(57)【要約】【課題】フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整し、且つ、基板のエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側の基板のエッチングレートとの差を低減させることが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】例示的実施形態に係るプラズマ処理装置のチャンバ内には、基板支持器が設けられている。基板支持器は、下部電極及び静電チャックを有する。整合回路が、電源と下部電極との間で接続されている。第１の電気的パスが、整合回路と下部電極とを互いに接続している。下部電極とは別の第２の電気的パスが、整合回路からフォーカスリングへ電力を供給するように設けられている。シース調整器が、フォーカスリング上でのシースの上端の位置を調整するように構成されている。可変インピーダンス回路が、第１又は第２の電気的パス上に設けられている。【選択図】図１
2020096176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内で、その上に載置されるフォーカスリング及び基板を支持するように構成された基板支持器と、
周期性を有する電力を発生するように構成された電源と、
前記電源と前記下部電極との間で接続された整合回路と、
前記整合回路と前記下部電極とを互いに接続する第１の電気的パスと、
前記下部電極及び前記第１の電気的パスとは別の第２の電気的パスであり、前記整合回路から前記フォーカスリングへ前記電力を供給するように設けられた第２の電気的パスと、
前記フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されたシース調整器と、
前記第１の電気的パス又は前記第２の電気的パス上に設けられた可変インピーダンス回路と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記シース調整器は、前記フォーカスリングに負極性の電圧を印加するように構成された電源である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電源によって発生される前記電力の各周期は第１の部分期間と該第１の部分期間とは異なる第２の部分期間とを含み、
前記シース調整器が前記第１の部分期間において前記フォーカスリングに印加する前記負極性の電圧のレベルは、前記シース調整器が前記第２の部分期間において前記フォーカスリングに印加する前記負極性の電圧のレベルと異なる、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記シース調整器は、前記フォーカスリングの上面の鉛直方向における位置を調整するために前記フォーカスリングを上方に移動させるように構成された移動装置である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを反映する測定値を取得するように構成されたセンサと、
前記第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを所定のレベルに設定するために、前記測定値に応じて前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御するように構成された制御部と、
を更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記負極性の電圧のレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成された制御部を更に備える、請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記フォーカスリングの上方への移動量に応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成された制御部を更に備える、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記可変インピーダンス回路である第１の可変インピーダンス回路が、前記第１の電気的パス上に設けられており、
前記第２の電気的パス上に設けられた第２の可変インピーダンス回路を更に備える、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記シース調整器は、前記フォーカスリングに負極性の電圧を印加するように構成された電源である、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記電源によって発生される前記電力の各周期は第１の部分期間と該第１の部分期間とは異なる第２の部分期間とを含み、
前記シース調整器が前記第１の部分期間において前記フォーカスリングに印加する前記負極性の電圧のレベルは、前記シース調整器が前記第２の部分期間において前記フォーカスリングに印加する前記負極性の電圧のレベルと異なる、
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記シース調整器は、前記フォーカスリングの上面の鉛直方向における位置を調整するために前記フォーカスリングを上方に移動させるように構成された移動装置である、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを表す第１の測定値を取得するように構成された第１のセンサと、
前記第２の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを表す第２の測定値を取得するように構成された第２のセンサと、
前記第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを所定のレベルに設定するために、前記第１の測定値及び／又は前記第２の測定値に応じて、前記第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び／又は前記第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御するように構成された制御部と、
を更に備える、請求項８〜１１の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び前記第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記負極性の電圧のレベルに応じた、予め定められたそれぞれのインピーダンスに設定するように構成された制御部を更に備える、請求項９又は１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び前記第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを、前記フォーカスリングの上方への移動量に応じた、予め定められたそれぞれのインピーダンスに設定するように構成された制御部を更に備える、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
プラズマ処理装置を用いたエッチング方法であって、
該プラズマ処理装置は、
チャンバと、
下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内で、その上に載置されるフォーカスリング及び基板を支持するように構成された基板支持器と、
周期性を有する電力を発生するように構成された電源と、
前記電源と前記下部電極との間で接続された整合回路と、
前記整合回路と前記下部電極とを互いに接続する第１の電気的パスと、
前記下部電極及び前記第１の電気的パスとは別の第２の電気的パスであり、前記整合回路から前記フォーカスリングへ前記電力を供給するように設けられた第２の電気的パスと、
前記フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されたシース調整器と、
前記第１の電気的パス又は前記第２の電気的パス上に設けられた可変インピーダンス回路と、
を備え、
該エッチング方法は、
前記シース調整器によって設定される前記シースの上端の鉛直方向における位置の調整量を決定する工程と、
前記第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを所定のレベルに設定するための前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを決定する工程と、
決定された前記調整量だけ前記シースの上端の鉛直方向における位置が前記シース調整器によって調整され、決定された前記インピーダンスに前記可変インピーダンス回路のインピーダンスが調整されている状態で、前記静電チャック上に載置されている基板に対するプラズマエッチングのために、前記第１の電気的パス及び前記第２の電気的パスを介して、前記電源によって発生される前記電力を供給する工程と、
を含むエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及びエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に対するプラズマエッチングでは、プラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置は、チャンバ、静電チャック、及び下部電極を備える。静電チャック及び下部電極は、チャンバ内に設けられている。静電チャックは、下部電極上に設けられている。静電チャックは、その上に載置されるフォーカスリングを支持する。静電チャックは、フォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される基板を支持する。プラズマ処理装置においてエッチングが行われるときには、ガスがチャンバ内に供給される。また、下部電極に高周波電力が供給される。プラズマが、チャンバ内のガスから形成される。基板は、プラズマからのイオン、ラジカルといった化学種によりエッチングされる。
【０００３】
プラズマエッチングが実行されると、フォーカスリングは消耗し、フォーカスリングの厚みが小さくなる。フォーカスリングの厚みが小さくなると、フォーカスリング上でのプラズマシース（以下、「シース」という）の上端の位置が低くなる。フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置と基板上でのシースの上端の鉛直方向における位置は等しくあるべきである。そこで、特許文献１には、フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整することを可能としたプラズマ処理装置が記載されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、直流電圧をフォーカスリングに印加するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整し、且つ、基板のエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側の基板のエッチングレートとの差を低減させることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、電源、整合回路、第１の電気的パス、第２の電気的パス、シース調整器、及び可変インピーダンス回路を備える。基板支持器は、下部電極及び静電チャックを有する。静電チャックは、下部電極上に設けられている。基板支持器は、チャンバ内で、その上に載置されるフォーカスリング及び基板を支持するように構成されている。電源は、周期性を有する電力を発生するように構成されている。整合回路は、電源と下部電極との間で接続されている。第１の電気的パスは、整合回路と下部電極とを互いに接続する。第２の電気的パスは、下部電極及び第１の電気的パスとは別の電気的パスであり、整合回路からフォーカスリングへ電力を供給するように設けられている。シース調整器は、フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されている。可変インピーダンス回路は、第１の電気的パス又は第２の電気的パス上に設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
一つの例示的実施形態によれば、フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整し、且つ、基板のエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側における基板のエッチングレートとの差を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図２】図２の（ａ）は、フォーカスリングが消耗している状態でのシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図であり、図２の（ｂ）は、補正されたシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図である。
【図３】図３は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す図である。
【図４】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す図である。
【図５】シース調整器によってフォーカスリングに印加される電圧の一例を示す図である。
【図６】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図７】図７の（ａ）は、フォーカスリングが消耗している状態でのシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図であり、図７の（ｂ）は、補正されたシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図である。
【図８】一つの例示的実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【００１０】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、電源、整合回路、第１の電気的パス、第２の電気的パス、シース調整器、及び可変インピーダンス回路を備える。基板支持器は、下部電極及び静電チャックを有する。静電チャックは、下部電極上に設けられている。基板支持器は、チャンバ内で、その上に載置されるフォーカスリング及び基板を支持するように構成されている。電源は、周期性を有する電力を発生するように構成されている。周期性を有する電力は、高周波電力又は周期的に発生されるパルス状の負極性の直流電圧であり得る。整合回路は、電源と下部電極との間で接続されている。第１の電気的パスは、整合回路と下部電極とを互いに接続する。第２の電気的パスは、下部電極及び第１の電気的パスとは別の電気的パスであり、整合回路からフォーカスリングへ電力を供給するように設けられている。シース調整器は、フォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されている。可変インピーダンス回路は、第１の電気的パス又は第２の電気的パス上に設けられている。
【００１１】
上記実施形態のプラズマ処理装置によれば、シース調整器によりフォーカスリング上でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整することが可能となる。また、可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整することにより、第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルと第２の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルとの比率を調整することができる。その結果、基板のエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側における基板のエッチングレートとの差を低減させることが可能となる。
【００１２】
一つの例示的実施形態において、シース調整器は、フォーカスリングに負極性の電圧を印加するように構成された電源であってもよい。負極性の電圧は、高周波電圧又は直流電圧であり得る。高周波電圧は、パルス状の高周波電圧であってもよい。直流電圧は、パルス状の直流電圧であってもよい。
【００１３】
一つの例示的実施形態において、電源によって発生される電力の各周期は、第１の部分期間と第２の部分期間とを含む。第２の部分期間は、第１の部分期間とは異なる期間である。シース調整器が第１の部分期間においてフォーカスリングに印加する負極性の電圧のレベルは、シース調整器が第２の部分期間においてフォーカスリングに印加する負極性の電圧のレベルと異なっていてもよい。
【００１４】
一つの例示的実施形態において、シース調整器は、フォーカスリングの上面の鉛直方向における位置を調整するためにフォーカスリングを上方に移動させるように構成された移動装置であってもよい。
【００１５】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、センサ及び制御部を更に備えていてもよい。センサは、第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを反映する測定値を取得するように構成されている。制御部は、第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを所定のレベルに設定するために、測定値に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御するように構成されていてもよい。
【００１６】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は制御部を更に備え得る。制御部は、可変インピーダンス回路のインピーダンスを、負極性の電圧のレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成されていてもよい。
【００１７】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は制御部を更に備え得る。制御部は、可変インピーダンス回路のインピーダンスを、フォーカスリングの上方への移動量に応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成されていてもよい。
【００１８】
一つの例示的実施形態において、上述の可変インピーダンス回路である第１の可変インピーダンス回路が、第１の電気的パス上に設けられていてもよい。プラズマ処理装置は、第２の電気的パス上に設けられた第２の可変インピーダンス回路を更に備えていてもよい。
【００１９】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第１のセンサ、第２のセンサ、及び制御部を更に備え得る。第１のセンサは、第１の測定値を取得するように構成されている。第１の測定値は、第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを表す。第２のセンサは、第２の測定値を取得するように構成されている。第２の測定値は、第２の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを表す。制御部は、第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを所定のレベルに設定するために、第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び／又は第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御するように構成されている。制御部は、第１の測定値及び／又は第２の測定値に応じて、第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び／又は第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御する。
【００２０】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、制御部を更に備え得る。制御部は、第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを、負極性の電圧のレベルに応じた、予め定められたそれぞれのインピーダンスに設定するように構成されている。
【００２１】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、制御部を更に備え得る。制御部は、第１の可変インピーダンス回路のインピーダンス及び第２の可変インピーダンス回路のインピーダンスを、フォーカスリングの上方への移動量に応じた、予め定められたそれぞれのインピーダンスに設定するように構成されている。
【００２２】
別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置を用いたエッチング方法が提供される。プラズマ処理装置は、上述の例示的実施形態のうち何れかである。エッチング方法は、シース調整器によって設定されるシースの上端の鉛直方向における位置の調整量を決定する工程を含む。エッチング方法は、第１の電気的パスを介して流れる電力のパワーレベルを所定のレベルに設定するための可変インピーダンス回路のインピーダンスを決定する工程を更に含む。エッチング方法は、静電チャック上に載置されている基板に対するプラズマエッチングのために、第１の電気的パス及び第２の電気的パスを介して、電源によって発生される電力を供給する工程を更に含む。供給する工程は、決定された調整量だけシースの上端の鉛直方向における位置がシース調整器によって調整され、決定されたインピーダンスに可変インピーダンス回路のインピーダンスが調整されている状態で、行われる。
【００２３】
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２４】
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。内部空間１０ｓの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の中に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ本体１２は電気的に接地されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
【００２５】
チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
【００２６】
プラズマ処理装置１は、基板支持器１６を更に備える。基板支持器１６は、チャンバ１０の中で、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。基板支持器１６は、支持部１７によって支持されている。支持部１７は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１７は、略円筒形状を有している。支持部１７は、石英といった絶縁材料から形成されている。
【００２７】
基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。下部電極１８及び静電チャック２０は、チャンバ１０の中に設けられている。下部電極１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。
【００２８】
下部電極１８内には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって下部電極１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の供給装置（例えば、チラーユニット）が接続されている。この供給装置は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆには、供給装置から配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して供給装置に戻される。
【００２９】
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときに、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。
【００３０】
静電チャック２０は、本体及び電極を有している。静電チャック２０の本体は、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。静電チャック２０の本体は、略円盤形状を有している。静電チャック２０の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。静電チャック２０の電極は、本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、膜形状を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源がスイッチを介して電気的に接続されている。直流電源からの電圧が静電チャック２０の電極に印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
【００３１】
静電チャック２０は、基板載置領域及びフォーカスリング載置領域を含んでいる。基板載置領域は、略円盤形状を有する領域である。基板載置領域の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。基板Ｗは、チャンバ１０内で処理されるときには、基板載置領域の上面の上に載置される。
【００３２】
フォーカスリング載置領域は、静電チャック２０の中心軸線の周りで基板載置領域を囲むように周方向に延在している。フォーカスリング載置領域の上面の上にはフォーカスリングＦＲが搭載される。フォーカスリングＦＲは、環形状を有している。フォーカスリングＦＲは、軸線ＡＸにその中心軸線が一致するように、フォーカスリング載置領域上に載置される。基板Ｗは、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される。フォーカスリングＦＲは、導電性を有し得る。フォーカスリングＦＲは、例えばシリコン又は炭化ケイ素から形成されている。
【００３３】
プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２５を更に備え得る。ガス供給ライン２５は、ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間に供給する。
【００３４】
プラズマ処理装置１は、絶縁領域２７を更に備え得る。絶縁領域２７は、支持部１７上に配置されている。絶縁領域２７は、軸線ＡＸに対して径方向において下部電極１８の外側に配置されている。絶縁領域２７は、下部電極１８の外周面に沿って周方向に延在している。絶縁領域２７は、石英といった絶縁体から形成されている。フォーカスリングＦＲは、絶縁領域２７及びフォーカスリング載置領域上に載置される。
【００３５】
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、この部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。
【００３６】
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
【００３７】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００３８】
ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、内部空間１０ｓに供給することが可能である。
【００３９】
基板支持器１６又は支持部１７とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓの中の圧力を減圧することができる。
【００４０】
プラズマ処理装置１は、少なくとも一つの電源を更に備える。少なくとも一つの電源は、周期性を有する電力を発生するように構成されている。一実施形態において、プラズマ処理装置１は、周期性を有する電力を発生する電源として、高周波電源６１を更に備え得る。高周波電源６１は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを発生する電源である。高周波電力ＨＦは、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚの周波数を有する。高周波電源６１は、高周波電力ＨＦを下部電極１８に供給するために、整合回路６３を介して下部電極１８に接続されている。即ち、整合回路６３は、高周波電源６１と下部電極１８との間で接続されている。整合回路６３は、高周波電源６１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるよう構成されている。なお、高周波電源６１は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、整合回路６３を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
【００４１】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、周期性を有する電力を発生する電源として、電源６２を更に備え得る。電源６２は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス電力ＬＦを発生する電源である。一実施形態において、電源６２は、バイアス電力ＬＦとして、高周波電力を発生する電源であり得る。電源６２によって発生される高周波電力の周波数は、高周波電力ＨＦの周波数よりも低い。電源６２によって発生される高周波電力の周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。電源６２は、バイアス電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、整合回路６４を介して下部電極１８に接続されている。即ち、整合回路６４は、電源６２と下部電極１８との間で接続されている。整合回路６４は、電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるように構成されている。なお、バイアス電力ＬＦである高周波電力は、周期的に発生されるパルス状の高周波電力であってもよい。即ち、電源６２からの下部電極１８に対する高周波電力の供給及び供給停止が、交互に切り替えられてもよい。別の実施形態において、電源６２は、バイアス電力ＬＦとして、パルス状の負極性の直流電圧を下部電極１８に周期的に印加するように構成されていてもよい。パルス状の負極性の直流電圧のレベルは、当該パルス状の負極性の直流電圧が下部電極１８に印加されている期間内において、変化してもよい。
【００４２】
プラズマ処理装置１は、第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２を更に備えている。第１の電気的パス７１は、整合回路６３及び整合回路６４の各々と下部電極１８とを互いに接続している。高周波電力ＨＦ及びバイアス電力ＬＦは、第１の電気的パス７１を介して下部電極１８に供給される。第１の電気的パス７１を介して流れる電力Ｐ１は、バイアス電力ＬＦ及び高周波電力ＨＦを含む。
【００４３】
なお、高周波電源６１が整合回路６３を介して上部電極３０に電気的に接続されている場合には、第１の電気的パス７１は、整合回路６４と下部電極１８とを互いに接続する。この場合には、電力Ｐ１は、バイアス電力ＬＦを含む。また、電力Ｐ１は、上部電極３０、プラズマ、及び下部電極１８を介して第１の電気的パス７１に流入する高周波電力を含み得る。
【００４４】
第２の電気的パス７２は、第１の電気的パス７１とは別の電気的パスである。また、第２の電気的パス７２は、下部電極１８とは別の電気的パスである。即ち、第２の電気的パス７２は、下部電極１８を含まない電気的パスである。第２の電気的パス７２は、整合回路６３からフォーカスリングＦＲへ高周波電力ＨＦを供給し、整合回路６４からフォーカスリングＦＲへバイアス電力ＬＦを供給するように設けられている。第２の電気的パス７２を流れる電力Ｐ２は、バイアス電力ＬＦ及び高周波電力ＨＦを含む。
【００４５】
一実施形態において、第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２は共通の電気的パス７０から分岐している。一実施形態において、第２の電気的パス７２は、電気的パス７０上の分岐点からフォーカスリングＦＲの下方の電極７３まで延びている。電極７３は、絶縁領域２７内に設けられている。第２の電気的パス７２は、電気的パス７０上の分岐点と絶縁領域２７との間では、支持部１７を通っていてもよい。
【００４６】
なお、高周波電源６１が整合回路６３を介して上部電極３０に電気的に接続されている場合には、第２の電気的パス７２は、整合回路６４と電極７３とを互いに接続する。この場合には、電力Ｐ２は、バイアス電力ＬＦを含む。また、電力Ｐ２は、上部電極３０、プラズマ、及び下部電極１８を介して第２の電気的パス７２に流入する高周波電力を含み得る。
【００４７】
プラズマ処理装置１においてプラズマエッチングが行われる場合には、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦが供給されることにより、内部空間１０ｓの中でガスが励起される。その結果、内部空間１０ｓの中でプラズマが生成される。生成されたプラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種により、基板Ｗがエッチングされる。即ち、プラズマエッチングが行われる。
【００４８】
以下、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）を参照する。図２の（ａ）は、フォーカスリングが消耗している状態でのシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図である。図２の（ｂ）は、補正されたシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図である。図２の（ａ）及び図２の（ｂ）の各々において、シースの上端の鉛直方向における位置（以下、「上端位置」という）は破線で示されている。また、図２の（ａ）及び図２の（ｂ）の各々では、基板Ｗに対するイオンの進行方向が矢印で示されている。
【００４９】
基板Ｗのプラズマエッチングが行われると、図２の（ａ）に示すよう、フォーカスリングＦＲが消耗する。フォーカスリングＦＲが消耗すると、フォーカスリングＦＲの厚みが小さくなって、フォーカスリングＦＲの上面の鉛直方向における位置が低くなる。フォーカスリングＦＲの上面の鉛直方向における位置が低くなると、フォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置が、基板Ｗ上でのシースの上端位置よりも低くなる。その結果、シースの上端が基板Ｗのエッジの近傍で傾斜して、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向が鉛直方向に対して傾いた方向となる。
【００５０】
イオンの進行方向を鉛直方向に（即ち、基板Ｗのエッジに対して垂直方向に）補正するために、プラズマ処理装置１は、図１に示すように、シース調整器７４を更に備えている。シース調整器７４は、フォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置を調整するように構成されている。シース調整器７４は、フォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置と基板Ｗ上でのシースの上端位置との差を解消又は減少させるように、フォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置を調整する。
【００５１】
一実施形態では、シース調整器７４は、フォーカスリングＦＲに負極性の電圧ＶＮを印加するように構成された電源である。この実施形態において、シース調整器７４は、フィルタ７５及び導線７６を介してフォーカスリングＦＲに接続されている。フィルタ７５は、シース調整器７４に流入する高周波電力を遮断するか又は低減させるためのフィルタである。
【００５２】
電圧ＶＮは、直流電圧又は高周波電圧であり得る。電圧ＶＮのレベルは、シースの上端位置の調整量を定める。シースの上端位置の調整量、即ち電圧ＶＮのレベルは、フォーカスリングＦＲの厚みを反映するパラメータに応じて決定される。このパラメータは、光学的又は電気的に測定されるフォーカスリングＦＲの厚みの測定値、光学的又は電気的に測定されるフォーカスリングＦＲの上面の鉛直方向における位置、又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された時間長であり得る。電圧ＶＮのレベルは、かかるパラメータと電圧ＶＮのレベルとの間の所定の関係を用いて決定される。例えば、パラメータと電圧ＶＮのレベルとの間の所定の関係は、フォーカスリングＦＲの厚みが減少すると電圧ＶＮの絶対値が増加するように、予め定められている。決定されたレベルを有する電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加されると、図２の（ｂ）に示すように、フォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置と基板Ｗ上でのシースの上端位置との差が解消又は減少される。
【００５３】
なお、電圧ＶＮは、パルス状の高周波電圧又はパルス状の直流電圧であってもよい。即ち、電圧ＶＮは、周期的にフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。電圧ＶＮとしてパルス状の直流電圧が周期的にフォーカスリングＦＲに印加される場合には、電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加されている期間において、電圧ＶＮのレベルが変化してもよい。
【００５４】
シース調整器７４によってシースの上端位置が補正されると、第２の電気的パス７２からフォーカスリングＦＲを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなる。これは、電圧ＶＮをフォーカスリングＦＲに印加することによりシースの上端位置を調整すると、フォーカスリングＦＲ上でシースの厚みが大きくなるからである。第２の電気的パス７２からフォーカスリングＦＲを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなると、電力Ｐ２が減少する。また、第２の電気的パス７２からフォーカスリングＦＲを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなると、電力Ｐ１が相対的に増加する。その結果、基板Ｗのエッジにおけるエッチングレートに対して、エッジよりも内側における基板Ｗのエッチングレートが高くなる。
【００５５】
基板のエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側における基板のエッチングレートとの差を低減させるために、プラズマ処理装置１は、少なくとも一つの可変インピーダンス回路を有している。即ち、第１の電気的パス７１、第２の電気的パス７２、又はそれらの各々に可変インピーダンス回路が設けられている。
【００５６】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１は、可変インピーダンス回路８１（即ち、第１の可変インピーダンス回路）及び可変インピーダンス回路８２（即ち、第２の可変インピーダンス回路）を備えている。可変インピーダンス回路８１は、第１の電気的パス７１上に設けられている。可変インピーダンス回路８２は、第２の電気的パス７２上に設けられている。なお、プラズマ処理装置１は、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち何れか一方のみを備えていてもよい。
【００５７】
可変インピーダンス回路８１は、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。一例においては、可変インピーダンス回路８１は、可変容量コンデンサを含み得る。可変インピーダンス回路８２も、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。一例においては、可変インピーダンス回路８２は、可変容量コンデンサを含み得る。
【００５８】
上述したように、プラズマ処理装置１によれば、シース調整器７４によりフォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置を調整することが可能となる。また、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つのインピーダンス回路のインピーダンスを調整することにより、電力の分配比率を調整することができる。その結果、基板Ｗのエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側における基板Ｗのエッチングレートとの差を低減させることが可能となる。なお、電力の分配比率は、電力Ｐ１のパワーレベルと電力Ｐ２のパワーレベルとの比率である。
【００５９】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備え得る。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。後述する実施形態に係るエッチング方法は、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において実行され得る。
【００６０】
制御部ＭＣは、上述したように、電圧ＶＮのレベルを決定し得る。上述したパラメータと電圧ＶＮのレベルとの間の所定の関係は、関数又はテーブル形式のデータとして、制御部ＭＣの記憶装置に格納されていてもよい。制御部ＭＣは、決定したレベルを有する電圧ＶＮをフォーカスリングＦＲに印加するように、シース調整器７４を制御し得る。
【００６１】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、少なくとも一つのセンサを更に備えていてもよい。少なくとも一つのセンサは、電力Ｐ１のパワーレベルを反映する測定値を取得するように構成されている。この実施形態において、制御部ＭＣは、電力Ｐ１のパワーレベルを所定のレベルに設定するために、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御する。少なくとも一つのインピーダンス回路のインピーダンスは、少なくとも一つのセンサによって取得された測定値に応じて制御される。
【００６２】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、センサ８３及びセンサ８４を備える。センサ８３は、可変インピーダンス回路８１と下部電極１８との間に接続されている。センサ８３は、電力Ｐ１のパワーレベルを表す第１の測定値を取得するように構成されている。センサ８３は、例えば、第１の電気的パス７１における電流を測定するように構成された電流センサであり得る。センサ８４は、可変インピーダンス回路８２と電極７３との間に接続されている。センサ８４は、電力Ｐ１のパワーレベルを間接的に表す第２の測定値を取得するように構成されている。第２の測定値は、直接的には電力Ｐ２のパワーレベルを表す。一例において、センサ８４は、例えば、第２の電気的パス７２における電流を測定するように構成された電流センサであり得る。なお、プラズマ処理装置１は、センサ８３及びセンサ８４のうち一方のみを備えていてもよい。
【００６３】
一実施形態において、制御部ＭＣは、電力Ｐ１のパワーレベルを所定のレベルに設定するように、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つのインピーダンス回路のインピーダンスを制御する。少なくとも一つのインピーダンス回路のインピーダンスは、上述の少なくとも一つのセンサによって取得された測定値に応じて設定される。
【００６４】
一実施形態において、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つのインピーダンス回路のインピーダンスを、電圧ＶＮのレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成されていてもよい。電圧ＶＮに対応するインピーダンスは、電力Ｐ１のパワーレベルが電圧ＶＮのレベルに依存せずに略一定となるように、予め定められている。電圧ＶＮに対応するインピーダンスは、制御部ＭＣの記憶装置に関数又はテーブル形式のデータとして格納されていてもよい。
【００６５】
以下、図３を参照して、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図３は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１Ｂは、可変インピーダンス回路８１ではなく、可変インピーダンス回路８１ａ及び可変インピーダンス回路８１ｂを備えている点で、プラズマ処理装置１と異なっている。また、プラズマ処理装置１Ｂは、可変インピーダンス回路８２ではなく、可変インピーダンス回路８２ａ及び可変インピーダンス回路８２ｂを備えている点で、プラズマ処理装置１と異なっている。その他の点において、プラズマ処理装置１Ｂの構成は、プラズマ処理装置１の構成と同一であり得る。
【００６６】
可変インピーダンス回路８１ａは、高周波電力ＨＦ用の可変インピーダンス回路である。可変インピーダンス回路８１ｂは、バイアス電力ＬＦ用の可変インピーダンス回路である。可変インピーダンス回路８１ａ及び可変インピーダンス回路８１ｂは、第１の電気的パス７１上で並列接続されている。可変インピーダンス回路８１ａ及び可変インピーダンス回路８１ｂの各々は、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。一例においては、可変インピーダンス回路８１ａ及び可変インピーダンス回路８１ｂの各々は、可変容量コンデンサを含み得る。
【００６７】
可変インピーダンス回路８２ａは、高周波電力ＨＦ用の可変インピーダンス回路である。可変インピーダンス回路８２ｂは、バイアス電力ＬＦ用の可変インピーダンス回路である。可変インピーダンス回路８２ａ及び可変インピーダンス回路８２ｂは、第２の電気的パス７２上で並列接続されている。可変インピーダンス回路８２ａ及び可変インピーダンス回路８２ｂの各々は、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。一例においては、可変インピーダンス回路８２ａ及び可変インピーダンス回路８２ｂの各々は、可変容量コンデンサを含み得る。
【００６８】
プラズマ処理装置１Ｂでは、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ａ及び８２ａのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御する。また、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ｂ及び８２ｂのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを更に制御する。これらのインピーダンスは、少なくとも一つのセンサ（センサ８３及び／又はセンサ８４）によって取得された上述の測定値に応じて制御される。
【００６９】
或いは、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ａ及び８２ａのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを、電圧ＶＮのレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成されていてもよい。また、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ｂ及び８２ｂのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを、電圧ＶＮのレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように更に構成されていてもよい。
【００７０】
以下、図４を参照して、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図４は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す図である。図４に示すプラズマ処理装置１Ｃは、可変インピーダンス回路８１ではなく、可変インピーダンス回路８１ｃ及び可変インピーダンス回路８１ｄを備えている点で、プラズマ処理装置１と異なっている。また、プラズマ処理装置１Ｃは、可変インピーダンス回路８２ではなく、可変インピーダンス回路８２ｃ及び可変インピーダンス回路８２ｄを備えている点で、プラズマ処理装置１と異なっている。また、プラズマ処理装置１Ｃの第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２の各々の構成は、プラズマ処理装置１の第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２の構成と異なっている。また、プラズマ処理装置１Ｃは、ローパスフィルタ８５及びローパスフィルタ８６を更に備えている。その他の点において、プラズマ処理装置１Ｃの構成は、プラズマ処理装置１の構成と同一であり得る。
【００７１】
プラズマ処理装置１Ｃにおいて、第１の電気的パス７１は、第１の部分パス７１ａ、第２の部分パス７１ｂ、及び第３の部分パス７１ｃを含む。第１の部分パス７１ａ及び第２の部分パス７１ｂは、第３の部分パス７１ｃに合流している。第１の部分パス７１ａは、整合回路６３と第３の部分パス７１ｃを互いに接続している。第３の部分パス７１ｃは、下部電極１８に接続されている。第３の部分パス７１ｃ上には、センサ８３が設けられている。
【００７２】
可変インピーダンス回路８１ｃは、高周波電力ＨＦ用の可変インピーダンス回路であり、第１の部分パス７１ａ上に設けられている。可変インピーダンス回路８１ｃは、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。一例においては、可変インピーダンス回路８１ｃは、可変容量コンデンサを含み得る。
【００７３】
可変インピーダンス回路８１ｄは、バイアス電力ＬＦ用の可変インピーダンス回路であり、第２の部分パス７１ｂ上に設けられている。第２の部分パス７１ｂ上には、ローパスフィルタ８５が更に設けられている。可変インピーダンス回路８１ｄは、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。
【００７４】
一例においては、可変インピーダンス回路８１ｄは、可変容量コンデンサ８１１及び可変インダクタ８１２を含む。可変容量コンデンサ８１１及び可変インダクタ８１２は、グランドとローパスフィルタ８５との間で直列接続されている。可変インダクタ８１２は、可変インダクタ８７と電磁結合している。可変インダクタ８７の一端は、整合回路６４に接続されている。可変インダクタ８７の他端は、可変容量コンデンサ８８を介してグランドに接続されている。バイアス電力ＬＦは、可変インダクタ８７と可変インダクタ８１２との間の電磁誘導により、第２の部分パス７１ｂに供給される。第２の部分パス７１ｂに供給されたバイアス電力ＬＦは、第３の部分パス７１ｃを介して下部電極１８に供給される。
【００７５】
プラズマ処理装置１Ｃにおいて、第２の電気的パス７２は、第４の部分パス７２ａ、第５の部分パス７２ｂ、及び第６の部分パス７２ｃを含む。第４の部分パス７２ａ及び第５の部分パス７２ｂは、第６の部分パス７２ｃに合流している。第４の部分パス７２ａは、整合回路６３と第６の部分パス７２ｃを互いに接続している。第６の部分パス７２ｃは、電極７３に接続されている。第６の部分パス７２ｃ上には、センサ８４が設けられている。
【００７６】
可変インピーダンス回路８２ｃは、高周波電力ＨＦ用の可変インピーダンス回路であり、第４の部分パス７２ａ上に設けられている。可変インピーダンス回路８２ｃは、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。一例においては、可変インピーダンス回路８２ｃは、可変容量コンデンサを含み得る。
【００７７】
可変インピーダンス回路８２ｄは、バイアス電力ＬＦ用の可変インピーダンス回路であり、第５の部分パス７２ｂ上に設けられている。第５の部分パス７２ｂ上には、ローパスフィルタ８６が更に設けられている。可変インピーダンス回路８２ｄは、そのインピーダンスが可変の回路であれば、任意の構成の回路であり得る。
【００７８】
一例においては、可変インピーダンス回路８２ｄは、可変容量コンデンサ８２１及び可変インダクタ８２２を含む。可変容量コンデンサ８２１及び可変インダクタ８２２は、グランドとローパスフィルタ８６との間で直列接続されている。可変インダクタ８２２は、可変インダクタ８７と電磁結合している。バイアス電力ＬＦは、可変インダクタ８７と可変インダクタ８２２との間の電磁誘導により、第５の部分パス７２ｂに供給される。第５の部分パス７２ｂに供給されたバイアス電力ＬＦは、第６の部分パス７２ｃを介してフォーカスリングＦＲに供給される。
【００７９】
プラズマ処理装置１Ｃでは、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ｃ及び８２ｃのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御する。また、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ｄ及び８２ｄのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを更に制御する。これらのインピーダンスは、少なくとも一つのセンサ（センサ８３及び／又はセンサ８４）によって取得された上述の測定値に応じて制御される。
【００８０】
或いは、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ｃ及び８２ｃのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを、電圧ＶＮのレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成されていてもよい。また、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１ｄ及び８２ｄのうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを、電圧ＶＮのレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように更に構成されていてもよい。
【００８１】
以下、図５を参照する。図５は、シース調整器によってフォーカスリングに印加される電圧の一例を示す図である。なお、図５においては、バイアス電力ＬＦとして高周波電力が示されている。プラズマ処理装置１、プラズマ処理装置１Ｂ、及びプラズマ処理装置１Ｃの各々では、電圧ＶＮのレベルは、バイアス電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内で変化してもよい。一実施形態において、バイアス電力ＬＦの各周期ＰＬＦは、第１の部分期間Ｐａと第２の部分期間Ｐｂとを含む。第２の部分期間Ｐｂは、第１の部分期間Ｐａとは異なる期間である。シース調整器７４が第１の部分期間ＰａにおいてフォーカスリングＦＲに印加する電圧ＶＮのレベルは、シース調整器７４が第２の部分期間ＰｂにおいてフォーカスリングＦＲに印加する電圧ＶＮのレベルと異なっていてもよい。
【００８２】
一例においては、各周期ＰＬＦ内においてシースが比較的薄くなる期間が第１の部分期間Ｐａであり、各周期ＰＬＦ内においてシースが比較的厚くなる期間が第２の部分期間Ｐｂである。各周期ＰＬＦ内では、基板Ｗのエッチングは、比較的高いエネルギーを有するイオンが基板Ｗに供給される第２の部分期間Ｐｂにおいて主に進行する。したがって、第２の部分期間Ｐｂにおいては、基板Ｗの上方でのシースの上端位置とフォーカスリングＦＲ上でのシースの上端位置との差を解消又は減少させるように決定されたレベルを有する電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加される。一方、第１の部分期間Ｐａにおいては、シースが比較的薄いので、プラズマがフォーカスリングＦＲと基板Ｗのエッジとの間に侵入し得る。プラズマがフォーカスリングＦＲと基板Ｗのエッジとの間に侵入することを抑制するために、第１の部分期間Ｐａにおいては、比較的大きい絶対値を有する電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。即ち、図５において実線で示すように、第１の部分期間Ｐａにおいては、第２の部分期間ＰｂにおいてフォーカスリングＦＲに印加される電圧ＶＮよりも大きい絶対値を有する電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。
【００８３】
或いは、第１の部分期間Ｐａにおいては、プラズマがフォーカスリングＦＲと基板Ｗのエッジとの間に侵入することを抑制し、且つ、基板Ｗのエッジ領域上でシース厚が均一になるように、電圧ＶＮのレベルが設定されてもよい。具体的には、図５において点線で示すように、第２の部分期間ＰｂにおいてフォーカスリングＦＲに印加される電圧ＶＮの絶対値よりも小さい絶対値を有する電圧ＶＮが、第１の部分期間ＰａにおいてフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。或いは、図５において一点鎖線で示すように、第１の部分期間Ｐａにおいては、正極性の電圧がフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。
【００８４】
なお、バイアス電力ＬＦが高周波電力である場合には、下部電極１８の電位が正である期間が第１の部分期間Ｐａであってもよく、下部電極１８の電位が負である期間が第２の部分期間Ｐｂであってもよい。この場合には、例えば電圧センサによって取得された下部電極１８の電位から第１の部分期間Ｐａ及び第２の部分期間Ｐｂが特定される。或いは、バイアス電力ＬＦが高周波電力である場合には、電源６２から出力されるバイアス電力ＬＦの電圧が正である期間が第１の部分期間Ｐａであってもよく、電源６２から出力されるバイアス電力ＬＦの電圧が負である期間が第２の部分期間Ｐｂであってもよい。この場合には、電圧ＶＮは、バイアス電力ＬＦに同期される。バイアス電力ＬＦがパルス状の負極性の直流電圧である場合には、負極性の直流電圧が下部電極１８に印加されている期間が第２の部分期間Ｐｂであり、他の期間が第１の部分期間Ｐａであってもよい。
【００８５】
電圧ＶＮのレベルがバイアス電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内で変更される場合には、上述の各可変インピーダンス回路のインピーダンスは、第１の部分期間Ｐａ又は第２の部分期間Ｐｂの電圧ＶＮのレベルに応じた、予め定められたインピーダンスに設定されてもよい。或いは、上述の各可変インピーダンス回路のインピーダンスは、各周期ＰＬＦ内の電圧ＶＮのレベルの平均値に応じた、予め定められたインピーダンスに設定されてもよい。或いは、上述した各可変インピーダンス回路のインピーダンスは、第１の部分期間Ｐａ又は第２の部分期間Ｐｂにおいて上述の少なくとも一つのセンサによって取得される測定値に応じて設定されてもよい。或いは、上述した各可変インピーダンス回路のインピーダンスは、各周期ＰＬＦ内において上述の少なくとも一つのセンサによって取得される測定値の平均値に応じて設定されてもよい。
【００８６】
バイアス電力ＬＦの各周期ＰＬＦは、互いに異なる三つ以上の部分期間を含んでいてもよい。バイアス電力ＬＦの各周期ＰＬＦに含まれる三つ以上の部分期間それぞれにおいてフォーカスリングＦＲに印加される電圧ＶＮのレベルは、互いに異なっていてもよい。以下、各周期ＰＬＦが、三つ以上の部分期間として第１〜第４の副期間を含む例を説明する。この例において、第２の副期間は第１の副期間の後の期間であり、第３の副期間は第２の副期間の後の期間であり、第４の副期間は第３の副期間の後の期間である。第１の副期間及び第２の副期間は、上述の第１の部分期間Ｐａに含まれる期間であってもよい。第１の副期間は、第１の部分期間Ｐａ内の前半の期間であってもよく、第２の副期間は、第１の部分期間Ｐａ内の後半の期間であってもよい。第３の副期間及び第４の副期間は、上述の第２の部分期間Ｐｂに含まれる期間であってもよい。第３の副期間は、第２の部分期間Ｐｂ内の前半の期間であってもよく、第４の副期間は、第２の部分期間Ｐｂ内の後半の期間であってもよい。第１の副期間では、第２の副期間においてフォーカスリングＦＲに印加される負極性の電圧ＶＮの絶対値よりも大きい絶対値を有する負極性の電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。また、第３の副期間においては、第４の副期間においてフォーカスリングＦＲに印加される負極性の電圧ＶＮの絶対値よりも大きい絶対値を有する負極性の電圧ＶＮがフォーカスリングＦＲに印加されてもよい。
【００８７】
なお、図５において、バイアス電力ＬＦの波形は、正弦波として示されている。即ち、図５に示すバイアス電力ＬＦの波形においては、ゼロから最大値となる波形と最大値からゼロになる波形とが対称であり、ゼロから最小値となる波形と最小値からゼロになる波形とが対称となっている。しかしながら、バイアス電力ＬＦが与えられている各周期ＰＬＦにおいて、フォーカスリングＦＲにおける電位は、電子の質量とイオンの質量との差により、非対称に推移し得る。したがって、フォーカスリングＦＲに印加される電圧ＶＮは、バイアス電力ＬＦが与えられている各周期ＰＬＦにおけるフォーカスリングＦＲにおける電位の推移（即ち、非対称な電位の推移）に応じて設定されてもよい。即ち、各周期ＰＬＦ内の複数の部分期間（複数の副期間）のそれぞれの時間長は、フォーカスリングＦＲにおける電位の推移（即ち、電位の波形）に応じて互いに異なる長さに設定されてもよい。各周期ＰＬＦ内の複数の部分期間（即ち、複数の副期間）のそれぞれにおいて最適なレベルを有する電圧ＶＮを印加することにより、シースの厚さをより精密に制御することが可能となる。
【００８８】
また、別の例では、フォーカスリングＦＲに印加される電圧ＶＮのレベルの平均値は、周期ＰＬＦの繰返しにおいて、変化してもよい。
【００８９】
以下、図６、図７の（ａ）、図７の（ｂ）を参照する。図６は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図７の（ａ）は、フォーカスリングが消耗している状態でのシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図であり、図７の（ｂ）は、補正されたシースの上端の鉛直方向における位置の例を示す図である。なお、図７の（ａ）及び図７の（ｂ）の各々において、シースの上端位置は破線で示されている。また、図７の（ａ）及び図７の（ｂ）の各々では、基板Ｗに対するイオンの進行方向が矢印で示されている。
【００９０】
図６に示すプラズマ処理装置１Ｄは、フォーカスリングＦＲではなくフォーカスリングＦＲＤを用いる点で、プラズマ処理装置１と異なっている。また、プラズマ処理装置１Ｄは、シース調整器７４ではなく、シース調整器７４Ｄを備えている点で、プラズマ処理装置１と異なっている。その他の点において、プラズマ処理装置１Ｄの構成は、プラズマ処理装置１の構成と同一であり得る。
【００９１】
図７の（ａ）及び図７の（ｂ）に示すように、フォーカスリングＦＲＤは、第１環状部ＦＲ１及び第２環状部ＦＲ２を有している。第１環状部ＦＲ１及び第２環状部ＦＲ２は、互いから分離されている。第１環状部ＦＲ１は、環状且つ板状をなしており、軸線ＡＸの周りで延在するようにフォーカスリング載置領域上に載置される。基板Ｗは、そのエッジが第１環状部ＦＲ１上に位置するように基板載置領域上に載置される。第２環状部ＦＲ２は、環状且つ板状をなしており、軸線ＡＸの周りで延在するようにフォーカスリング載置領域上に載置される。第２環状部ＦＲ２は、径方向において第１環状部ＦＲ１の外側に位置している。
【００９２】
シース調整器７４Ｄは、フォーカスリングＦＲＤの上面の鉛直方向における位置を調整するためにフォーカスリングＦＲＤを上方に移動させるように構成された移動装置である。具体的には、シース調整器７４Ｄは、第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置を調整するために第２環状部ＦＲ２を上方に移動させるように構成されている。一例において、シース調整器７４Ｄは、駆動装置７４ａ及びシャフト７４ｂを含む。シャフト７４ｂは、第２環状部ＦＲ２を支持しており、第２環状部ＦＲ２から下方に延在している。駆動装置７４ａは、シャフト７４ｂを介して第２環状部ＦＲ２を鉛直方向に移動させるための駆動力を発生するように構成されている。
【００９３】
基板Ｗのプラズマエッチングが行われると、図７の（ａ）に示すよう、フォーカスリングＦＲＤが消耗する。フォーカスリングＦＲＤが消耗すると、第２環状部ＦＲ２の厚みが小さくなって、第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置が低くなる。第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置が低くなると、フォーカスリングＦＲＤ上でのシースの上端位置が、基板Ｗ上でのシースの上端位置よりも低くなる。その結果、シースの上端が基板Ｗのエッジの近傍で傾斜して、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向が鉛直方向に対して傾いた方向となる。
【００９４】
イオンの進行方向を鉛直方向に補正するために、シース調整器７４Ｄは、フォーカスリングＦＲＤ上でのシースの上端位置を調整するように構成されている。シース調整器７４Ｄは、フォーカスリングＦＲＤ上でのシースの上端位置と基板Ｗ上でのシースの上端位置との差を解消又は減少させるように、フォーカスリングＦＲＤ上でのシースの上端位置を調整する。具体的には、シース調整器７４Ｄは、第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置を、静電チャック２０上での基板Ｗの上面の鉛直方向における位置に一致させるように、第２環状部ＦＲ２を上方に移動させる。
【００９５】
シースの上端位置の調整量、即ち第２環状部ＦＲ２の移動量は、フォーカスリングＦＲＤの厚み、即ち第２環状部ＦＲ２の厚みを反映するパラメータに応じて決定される。このパラメータは、光学的又は電気的に測定される第２環状部ＦＲ２の厚みの測定値、光学的又は電気的に測定される第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置、又はフォーカスリングＦＲＤがプラズマに晒された時間長であり得る。第２環状部ＦＲ２の移動量は、かかるパラメータと第２環状部ＦＲ２の移動量との間の所定の関係を用いて決定される。例えば、パラメータと第２環状部ＦＲ２の移動量との間の所定の関係は、第２環状部ＦＲ２の厚みが減少すると第２環状部ＦＲ２の移動量が増加するように、予め定められている。決定された移動量だけ第２環状部ＦＲ２が上方に移動されると、図７の（ｂ）に示すように、フォーカスリングＦＲＤ上でのシースの上端位置と基板Ｗ上でのシースの上端位置との差が解消又は減少される。
【００９６】
プラズマ処理装置１Ｄにおいて、制御部ＭＣは、上述したように第２環状部ＦＲ２の移動量を決定し得る。上述したパラメータと第２環状部ＦＲ２の移動量との間の所定の関係は、関数又はテーブル形式のデータとして、制御部ＭＣの記憶装置に格納されていてもよい。制御部ＭＣは、決定した移動量だけ第２環状部ＦＲ２を上方に移動させるよう、シース調整器７４Ｄを制御し得る。
【００９７】
シース調整器７４Ｄによってシースの上端位置が補正されると、第２の電気的パス７２からフォーカスリングＦＲＤを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなる。これは、第２環状部ＦＲ２と電極７３との間の間隙が広くなるからである。第２の電気的パス７２からフォーカスリングＦＲＤを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなると、電力Ｐ２が減少する。また、第２の電気的パス７２からフォーカスリングＦＲＤを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなると、電力Ｐ１が相対的に増加する。その結果、基板Ｗのエッジにおけるエッチングレートに対して、エッジよりも内側における基板Ｗのエッチングレートが高くなる。そこで、プラズマ処理装置１Ｄでは、プラズマ処理装置１と同様に、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスが調整される。
【００９８】
プラズマ処理装置１と同様にプラズマ処理装置１Ｄにおいても、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスは、制御部ＭＣによって制御され得る。少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスは、上述の少なくとも一つのセンサによって取得された測定値に応じて制御され得る。
【００９９】
或いは、制御部ＭＣは、可変インピーダンス回路８１及び８２のうち少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスを、第２環状部ＦＲ２の移動量に応じた、予め定められたインピーダンスに設定するように構成されていてもよい。第２環状部ＦＲ２の移動量に対応するインピーダンスは、電力Ｐ１のパワーレベルが第２環状部ＦＲ２の移動量に依存せずに略一定となるように、予め定められている。第２環状部ＦＲ２の移動量に対応するインピーダンスは、制御部ＭＣの記憶装置に関数又はテーブル形式のデータとして格納されていてもよい。
【０１００】
なお、フォーカスリングＦＲＤ及びシース調整器７４Ｄは、プラズマ処理装置１Ｂ及びプラズマ処理装置１Ｃの各々において、フォーカスリングＦＲ及びシース調整器７４のそれぞれに代えて採用されてもよい。
【０１０１】
以下、図８を参照する。図８は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図８に示すエッチング方法ＭＴは、プラズマ処理装置１、プラズマ処理装置１Ｂ、プラズマ処理装置１Ｃ、プラズマ処理装置１Ｄといった種々の実施形態に係るプラズマ処理装置の何れかを用いて実行される。
【０１０２】
エッチング方法ＭＴでは、基板Ｗが、フォーカスリングによって囲まれた領域内、且つ、静電チャック２０上に載置される。エッチング方法ＭＴの工程ＳＴ１では、シース調整器（シース調整器７４又はシース調整器７４Ｄ）によって設定されるシースの上端位置の調整量が決定される。シースの上端位置の調整量の決定については、プラズマ処理装置１、プラズマ処理装置１Ｂ、プラズマ処理装置１Ｃ、及びプラズマ処理装置１Ｄに関する上述の説明を参照されたい。
【０１０３】
エッチング方法ＭＴの工程ＳＴ２では、少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスが決定される。少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスは、第１の電気的パス７１を介して流れる電力Ｐ１のパワーレベルを所定のレベルに設定するように決定される。少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスの決定については、プラズマ処理装置１、プラズマ処理装置１Ｂ、プラズマ処理装置１Ｃ、及びプラズマ処理装置１Ｄに関する上述の説明を参照されたい。
【０１０４】
エッチング方法ＭＴでは、ガスがガス供給部からチャンバ１０内に供給される。そして、チャンバ１０内の圧力が指定された圧力に排気装置５０によって設定される。エッチング方法ＭＴの工程ＳＴ３では、基板Ｗに対するプラズマエッチングのために、第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２を介して高周波電力ＨＦ及びバイアス電力ＬＦが供給される。なお、高周波電源６１が上部電極３０に電気的に接続されている場合には、高周波電力ＨＦは上部電極３０に供給され、バイアス電力ＬＦが第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２を介して供給される。工程ＳＴ３は、工程ＳＴ１において決定された調整量だけシースの上端位置がシース調整器によって調整され、工程ＳＴ２において決定されたインピーダンスに少なくとも一つの可変インピーダンス回路のインピーダンスが調整されている状態で、行われる。
【０１０５】
エッチング方法ＭＴによれば、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向を鉛直方向に補正することが可能となる。また、エッチング方法ＭＴによれば、基板のエッジにおけるエッチングレートとエッジよりも内側における基板のエッチングレートとの差を低減させることが可能となる。
【０１０６】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
【０１０７】
別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、誘導結合型プラズマ処理装置であってもよい。更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、マイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。
【０１０８】
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【０１０９】
１…プラズマ処理装置、１６…基板支持器、１８…下部電極、２０…静電チャック、６１…高周波電源、６２…電源、６３…整合回路、６４…整合回路、７１…第１の電気的パス、７２…第２の電気的パス、７４…シース調整器、８１…可変インピーダンス回路、８２…可変インピーダンス回路、ＦＲ…フォーカスリング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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