０３…フィードバック信号、１０４…制御
出力信号、１０５…ＲＦモニタ信号、１０６…Ｖｐｐモ
ニタ信号、５０１…コンパレータ、５０２…しきい値電
圧。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 温司 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 吉開 元彦 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理室内にプラズマを発生させるととも
   に、試料台に高周波電力を印加して試料をエッチング処
   理すプラズマ処理方法において、前記エッチング処理の
   進行状況に応じて、前記高周波電力をＲＦ一定制御から
   Ｖｐｐ一定制御に切り替え、また、エッチング処理の終
   点判定に際しＶｐｐ一定制御からＲＦ一定制御に切り替
   えて試料をエッチング処理することを特徴とするプラズ
   マ処理方法。
2. 【請求項２】処理室内にプラズマを発生させるととも
   に、試料台に高周波電力を印加して試料をエッチング処
   理すプラズマ処理方法において、エッチング開始初期時
   のプラズマの不安定時およびエッチング開始初期の試料
   表面の自然酸化膜除去をＲＦ電圧一定制御で行い、前記
   試料の被エッチング膜のエッチング処理をＶｐｐ一定制
   御で行い、前記被エッチング膜のエッチング処理の終点
   判定に際し前記Ｖｐｐ一定制御の開始から所定時間経過
   後にＲＦ電力一定制御に切り替え、前記被エッチング膜
   のエッチング終点判定および前記エッチング終点判定後
   の追加エッチングをＲＦ電圧一定制御で行うことを特徴
   とするプラズマ処理方法。
3. 【請求項３】請求項２記載のプラズマ処理方法におい
   て、前記被エッチング膜は積層膜であり、前記積層膜の
   最下層のＶｐｐ一定制御の開始から所定時間経過後にＲ
   Ｆ電力一定制御に切り替えるプラズマ処理方法。
4. 【請求項４】請求項２記載のプラズマ処理方法におい
   て、前記被エッチング膜は積層膜であり、前記積層膜の
   各層に応じてＶｐｐ電圧設定値を変更するプラズマ処理
   方法。
5. 【請求項５】請求項２記載のプラズマ処理方法におい
   て、前記ＲＦ電力がＲＦ電力許容範囲に入らないとき、
   および前記Ｖｐｐ電圧がＶｐｐ電圧許容範囲内に入らな
   いとき、前記プラズマ処理を異常と判断する信号を出力
   するプラズマ処理方法。