プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のフィードバック制御方法
【課題】サセプタに均一に高周波電力を供給する。
【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器１００と、処理容器の内部にて基板Ｇを載置するサセプタ１０５と、高周波電力Ｐｗを出力する高周波電源１３０と、サセプタ１０５に位置する複数の給電ポイントＡにてサセプタ１０５に接続され、高周波電源１３０から出力された高周波電力Ｐｗを複数の給電ポイントＡからサセプタ１０５に供給する複数の供給棒Ｂと、高周波電源１３０と複数の給電棒Ｂとの間に設けられ、複数の給電棒Ｂに一対一に接続された複数の可変コンデンサＣｍを含み、出力側とプラズマ側のインピーダンスをマッチングさせる整合器１２５と、各給電ポイント近傍のコンデンサＣｐの電圧を検出するセンサＳｒと、センサＳｒにより検出された電圧に基づき複数の可変コンデンサＣｍをフィードバック制御する制御装置７００とを備える。
【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器１００と、処理容器の内部にて基板Ｇを載置するサセプタ１０５と、高周波電力Ｐｗを出力する高周波電源１３０と、サセプタ１０５に位置する複数の給電ポイントＡにてサセプタ１０５に接続され、高周波電源１３０から出力された高周波電力Ｐｗを複数の給電ポイントＡからサセプタ１０５に供給する複数の供給棒Ｂと、高周波電源１３０と複数の給電棒Ｂとの間に設けられ、複数の給電棒Ｂに一対一に接続された複数の可変コンデンサＣｍを含み、出力側とプラズマ側のインピーダンスをマッチングさせる整合器１２５と、各給電ポイント近傍のコンデンサＣｐの電圧を検出するセンサＳｒと、センサＳｒにより検出された電圧に基づき複数の可変コンデンサＣｍをフィードバック制御する制御装置７００とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に関し、より詳しくは、前記プラズマ処理装置内に設けられたサセプタに高周波電力を給電するためのフィードバック制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置には、一般的に、ガスを励起させてプラズマを生成するためのエネルギー源としてマイクロ波電源や高周波電源が設けられるとともに、サセプタ(載置台)に所定のバイアス電圧を印加するためのエネルギー源として、別途、高周波電源が設けられている。この高周波電源から出力される高周波電力により、サセプタ内に所定のバイアス電圧が印可され、このエネルギーによってプラズマに含まれるイオンがサセプタに向かって引き込まれる。このようにして、プラズマ中のイオンが被処理体に衝突する際のエネルギーを増加させることができる。よって、高周波電力の供給状態が変化すると、たとえば、プロセス速度が予想外に変化してしまう等の事態が生じる可能性がある。このため、高周波電力の供給状態は、プラズマ処理において非常に重要である。
【０００３】
しかしながら、プラズマ処理装置では、処理容器とサセプタあるいは電源線との間にて静電容量Ｃ（寄生容量）が発生する。また、高周波では、電源線にかなりの電圧降下を生じさせるインダクタンスＬが存在する。このようにして発生する整合器の下流側（プラズマ側）のインピーダンスにより、高周波電力が電源線を伝播中、高周波電力にかなりの損失が生じる。つまり、整合器の下流側のインピーダンスが大きければ大きいほど、プラズマの制御に利用することができる高周波電力は小さくなる。
【０００４】
一方、整合器の下流側にて発生する容量性成分および誘導性成分の状態は、装置の寸法、材質だけでなく、処理容器やサセプタの壁面に堆積する堆積物の量や種類などによっても変化する。よって、整合器の下流側のインピーダンスには、いろいろな要因から予測できない変化が生じ、これに応じて、電源線を伝播中の高周波電力に予測できない損失が発生する。
【０００５】
そこで、電源線を伝播後の高周波電力を測定するために、被処理体の上部表面に電気プローブを直接取り付け、電気プローブによりサセプタに印加されたバイアス電圧を直接測定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。この方法では、測定されたバイアス電圧からサセプタに供給された高周波電力を求め、サセプタに供給すべき高周波電力の理想値と求められた高周波電力の値と差からサセプタに供給される高周波電力を理想値に近づけるようにフィードバック制御する。サセプタに実際に印加されたバイアス電圧に基づきフィードバック制御が実行されるため、伝播中に高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき、高周波電源から出力する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記フィードバック制御方法では、電気プローブを被処理体に直接接触させてバイアス電圧を測定するため、電気プローブによる測定時には、被処理体の損傷を考慮して測定用の被処理体を用いる。よって、スループット及び生産性の向上のためには、電気プローブによるバイアス電圧の測定頻度はおのずと制限され、フィードバック制御の精度を悪化させる結果となり、反対にフィードバック制御の精度を高めようとすると、バイアス電圧の測定頻度が高くなって、測定用の資源を多く必要とするとともに、スループット及び生産性を低下させる結果となる。
【０００８】
上記課題を解消するために、本発明では、被処理体を損傷させることなくプラズマに関するパラメータを測定することにより、サセプタに均一に高周波電力を供給するプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するサセプタと、高周波電力を出力する高周波電源と、前記サセプタに位置する複数の給電ポイントにて前記サセプタに接続され、前記高周波電源から出力された高周波電力を前記複数の給電ポイントから前記サセプタに供給する複数の電源線と、前記高周波電源と前記複数の電源線との間に設けられ、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサを含み、前記高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとをマッチングさせる整合器と、各給電ポイント近傍のプラズマに関するパラメータをそれぞれ検出するセンサと、前記センサにより検出された各給電ポイントのプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する制御装置と、を備えたプラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
近年の基板の大面積化に伴いサセプタ自身が大型化するに従い、一点の給電点からサセプタに電力を供給すると、サセプタ内の電力分布に偏りが生じる可能性がある。たとえば、サセプタの中心から高周波電力を印加する場合、給電点及びその近傍に最も大きな高周波電力が印加され、給電点から遠ざかるほど供給される高周波電力は小さくなる可能性がある。この場合、サセプタ中央にて最もプロセス速度が速く、そこから遠ざかるほどプロセス速度が遅くなるため、被処理体に処理ムラができる。
【００１１】
しかしながら、かかる構成によれば、高周波電源に接続された複数の電源線から複数の給電ポイントを介してサセプタに高周波電力が印加される。このため、サセプタ内の一点から高周波電力を給電する場合に比べてサセプタ内の電力分布にバラツキが生じにくくなる。この結果、被処理体全体に良好なプロセス処理を施すことができる。
【００１２】
また、かかる構成によれば、プラズマに関するパラメータ（たとえば、バイアス電圧や電流）をそれぞれ検出するセンサが各給電ポイント近傍に設けられていて、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサがフィードバック制御される。これによれば、たとえば、プラズマに関するパラメータとしてサセプタに実際に印加されたバイアス電圧に基づきフィードバック制御が実行されるため、伝播中に高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき、高周波電源から出力する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。
【００１３】
前記センサは、前記複数の給電ポイントの近傍に配設された複数の測定用コンデンサの両極の電圧を検出し、前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００１４】
これによれば、センサは、給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータとして、各給電ポイントの近傍に設けられた測定用コンデンサの両極の電圧を検出する。たとえば、図１の下部に示したように、整合器１２５は、高周波電源１３０と４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４（電源線の一例）とを接続する基幹電源線ＢＢに接続され、４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４（第１の可変コンデンサに相当）を有している。可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍは、給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続されている。センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、給電ポイントＡ１〜Ａ４近傍の測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極にかかる電圧を検出する。制御装置７００は、検出された電圧Ｖ１〜Ｖ８に基づき、給電棒Ｂ１〜Ｂ４に接続された可変コンデンサＣｍ1〜Ｃｍ４をフィードバック制御する。
【００１５】
この方法では、電気プローブを被処理体に直接接触させてバイアス電圧を測定する方法に比べて、測定用の被処理体を製品用の被処理体とは別に用意する必要がない。また、この方法では、プロセス中に計測が可能なのでスループット及び生産性が低下しない。これらの理由から、この方法では、バイアス電圧を適度な頻度で測定し、より精度の高いフィードバック制御を実現することにより、適正化された高周波電力を複数の給電ポイントからサセプタ全体に均一に供給することができる。これにより、被処理体全体に均一に供給されたエネルギーにより被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。
【００１６】
前記整合器は、前記複数の第１の可変コンデンサに加え、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサを有し、前記制御装置は、前記センサにより検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００１７】
これによれば、たとえば、図１に示したように、制御装置７００は、測定用コンデンサＣｐに印加された電圧Ｖに基づき、高周波電源１３０から出力される高周波電力Ｐｗをフィードバック制御する。また、制御装置７００は、整合器１２５の基幹電源線ＢＢに接続された可変コンデンサＣｆ（第２の可変コンデンサに相当）をフィードバック制御することにより、高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとを大まかにマッチングする。さらに、制御装置７００は、各給電棒Ｂにそれぞれ設けられた可変コンデンサＣｍを用いて各給電棒の特性インピーダンスをそれぞれ別個に制御することにより、複数の給電棒Ｂを通って各給電ポイントＡからサセプタにムラなく高周波電力を供給する。
【００１８】
その際、前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の給電ポイントの各々に供給された高周波電力を算出し、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかに供給される高周波電力に所望の損失量が生じるように前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００１９】
具体的には、前記制御装置は、前記算出された高周波電力に基づき、前記サセプタに供給された高周波電力の最小電力値を求め、前記最小電力値に応じて前記高周波電源から出力する高周波電力を増減させてもよい。
【００２０】
たとえば、測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４を用いて測定された各電圧に基づき、図５に示したように、給電ポイントＡ１〜Ａ４に印加された電力が高周波電力Ｐ１〜Ｐ４であると算出されたとする。この算出結果から、サセプタ内の電力分布Ｈａが予測される。電力分布Ｈａの最小電力値Ｐｍｉｎを、図６の目標膜質Ｄｓが得られる電力Ｐｓに合致させるように高周波電源１３０から出力される高周波電力をフィードバック制御する。この場合には、最小電力値Ｐｍｉｎと目標電力値Ｐｓとの差分Ｄｆだけ、高周波電源１３０から出力される高周波電力を減少させる。これにより、理論上、サセプタ内の電力分布は、電力分布Ｈａから電力分布Ｈｂの状態に変化する。このようにして、サセプタに供給する高周波電力の最小値を目標とする電力に制御することができる。
【００２１】
各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の電力の損失量は、前述した「各電源線の特性インピーダンス」により定まる。よって、制御装置は、各給電ポイントに供給される高周波電力が最小電力値に応じた値になるように各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、算出された損失量が発生するように各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する。これにより、各電源線の特性インピーダンスが変化し、各電源線を伝搬する高周波電力に所望の損失を発生させることができる。
【００２２】
具体的には、前記制御装置は、前記各給電ポイントに供給される高周波電力が前記最小電力値に等しい値となるように前記各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、前記算出された損失量が発生するように前記各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する。
【００２３】
たとえば、図５に示したように、電力分布Ｈａを上記方法により電力分布Ｈｂに補正することにより高周波電力Ｐ１〜Ｐ４を高周波電力Ｐｃ１〜Ｐｃ４に補正した場合について考える。この場合、高周波電力が、給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝搬中に損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけエネルギーを損失するように各可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４を調整する。これにより、高周波電力は、給電ポイントＡ１〜Ａ４に到達するまでに損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけ電力を損失する。これは、サセプタに供給された高周波の電力分布が曲線Ｈｂからフラットな直線Ｈｃに補正されたことを意味する。すなわち、第１の可変コンデンサをフィードバック制御することにより、給電ポイントＡ１〜Ａ４に到達した高周波電力を均一化することができる。このようにして、均一に供給された高周波電力のエネルギーにより、被処理体が大面積化しても被処理体全体に理想的な膜質Ｄｓの薄膜を形成することができる。
【００２４】
前記サセプタは、複数に分割され、前記分割された複数のサセプタのそれぞれには、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記複数の電源線の少なくともいずれかが接続され、前記制御装置は、前記分割されたサセプタのそれぞれに位置する給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に直列に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００２５】
これによれば、分割された複数のサセプタのそれぞれに、少なくとも一つの給電ポイントが位置付けられる。たとえば、分割サセプタのそれぞれに一つの給電ポイントがある場合、各給電ポイント近傍の測定用コンデンサを用いてバイアス電圧を実測する際、サセプタは互いに分離しているので互いに干渉しないため、より精度の高い測定を実現することができる。また、一般的に、大面積のサセプタに対して電力分布の均一性を保つことは、大面積のサセプタをいくつかに分割して、分割されたサセプタ毎に電力分布を管理するより難しい。したがって、サセプタを分割することにより、分割サセプタ毎の電力分布を均一に管理することができる。この結果、被処理体の大面積化に対応して被処理体全体に良好なプロセス処理を施すことができる。
【００２６】
前記複数の電源線は、前記サセプタの同一円周上に位置した３以上の給電ポイントにて前記サセプタに接続される３本以上の給電棒から構成され、前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に一対一に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００２７】
これによれば、３本以上の電源線を伝搬した高周波電力は、同一円周上に位置する３以上の給電ポイントからサセプタに供給される。その一例について図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１１では、３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３が３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３にてサセプタ１０５に接続されている。これにより、図１１に示した中心点Ｏに対して同一円周上に位置する各給電ポイントＡ１、Ａ２、Ａ３からサセプタにそれぞれ高周波電力が供給される。
【００２８】
給電ポイントＡ１、Ａ２、Ａ３をその端部とする給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に、紙面の背面側から手前に向かって電流が流れている。この場合、給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３が発生する。誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３は、同一円周上の位置から発生しているので、互いに均等に渦巻き状に干渉し合い、全体として互いに逆回り誘導磁場Ｍａ、Ｍｂを形成する。この２つの誘導磁場Ｍａ、Ｍｂは打ち消し合う。このようにして、３本以上の給電棒からサセプタに高周波電力を供給する際、サセプタ下部にて給電棒の外周に発生した誘導磁場をキャンセルすることができる。これにより、サセプタ下部に発生した誘導磁場によってサセプタ下部にプラズマが発生し、プロセス処理に必要なプラズマが乱れることを防止することができる。
【００２９】
また、サセプタ下部に誘電磁場が発生すると、その誘電磁場によりサセプタ下部にて電流が発生し、サセプタの電位がサセプタ直上のシース電圧に対応したバイアス電圧の本来の値に対応せず、バイアス電圧に誘電磁場の発生により生じた電流に対応する電圧分を加えた値になってしまう。このため、折角、サセプタ内の測定用コンデンサを用いてバイアス電圧を直接計測しても、投入された高周波電力の利用効率が悪く、フィードバック制御の効果が充分に得られない。
【００３０】
しかしながら、かかる構成によれば、誘導磁場の発生を抑制する位置に３本以上の給電棒が配置され、これにより、サセプタに高周波電力を多点給電するため、誘導磁場の影響を受けて高周波電力の利用効率を落とすことなく、安定したプロセスを実現することができる。
【００３１】
なお、前記サセプタに埋設された電極板をさらに備え、前記３本以上の給電棒は、前記サセプタ内の電極板の同一円周上に位置する３以上の給電ポイントにて前記電極板に接続されてもよい。
【００３２】
前記サセプタは、対称的に複数に分割され、前記分割された複数のサセプタのうち同一サセプタ内の同一円周上又は複数のサセプタに跨った同一円周上であって、かつ、前記分割された複数のサセプタのいずれにも１以上の給電ポイントが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記３本以上の給電棒の少なくとも１本が接続され、前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に直列に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００３３】
これによれば、単一の又は複数の同一円周上に３以上の給電ポイントが位置づけられるため、上述した理論により誘電磁場の発生を抑制することができるとともに、サセプタが互いに対称的な形状に分割されているため、各サセプタにおける高周波電力の分布を平滑化しやすくなる。この結果、均一な電力供給に基づきより安定したプロセスを実現することができる。
【００３４】
前記測定用コンデンサの容量Ｃは、シース容量Ｃシースの４．２倍以下であってもよく、シース容量Ｃシースの２．１倍以下であることが好ましい。
【００３５】
かかる範囲であれば、測定用コンデンサを用いた計測に測定誤差が入り込む余地が小さい。よって、測定用コンデンサの容量を上記のように適正化することにより、測定誤差の小さい実測値に基づき、さらに精度の高いフィードバック制御を実現することができる。
【００３６】
前記３本以上の給電棒は、互いに平行に配置されていてもよい。また、前記３本以上の給電棒は、前記サセプタに垂直に挿入されていてもよい。
【００３７】
このように構成することにより、３本以上の電源線に前記高周波電源から同一方向に電流が流れた場合、これに応じて発生する誘電磁場を全体として確実にキャンセルすることができる。
【００３８】
上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法であって、高周波電源から高周波電力を出力し、被処理体を載置するサセプタに位置する複数の給電ポイントを介して前記複数の給電ポイントに一対一に接続された複数の電源線から前記サセプタに前記高周波電力を供給し、各給電ポイントに応じたプラズマに関するパラメータをセンサにより検出し、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法が提供される。
【００３９】
これによれば、複数の給電点からサセプタ内に均一に電力を供給するため、サセプタ内の一点のみから高周波電力を給電する場合に比べてサセプタ内の電力分布にバラツキが生じにくくなる。
【００４０】
また、前記プラズマ処理装置は、前記複数の第１の可変コンデンサと、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサとを有する整合器を備え、前記プラズマに関するパラメータとして前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧を前記センサにより検出し、前記検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００４１】
これによれば、測定用コンデンサに印加された電圧に基づき、高周波電源から出力される高周波電力及び整合器の基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサをフィードバック制御する。これにより、高周波電力および出力側と負荷側のインピーダンスを大まかに調整する。また、測定用コンデンサに印加された電圧に基づき、複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する。これによれば、伝播中の高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき、高周波電源から出力する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。この結果、被処理体全体に良好なプロセス処理を施すことができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように本発明によれば、被処理体を損傷させることなくプラズマに関するパラメータを測定することにより、サセプタに均一に高周波電力を供給することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下の添付図面を参照しながら、本発明の第１〜第４の実施形態にかかるプラズマ処理装置について説明する。以下の各実施形態では、プラズマ処理装置の一例として、マイクロ波プラズマ処理装置の一形態であるＣＭＥＰ（Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置を挙げて説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については同一符号を付することにより重複説明を省略する。
【００４４】
（第１実施形態：多点給電）
まず、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置について、図１を参照しながら説明する。マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器１００と蓋体２００とを有している。処理容器１００は、その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理容器１００と蓋体２００との接触面にはＯリング２５０が配設されている。これにより処理容器１００は密閉され、プラズマ処理を施す処理室Ｕが画成される。処理容器１００および蓋体２００は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
【００４５】
処理容器１００の底部には、基板Ｇを載置するサセプタ（載置台）１０５が絶縁体１１０を介して設置されていて、これにより、サセプタ１０５と処理容器１００とは電気的に絶縁される。サセプタ１０５の内部には電極板１１５が埋設されている。
【００４６】
サセプタ１０５の内部の給電ポイントＡ１〜Ａ４は、給電棒Ｂ１〜Ｂ４の先端に位置し、図１のＩ−Ｉ面にてサセプタ１０５を切断した図２に位置関係を示したように、給電ポイントＡ１〜Ａ４の近傍には測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４が埋め込まれている。給電棒Ｂ１〜Ｂ４には、整合器１２５を介して高周波電源（ＲＦ）１３０が接続されている。高周波電力Ｐｗは、高周波電源１３０から出力され、整合器１２５、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝搬して４つの給電ポイントＡ１〜Ａ４を介してサセプタ１０５に供給され、これにより、所定のバイアス電圧が印加される。高周波電源１３０は接地されている。
【００４７】
給電棒Ｂ１〜Ｂ４が貫通する処理容器１００の底壁にはＯリング１３５が配設され、これにより、処理容器１００の内部は密閉されている。なお、給電棒Ｂ１〜Ｂ４は、サセプタ１０５に設けられた複数の給電ポイントＡにてサセプタ１０５に接続される複数の電源線の一例である。電源線は、サセプタ１０５に垂直に挿入され、互いに平行に配置されることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、棒状であっても線状であってもよい。
【００４８】
整合器１２５は、高周波電源１３０と給電ポイントＡ１〜Ａ４との間にて基幹電源線ＢＢおよび４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。整合器１２５は、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４にそれぞれ直列に接続された可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４（第１の可変コンデンサに相当）、インダクタＬおよび基幹電源線ＢＢと接地線との間に接続された可変コンデンサＣｆ（第２の可変コンデンサに相当）を有している。整合器１２５は、高周波電源１３０の出力インピーダンス（電源側インピーダンス）と負荷インピーダンス（整合器及びプラズマ側インピーダンス）とを見かけ上一致させるように機能する。
【００４９】
サセプタ１０５の周囲には、処理室Ｕ内のガスを好ましい流れに制御するためのバッフル板１５０が設けられている。処理容器１００の底部には、処理容器１００の外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）が備えられている。真空ポンプは、ガス排出管１５５を介して処理容器１００内のガスを排出することにより、処理室Ｕを所望の真空度まで減圧する。
【００５０】
蓋体２００には、６本の方形導波管２０５、スロットアンテナ２１０および複数枚の誘電体板２１５が設けられている。６本の方形導波管２０５は、その断面形状が矩形状であり、蓋体２００内にて等間隔に配置されている。方形導波管２０５の内部は誘電部材２０５ａにより充填されている。方形導波管２０５は、図示しないマイクロ波源と連結している。
【００５１】
スロットアンテナ２１０は、アルミニウムなどの金属であって非磁性体により形成されている。スロットアンテナ２１０には、各方形導波管２０５の下面にてスロット２１０ａ（開口）がそれぞれ等間隔に開けられている。各スロット２１０ａの内部には誘電部材２１０ａ１が充填されている。
【００５２】
各誘電体板２１５はタイル状に形成されていて、格子状の金属梁２２０に支持されながらスロット２１０ａの下面に位置するように取り付けられる。これにより、多数の誘電体板２１５が、天井面全体に等ピッチでアレイ状に配置される。金属梁２２０の内部にはガス導入管２２５が貫通している。
【００５３】
各誘電体板２１５は、石英ガラス、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、サファイア、ＳｉＮ、セラミックスなどの誘電材料を用いて形成されている。各誘電体板２１５の基板Ｇと対向する面には凹凸が形成されている。これにより、各誘電体板２１５から供給されるマイクロ波の電界エネルギーの強度をより均一にすることができる。
【００５４】
冷却水配管４００には、冷却水供給源４０５が接続されていて、冷却水供給源４０５から供給された冷却水が冷却水配管４００内を循環して冷却水供給源４０５に戻ることにより、蓋体２００は、所望の温度に保たれるようになっている。
【００５５】
ガス供給源５００は、ガスライン５０５を介してガス導入管２２５と連通する。各バルブの開閉および各マスフローコントローラの開度（いずれも図示せず）をそれぞれ制御することにより、所望の濃度のガスがガスライン５０５及びガス導入管２２５から処理容器１００内に供給される。
【００５６】
以上に説明した構成により、マイクロ波源から出力された、たとえば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、各方形導波管２０５を伝搬し、各スロット２１０ａを通って各誘電体板２１５を等方向に透過し、各誘電体板の下面から処理室Ｕ内に放射されるようになっている。処理室Ｕに放射されたマイクロ波は、ガス導入管２２５から各誘電体板２１５の近傍に導入されたガスを励起させ、これにより、天井面の下方にてプラズマが生成される。基板Ｇには、生成されたプラズマの作用によりエッチングや成膜などのプラズマ処理が施される。
【００５７】
サセプタ１０５には、高周波電源１３０から出力される高周波電力により所定のバイアス電圧が印可され、このエネルギーによってプラズマに含まれるイオンがサセプタに向かって引き込まれる。つまり、サセプタ１０５に供給する高周波電力（パワー）を増やすと、プラズマ中のイオンが基板Ｇに衝突する際のエネルギーを増加させることができる。よって、高周波電力の供給状態の変化は、たとえば、プロセス速度の変化をしてしまう等の事態を生させる可能性がある。このため、高周波電力の供給状態の管理は、プラズマ処理において非常に重要である。
【００５８】
ところが、処理容器１００とサセプタ１０５あるいは給電棒Ｂとの間には静電容量Ｃ（寄生容量）が発生する。また、高周波では、給電棒にかなりの電圧降下を生じさせるインダクタンスＬが存在する。このようにして発生する整合器１２５の下流側（プラズマ側）のインピーダンスにより、高周波電力が給電棒を伝播中、高周波電力にかなりの損失が生じる。つまり、整合器１２５の下流側のインピーダンスが大きければ大きいほど、プラズマの制御に利用することができる高周波電力は小さくなる。
【００５９】
一方、整合器１２５の下流側にて発生する容量性成分および誘導性成分の状態は、装置の寸法、材質だけでなく、処理容器１００やサセプタ１０５の壁面に堆積する堆積物の量や種類などによっても変化する。よって、整合器１２５の下流側のインピーダンスには、いろいろな要因から予測できない変化が生じ、これに応じて、給電棒Ｂを伝播中の高周波電力に予測できない損失が発生する。
【００６０】
そこで、基板Ｇの上部表面に電気プローブを直接取り付け、電気プローブによりサセプタに印加されたバイアス電圧を直接測定し、測定されたバイアス電圧からサセプタに供給された高周波電力を求め、サセプタに供給すべき高周波電力の理想値と求められた高周波電力の値と差から、サセプタに供給される高周波電力を理想値に近づけるようにフィードバック制御する方法も考えられる。この方法では、給電棒を伝播中に高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき高周波電力をフィードバック制御することができる。
【００６１】
しかしながら、上記フィードバック制御方法では、電気プローブを被処理体に直接接触させてバイアス電圧を測定するため、被処理体の損傷を考慮して測定用の被処理体を用いなければならない。
【００６２】
そこで、本実施形態では、サセプタ１０５に測定用のコンデンサを埋め込み、プラズマに関するパラメータの一つとして測定コンデンサの両極の電圧を測定し、この測定値をフィードバック制御方法に用いる。これにより、被処理体を損傷させることなく、サセプタに均一に高周波電力を供給するフィードバック制御方法を実現することができる。以下では、測定用コンデンサを用いたフィードバック制御方法を具体的に説明する。
【００６３】
（計測方法）
まず、基板直下の高周波電力を予測するために測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧を測定するセンサＳｒ１〜Ｓｒ４について説明する。センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、図１に示した２本のプローブ６００およびオシロスコープ６０５をそれぞれ有している。各センサＳｒの２本のプローブ６００は、その一端にて測定用コンデンサＣｐの上部金属板および下部金属板に接続されている。各プローブ６００の他端は、処理容器１００の底壁を貫通して、処理容器１００の外部に置かれたオシロスコープ６０５に接続されている。オシロスコープ６０５は接地されている。各プローブ６００が貫通する処理容器１００の底壁には、Ｏリング６１０が配設され、これにより、処理容器１００の内部は密閉されている。
【００６４】
センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、所定時間が経過するたびに測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧Ｖ１〜Ｖ８を検出し、検出した電圧Ｖ１〜Ｖ８を制御装置７００に伝えるようになっている。このようにして、センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、高周波電源１３０から基幹電源線ＢＢ、整合器１２５及び４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４を介して測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４に印加される高周波電力（電圧）を、プラズマに関するパラメータとして計測する。なお、プラズマに関するパラメータとしては、測定用コンデンサＣｐの両極の電圧値だけでなく、たとえば、電流値であってもよい。
【００６５】
（制御装置）
つぎに、制御装置７００について説明する。図３にハードウエア構成を示したように、制御装置７００は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された電圧Ｖ１〜Ｖ８を入力し、高周波電源１３０及び整合器１２５をフィードバック制御するための高周波電力Ｐｗ、可変コンデンサＣｆの容量、４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４の容量を示した制御信号を出力する。
【００６６】
具体的には、制御装置７００は、８つの波形整形回路７００ａ１〜７００ａ８、４つの電圧・位相比較器７００ｂ１〜７００ｂ４および制御回路７００ｃを有している。波形整形回路７００ａ１〜７００ａ８は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された電位Ｖ１〜Ｖ８を入力し、それぞれ波形整形する。電圧・位相比較器７００ｂ１〜７００ｂ４は、波形整形された電圧Ｖ１〜Ｖ８を入力し、電圧Ｖ１及びＶ２、電圧Ｖ３及びＶ４、電圧Ｖ５及びＶ６、電圧Ｖ７及びＶ８の振幅差および位相差をそれぞれ求める。制御回路７００ｃは、波形整形された各電圧Ｖ１〜Ｖ８の振幅差および位相差に基づき、サセプタ１０５に印加する高周波電力Ｐｗ、可変コンデンサＣｆの容量及び４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４の容量を求める。
【００６７】
（電力算出方法）
つぎに、給電ポイントＡの電力Ｐの算出方法について、給電ポイントＡ１の電力Ｐ１の算出方法を例に挙げて説明する。まず、測定用コンデンサの両極の電圧Ｖ１，Ｖ２を、周波数成分（すなわち、高周波電源から出力される高周波信号の周波数を基本波とする高調波成分）に分解することにより次式（１）を導く。ここで、ｋは高調波の次数、Ｉは計測ポイントの位置を示す。このとき、係数は、最小二乗法により決定される。
【数１】
【００６８】
つぎに、電圧Ｖ１，Ｖ２の差分から次式（２）を求める。
【数２】
【００６９】
つぎに、各周波数で電流の振幅Ｍｋ、位相φｋを計算する。具体的には、ΔＶにｊωＣを掛けてコンデンサに流れる電流Ｉを求める代わりに、電圧Ｖ１，Ｖ２の振幅差ＭΔＶｋにｋωＣを掛け、電圧Ｖ１，Ｖ２の位相差φΔＶｋにπ／２を足す。結果をそれぞれＭＩｋ，φＩｋとすると、次式（３）が成り立つ。
【数３】
【００７０】
振幅ＭIｋ、ＭＶIｋの実効値および力率（ｃｏｓ（φIｋ−φＶIｋ））から、コンデンサに印加された電力Ｐが次式（４）のように求められる。
【数４】
【００７１】
このようにして、基板近傍の実測値Ｖ１〜Ｖ８に基づいて求められた４つの電力値Ｐ１〜Ｐ４は、基板直下の高周波電力、すなわち、プラズマの制御に消費可能な電力にほぼ等しいと考えられる。また、式（４）により算出される電力Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれに含まれる計測誤差は、コンデンサの容量をシース容量の４．２倍以下（好ましくは２．１倍以下）にすることにより充分に小さくすることができる。これは、特願０７−９４９６５に記載した理由および実験から実証されている。
【００７２】
このようにして、シース容量の４．２倍以下（好ましくは２．１倍以下）の容量をもつ測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧Ｖ１〜Ｖ８の実測値に基づき、式（４）を用いてサセプタ１０５に印加される高周波電力Ｐ１〜Ｐ４を求めることにより、サセプタ１０５に供給された基板直下の高周波電力を正確に把握することができる。
【００７３】
(フィードバック制御)
つぎに、制御装置７００により実行されるフィードバック制御処理について、図４に示したフローチャートを参照しながら詳しく説明する。このフィードバック制御処理は、プロセス中、所定時間が経過するたびに繰り返し行われる。
【００７４】
なお、制御装置７００は、図示しないＣＰＵ、記憶領域（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、入出力インターフェース、データバス、アドレスバスを有している。ＣＰＵは、記憶領域に格納したフィードバック制御処理を実行するためのプログラムを起動し、記憶領域に記憶されたデータや入出力インターフェースを介して外部から入力したデータを用いながらフィードバック制御処理を実行する。たとえば、記憶領域には、膜に混入させるイオン量により定められる膜質Ｄとその膜質Ｄを得るための電力Ｐとの相関関係を示した図６のテーブルＴｂが予め記憶されている。ここでは、目標とする膜質Ｄｓを得るために、初期状態では高周波電源１３０から電力Ｐｓが出力されることとする。
【００７５】
フィードバック制御処理は、ステップＳ４００から開始され、制御装置７００は、ステップＳ４０５にて、センサＳｒ１〜Ｓｒ４を用いて測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧Ｖ１〜Ｖ８を検出する。つぎに、ステップＳ４１０に進んで、制御装置７００は、検出した電圧Ｖ１〜Ｖ８を波形整形する。
【００７６】
ついで、ステップＳ４１５に進み、制御装置７００は、波形整形された電圧Ｖ１〜Ｖ８を上式（１）〜(４)に代入することにより、給電ポイントＡ１〜Ａ４に印加された高周波電力Ｐ１〜Ｐ４を算出する。つぎに、制御装置７００は、ステップＳ４２０にて４つの給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力Ｐ１〜Ｐ４に基づき、サセプタ１０５に供給された高周波の電力分布を求め、最小電力値Ｐｍｉｎを求める。たとえば、図５には、サセプタ１０５の電極板１１５の各位置に供給された電力分布が示されている。たとえば、給電ポイントＡ１〜Ａ４の高周波電力Ｐ１〜Ｐ４により電極板１１５の電力分布が曲線Ｈａで表されたとする。これにより、サセプタ１０５に供給された最小電力値Ｐｍｉｎが導き出される。
【００７７】
最小電力値Ｐｍｉｎがサセプタ１０５に印加されている場合、図６によれば、形成された膜の膜質Ｄｍｉｎは目標とする膜質Ｄｓと異なっているため、欲する膜の特性からずれている。そこで、制御装置７００は、ステップＳ４２５にて、テーブルＴｂに基づき目標とする膜質Ｄｓが得られる電力Ｐｓと算出された最小電力値Ｐｍｉｎとの差分Ｄｆ（＝Ｐｍｉｎ−Ｐｓ）を求め、ステップＳ４３０にて差分Ｄｆが「０」以上と判定された場合、図６のテーブルＴｂに示したように、サセプタ１０５に印加された電力Ｐｍｉｎは理想の電力Ｐｓより大きいので、ステップＳ４３５にて高周波電源１３０から出力する電力Ｐｗを差分Ｄｆだけ小さくするようにフィードバック制御する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈａは、電力分布Ｈｂに補正され、各給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力値Ｐ１〜Ｐ４は、電力値Ｐｃ１〜Ｐｃ４に補正される。
【００７８】
つぎに、制御装置７００は、ステップＳ４４０にてフィードバック制御後の各給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力値Ｐｃ１〜Ｐｃ４を目標とする電力値Ｐｓに合致させるために必要な損失成分ｌｓ１〜ｌｓ４を求める。ついで、制御装置７００は、ステップＳ４４５にて高周波電力Ｐｗが給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝搬中、損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけ電力をロスしながら各給電ポイントＡ１〜Ａ４まで供給されるように、可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆをフィードバック制御し、ステップＳ４９５に進んで本処理を一旦終了する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈｂは、電力分布Ｈｃに補正され、各給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力値Ｐｃ１〜Ｐｃ４は、すべて目標電力値Ｐｓに補正される。この結果、電極板１１５に一様に電力が供給される。
【００７９】
一方、ステップＳ４３０にて差分Ｄｆが「０」の値より小さいと判定された場合、図６のテーブルＴｂに示したように、サセプタ１０５に印加された電力Ｐｍｉｎ’は理想の電力Ｐｓより小さい。よって、制御装置７００は、ステップＳ４５０に進んで、高周波電源１３０から出力する電力Ｐｗを差分Ｄｆ’だけ大きくするようにフィードバック制御する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈａ’は、電力分布Ｈｂに補正される。この状態で、前述したステップＳ４４０及びステップＳ４４５を実行して、高周波電力Ｐｗが所望量だけ損失しながら各給電ポイントＡ１〜Ａ４まで供給されるように、可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆをフィードバック制御し、ステップＳ４９５に進んで本処理を一旦終了する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈｂは、電力分布Ｈｃに補正される。この結果、電極板１１５に一様に電力が供給される。
【００８０】
これによれば、最初に高周波電源１３０から出力される高周波電力Ｐｗをフィードバック制御することにより、サセプタに供給された電力の最小値Ｐｍｉｎを目標値Ｐｓに合わせ、つぎに、可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆをフィードバック制御することにより、伝搬中の高周波電力に損失ｌｓを発生させ、これにより、電極板１１５の電力分布を均一にする。
【００８１】
たとえば、図５に示したように、各給電ポイントＡ１〜Ａ４に供給された高周波電力Ｐ１〜Ｐ４が高周波電力Ｐｃ１〜Ｐｃ４に補正された場合、高周波電力Ｐｃ１〜Ｐｃ４が給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝播して給電ポイントＡ１〜Ａ４に到達するまでに、給電棒Ｂ１ではｌｓ１のロスが生じ、給電棒Ｂ２ではｌｓ２のロスが生じ、給電棒Ｂ３ではｌｓ３のロスが生じ、給電棒Ｂ４ではｌｓ４のロスが生じる。これにより、補正後の電力分布曲線Ｈｂは、フラットな直線Ｈｃに補正される。この結果、目標電力Ｐｓをサセプタ１０５に均一に供給することができ、均一な高周波電力のエネルギーにより、基板全体に目標とする膜質Ｄｓの薄膜を形成することができる。
【００８２】
（可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４、Ｃｆのフィードバック制御）
ここで、ステップＳ４３５にて実行される整合器１２５の可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆのフィードバック制御について、図７Ａ〜図７Ｅを参照しながら具体的に説明する。
【００８３】
図７Ａは、高周波電源１３０、整合器１２５及び処理室Ｕの等価回路を示している。ここで、処理室Ｕの内部は容量成分Ｃｓと抵抗成分Ｒｓに置き換えられる。この等価回路において、図７Ｂに示した各可変コンデンサＣｍ１、Ｃｍ２、Ｃｍ３、Ｃｍ４を含む各直列回路にて損失成分ｌｓ１、ｌｓ２、ｌｓ３、ｌｓ４が発生するようにそれぞれの可変コンデンサＣｍ１、Ｃｍ２、Ｃｍ３、Ｃｍ４を調整する。
【００８４】
たとえば、整合器のインダクタＬと可変コンデンサＣｍ１とプラズマ側の容量成分Ｃｓとからなる合成インピーダンスにより伝搬中の高周波電力に損失成分ｌｓ１が発生するように可変コンデンサＣｍ１を調整する。これらは直列回路を構成しているので、可変コンデンサＣｍ１の容量を調整することにより、高周波電源１３０から出力される高周波電力に対してインピーダンスをほぼ０にする直列共振が可能であるが、ここではＬ成分、すなわち、損失成分ｌｓ１を残すように可変コンデンサＣｍ１を調整する。他の可変コンデンサＣｍ２〜Ｃｍ４もそれぞれ同様に調整する。この結果、インダクタＬ、可変コンデンサＣｍ（Ｃｍ１〜Ｃｍ４）及びプラズマ側の容量成分Ｃｓが、図７Ｃに示した各損失成分ｌｓ（ｌｓ１〜ｌｓ４）に置き換えられる。
【００８５】
つぎに、図７Ｃに示した直列回路のＬとＲの成分である損失成分ｌｓ(ｌｓ１〜ｌｓ４)及び抵抗値Ｒｓを、図７Ｄに示した並列回路のＬ成分がインダクタｌｐ（ｌｐ１〜ｌｐ４）、Ｒ成分が所望の抵抗値Ｒｐになるように可変コンデンサＣｍ（Ｃｍ１〜Ｃｍ４）を調整する。
【００８６】
最後に、可変コンデンサＣｆ及び４つのインダクタ成分（ｌｐ１〜ｌｐ４）からなる並列回路の可変コンデンサＣｆを調整して、高周波電源１３０から出力される高周波に対してインピーダンスが無限大となるように並列共振させる。これにより、図７Ｅに示したように、高周波電源１３０側から見たプラズマ側のインピーダンスは、所望の抵抗値Ｒｐのみでリアクタンス（Ｌ及びＣ）成分がない状態となる。
【００８７】
以上に説明したように、本実施形態にかかるフィードバック制御方法によれば、整合器１２５の基幹電源線ＢＢに接続された可変コンデンサＣｆを調整（フィードバック制御）することにより、高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとをマッチングさせる。また、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続された４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４を調整（フィードバック制御）することにより、伝搬中の高周波電力に所定のロスを生じさせる。これにより、高周波電力をサセプタ内の４つの給電ポイントに均一に供給することができる。
【００８８】
また、本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、各給電ポイント近傍のバイアス電圧を検出するセンサＳｒが設けられていて、センサＳｒにより検出された給電ポイント毎の電圧に基づき、複数の給電棒Ｂに一対一に接続された複数の可変コンデンサＣｍがフィードバック制御される。これによれば、給電棒Ｂを伝播中の高周波電力に予測できない損失が発生してもそれに左右されることなく、サセプタ１０５に実際に印加された電圧を正確に測定することができる。これにより、給電ポイントの実測電圧に基づいて精度の高いフィードバック制御を実現することができる。この結果、近年の基板Ｇの大面積化に伴い大型化したサセプタであっても、サセプタ全体に均一に所望の高周波電力を供給することができ、均一な高周波電力のエネルギーを用いて良好なプロセスを実現することができる。
【００８９】
また、センサＳｒは、複数の給電ポイントＡの近傍にて複数の給電ポイントＡに一対一に設けられた複数の測定用コンデンサＣｐの両極の電圧を検出し、検出された電圧に基づきフィードバック制御が行われる。よって、この方法では、電気プローブを基板Ｇに直接接触させてバイアス電圧を測定する方法に比べて、測定用のダミー基板を製品用の基板とは別に用意する必要がない。また、この方法では、プロセス中に同時に計測が可能なので製品の生産性を低下させない。これらの理由から、本実施形態のフィードバック制御方法によれば、生産性を低下させることなく、精度の高いフィードバック制御が可能となり、サセプタ全体により均一に高周波電力を供給することができる。
【００９０】
（第２実施形態：分割サセプタ）
つぎに、第２実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０について、図８及び図９を参照しながら説明する。第２実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０では、サセプタ１０５を中央にて２分割している点で第１実施形態と異なる。
【００９１】
具体的には、図８のＩＩ−ＩＩ面にてサセプタ１０５を切断した図９に示したように、サセプタ１０５は左右に位置するサセプタ１０５ｄ１及びサセプタ１０５ｄ２の２つに分割され、分割された２つのサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２のそれぞれには、給電ポイントＡ１及びＡ２、給電ポイントＡ３及びＡ４を介して図８に示した給電棒Ｂ１及びＢ２、給電棒Ｂ３及びＢ４がそれぞれ接続されている。制御装置７００は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４にかかる電圧Ｖ１〜ｖ８に基づき、給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続された可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４をそれぞれフィードバック制御する。これにより、２つに分割されたサセプタ１０５のそれぞれに供給される高周波電力が制御される。
【００９２】
これによれば、分割された２つのサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２のそれぞれに２つずつ給電ポイントが位置付けられる。２つのサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２は互いに分離しているので、測定用コンデンサＣｐを用いた電圧の実測時に互いに干渉しないため、より精度の高い実測値を得ることができる。また、一般的に、大面積のサセプタ１０５に対して電力分布の均一性を保つ制御より、大面積のサセプタ１０５をいくつかに分割して、分割されたサセプタ毎に電力分布を管理するほうが、サセプタの面積が小さい分だけ容易である。したがって、本実施形態では、大面積のサセプタ１０５を複数のサセプタに分割し、分割サセプタ毎に高周波電力の供給をフィードバック制御することにより、より均一に高周波電力を供給することができる。その結果、基板Ｇの処理ムラをなくし、基板全体により良好なプロセス処理を施すことができる。
【００９３】
なお、分割したサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２間の空間Ｓｐに誘電体や絶縁材を充填させる必要はない。空間Ｓｐにそれらの部材を充填させなくても、異常放電などの問題は生じないためである。
【００９４】
（第３実施形態：磁場レス）
つぎに、第３実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。第３実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０では、サセプタ１０５内の電極板１１５の同一円周上に３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３が位置づけられるように３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３が接続されている点で、給電ポイントＡおよび給電棒Ｂの配置にそのような位置の制限がない第１実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０と異なる。
【００９５】
具体的には、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ面にてサセプタ１０５を切断した図１１に示したように、３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３は、中心Ｏに対する円Ｃの円周上に位置づけられる。制御装置７００は、図１０に示した各センサＳｒ１〜Ｓｒ３により検出された各給電ポイント近傍の測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ３にかかる電圧Ｖ１〜Ｖ６に基づき、３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３に一対一に接続された３つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ３、可変コンデンサＣｆおよび高周波電力Ｐｗのそれぞれをフィードバック制御する。これにより、高周波電源１３０から３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３を伝搬し、３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３からサセプタ１０５に供給される高周波電力が制御される。
【００９６】
これによれば、３本の給電棒Ｂを介して同一円周上に設けられた３つの給電ポイントＡからサセプタ１０５に高周波電力が供給される。各給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、紙面の背面側から手前に向けて電流が流れている。この場合、各給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３が発生する。各誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３は、同一円周上の位置から発生しているので、互いに均等に渦巻き状に干渉し合い、全体として互いに逆回り誘導磁場Ｍａ、Ｍｂを形成する。この２つの誘導磁場Ｍａ、Ｍｂは打ち消し合う。このようにして、３本以上の給電棒からサセプタに高周波電力を供給する際、サセプタ下部にて給電棒の外周に発生した誘導磁場をキャンセルすることができる。これにより、サセプタ下部に発生した誘導磁場によってサセプタ下部にプラズマが発生し、プロセス処理に必要なプラズマが乱れることを防止することができる。
【００９７】
また、サセプタ下部に誘電磁場が発生すると、その誘電磁場によりサセプタ下部にて電流が発生し、サセプタの電位がサセプタ直上のシース電圧に対応したバイアス電圧の本来の値に対応せず、バイアス電圧に誘電磁場の発生により生じた電流に対応する電圧分を加えた値になってしまう。このため、折角、サセプタ内の測定用コンデンサＣｐを用いてバイアス電圧を直接計測しても、投入された高周波電力の利用効率が悪く、フィードバック制御の効果が充分に得られない。
【００９８】
しかしながら、かかる構成によれば、誘導磁場の発生を抑制する位置に３本以上の給電棒が配置され、これにより、サセプタ１０５に高周波電力Ｐｗを多点給電するため、誘導磁場の影響を受けて高周波電力の利用効率を落とすことなく、安定したプロセスを実現することができる。
【００９９】
３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３は、互いに平行に配置されている。これにより、３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３に高周波電源１３０から同一方向に電流が流れた場合、これに応じて発生する誘電磁場を全体として確実にキャンセルすることができる。
【０１００】
なお、同一円周上に設けられた３以上の給電ポイントＡにて３本以上の給電棒Ｂがサセプタ１０５に接続される必要がある。「同一円周上に設けられた３以上の給電ポイント」としたのは、１本の給電棒Ｂでは右ねじの法則により発生した誘導磁場をキャンセルすることはできないのと同様、２本の給電棒Ｂを用いても誘導磁場をキャンセルすることはできないためである。
【０１０１】
その理由について、図１２を参照しながら説明する。中心点Ｏに対して同一円周Ｃ上に設けられた２つの給電ポイントＡ１，Ａ２にて２本の給電棒Ｂ１、Ｂ２がサセプタ１０５に接続されている場合、各給電棒Ｂ１、Ｂ２には、右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１、ｍ２が発生する。
【０１０２】
各誘導磁場ｍ１、ｍ２は、同一円周上の各給電ポイントＡ１、Ａ２から発生しているので、互いに均等に干渉し合い、給電棒Ｂ１，Ｂ２の内側にて打ち消し合うが、給電棒Ｂ１，Ｂ２の外側にて生成された誘導磁場Ｍａはキャンセルされず、残ってしまう。このように、給電棒が２本の場合、誘導磁場をキャンセルすることができず、誘導磁場によりプラズマが乱れる場合が生じる。
【０１０３】
また、１つの円周上に設けられた３以上の給電ポイントにて３本以上の給電棒がサセプタに接続されていても、他の給電ポイントが１つまたは２つである場合、誘導磁場をキャンセルすることはできない。その理由について、図１３を参照しながら説明する。中心点Ｏに対して同一円周Ｃ上に設けられた４つの給電ポイントＡ１〜Ａ４にて４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４がサセプタ１０５に接続されている場合、各給電棒Ｂ１〜Ｂ４には右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１〜ｍ４が発生する。
【０１０４】
各誘導磁場ｍ１〜ｍ４は、同一円周上の各給電ポイントＡ１〜Ａ４から発生しているので、互いに均等に干渉し合い、給電棒Ｂ１〜Ｂ４の外側の誘導磁場Ｍａおよび内側の誘導磁場Ｍｂを形成して打ち消し合う。しかしながら、給電棒Ｂ５に電流を流すことにより発生する誘導磁場ｍ５はそのまま残ってしまう。このように、「同一円周上に設けられた３以上の給電ポイント」は、複数の円が存在する場合には、円毎に３以上の給電ポイントが必要であることを意味する。
【０１０５】
（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０について、図１４〜図１６を参照しながら説明する。第４実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０は、第２実施形態にて説明した複数の分割サセプタ、および、第３実施形態にて説明した３つ以上の給電ポイントの位置の特定による誘導磁場のキャンセル機能の両方の特徴を含んでいる。
【０１０６】
図１４のＩＶ−ＩＶ面にてサセプタ１０５を切断した図１５に示したように、サセプタ１０５は、縦中央及び横中央にて対称的に４分割されている。４つの分割サセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２、１０５ｄ３、１０５ｄ４には、各分割サセプタに跨った同一円周上に４つの給電ポイントＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が位置づけられるように、分割サセプタのいずれにも図１４の給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４がそれぞれ接続されている。制御装置７００は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された給電ポイントＡ１〜Ａ４の電圧Ｖ１〜Ｖ８に基づき、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続された４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４の容量をフィードバック制御するための制御信号を出力する。制御装置７００は、また、高周波電力Ｐｗ及び可変コンデンサＣｆの容量をフィードバック制御するための制御信号を出力する。
【０１０７】
これによれば、複数の分割サセプタ１０５に跨った同一円周上に４つの給電ポイントＡが位置づけられるため、上述した理由から誘電磁場の発生をキャンセルすることができるとともに、分割サセプタ１０５が互いに対称的な形状に分割されているため、各分割サセプタにおける高周波電力の分布を平滑化しやすくなる。このようにして、誘導磁場の発生を抑制しながら、上記フィードバック制御方法により分割サセプタに高周波電力を均一に供給することにより、安定したプロセスを実現することができる。
【０１０８】
（変形例）
サセプタ１０５を対称的に分割した他の例を図１６Ａ〜図１６Ｅに示す。図１６Ａでは、サセプタ１０５は、中央に１つ及び周囲に対称的に４つのサセプタに分割されている。２つの円Ｓ、Ｔの各円周上に給電ポイントＡ１〜Ａ４及び給電ポイントＡ５〜Ａ７が設けられている。これによれば、各円Ｓ、Ｔの円周上に位置する各給電ポイントに接続された、図示しない給電棒から発生する誘電磁場を図１１に示した原理によりキャンセルすることができる。なお、中央の分割サセプタに１つまたは２つの給電ポイントを設けることは好ましくない。図１２又は図１３に示した原理により誘導磁場が残るからである。
【０１０９】
図１６Ｂでは、サセプタ１０５は、上下に４つのサセプタと両端から中央に張り出した２つのサセプタとに分割されている。同一円周Ｃ上には各分割サセプタに１つずつ給電する給電ポイントＡ１〜Ａ６が設けられている。これによれば、円Ｃの円周上に位置する図示しない給電棒から発生する誘電磁場をキャンセルすることができる。
【０１１０】
分割サセプタは、図１６Ｃ〜図１６Ｅに例示したパターンであってもよい。いずれも分割サセプタに対称性があり、各分割サセプタに少なくとも１つの給電ポイントを有し、かつ、１または２以上の円の各円周上に３以上の各給電ポイントＡが位置づけられている。
【０１１１】
以上に説明した分割サセプタにおいても、１または２以上の円の各円周上に３以上の各給電ポイントをそれぞれ設けることにより、各円周上に位置する給電棒の外周に発生する誘電磁場をキャンセルすることができる。
【０１１２】
以上に説明した各実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、サセプタ１０５に埋設された測定用コンデンサＣｐの電圧を実測することにより、測定時に基板Ｇに損傷を与えることなく、測定された電圧値に基づきサセプタ１０５に供給された高周波電力Ｐを算出し、算出された高周波電力Ｐに基づいてサセプタ１０５に供給する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。
【０１１３】
また、サセプタ１０５を分割することによりゾーン制御が可能となり、大面積のサセプタ１０５においても、各分割サセプタへの均一な電力供給が容易となる。また、複数の給電棒を用いた多点給電により、大面積のサセプタ１０５においても、サセプタへの均一な電力供給が容易となる。さらに、３本以上の給電棒を同心円状に配置することにより、高周波電力供給時に発生する誘導磁場をキャンセルすることができる。これらの作用の1つ又は２つ以上の組み合わせにより、経時変化や機差に左右されないサセプタ１０５の電圧Ｖｄｃ制御が可能となる。
【０１１４】
なお、第１実施形態では、図５に示したように、高周波電力Ｐ１〜Ｐ４からサセプタ内の電力分布Ｈａを予測し、電力のフィードバック制御により電力分布を電力分布Ｈａから電力分布Ｈｂに補正した上で、各可変コンデンサＣｍ、Ｃｆの容量を制御することにより給電棒伝搬中の高周波電力を損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけ損失させ、これにより、サセプタ１０５への高周波電力分布を平坦化させた。
【０１１５】
しかしながら、各給電棒Ｂを伝搬中の電力の損失成分ｌｓは、必ずしも電力分布を平坦化させるように設定する必要はなく、たとえば、サセプタ１０５の外周側に最も高い電力が供給されるように各損失成分ｌｓを設定したり、サセプタ１０５の中心側に最も高い電力が供給されるように各損失成分ｌｓを設定したりすることも自由である。このように、本実施形態では、複数の給電棒Ｂに一対一に複数の可変コンデンサＣｍを設けたことにより、サセプタ１０５へ供給する高周波電源の平坦化や任意の傾斜制御が可能となる。
【０１１６】
上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、プラズマ処理装置の発明の実施形態を、プラズマ処理装置のフィードバック制御方法の実施形態とすることができる。
【０１１７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１８】
たとえば、上記実施形態では、プラズマ処理装置の一例としてＣＭＥＰプラズマ処理装置を挙げたが、本発明にかかるプラズマ処理装置はこれに限られず、たとえば、ラジアルラインスロットアンテナ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）を用いたＲＬＳＡプラズマ処理装置（マイクロ波プラズマ処理装置）や、誘導結合型（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置、容量結合型プラズマ処理装置、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ処理装置、ダイポールリングマグネトロン（Ｄｉｐｏｌｅ Ｒｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ）プラズマ処理装置などのあらゆるプラズマ処理装置に利用することができる。
【０１１９】
また、本発明に係るプラズマ処理装置では、プラズマに関するパラメータ（たとえば、シース電圧）を検出するために、必ずしも各給電ポイント近傍にコンデンサを設けることを要しない。たとえば、センサは、電気プローブを基板の上部表面に直接取り付けることにより、プラズマに関するパラメータとしてサセプタのバイアス電圧を実測してもよい。この場合には、プローブを直接、基板表面に接触させるため、測定時には測定用の基板を使用するほうがよい。
【０１２０】
また、本発明に係るプラズマ処理装置のサセプタに載置される被処理体は、基板Ｇに限られず、シリコンウエハであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】制御装置のハードウエハ構成図である。
【図４】フィードバック制御処理を示したフローチャートである。
【図５】電極板の電力分布とその分布の補正を説明するための図である。
【図６】電力と膜質との相関関係の一例を示したテーブルである。
【図７Ａ】高周波電源、整合器及び処理室の等価回路を示した図である。
【図７Ｂ】直列共振と損失成分の設定を説明するための図である。
【図７Ｃ】可変コンデンサＣｍの調整を説明するための図である。
【図７Ｄ】直列回路から並列回路への変換を説明するための図である。
【図７Ｅ】並列共振と可変コンデンサＣｆの調整を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図９】図８のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図１１】図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図１２】誘導磁場をキャンセルできない場合の一例を説明するための図である。
【図１３】誘導磁場をキャンセルできない場合の他の例を説明するための図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図１５】図１４のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図１６Ａ】分割サセプタの変形例である。
【図１６Ｂ】分割サセプタの他の変形例である。
【図１６Ｃ】分割サセプタの他の変形例である。
【図１６Ｄ】分割サセプタの他の変形例である。
【図１６Ｅ】分割サセプタの他の変形例である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０ マイクロ波プラズマ処理装置
１００ 処理容器
１０５，１０５ｄ１，１０５ｄ２，１０５ｄ３，１０５ｄ４ サセプタ
１１０ 絶縁体
１１５ 電極板
１２５ 整合器
１３０ 高周波電源
１３５，２５０，６１０ Ｏリング
２００ 蓋体
２０５ 方形導波管
２１０ スロットアンテナ
２１０ａ スロット
２１５ 誘電体板
２２０ 金属梁
２２５ ガス導入管
７００ 制御装置
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 給電ポイント
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ 給電棒
ＢＢ 基幹電源線
Ｃｐ，Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３，Ｃｐ４ 測定用コンデンサ
Ｃｍ，Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，Ｃｍ４，Ｃｆ 可変コンデンサ
Ｐｗ 高周波電力
ｍ，Ｍａ，Ｍｂ 誘導磁場
Ｓｒ，Ｓｒ１，Ｓｒ２，Ｓｒ３，Ｓｒ４ センサ
Ｔｂ テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置に関し、より詳しくは、前記プラズマ処理装置内に設けられたサセプタに高周波電力を給電するためのフィードバック制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置には、一般的に、ガスを励起させてプラズマを生成するためのエネルギー源としてマイクロ波電源や高周波電源が設けられるとともに、サセプタ(載置台)に所定のバイアス電圧を印加するためのエネルギー源として、別途、高周波電源が設けられている。この高周波電源から出力される高周波電力により、サセプタ内に所定のバイアス電圧が印可され、このエネルギーによってプラズマに含まれるイオンがサセプタに向かって引き込まれる。このようにして、プラズマ中のイオンが被処理体に衝突する際のエネルギーを増加させることができる。よって、高周波電力の供給状態が変化すると、たとえば、プロセス速度が予想外に変化してしまう等の事態が生じる可能性がある。このため、高周波電力の供給状態は、プラズマ処理において非常に重要である。
【０００３】
しかしながら、プラズマ処理装置では、処理容器とサセプタあるいは電源線との間にて静電容量Ｃ（寄生容量）が発生する。また、高周波では、電源線にかなりの電圧降下を生じさせるインダクタンスＬが存在する。このようにして発生する整合器の下流側（プラズマ側）のインピーダンスにより、高周波電力が電源線を伝播中、高周波電力にかなりの損失が生じる。つまり、整合器の下流側のインピーダンスが大きければ大きいほど、プラズマの制御に利用することができる高周波電力は小さくなる。
【０００４】
一方、整合器の下流側にて発生する容量性成分および誘導性成分の状態は、装置の寸法、材質だけでなく、処理容器やサセプタの壁面に堆積する堆積物の量や種類などによっても変化する。よって、整合器の下流側のインピーダンスには、いろいろな要因から予測できない変化が生じ、これに応じて、電源線を伝播中の高周波電力に予測できない損失が発生する。
【０００５】
そこで、電源線を伝播後の高周波電力を測定するために、被処理体の上部表面に電気プローブを直接取り付け、電気プローブによりサセプタに印加されたバイアス電圧を直接測定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。この方法では、測定されたバイアス電圧からサセプタに供給された高周波電力を求め、サセプタに供給すべき高周波電力の理想値と求められた高周波電力の値と差からサセプタに供給される高周波電力を理想値に近づけるようにフィードバック制御する。サセプタに実際に印加されたバイアス電圧に基づきフィードバック制御が実行されるため、伝播中に高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき、高周波電源から出力する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５１０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記フィードバック制御方法では、電気プローブを被処理体に直接接触させてバイアス電圧を測定するため、電気プローブによる測定時には、被処理体の損傷を考慮して測定用の被処理体を用いる。よって、スループット及び生産性の向上のためには、電気プローブによるバイアス電圧の測定頻度はおのずと制限され、フィードバック制御の精度を悪化させる結果となり、反対にフィードバック制御の精度を高めようとすると、バイアス電圧の測定頻度が高くなって、測定用の資源を多く必要とするとともに、スループット及び生産性を低下させる結果となる。
【０００８】
上記課題を解消するために、本発明では、被処理体を損傷させることなくプラズマに関するパラメータを測定することにより、サセプタに均一に高周波電力を供給するプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するサセプタと、高周波電力を出力する高周波電源と、前記サセプタに位置する複数の給電ポイントにて前記サセプタに接続され、前記高周波電源から出力された高周波電力を前記複数の給電ポイントから前記サセプタに供給する複数の電源線と、前記高周波電源と前記複数の電源線との間に設けられ、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサを含み、前記高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとをマッチングさせる整合器と、各給電ポイント近傍のプラズマに関するパラメータをそれぞれ検出するセンサと、前記センサにより検出された各給電ポイントのプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する制御装置と、を備えたプラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
近年の基板の大面積化に伴いサセプタ自身が大型化するに従い、一点の給電点からサセプタに電力を供給すると、サセプタ内の電力分布に偏りが生じる可能性がある。たとえば、サセプタの中心から高周波電力を印加する場合、給電点及びその近傍に最も大きな高周波電力が印加され、給電点から遠ざかるほど供給される高周波電力は小さくなる可能性がある。この場合、サセプタ中央にて最もプロセス速度が速く、そこから遠ざかるほどプロセス速度が遅くなるため、被処理体に処理ムラができる。
【００１１】
しかしながら、かかる構成によれば、高周波電源に接続された複数の電源線から複数の給電ポイントを介してサセプタに高周波電力が印加される。このため、サセプタ内の一点から高周波電力を給電する場合に比べてサセプタ内の電力分布にバラツキが生じにくくなる。この結果、被処理体全体に良好なプロセス処理を施すことができる。
【００１２】
また、かかる構成によれば、プラズマに関するパラメータ（たとえば、バイアス電圧や電流）をそれぞれ検出するセンサが各給電ポイント近傍に設けられていて、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサがフィードバック制御される。これによれば、たとえば、プラズマに関するパラメータとしてサセプタに実際に印加されたバイアス電圧に基づきフィードバック制御が実行されるため、伝播中に高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき、高周波電源から出力する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。
【００１３】
前記センサは、前記複数の給電ポイントの近傍に配設された複数の測定用コンデンサの両極の電圧を検出し、前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００１４】
これによれば、センサは、給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータとして、各給電ポイントの近傍に設けられた測定用コンデンサの両極の電圧を検出する。たとえば、図１の下部に示したように、整合器１２５は、高周波電源１３０と４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４（電源線の一例）とを接続する基幹電源線ＢＢに接続され、４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４（第１の可変コンデンサに相当）を有している。可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍは、給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続されている。センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、給電ポイントＡ１〜Ａ４近傍の測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極にかかる電圧を検出する。制御装置７００は、検出された電圧Ｖ１〜Ｖ８に基づき、給電棒Ｂ１〜Ｂ４に接続された可変コンデンサＣｍ1〜Ｃｍ４をフィードバック制御する。
【００１５】
この方法では、電気プローブを被処理体に直接接触させてバイアス電圧を測定する方法に比べて、測定用の被処理体を製品用の被処理体とは別に用意する必要がない。また、この方法では、プロセス中に計測が可能なのでスループット及び生産性が低下しない。これらの理由から、この方法では、バイアス電圧を適度な頻度で測定し、より精度の高いフィードバック制御を実現することにより、適正化された高周波電力を複数の給電ポイントからサセプタ全体に均一に供給することができる。これにより、被処理体全体に均一に供給されたエネルギーにより被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。
【００１６】
前記整合器は、前記複数の第１の可変コンデンサに加え、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサを有し、前記制御装置は、前記センサにより検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００１７】
これによれば、たとえば、図１に示したように、制御装置７００は、測定用コンデンサＣｐに印加された電圧Ｖに基づき、高周波電源１３０から出力される高周波電力Ｐｗをフィードバック制御する。また、制御装置７００は、整合器１２５の基幹電源線ＢＢに接続された可変コンデンサＣｆ（第２の可変コンデンサに相当）をフィードバック制御することにより、高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとを大まかにマッチングする。さらに、制御装置７００は、各給電棒Ｂにそれぞれ設けられた可変コンデンサＣｍを用いて各給電棒の特性インピーダンスをそれぞれ別個に制御することにより、複数の給電棒Ｂを通って各給電ポイントＡからサセプタにムラなく高周波電力を供給する。
【００１８】
その際、前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の給電ポイントの各々に供給された高周波電力を算出し、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかに供給される高周波電力に所望の損失量が生じるように前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００１９】
具体的には、前記制御装置は、前記算出された高周波電力に基づき、前記サセプタに供給された高周波電力の最小電力値を求め、前記最小電力値に応じて前記高周波電源から出力する高周波電力を増減させてもよい。
【００２０】
たとえば、測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４を用いて測定された各電圧に基づき、図５に示したように、給電ポイントＡ１〜Ａ４に印加された電力が高周波電力Ｐ１〜Ｐ４であると算出されたとする。この算出結果から、サセプタ内の電力分布Ｈａが予測される。電力分布Ｈａの最小電力値Ｐｍｉｎを、図６の目標膜質Ｄｓが得られる電力Ｐｓに合致させるように高周波電源１３０から出力される高周波電力をフィードバック制御する。この場合には、最小電力値Ｐｍｉｎと目標電力値Ｐｓとの差分Ｄｆだけ、高周波電源１３０から出力される高周波電力を減少させる。これにより、理論上、サセプタ内の電力分布は、電力分布Ｈａから電力分布Ｈｂの状態に変化する。このようにして、サセプタに供給する高周波電力の最小値を目標とする電力に制御することができる。
【００２１】
各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の電力の損失量は、前述した「各電源線の特性インピーダンス」により定まる。よって、制御装置は、各給電ポイントに供給される高周波電力が最小電力値に応じた値になるように各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、算出された損失量が発生するように各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する。これにより、各電源線の特性インピーダンスが変化し、各電源線を伝搬する高周波電力に所望の損失を発生させることができる。
【００２２】
具体的には、前記制御装置は、前記各給電ポイントに供給される高周波電力が前記最小電力値に等しい値となるように前記各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、前記算出された損失量が発生するように前記各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する。
【００２３】
たとえば、図５に示したように、電力分布Ｈａを上記方法により電力分布Ｈｂに補正することにより高周波電力Ｐ１〜Ｐ４を高周波電力Ｐｃ１〜Ｐｃ４に補正した場合について考える。この場合、高周波電力が、給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝搬中に損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけエネルギーを損失するように各可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４を調整する。これにより、高周波電力は、給電ポイントＡ１〜Ａ４に到達するまでに損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけ電力を損失する。これは、サセプタに供給された高周波の電力分布が曲線Ｈｂからフラットな直線Ｈｃに補正されたことを意味する。すなわち、第１の可変コンデンサをフィードバック制御することにより、給電ポイントＡ１〜Ａ４に到達した高周波電力を均一化することができる。このようにして、均一に供給された高周波電力のエネルギーにより、被処理体が大面積化しても被処理体全体に理想的な膜質Ｄｓの薄膜を形成することができる。
【００２４】
前記サセプタは、複数に分割され、前記分割された複数のサセプタのそれぞれには、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記複数の電源線の少なくともいずれかが接続され、前記制御装置は、前記分割されたサセプタのそれぞれに位置する給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に直列に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００２５】
これによれば、分割された複数のサセプタのそれぞれに、少なくとも一つの給電ポイントが位置付けられる。たとえば、分割サセプタのそれぞれに一つの給電ポイントがある場合、各給電ポイント近傍の測定用コンデンサを用いてバイアス電圧を実測する際、サセプタは互いに分離しているので互いに干渉しないため、より精度の高い測定を実現することができる。また、一般的に、大面積のサセプタに対して電力分布の均一性を保つことは、大面積のサセプタをいくつかに分割して、分割されたサセプタ毎に電力分布を管理するより難しい。したがって、サセプタを分割することにより、分割サセプタ毎の電力分布を均一に管理することができる。この結果、被処理体の大面積化に対応して被処理体全体に良好なプロセス処理を施すことができる。
【００２６】
前記複数の電源線は、前記サセプタの同一円周上に位置した３以上の給電ポイントにて前記サセプタに接続される３本以上の給電棒から構成され、前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に一対一に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００２７】
これによれば、３本以上の電源線を伝搬した高周波電力は、同一円周上に位置する３以上の給電ポイントからサセプタに供給される。その一例について図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１１では、３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３が３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３にてサセプタ１０５に接続されている。これにより、図１１に示した中心点Ｏに対して同一円周上に位置する各給電ポイントＡ１、Ａ２、Ａ３からサセプタにそれぞれ高周波電力が供給される。
【００２８】
給電ポイントＡ１、Ａ２、Ａ３をその端部とする給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に、紙面の背面側から手前に向かって電流が流れている。この場合、給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３が発生する。誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３は、同一円周上の位置から発生しているので、互いに均等に渦巻き状に干渉し合い、全体として互いに逆回り誘導磁場Ｍａ、Ｍｂを形成する。この２つの誘導磁場Ｍａ、Ｍｂは打ち消し合う。このようにして、３本以上の給電棒からサセプタに高周波電力を供給する際、サセプタ下部にて給電棒の外周に発生した誘導磁場をキャンセルすることができる。これにより、サセプタ下部に発生した誘導磁場によってサセプタ下部にプラズマが発生し、プロセス処理に必要なプラズマが乱れることを防止することができる。
【００２９】
また、サセプタ下部に誘電磁場が発生すると、その誘電磁場によりサセプタ下部にて電流が発生し、サセプタの電位がサセプタ直上のシース電圧に対応したバイアス電圧の本来の値に対応せず、バイアス電圧に誘電磁場の発生により生じた電流に対応する電圧分を加えた値になってしまう。このため、折角、サセプタ内の測定用コンデンサを用いてバイアス電圧を直接計測しても、投入された高周波電力の利用効率が悪く、フィードバック制御の効果が充分に得られない。
【００３０】
しかしながら、かかる構成によれば、誘導磁場の発生を抑制する位置に３本以上の給電棒が配置され、これにより、サセプタに高周波電力を多点給電するため、誘導磁場の影響を受けて高周波電力の利用効率を落とすことなく、安定したプロセスを実現することができる。
【００３１】
なお、前記サセプタに埋設された電極板をさらに備え、前記３本以上の給電棒は、前記サセプタ内の電極板の同一円周上に位置する３以上の給電ポイントにて前記電極板に接続されてもよい。
【００３２】
前記サセプタは、対称的に複数に分割され、前記分割された複数のサセプタのうち同一サセプタ内の同一円周上又は複数のサセプタに跨った同一円周上であって、かつ、前記分割された複数のサセプタのいずれにも１以上の給電ポイントが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記３本以上の給電棒の少なくとも１本が接続され、前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に直列に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００３３】
これによれば、単一の又は複数の同一円周上に３以上の給電ポイントが位置づけられるため、上述した理論により誘電磁場の発生を抑制することができるとともに、サセプタが互いに対称的な形状に分割されているため、各サセプタにおける高周波電力の分布を平滑化しやすくなる。この結果、均一な電力供給に基づきより安定したプロセスを実現することができる。
【００３４】
前記測定用コンデンサの容量Ｃは、シース容量Ｃシースの４．２倍以下であってもよく、シース容量Ｃシースの２．１倍以下であることが好ましい。
【００３５】
かかる範囲であれば、測定用コンデンサを用いた計測に測定誤差が入り込む余地が小さい。よって、測定用コンデンサの容量を上記のように適正化することにより、測定誤差の小さい実測値に基づき、さらに精度の高いフィードバック制御を実現することができる。
【００３６】
前記３本以上の給電棒は、互いに平行に配置されていてもよい。また、前記３本以上の給電棒は、前記サセプタに垂直に挿入されていてもよい。
【００３７】
このように構成することにより、３本以上の電源線に前記高周波電源から同一方向に電流が流れた場合、これに応じて発生する誘電磁場を全体として確実にキャンセルすることができる。
【００３８】
上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法であって、高周波電源から高周波電力を出力し、被処理体を載置するサセプタに位置する複数の給電ポイントを介して前記複数の給電ポイントに一対一に接続された複数の電源線から前記サセプタに前記高周波電力を供給し、各給電ポイントに応じたプラズマに関するパラメータをセンサにより検出し、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法が提供される。
【００３９】
これによれば、複数の給電点からサセプタ内に均一に電力を供給するため、サセプタ内の一点のみから高周波電力を給電する場合に比べてサセプタ内の電力分布にバラツキが生じにくくなる。
【００４０】
また、前記プラズマ処理装置は、前記複数の第１の可変コンデンサと、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサとを有する整合器を備え、前記プラズマに関するパラメータとして前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧を前記センサにより検出し、前記検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御してもよい。
【００４１】
これによれば、測定用コンデンサに印加された電圧に基づき、高周波電源から出力される高周波電力及び整合器の基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサをフィードバック制御する。これにより、高周波電力および出力側と負荷側のインピーダンスを大まかに調整する。また、測定用コンデンサに印加された電圧に基づき、複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する。これによれば、伝播中の高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき、高周波電源から出力する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。この結果、被処理体全体に良好なプロセス処理を施すことができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように本発明によれば、被処理体を損傷させることなくプラズマに関するパラメータを測定することにより、サセプタに均一に高周波電力を供給することができる。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下の添付図面を参照しながら、本発明の第１〜第４の実施形態にかかるプラズマ処理装置について説明する。以下の各実施形態では、プラズマ処理装置の一例として、マイクロ波プラズマ処理装置の一形態であるＣＭＥＰ（Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置を挙げて説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については同一符号を付することにより重複説明を省略する。
【００４４】
（第１実施形態：多点給電）
まず、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置について、図１を参照しながら説明する。マイクロ波プラズマ処理装置１０は、処理容器１００と蓋体２００とを有している。処理容器１００は、その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理容器１００と蓋体２００との接触面にはＯリング２５０が配設されている。これにより処理容器１００は密閉され、プラズマ処理を施す処理室Ｕが画成される。処理容器１００および蓋体２００は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
【００４５】
処理容器１００の底部には、基板Ｇを載置するサセプタ（載置台）１０５が絶縁体１１０を介して設置されていて、これにより、サセプタ１０５と処理容器１００とは電気的に絶縁される。サセプタ１０５の内部には電極板１１５が埋設されている。
【００４６】
サセプタ１０５の内部の給電ポイントＡ１〜Ａ４は、給電棒Ｂ１〜Ｂ４の先端に位置し、図１のＩ−Ｉ面にてサセプタ１０５を切断した図２に位置関係を示したように、給電ポイントＡ１〜Ａ４の近傍には測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４が埋め込まれている。給電棒Ｂ１〜Ｂ４には、整合器１２５を介して高周波電源（ＲＦ）１３０が接続されている。高周波電力Ｐｗは、高周波電源１３０から出力され、整合器１２５、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝搬して４つの給電ポイントＡ１〜Ａ４を介してサセプタ１０５に供給され、これにより、所定のバイアス電圧が印加される。高周波電源１３０は接地されている。
【００４７】
給電棒Ｂ１〜Ｂ４が貫通する処理容器１００の底壁にはＯリング１３５が配設され、これにより、処理容器１００の内部は密閉されている。なお、給電棒Ｂ１〜Ｂ４は、サセプタ１０５に設けられた複数の給電ポイントＡにてサセプタ１０５に接続される複数の電源線の一例である。電源線は、サセプタ１０５に垂直に挿入され、互いに平行に配置されることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、棒状であっても線状であってもよい。
【００４８】
整合器１２５は、高周波電源１３０と給電ポイントＡ１〜Ａ４との間にて基幹電源線ＢＢおよび４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４に接続されている。整合器１２５は、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４にそれぞれ直列に接続された可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４（第１の可変コンデンサに相当）、インダクタＬおよび基幹電源線ＢＢと接地線との間に接続された可変コンデンサＣｆ（第２の可変コンデンサに相当）を有している。整合器１２５は、高周波電源１３０の出力インピーダンス（電源側インピーダンス）と負荷インピーダンス（整合器及びプラズマ側インピーダンス）とを見かけ上一致させるように機能する。
【００４９】
サセプタ１０５の周囲には、処理室Ｕ内のガスを好ましい流れに制御するためのバッフル板１５０が設けられている。処理容器１００の底部には、処理容器１００の外部に設けられた真空ポンプ（図示せず）が備えられている。真空ポンプは、ガス排出管１５５を介して処理容器１００内のガスを排出することにより、処理室Ｕを所望の真空度まで減圧する。
【００５０】
蓋体２００には、６本の方形導波管２０５、スロットアンテナ２１０および複数枚の誘電体板２１５が設けられている。６本の方形導波管２０５は、その断面形状が矩形状であり、蓋体２００内にて等間隔に配置されている。方形導波管２０５の内部は誘電部材２０５ａにより充填されている。方形導波管２０５は、図示しないマイクロ波源と連結している。
【００５１】
スロットアンテナ２１０は、アルミニウムなどの金属であって非磁性体により形成されている。スロットアンテナ２１０には、各方形導波管２０５の下面にてスロット２１０ａ（開口）がそれぞれ等間隔に開けられている。各スロット２１０ａの内部には誘電部材２１０ａ１が充填されている。
【００５２】
各誘電体板２１５はタイル状に形成されていて、格子状の金属梁２２０に支持されながらスロット２１０ａの下面に位置するように取り付けられる。これにより、多数の誘電体板２１５が、天井面全体に等ピッチでアレイ状に配置される。金属梁２２０の内部にはガス導入管２２５が貫通している。
【００５３】
各誘電体板２１５は、石英ガラス、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、サファイア、ＳｉＮ、セラミックスなどの誘電材料を用いて形成されている。各誘電体板２１５の基板Ｇと対向する面には凹凸が形成されている。これにより、各誘電体板２１５から供給されるマイクロ波の電界エネルギーの強度をより均一にすることができる。
【００５４】
冷却水配管４００には、冷却水供給源４０５が接続されていて、冷却水供給源４０５から供給された冷却水が冷却水配管４００内を循環して冷却水供給源４０５に戻ることにより、蓋体２００は、所望の温度に保たれるようになっている。
【００５５】
ガス供給源５００は、ガスライン５０５を介してガス導入管２２５と連通する。各バルブの開閉および各マスフローコントローラの開度（いずれも図示せず）をそれぞれ制御することにより、所望の濃度のガスがガスライン５０５及びガス導入管２２５から処理容器１００内に供給される。
【００５６】
以上に説明した構成により、マイクロ波源から出力された、たとえば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、各方形導波管２０５を伝搬し、各スロット２１０ａを通って各誘電体板２１５を等方向に透過し、各誘電体板の下面から処理室Ｕ内に放射されるようになっている。処理室Ｕに放射されたマイクロ波は、ガス導入管２２５から各誘電体板２１５の近傍に導入されたガスを励起させ、これにより、天井面の下方にてプラズマが生成される。基板Ｇには、生成されたプラズマの作用によりエッチングや成膜などのプラズマ処理が施される。
【００５７】
サセプタ１０５には、高周波電源１３０から出力される高周波電力により所定のバイアス電圧が印可され、このエネルギーによってプラズマに含まれるイオンがサセプタに向かって引き込まれる。つまり、サセプタ１０５に供給する高周波電力（パワー）を増やすと、プラズマ中のイオンが基板Ｇに衝突する際のエネルギーを増加させることができる。よって、高周波電力の供給状態の変化は、たとえば、プロセス速度の変化をしてしまう等の事態を生させる可能性がある。このため、高周波電力の供給状態の管理は、プラズマ処理において非常に重要である。
【００５８】
ところが、処理容器１００とサセプタ１０５あるいは給電棒Ｂとの間には静電容量Ｃ（寄生容量）が発生する。また、高周波では、給電棒にかなりの電圧降下を生じさせるインダクタンスＬが存在する。このようにして発生する整合器１２５の下流側（プラズマ側）のインピーダンスにより、高周波電力が給電棒を伝播中、高周波電力にかなりの損失が生じる。つまり、整合器１２５の下流側のインピーダンスが大きければ大きいほど、プラズマの制御に利用することができる高周波電力は小さくなる。
【００５９】
一方、整合器１２５の下流側にて発生する容量性成分および誘導性成分の状態は、装置の寸法、材質だけでなく、処理容器１００やサセプタ１０５の壁面に堆積する堆積物の量や種類などによっても変化する。よって、整合器１２５の下流側のインピーダンスには、いろいろな要因から予測できない変化が生じ、これに応じて、給電棒Ｂを伝播中の高周波電力に予測できない損失が発生する。
【００６０】
そこで、基板Ｇの上部表面に電気プローブを直接取り付け、電気プローブによりサセプタに印加されたバイアス電圧を直接測定し、測定されたバイアス電圧からサセプタに供給された高周波電力を求め、サセプタに供給すべき高周波電力の理想値と求められた高周波電力の値と差から、サセプタに供給される高周波電力を理想値に近づけるようにフィードバック制御する方法も考えられる。この方法では、給電棒を伝播中に高周波電力にどの程度の損失が生じたかを問題する必要がなく、実測されたバイアス電圧に基づき高周波電力をフィードバック制御することができる。
【００６１】
しかしながら、上記フィードバック制御方法では、電気プローブを被処理体に直接接触させてバイアス電圧を測定するため、被処理体の損傷を考慮して測定用の被処理体を用いなければならない。
【００６２】
そこで、本実施形態では、サセプタ１０５に測定用のコンデンサを埋め込み、プラズマに関するパラメータの一つとして測定コンデンサの両極の電圧を測定し、この測定値をフィードバック制御方法に用いる。これにより、被処理体を損傷させることなく、サセプタに均一に高周波電力を供給するフィードバック制御方法を実現することができる。以下では、測定用コンデンサを用いたフィードバック制御方法を具体的に説明する。
【００６３】
（計測方法）
まず、基板直下の高周波電力を予測するために測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧を測定するセンサＳｒ１〜Ｓｒ４について説明する。センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、図１に示した２本のプローブ６００およびオシロスコープ６０５をそれぞれ有している。各センサＳｒの２本のプローブ６００は、その一端にて測定用コンデンサＣｐの上部金属板および下部金属板に接続されている。各プローブ６００の他端は、処理容器１００の底壁を貫通して、処理容器１００の外部に置かれたオシロスコープ６０５に接続されている。オシロスコープ６０５は接地されている。各プローブ６００が貫通する処理容器１００の底壁には、Ｏリング６１０が配設され、これにより、処理容器１００の内部は密閉されている。
【００６４】
センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、所定時間が経過するたびに測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧Ｖ１〜Ｖ８を検出し、検出した電圧Ｖ１〜Ｖ８を制御装置７００に伝えるようになっている。このようにして、センサＳｒ１〜Ｓｒ４は、高周波電源１３０から基幹電源線ＢＢ、整合器１２５及び４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４を介して測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４に印加される高周波電力（電圧）を、プラズマに関するパラメータとして計測する。なお、プラズマに関するパラメータとしては、測定用コンデンサＣｐの両極の電圧値だけでなく、たとえば、電流値であってもよい。
【００６５】
（制御装置）
つぎに、制御装置７００について説明する。図３にハードウエア構成を示したように、制御装置７００は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された電圧Ｖ１〜Ｖ８を入力し、高周波電源１３０及び整合器１２５をフィードバック制御するための高周波電力Ｐｗ、可変コンデンサＣｆの容量、４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４の容量を示した制御信号を出力する。
【００６６】
具体的には、制御装置７００は、８つの波形整形回路７００ａ１〜７００ａ８、４つの電圧・位相比較器７００ｂ１〜７００ｂ４および制御回路７００ｃを有している。波形整形回路７００ａ１〜７００ａ８は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された電位Ｖ１〜Ｖ８を入力し、それぞれ波形整形する。電圧・位相比較器７００ｂ１〜７００ｂ４は、波形整形された電圧Ｖ１〜Ｖ８を入力し、電圧Ｖ１及びＶ２、電圧Ｖ３及びＶ４、電圧Ｖ５及びＶ６、電圧Ｖ７及びＶ８の振幅差および位相差をそれぞれ求める。制御回路７００ｃは、波形整形された各電圧Ｖ１〜Ｖ８の振幅差および位相差に基づき、サセプタ１０５に印加する高周波電力Ｐｗ、可変コンデンサＣｆの容量及び４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４の容量を求める。
【００６７】
（電力算出方法）
つぎに、給電ポイントＡの電力Ｐの算出方法について、給電ポイントＡ１の電力Ｐ１の算出方法を例に挙げて説明する。まず、測定用コンデンサの両極の電圧Ｖ１，Ｖ２を、周波数成分（すなわち、高周波電源から出力される高周波信号の周波数を基本波とする高調波成分）に分解することにより次式（１）を導く。ここで、ｋは高調波の次数、Ｉは計測ポイントの位置を示す。このとき、係数は、最小二乗法により決定される。
【数１】
【００６８】
つぎに、電圧Ｖ１，Ｖ２の差分から次式（２）を求める。
【数２】
【００６９】
つぎに、各周波数で電流の振幅Ｍｋ、位相φｋを計算する。具体的には、ΔＶにｊωＣを掛けてコンデンサに流れる電流Ｉを求める代わりに、電圧Ｖ１，Ｖ２の振幅差ＭΔＶｋにｋωＣを掛け、電圧Ｖ１，Ｖ２の位相差φΔＶｋにπ／２を足す。結果をそれぞれＭＩｋ，φＩｋとすると、次式（３）が成り立つ。
【数３】
【００７０】
振幅ＭIｋ、ＭＶIｋの実効値および力率（ｃｏｓ（φIｋ−φＶIｋ））から、コンデンサに印加された電力Ｐが次式（４）のように求められる。
【数４】
【００７１】
このようにして、基板近傍の実測値Ｖ１〜Ｖ８に基づいて求められた４つの電力値Ｐ１〜Ｐ４は、基板直下の高周波電力、すなわち、プラズマの制御に消費可能な電力にほぼ等しいと考えられる。また、式（４）により算出される電力Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれに含まれる計測誤差は、コンデンサの容量をシース容量の４．２倍以下（好ましくは２．１倍以下）にすることにより充分に小さくすることができる。これは、特願０７−９４９６５に記載した理由および実験から実証されている。
【００７２】
このようにして、シース容量の４．２倍以下（好ましくは２．１倍以下）の容量をもつ測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧Ｖ１〜Ｖ８の実測値に基づき、式（４）を用いてサセプタ１０５に印加される高周波電力Ｐ１〜Ｐ４を求めることにより、サセプタ１０５に供給された基板直下の高周波電力を正確に把握することができる。
【００７３】
(フィードバック制御)
つぎに、制御装置７００により実行されるフィードバック制御処理について、図４に示したフローチャートを参照しながら詳しく説明する。このフィードバック制御処理は、プロセス中、所定時間が経過するたびに繰り返し行われる。
【００７４】
なお、制御装置７００は、図示しないＣＰＵ、記憶領域（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、入出力インターフェース、データバス、アドレスバスを有している。ＣＰＵは、記憶領域に格納したフィードバック制御処理を実行するためのプログラムを起動し、記憶領域に記憶されたデータや入出力インターフェースを介して外部から入力したデータを用いながらフィードバック制御処理を実行する。たとえば、記憶領域には、膜に混入させるイオン量により定められる膜質Ｄとその膜質Ｄを得るための電力Ｐとの相関関係を示した図６のテーブルＴｂが予め記憶されている。ここでは、目標とする膜質Ｄｓを得るために、初期状態では高周波電源１３０から電力Ｐｓが出力されることとする。
【００７５】
フィードバック制御処理は、ステップＳ４００から開始され、制御装置７００は、ステップＳ４０５にて、センサＳｒ１〜Ｓｒ４を用いて測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４の両極の電圧Ｖ１〜Ｖ８を検出する。つぎに、ステップＳ４１０に進んで、制御装置７００は、検出した電圧Ｖ１〜Ｖ８を波形整形する。
【００７６】
ついで、ステップＳ４１５に進み、制御装置７００は、波形整形された電圧Ｖ１〜Ｖ８を上式（１）〜(４)に代入することにより、給電ポイントＡ１〜Ａ４に印加された高周波電力Ｐ１〜Ｐ４を算出する。つぎに、制御装置７００は、ステップＳ４２０にて４つの給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力Ｐ１〜Ｐ４に基づき、サセプタ１０５に供給された高周波の電力分布を求め、最小電力値Ｐｍｉｎを求める。たとえば、図５には、サセプタ１０５の電極板１１５の各位置に供給された電力分布が示されている。たとえば、給電ポイントＡ１〜Ａ４の高周波電力Ｐ１〜Ｐ４により電極板１１５の電力分布が曲線Ｈａで表されたとする。これにより、サセプタ１０５に供給された最小電力値Ｐｍｉｎが導き出される。
【００７７】
最小電力値Ｐｍｉｎがサセプタ１０５に印加されている場合、図６によれば、形成された膜の膜質Ｄｍｉｎは目標とする膜質Ｄｓと異なっているため、欲する膜の特性からずれている。そこで、制御装置７００は、ステップＳ４２５にて、テーブルＴｂに基づき目標とする膜質Ｄｓが得られる電力Ｐｓと算出された最小電力値Ｐｍｉｎとの差分Ｄｆ（＝Ｐｍｉｎ−Ｐｓ）を求め、ステップＳ４３０にて差分Ｄｆが「０」以上と判定された場合、図６のテーブルＴｂに示したように、サセプタ１０５に印加された電力Ｐｍｉｎは理想の電力Ｐｓより大きいので、ステップＳ４３５にて高周波電源１３０から出力する電力Ｐｗを差分Ｄｆだけ小さくするようにフィードバック制御する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈａは、電力分布Ｈｂに補正され、各給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力値Ｐ１〜Ｐ４は、電力値Ｐｃ１〜Ｐｃ４に補正される。
【００７８】
つぎに、制御装置７００は、ステップＳ４４０にてフィードバック制御後の各給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力値Ｐｃ１〜Ｐｃ４を目標とする電力値Ｐｓに合致させるために必要な損失成分ｌｓ１〜ｌｓ４を求める。ついで、制御装置７００は、ステップＳ４４５にて高周波電力Ｐｗが給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝搬中、損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけ電力をロスしながら各給電ポイントＡ１〜Ａ４まで供給されるように、可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆをフィードバック制御し、ステップＳ４９５に進んで本処理を一旦終了する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈｂは、電力分布Ｈｃに補正され、各給電ポイントＡ１〜Ａ４の電力値Ｐｃ１〜Ｐｃ４は、すべて目標電力値Ｐｓに補正される。この結果、電極板１１５に一様に電力が供給される。
【００７９】
一方、ステップＳ４３０にて差分Ｄｆが「０」の値より小さいと判定された場合、図６のテーブルＴｂに示したように、サセプタ１０５に印加された電力Ｐｍｉｎ’は理想の電力Ｐｓより小さい。よって、制御装置７００は、ステップＳ４５０に進んで、高周波電源１３０から出力する電力Ｐｗを差分Ｄｆ’だけ大きくするようにフィードバック制御する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈａ’は、電力分布Ｈｂに補正される。この状態で、前述したステップＳ４４０及びステップＳ４４５を実行して、高周波電力Ｐｗが所望量だけ損失しながら各給電ポイントＡ１〜Ａ４まで供給されるように、可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆをフィードバック制御し、ステップＳ４９５に進んで本処理を一旦終了する。これにより、図５に示したサセプタ１０５の電力分布Ｈｂは、電力分布Ｈｃに補正される。この結果、電極板１１５に一様に電力が供給される。
【００８０】
これによれば、最初に高周波電源１３０から出力される高周波電力Ｐｗをフィードバック制御することにより、サセプタに供給された電力の最小値Ｐｍｉｎを目標値Ｐｓに合わせ、つぎに、可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆをフィードバック制御することにより、伝搬中の高周波電力に損失ｌｓを発生させ、これにより、電極板１１５の電力分布を均一にする。
【００８１】
たとえば、図５に示したように、各給電ポイントＡ１〜Ａ４に供給された高周波電力Ｐ１〜Ｐ４が高周波電力Ｐｃ１〜Ｐｃ４に補正された場合、高周波電力Ｐｃ１〜Ｐｃ４が給電棒Ｂ１〜Ｂ４を伝播して給電ポイントＡ１〜Ａ４に到達するまでに、給電棒Ｂ１ではｌｓ１のロスが生じ、給電棒Ｂ２ではｌｓ２のロスが生じ、給電棒Ｂ３ではｌｓ３のロスが生じ、給電棒Ｂ４ではｌｓ４のロスが生じる。これにより、補正後の電力分布曲線Ｈｂは、フラットな直線Ｈｃに補正される。この結果、目標電力Ｐｓをサセプタ１０５に均一に供給することができ、均一な高周波電力のエネルギーにより、基板全体に目標とする膜質Ｄｓの薄膜を形成することができる。
【００８２】
（可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４、Ｃｆのフィードバック制御）
ここで、ステップＳ４３５にて実行される整合器１２５の可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４及び可変コンデンサＣｆのフィードバック制御について、図７Ａ〜図７Ｅを参照しながら具体的に説明する。
【００８３】
図７Ａは、高周波電源１３０、整合器１２５及び処理室Ｕの等価回路を示している。ここで、処理室Ｕの内部は容量成分Ｃｓと抵抗成分Ｒｓに置き換えられる。この等価回路において、図７Ｂに示した各可変コンデンサＣｍ１、Ｃｍ２、Ｃｍ３、Ｃｍ４を含む各直列回路にて損失成分ｌｓ１、ｌｓ２、ｌｓ３、ｌｓ４が発生するようにそれぞれの可変コンデンサＣｍ１、Ｃｍ２、Ｃｍ３、Ｃｍ４を調整する。
【００８４】
たとえば、整合器のインダクタＬと可変コンデンサＣｍ１とプラズマ側の容量成分Ｃｓとからなる合成インピーダンスにより伝搬中の高周波電力に損失成分ｌｓ１が発生するように可変コンデンサＣｍ１を調整する。これらは直列回路を構成しているので、可変コンデンサＣｍ１の容量を調整することにより、高周波電源１３０から出力される高周波電力に対してインピーダンスをほぼ０にする直列共振が可能であるが、ここではＬ成分、すなわち、損失成分ｌｓ１を残すように可変コンデンサＣｍ１を調整する。他の可変コンデンサＣｍ２〜Ｃｍ４もそれぞれ同様に調整する。この結果、インダクタＬ、可変コンデンサＣｍ（Ｃｍ１〜Ｃｍ４）及びプラズマ側の容量成分Ｃｓが、図７Ｃに示した各損失成分ｌｓ（ｌｓ１〜ｌｓ４）に置き換えられる。
【００８５】
つぎに、図７Ｃに示した直列回路のＬとＲの成分である損失成分ｌｓ(ｌｓ１〜ｌｓ４)及び抵抗値Ｒｓを、図７Ｄに示した並列回路のＬ成分がインダクタｌｐ（ｌｐ１〜ｌｐ４）、Ｒ成分が所望の抵抗値Ｒｐになるように可変コンデンサＣｍ（Ｃｍ１〜Ｃｍ４）を調整する。
【００８６】
最後に、可変コンデンサＣｆ及び４つのインダクタ成分（ｌｐ１〜ｌｐ４）からなる並列回路の可変コンデンサＣｆを調整して、高周波電源１３０から出力される高周波に対してインピーダンスが無限大となるように並列共振させる。これにより、図７Ｅに示したように、高周波電源１３０側から見たプラズマ側のインピーダンスは、所望の抵抗値Ｒｐのみでリアクタンス（Ｌ及びＣ）成分がない状態となる。
【００８７】
以上に説明したように、本実施形態にかかるフィードバック制御方法によれば、整合器１２５の基幹電源線ＢＢに接続された可変コンデンサＣｆを調整（フィードバック制御）することにより、高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとをマッチングさせる。また、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続された４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４を調整（フィードバック制御）することにより、伝搬中の高周波電力に所定のロスを生じさせる。これにより、高周波電力をサセプタ内の４つの給電ポイントに均一に供給することができる。
【００８８】
また、本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、各給電ポイント近傍のバイアス電圧を検出するセンサＳｒが設けられていて、センサＳｒにより検出された給電ポイント毎の電圧に基づき、複数の給電棒Ｂに一対一に接続された複数の可変コンデンサＣｍがフィードバック制御される。これによれば、給電棒Ｂを伝播中の高周波電力に予測できない損失が発生してもそれに左右されることなく、サセプタ１０５に実際に印加された電圧を正確に測定することができる。これにより、給電ポイントの実測電圧に基づいて精度の高いフィードバック制御を実現することができる。この結果、近年の基板Ｇの大面積化に伴い大型化したサセプタであっても、サセプタ全体に均一に所望の高周波電力を供給することができ、均一な高周波電力のエネルギーを用いて良好なプロセスを実現することができる。
【００８９】
また、センサＳｒは、複数の給電ポイントＡの近傍にて複数の給電ポイントＡに一対一に設けられた複数の測定用コンデンサＣｐの両極の電圧を検出し、検出された電圧に基づきフィードバック制御が行われる。よって、この方法では、電気プローブを基板Ｇに直接接触させてバイアス電圧を測定する方法に比べて、測定用のダミー基板を製品用の基板とは別に用意する必要がない。また、この方法では、プロセス中に同時に計測が可能なので製品の生産性を低下させない。これらの理由から、本実施形態のフィードバック制御方法によれば、生産性を低下させることなく、精度の高いフィードバック制御が可能となり、サセプタ全体により均一に高周波電力を供給することができる。
【００９０】
（第２実施形態：分割サセプタ）
つぎに、第２実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０について、図８及び図９を参照しながら説明する。第２実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０では、サセプタ１０５を中央にて２分割している点で第１実施形態と異なる。
【００９１】
具体的には、図８のＩＩ−ＩＩ面にてサセプタ１０５を切断した図９に示したように、サセプタ１０５は左右に位置するサセプタ１０５ｄ１及びサセプタ１０５ｄ２の２つに分割され、分割された２つのサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２のそれぞれには、給電ポイントＡ１及びＡ２、給電ポイントＡ３及びＡ４を介して図８に示した給電棒Ｂ１及びＢ２、給電棒Ｂ３及びＢ４がそれぞれ接続されている。制御装置７００は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ４にかかる電圧Ｖ１〜ｖ８に基づき、給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続された可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４をそれぞれフィードバック制御する。これにより、２つに分割されたサセプタ１０５のそれぞれに供給される高周波電力が制御される。
【００９２】
これによれば、分割された２つのサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２のそれぞれに２つずつ給電ポイントが位置付けられる。２つのサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２は互いに分離しているので、測定用コンデンサＣｐを用いた電圧の実測時に互いに干渉しないため、より精度の高い実測値を得ることができる。また、一般的に、大面積のサセプタ１０５に対して電力分布の均一性を保つ制御より、大面積のサセプタ１０５をいくつかに分割して、分割されたサセプタ毎に電力分布を管理するほうが、サセプタの面積が小さい分だけ容易である。したがって、本実施形態では、大面積のサセプタ１０５を複数のサセプタに分割し、分割サセプタ毎に高周波電力の供給をフィードバック制御することにより、より均一に高周波電力を供給することができる。その結果、基板Ｇの処理ムラをなくし、基板全体により良好なプロセス処理を施すことができる。
【００９３】
なお、分割したサセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２間の空間Ｓｐに誘電体や絶縁材を充填させる必要はない。空間Ｓｐにそれらの部材を充填させなくても、異常放電などの問題は生じないためである。
【００９４】
（第３実施形態：磁場レス）
つぎに、第３実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。第３実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０では、サセプタ１０５内の電極板１１５の同一円周上に３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３が位置づけられるように３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３が接続されている点で、給電ポイントＡおよび給電棒Ｂの配置にそのような位置の制限がない第１実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０と異なる。
【００９５】
具体的には、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ面にてサセプタ１０５を切断した図１１に示したように、３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３は、中心Ｏに対する円Ｃの円周上に位置づけられる。制御装置７００は、図１０に示した各センサＳｒ１〜Ｓｒ３により検出された各給電ポイント近傍の測定用コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ３にかかる電圧Ｖ１〜Ｖ６に基づき、３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３に一対一に接続された３つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ３、可変コンデンサＣｆおよび高周波電力Ｐｗのそれぞれをフィードバック制御する。これにより、高周波電源１３０から３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３を伝搬し、３つの給電ポイントＡ１〜Ａ３からサセプタ１０５に供給される高周波電力が制御される。
【００９６】
これによれば、３本の給電棒Ｂを介して同一円周上に設けられた３つの給電ポイントＡからサセプタ１０５に高周波電力が供給される。各給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、紙面の背面側から手前に向けて電流が流れている。この場合、各給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３が発生する。各誘導磁場ｍ１、ｍ２、ｍ３は、同一円周上の位置から発生しているので、互いに均等に渦巻き状に干渉し合い、全体として互いに逆回り誘導磁場Ｍａ、Ｍｂを形成する。この２つの誘導磁場Ｍａ、Ｍｂは打ち消し合う。このようにして、３本以上の給電棒からサセプタに高周波電力を供給する際、サセプタ下部にて給電棒の外周に発生した誘導磁場をキャンセルすることができる。これにより、サセプタ下部に発生した誘導磁場によってサセプタ下部にプラズマが発生し、プロセス処理に必要なプラズマが乱れることを防止することができる。
【００９７】
また、サセプタ下部に誘電磁場が発生すると、その誘電磁場によりサセプタ下部にて電流が発生し、サセプタの電位がサセプタ直上のシース電圧に対応したバイアス電圧の本来の値に対応せず、バイアス電圧に誘電磁場の発生により生じた電流に対応する電圧分を加えた値になってしまう。このため、折角、サセプタ内の測定用コンデンサＣｐを用いてバイアス電圧を直接計測しても、投入された高周波電力の利用効率が悪く、フィードバック制御の効果が充分に得られない。
【００９８】
しかしながら、かかる構成によれば、誘導磁場の発生を抑制する位置に３本以上の給電棒が配置され、これにより、サセプタ１０５に高周波電力Ｐｗを多点給電するため、誘導磁場の影響を受けて高周波電力の利用効率を落とすことなく、安定したプロセスを実現することができる。
【００９９】
３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３は、互いに平行に配置されている。これにより、３本の給電棒Ｂ１〜Ｂ３に高周波電源１３０から同一方向に電流が流れた場合、これに応じて発生する誘電磁場を全体として確実にキャンセルすることができる。
【０１００】
なお、同一円周上に設けられた３以上の給電ポイントＡにて３本以上の給電棒Ｂがサセプタ１０５に接続される必要がある。「同一円周上に設けられた３以上の給電ポイント」としたのは、１本の給電棒Ｂでは右ねじの法則により発生した誘導磁場をキャンセルすることはできないのと同様、２本の給電棒Ｂを用いても誘導磁場をキャンセルすることはできないためである。
【０１０１】
その理由について、図１２を参照しながら説明する。中心点Ｏに対して同一円周Ｃ上に設けられた２つの給電ポイントＡ１，Ａ２にて２本の給電棒Ｂ１、Ｂ２がサセプタ１０５に接続されている場合、各給電棒Ｂ１、Ｂ２には、右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１、ｍ２が発生する。
【０１０２】
各誘導磁場ｍ１、ｍ２は、同一円周上の各給電ポイントＡ１、Ａ２から発生しているので、互いに均等に干渉し合い、給電棒Ｂ１，Ｂ２の内側にて打ち消し合うが、給電棒Ｂ１，Ｂ２の外側にて生成された誘導磁場Ｍａはキャンセルされず、残ってしまう。このように、給電棒が２本の場合、誘導磁場をキャンセルすることができず、誘導磁場によりプラズマが乱れる場合が生じる。
【０１０３】
また、１つの円周上に設けられた３以上の給電ポイントにて３本以上の給電棒がサセプタに接続されていても、他の給電ポイントが１つまたは２つである場合、誘導磁場をキャンセルすることはできない。その理由について、図１３を参照しながら説明する。中心点Ｏに対して同一円周Ｃ上に設けられた４つの給電ポイントＡ１〜Ａ４にて４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４がサセプタ１０５に接続されている場合、各給電棒Ｂ１〜Ｂ４には右ねじの法則により時計と反対周りに誘導磁場ｍ１〜ｍ４が発生する。
【０１０４】
各誘導磁場ｍ１〜ｍ４は、同一円周上の各給電ポイントＡ１〜Ａ４から発生しているので、互いに均等に干渉し合い、給電棒Ｂ１〜Ｂ４の外側の誘導磁場Ｍａおよび内側の誘導磁場Ｍｂを形成して打ち消し合う。しかしながら、給電棒Ｂ５に電流を流すことにより発生する誘導磁場ｍ５はそのまま残ってしまう。このように、「同一円周上に設けられた３以上の給電ポイント」は、複数の円が存在する場合には、円毎に３以上の給電ポイントが必要であることを意味する。
【０１０５】
（第４実施形態）
つぎに、第４実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０について、図１４〜図１６を参照しながら説明する。第４実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０は、第２実施形態にて説明した複数の分割サセプタ、および、第３実施形態にて説明した３つ以上の給電ポイントの位置の特定による誘導磁場のキャンセル機能の両方の特徴を含んでいる。
【０１０６】
図１４のＩＶ−ＩＶ面にてサセプタ１０５を切断した図１５に示したように、サセプタ１０５は、縦中央及び横中央にて対称的に４分割されている。４つの分割サセプタ１０５ｄ１、１０５ｄ２、１０５ｄ３、１０５ｄ４には、各分割サセプタに跨った同一円周上に４つの給電ポイントＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が位置づけられるように、分割サセプタのいずれにも図１４の給電棒Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４がそれぞれ接続されている。制御装置７００は、センサＳｒ１〜Ｓｒ４により検出された給電ポイントＡ１〜Ａ４の電圧Ｖ１〜Ｖ８に基づき、４本の給電棒Ｂ１〜Ｂ４に一対一に接続された４つの可変コンデンサＣｍ１〜Ｃｍ４の容量をフィードバック制御するための制御信号を出力する。制御装置７００は、また、高周波電力Ｐｗ及び可変コンデンサＣｆの容量をフィードバック制御するための制御信号を出力する。
【０１０７】
これによれば、複数の分割サセプタ１０５に跨った同一円周上に４つの給電ポイントＡが位置づけられるため、上述した理由から誘電磁場の発生をキャンセルすることができるとともに、分割サセプタ１０５が互いに対称的な形状に分割されているため、各分割サセプタにおける高周波電力の分布を平滑化しやすくなる。このようにして、誘導磁場の発生を抑制しながら、上記フィードバック制御方法により分割サセプタに高周波電力を均一に供給することにより、安定したプロセスを実現することができる。
【０１０８】
（変形例）
サセプタ１０５を対称的に分割した他の例を図１６Ａ〜図１６Ｅに示す。図１６Ａでは、サセプタ１０５は、中央に１つ及び周囲に対称的に４つのサセプタに分割されている。２つの円Ｓ、Ｔの各円周上に給電ポイントＡ１〜Ａ４及び給電ポイントＡ５〜Ａ７が設けられている。これによれば、各円Ｓ、Ｔの円周上に位置する各給電ポイントに接続された、図示しない給電棒から発生する誘電磁場を図１１に示した原理によりキャンセルすることができる。なお、中央の分割サセプタに１つまたは２つの給電ポイントを設けることは好ましくない。図１２又は図１３に示した原理により誘導磁場が残るからである。
【０１０９】
図１６Ｂでは、サセプタ１０５は、上下に４つのサセプタと両端から中央に張り出した２つのサセプタとに分割されている。同一円周Ｃ上には各分割サセプタに１つずつ給電する給電ポイントＡ１〜Ａ６が設けられている。これによれば、円Ｃの円周上に位置する図示しない給電棒から発生する誘電磁場をキャンセルすることができる。
【０１１０】
分割サセプタは、図１６Ｃ〜図１６Ｅに例示したパターンであってもよい。いずれも分割サセプタに対称性があり、各分割サセプタに少なくとも１つの給電ポイントを有し、かつ、１または２以上の円の各円周上に３以上の各給電ポイントＡが位置づけられている。
【０１１１】
以上に説明した分割サセプタにおいても、１または２以上の円の各円周上に３以上の各給電ポイントをそれぞれ設けることにより、各円周上に位置する給電棒の外周に発生する誘電磁場をキャンセルすることができる。
【０１１２】
以上に説明した各実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置１０によれば、サセプタ１０５に埋設された測定用コンデンサＣｐの電圧を実測することにより、測定時に基板Ｇに損傷を与えることなく、測定された電圧値に基づきサセプタ１０５に供給された高周波電力Ｐを算出し、算出された高周波電力Ｐに基づいてサセプタ１０５に供給する高周波電力を精度良くフィードバック制御することができる。
【０１１３】
また、サセプタ１０５を分割することによりゾーン制御が可能となり、大面積のサセプタ１０５においても、各分割サセプタへの均一な電力供給が容易となる。また、複数の給電棒を用いた多点給電により、大面積のサセプタ１０５においても、サセプタへの均一な電力供給が容易となる。さらに、３本以上の給電棒を同心円状に配置することにより、高周波電力供給時に発生する誘導磁場をキャンセルすることができる。これらの作用の1つ又は２つ以上の組み合わせにより、経時変化や機差に左右されないサセプタ１０５の電圧Ｖｄｃ制御が可能となる。
【０１１４】
なお、第１実施形態では、図５に示したように、高周波電力Ｐ１〜Ｐ４からサセプタ内の電力分布Ｈａを予測し、電力のフィードバック制御により電力分布を電力分布Ｈａから電力分布Ｈｂに補正した上で、各可変コンデンサＣｍ、Ｃｆの容量を制御することにより給電棒伝搬中の高周波電力を損失量ｌｓ１〜ｌｓ４だけ損失させ、これにより、サセプタ１０５への高周波電力分布を平坦化させた。
【０１１５】
しかしながら、各給電棒Ｂを伝搬中の電力の損失成分ｌｓは、必ずしも電力分布を平坦化させるように設定する必要はなく、たとえば、サセプタ１０５の外周側に最も高い電力が供給されるように各損失成分ｌｓを設定したり、サセプタ１０５の中心側に最も高い電力が供給されるように各損失成分ｌｓを設定したりすることも自由である。このように、本実施形態では、複数の給電棒Ｂに一対一に複数の可変コンデンサＣｍを設けたことにより、サセプタ１０５へ供給する高周波電源の平坦化や任意の傾斜制御が可能となる。
【０１１６】
上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、プラズマ処理装置の発明の実施形態を、プラズマ処理装置のフィードバック制御方法の実施形態とすることができる。
【０１１７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１８】
たとえば、上記実施形態では、プラズマ処理装置の一例としてＣＭＥＰプラズマ処理装置を挙げたが、本発明にかかるプラズマ処理装置はこれに限られず、たとえば、ラジアルラインスロットアンテナ（Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）を用いたＲＬＳＡプラズマ処理装置（マイクロ波プラズマ処理装置）や、誘導結合型（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）プラズマ処理装置、容量結合型プラズマ処理装置、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ処理装置、ダイポールリングマグネトロン（Ｄｉｐｏｌｅ Ｒｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ）プラズマ処理装置などのあらゆるプラズマ処理装置に利用することができる。
【０１１９】
また、本発明に係るプラズマ処理装置では、プラズマに関するパラメータ（たとえば、シース電圧）を検出するために、必ずしも各給電ポイント近傍にコンデンサを設けることを要しない。たとえば、センサは、電気プローブを基板の上部表面に直接取り付けることにより、プラズマに関するパラメータとしてサセプタのバイアス電圧を実測してもよい。この場合には、プローブを直接、基板表面に接触させるため、測定時には測定用の基板を使用するほうがよい。
【０１２０】
また、本発明に係るプラズマ処理装置のサセプタに載置される被処理体は、基板Ｇに限られず、シリコンウエハであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】制御装置のハードウエハ構成図である。
【図４】フィードバック制御処理を示したフローチャートである。
【図５】電極板の電力分布とその分布の補正を説明するための図である。
【図６】電力と膜質との相関関係の一例を示したテーブルである。
【図７Ａ】高周波電源、整合器及び処理室の等価回路を示した図である。
【図７Ｂ】直列共振と損失成分の設定を説明するための図である。
【図７Ｃ】可変コンデンサＣｍの調整を説明するための図である。
【図７Ｄ】直列回路から並列回路への変換を説明するための図である。
【図７Ｅ】並列共振と可変コンデンサＣｆの調整を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図９】図８のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図１１】図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図１２】誘導磁場をキャンセルできない場合の一例を説明するための図である。
【図１３】誘導磁場をキャンセルできない場合の他の例を説明するための図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。
【図１５】図１４のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図１６Ａ】分割サセプタの変形例である。
【図１６Ｂ】分割サセプタの他の変形例である。
【図１６Ｃ】分割サセプタの他の変形例である。
【図１６Ｄ】分割サセプタの他の変形例である。
【図１６Ｅ】分割サセプタの他の変形例である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０ マイクロ波プラズマ処理装置
１００ 処理容器
１０５，１０５ｄ１，１０５ｄ２，１０５ｄ３，１０５ｄ４ サセプタ
１１０ 絶縁体
１１５ 電極板
１２５ 整合器
１３０ 高周波電源
１３５，２５０，６１０ Ｏリング
２００ 蓋体
２０５ 方形導波管
２１０ スロットアンテナ
２１０ａ スロット
２１５ 誘電体板
２２０ 金属梁
２２５ ガス導入管
７００ 制御装置
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 給電ポイント
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ 給電棒
ＢＢ 基幹電源線
Ｃｐ，Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３，Ｃｐ４ 測定用コンデンサ
Ｃｍ，Ｃｍ１，Ｃｍ２，Ｃｍ３，Ｃｍ４，Ｃｆ 可変コンデンサ
Ｐｗ 高周波電力
ｍ，Ｍａ，Ｍｂ 誘導磁場
Ｓｒ，Ｓｒ１，Ｓｒ２，Ｓｒ３，Ｓｒ４ センサ
Ｔｂ テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するサセプタと、
高周波電力を出力する高周波電源と、
前記サセプタに位置する複数の給電ポイントにて前記サセプタに接続され、前記高周波電源から出力された高周波電力を前記複数の給電ポイントから前記サセプタに供給する複数の電源線と、
前記高周波電源と前記複数の電源線との間に設けられ、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサを含み、前記高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとをマッチングさせる整合器と、
各給電ポイント近傍のプラズマに関するパラメータをそれぞれ検出するセンサと、
前記センサにより検出された各給電ポイントのプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する制御装置と、を備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記センサは、前記複数の給電ポイントの近傍に配設された複数の測定用コンデンサの両極の電圧を検出し、
前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の給電ポイントの各々に供給された高周波電力を算出し、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかに供給される高周波電力に所望の損失量が生じるように前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項２に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記算出された高周波電力に基づき、前記サセプタに供給された高周波電力の最小電力値を求め、前記最小電力値に応じて前記高周波電源から出力する高周波電力を増減させる請求項３に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御装置は、各給電ポイントに供給される高周波電力が前記最小電力値に応じた値になるように前記各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、前記算出された損失量が発生するように各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項４に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記各給電ポイントに供給される高周波電力が前記最小電力値に等しい値となるように前記各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、前記算出された損失量が発生するように前記各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項５に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記整合器は、前記複数の第１の可変コンデンサに加え、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサを有し、
前記制御装置は、前記センサにより検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項３〜６のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記サセプタは、複数に分割され、
前記分割された複数のサセプタのそれぞれには、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記複数の電源線の少なくともいずれかが接続され、
前記制御装置は、前記分割されたサセプタのそれぞれに位置する給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に直列に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１〜７のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記複数の電源線は、前記サセプタの同一円周上に位置した３以上の給電ポイントにて前記サセプタに接続される３本以上の給電棒から構成され、
前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に一対一に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１〜８のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記サセプタに埋設された電極板をさらに備え、
前記３本以上の給電棒は、前記サセプタ内の電極板の同一円周上に位置する３以上の給電ポイントにて前記電極板に接続される請求項９に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記サセプタは、対称的に複数に分割され、
前記分割された複数のサセプタのうち同一サセプタ内の同一円周上又は複数のサセプタに跨った同一円周上であって、かつ、前記分割された複数のサセプタのいずれにも１以上の給電ポイントが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記３本以上の給電棒の少なくとも１本が接続され、
前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に直列に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項９または請求項１０のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記３本以上の給電棒は、互いに平行に配置される請求項９〜１１のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記３本以上の給電棒は、前記サセプタに垂直に挿入される請求項９〜１２のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記測定用コンデンサの容量Ｃは、シース容量Ｃシースの４．２倍以下である請求項２〜１３のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記測定用コンデンサの容量Ｃは、シース容量Ｃシースの２．１倍以下である請求項２〜１３のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１６】
ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法であって、
高周波電源から高周波電力を出力し、
被処理体を載置するサセプタに位置する複数の給電ポイントを介して前記複数の給電ポイントに一対一に接続された複数の電源線から前記サセプタに前記出力された高周波電力を供給し、
各給電ポイントに応じたプラズマに関するパラメータをセンサにより検出し、
前記検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法。
【請求項１７】
前記プラズマ処理装置は、前記複数の第１の可変コンデンサと、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサとを有する整合器を備え、
前記プラズマに関するパラメータとして前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧を前記センサにより検出し、
前記検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１６に記載されたプラズマ処理装置のフィードバック制御方法。
【請求項１】
ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器の内部に設けられ、被処理体を載置するサセプタと、
高周波電力を出力する高周波電源と、
前記サセプタに位置する複数の給電ポイントにて前記サセプタに接続され、前記高周波電源から出力された高周波電力を前記複数の給電ポイントから前記サセプタに供給する複数の電源線と、
前記高周波電源と前記複数の電源線との間に設けられ、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサを含み、前記高周波電源側のインピーダンスとプラズマ側のインピーダンスとをマッチングさせる整合器と、
各給電ポイント近傍のプラズマに関するパラメータをそれぞれ検出するセンサと、
前記センサにより検出された各給電ポイントのプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する制御装置と、を備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記センサは、前記複数の給電ポイントの近傍に配設された複数の測定用コンデンサの両極の電圧を検出し、
前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記複数の給電ポイントの各々に供給された高周波電力を算出し、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかに供給される高周波電力に所望の損失量が生じるように前記複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項２に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記算出された高周波電力に基づき、前記サセプタに供給された高周波電力の最小電力値を求め、前記最小電力値に応じて前記高周波電源から出力する高周波電力を増減させる請求項３に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御装置は、各給電ポイントに供給される高周波電力が前記最小電力値に応じた値になるように前記各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、前記算出された損失量が発生するように各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項４に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記各給電ポイントに供給される高周波電力が前記最小電力値に等しい値となるように前記各給電ポイントに高周波電力を伝搬させる際の損失量を算出し、前記算出された損失量が発生するように前記各第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項５に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記整合器は、前記複数の第１の可変コンデンサに加え、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサを有し、
前記制御装置は、前記センサにより検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項３〜６のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記サセプタは、複数に分割され、
前記分割された複数のサセプタのそれぞれには、前記複数の給電ポイントの少なくともいずれかが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記複数の電源線の少なくともいずれかが接続され、
前記制御装置は、前記分割されたサセプタのそれぞれに位置する給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に直列に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１〜７のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記複数の電源線は、前記サセプタの同一円周上に位置した３以上の給電ポイントにて前記サセプタに接続される３本以上の給電棒から構成され、
前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に一対一に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１〜８のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記サセプタに埋設された電極板をさらに備え、
前記３本以上の給電棒は、前記サセプタ内の電極板の同一円周上に位置する３以上の給電ポイントにて前記電極板に接続される請求項９に記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記サセプタは、対称的に複数に分割され、
前記分割された複数のサセプタのうち同一サセプタ内の同一円周上又は複数のサセプタに跨った同一円周上であって、かつ、前記分割された複数のサセプタのいずれにも１以上の給電ポイントが位置づけられるように、前記分割された複数のサセプタのいずれにも前記３本以上の給電棒の少なくとも１本が接続され、
前記制御装置は、前記センサにより検出された給電ポイント毎のパラメータに基づき、前記３本以上の給電棒に直列に接続された３以上の第１の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項９または請求項１０のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記３本以上の給電棒は、互いに平行に配置される請求項９〜１１のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記３本以上の給電棒は、前記サセプタに垂直に挿入される請求項９〜１２のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記測定用コンデンサの容量Ｃは、シース容量Ｃシースの４．２倍以下である請求項２〜１３のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記測定用コンデンサの容量Ｃは、シース容量Ｃシースの２．１倍以下である請求項２〜１３のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
【請求項１６】
ガスを励起することにより生成されたプラズマを用いて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法であって、
高周波電源から高周波電力を出力し、
被処理体を載置するサセプタに位置する複数の給電ポイントを介して前記複数の給電ポイントに一対一に接続された複数の電源線から前記サセプタに前記出力された高周波電力を供給し、
各給電ポイントに応じたプラズマに関するパラメータをセンサにより検出し、
前記検出された給電ポイント毎のプラズマに関するパラメータに基づき、前記複数の電源線に一対一に接続された複数の第１の可変コンデンサをフィードバック制御するプラズマ処理装置のフィードバック制御方法。
【請求項１７】
前記プラズマ処理装置は、前記複数の第１の可変コンデンサと、前記高周波電源と前記複数の電源線とを繋ぐ基幹電源線に接続された第２の可変コンデンサとを有する整合器を備え、
前記プラズマに関するパラメータとして前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧を前記センサにより検出し、
前記検出された前記各給電ポイント近傍の測定用コンデンサにかかる電圧に基づき、前記高周波電源から出力する高周波電力、前記複数の第１の可変コンデンサおよび前記第２の可変コンデンサをフィードバック制御する請求項１６に記載されたプラズマ処理装置のフィードバック制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１６Ｅ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１６Ｅ】
【公開番号】特開２００９−２３１２４８（Ｐ２００９−２３１２４８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８７９３（Ｐ２００８−７８７９３）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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