(57)【要約】【課題】基板に対するイオンの入射方向の傾きを補正し、且つ、基板とフォーカスリングとの間の放電を抑制することを可能とする。【解決手段】一実施形態のプラズマ処理装置では、第１の高周波電源及び第２の高周波電源のうち少なくとも一方の高周波電源からの高周波の供給が周期的に停止される。第１の高周波電源及び第２の高周波電源の双方からの高周波が供給される各期間の開始時点に対して遅れた時点からフォーカスリングに直流電圧が印加される。少なくとも一方の高周波電源からの高周波の供給が停止される各期間では、フォーカスリングへの直流電圧の印加が停止される。【選択図】図１
2019004027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバを提供するチャンバ本体と、
前記チャンバ内に設けられたステージであり、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、該静電チャック上に設けられた基板を囲むように前記ステージ上にフォーカスリングが配置される、該ステージと、
前記チャンバ内のガスのプラズマを生成するための第１の高周波を供給するように構成された第１の高周波電源と、
前記下部電極にバイアス用の第２の高周波を供給するように構成された第２の高周波電源と、
前記静電チャック上に載置される基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の鉛直方向に対する傾きを補正するために、前記フォーカスリングに印加される負極性の直流電圧を発生するように構成された直流電源と、
前記フォーカスリングに対する前記直流電圧の印加を停止可能に構成された切替ユニットと、
前記第１の高周波電源及び前記第２の高周波電源の一方又は双方の高周波電源、並びに、前記切替ユニットを制御するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記一方又は双方の高周波電源によって発生される一方又は双方の高周波の供給を周期的に停止するよう、前記一方又は双方の高周波電源を制御し、
前記一方又は双方の高周波が供給される各期間の開始時点に対して前記下部電極の自己バイアス電圧の立ち下がり時間に応じた所定時間後の第１の時点から、前記フォーカスリングに前記直流電圧を印加し、前記一方又は双方の高周波の供給が停止される各期間中に前記フォーカスリングへの前記直流電圧の印加を停止するよう、前記切替ユニットを制御する、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記一方又は双方の高周波が供給される各期間の終了時点より前の第２の時点で、前記フォーカスリングへの前記直流電源の印加を停止するよう、前記切替ユニットを制御する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
主制御部と、
前記下部電極の自己バイアス電圧を測定するように構成された測定器と、
を更に備え、
前記直流電源は、前記測定器によって測定される前記自己バイアス電圧の測定値の絶対値と前記主制御部によって指定される設定値との和をその絶対値として有する前記直流電圧を発生するように構成されており、
前記主制御部は、予め定められた関数又はテーブルを用いて、前記フォーカスリングの消耗量とプロセス条件から特定される前記下部電極の自己バイアス電圧から、前記設定値を決定するように構成されている、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記直流電源は、前記一方又は双方の高周波が供給される各期間内の前記第２の時点と前記終了時点の間において前記測定器によって測定される前記測定値を取得し、前記一方又は双方の高周波が供給される後続の期間において、前記測定値の絶対値と前記設定値との和をその絶対値として有する前記直流電圧を発生するように、構成されている、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記傾きを補正するために、前記一方又は双方の高周波が供給される各期間内において前記直流電圧がフォーカスリングに印加される時間を調整するように、構成されている、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】
請求項１に記載のプラズマ処理装置を用いて実行されるプラズマ処理方法であって、
該プラズマ処理方法は、前記静電チャック上に基板が載置されており、且つ、前記チャンバに処理ガスが供給されている状態で実行され、
前記一方又は双方の高周波を供給する工程と、
前記一方又は双方の高周波の供給を停止する工程と、
を含み、
前記一方又は双方の高周波を供給する前記工程と前記一方又は双方の高周波の供給を停止する前記工程とが交互に実行され、
該プラズマ処理方法は、
前記一方又は双方の高周波が供給される各期間の開始時点に対して前記下部電極の自己バイアス電圧の立ち下がり時間に応じた所定時間後の第１の時点から、前記フォーカスリングに前記直流電圧を印加する工程と、
前記一方又は双方の高周波の供給が停止される各期間中に前記フォーカスリングへの前記直流電源の印加を停止する工程と、
を含むプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記直流電源の印加を停止する前記工程は、前記一方又は双方の高周波が供給される各期間の終了時点より前の第２の時点で開始する、請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記プラズマ処理装置は、
主制御部と、
前記下部電極の自己バイアス電圧を測定するように構成された測定器と、
を更に備え、
前記主制御部は、予め定められた関数又はテーブルを用いて、前記フォーカスリングの消耗量とプロセス条件から特定される前記下部電極の自己バイアス電圧から、設定値を決定するように構成されており、
前記直流電圧を印加する前記工程において、前記測定器によって測定される前記自己バイアス電圧の測定値の絶対値と前記主制御部によって指定される前記設定値との和をその絶対値として有する前記直流電圧が前記フォーカスリングに印加される、
請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記一方又は双方の高周波が供給される各期間内の前記第２の時点と前記終了時点の間において前記測定器によって測定される前記自己バイアス電圧の前記測定値が取得され、前記一方又は双方の高周波が供給される後続の期間において、前記測定値の絶対値と前記設定値との和をその絶対値として有する前記直流電圧が前記フォーカスリングに印加される、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、基板の加工のためにプラズマ処理が行われている。プラズマ処理では、プラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置は、一般的に、チャンバ本体、ステージ、第１の高周波電源、及び、第２の高周波電源を備える。チャンバ本体はその内部空間をチャンバとして提供する。ステージは、チャンバ内に設けられている。ステージは、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。第１の高周波電源は、チャンバ内のガスのプラズマを生成するために、第１の高周波を供給する。第２の高周波電源は、バイアス用の第２の高周波を下部電極に供給する。ステージ上には、静電チャック上に載置された基板のエッジを囲むようにフォーカスリングが配置される。フォーカスリングは、基板に対してイオンを垂直に入射させるために設けられる。
【０００３】
フォーカスリングは、プラズマ処理が実行される時間の経過に伴い、消耗する。フォーカスリングが消耗すると、フォーカスリングの厚みが減少する。フォーカスリングの厚みが減少すると、フォーカスリング及び基板のエッジ領域の上方においてシースの形状が変化する。このようにシースの形状が変化すると、基板のエッジ領域に入射するイオンの入射方向が鉛直方向に対して傾斜する。その結果、基板のエッジ領域に形成される開口が、基板の厚み方向に対して傾斜する。
【０００４】
基板のエッジ領域において基板の厚み方向に平行に延びる開口を形成するためには、フォーカスリング及び基板のエッジ領域の上方におけるシースの形状を制御して、基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きを補正する必要がある。フォーカスリング及び基板のエッジ領域の上方におけるシースの形状を制御するために、フォーカスリングに負の直流電圧を印加するように構成されたプラズマ処理装置が開発されている。このようなプラズマ処理装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、プラズマ処理において、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の供給と供給停止が交互に切り替えられることがある。このようなプラズマ処理においても、基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きを補正することが求められる。また、基板とフォーカスリングとの間の放電を抑制することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様においてはプラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ステージ、第１の高周波電源、第２の高周波電源、直流電源、切替ユニット、及び、コントローラを備える。チャンバ本体は、その内部空間をチャンバとして提供する。ステージは、チャンバ内に設けられている。ステージは、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。ステージ上には、静電チャック上に設けられた基板を囲むようにフォーカスリングが配置される。第１の高周波電源は、チャンバ内のガスのプラズマを生成するための第１の高周波を供給するように構成されている。第２の高周波電源は、下部電極にバイアス用の第２の高周波を供給するように構成されている。直流電源は、静電チャック上に載置される基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の鉛直方向に対する傾きを補正するために、フォーカスリングに印加される負極性の直流電圧を発生するように構成されている。切替ユニットは、フォーカスリングに対する直流電圧の印加を停止可能に構成されている。コントローラは、第１の高周波電源及び第２の高周波電源のうち一方又は双方の高周波電源、並びに、切替ユニットを制御するように構成されている。コントローラは、第１の高周波及び第２の高周波のうち少なくとも一方又は双方の高周波電源によって発生される少なくとも一方又は双方の高周波の供給を周期的に停止するよう、当該一方又は双方の高周波電源を制御する。コントローラは、一方又は双方の高周波が供給される各期間の開始時点に対して下部電極の自己バイアス電圧の立ち下がり時間に応じた所定時間後の第１の時点から、フォーカスリングに直流電圧を印加し、一方又は双方の高周波の供給が停止される各期間中にフォーカスリングへの直流電圧の印加を停止するよう、切替ユニットを制御する。
【０００８】
一態様に係るプラズマ処理装置では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方が供給される各期間において、下部電極の自己バイアス電位の立ち下がり時間の経過時又は経過後に直流電圧がフォーカスリングに印加される。これにより、フォーカスリング及び基板のエッジ領域の上方におけるシースの形状が制御されて、基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減される。一方又は双方の高周波の供給が停止される各期間においては、基板の自己バイアス電圧の絶対値は低くなるが、フォーカスリングへの直流電圧の印加が停止される。その結果、一方又は双方の高周波の供給が停止される各期間において基板の電位とフォーカスリングの電位との差が低減される。故に、基板とフォーカスリングとの間の放電が抑制される。
【０００９】
一実施形態において、コントローラは、一方又は双方の高周波が供給される各期間の終了時点より前の第２の時点で、フォーカスリングへの直流電源の印加を停止するよう、切替ユニットを制御する。
【００１０】
一実施形態において、プラズマ処理装置は、主制御部、及び、下部電極の自己バイアス電圧を測定するように構成された測定器を更に備える。直流電源は、測定器によって測定される自己バイアス電圧の測定値の絶対値と主制御部によって指定される設定値との和をその絶対値として有する直流電圧を発生するように構成されている。主制御部は、予め定められた関数又はテーブルを用いて、フォーカスリングの消耗量とプロセス条件から特定される下部電極の自己バイアス電圧から、上記設定値を決定するように構成されている。基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きは、フォーカスリングの消耗量と自己バイアス電圧に依存する。これは、フォーカスリング及び基板のエッジ領域の上方におけるシースの形状が、フォーカスリングの消耗量とシース厚に依存するからである。したがって、基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きを補正するために自己バイアス電圧の絶対値に対して直流電圧の絶対値を増加させるべき量、即ち設定値もフォーカスリングの消耗量と自己バイアス電圧に依存する。上記関数又はテーブルは、フォーカスリングの消耗量と自己バイアス電圧を設定値に対応付けるように予め定められている。この実施形態では、かかる関数又はテーブルを用いて設定値が導出されることにより、基板のエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減される。
【００１１】
一実施形態において、直流電源は、一方又は双方の高周波が供給される各期間内の第２の時点と終了時点の間において測定器によって測定される自己バイアス電圧の測定値を取得し、一方又は双方の高周波が供給される後続の期間において、測定値の絶対値と設定値との和をその絶対値として有する直流電圧を発生するように、構成されている。上記第２の時点と上記終了時点の間では、フォーカスリングに直流電圧が印加されていない状態での自己バイアス電圧を測定することが可能である。この実施形態によれば、プラズマ処理中に測定された自己バイアス電圧からフォーカスリングに印加される直流電圧が決定される。
【００１２】
一実施形態において、コントローラは、傾きを補正するために、一方又は双方の高周波が供給される各期間内において直流電圧がフォーカスリングに印加される時間を調整するように、構成されている。この実施形態によれば、上述した設定値を比較的高い値に設定しておき、直流電圧が印加される時間（時間長）を調整することにより、一方又は双方の高周波が供給される各期間におけるイオンの入射角の時間平均が補正される。
【００１３】
別の態様においては、プラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、上述したプラズマ処理装置を用いて実行される。プラズマ処理方法は、静電チャック上に基板が載置されており、且つ、チャンバに処理ガスが供給されている状態で実行される。プラズマ処理方法は、（ｉ）一方又は双方の高周波を供給する工程と、（ｉｉ）一方又は双方の高周波の供給を停止する工程と、を含む。一方又は双方の高周波を供給する工程と一方又は双方の高周波の供給を停止する工程は、交互に実行される。プラズマ処理方法は、（ｉｉｉ）一方又は双方の高周波が供給される各期間の開始時点に対して下部電極の自己バイアス電圧の立ち下がり時間に応じた所定時間後の第１の時点から、フォーカスリングに直流電圧を印加する工程と、（ｉｖ）一方又は双方の高周波の供給が停止される各期間中にフォーカスリングへの直流電源の印加を停止する工程と、を含む。
【００１４】
一実施形態では、直流電源の印加を停止する工程は、一方又は双方の高周波が供給される各期間の終了時点より前の第２の時点で開始する。
【００１５】
一実施形態の、直流電圧を印加する工程において、測定器によって測定される自己バイアス電圧の測定値の絶対値と主制御部によって指定される設定値との和をその絶対値として有する直流電圧がフォーカスリングに印加される。
【００１６】
一実施形態において、一方又は双方の高周波が供給される各期間内の第２の時点と終了時点の間において測定器によって測定される自己バイアス電圧の測定値が取得され、一方又は双方の高周波が供給される後続の期間において、測定値の絶対値と設定値との和をその絶対値として有する直流電圧がフォーカスリングに印加される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、基板に対するイオンの入射方向の傾きを補正し、且つ、基板とフォーカスリングとの間の放電を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一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１に示すプラズマ処理装置の電源系及び制御系の一実施形態を示す図である。
【図３】図１に示すステージとフォーカスリングの一部拡大断面図である。
【図４】図２に示す直流電源、切替ユニット、高周波フィルタ、及び、整合器の回路構成を示す図である。
【図５】図１に示すプラズマ処理装置において採用可能な測定器の一例を示す図である。
【図６】図１に示すプラズマ処理装置を用いて実行されるプラズマ処理に関連するタイミングチャートである。
【図７】フォーカスリングの消耗によるシースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾きの発生を示す図である。
【図８】別の実施形態に係るプラズマ処理装置の電源系及び制御系を示す図である。
【図９】フォーカスリングと直流電源の電気的接続に関する別の実施形態を示す図である。
【図１０】フォーカスリングと直流電源の電気的接続に関する更に別の実施形態を示す図である。
【図１１】種々の実施形態のプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理に関連するタイミングチャートである。
【図１２】一実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。
【図１３】別の実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して種々の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。
【００２０】
図１は、一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は、図１に示すプラズマ処理装置の電源系及び制御系の一実施形態を示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。
【００２１】
プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。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は接地電位に接続されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち、チャンバ１２ｃ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。また、チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｇが形成されている。基板Ｗがチャンバ１２ｃに搬入されるとき、また、基板Ｗがチャンバ１２ｃから搬出されるときに、基板Ｗは通路１２ｇを通過する。この通路１２ｇの開閉のために、ゲートバルブ１４がチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
【００２２】
チャンバ１２ｃ内では、支持部１５が、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１５は、略円筒形状を有しており、石英といった絶縁材料から形成されている。支持部１５上にはステージ１６が搭載されており、ステージ１６は支持部１５によって支持されている。ステージ１６は、チャンバ１２ｃ内において基板Ｗを支持するように構成されている。ステージ１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を含んでいる。一実施形態において、ステージ１６は、電極プレート２１を更に含んでいる。電極プレート２１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。下部電極１８は、電極プレート２１上に設けられている。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。下部電極１８は、電極プレート２１に電気的に接続されている。
【００２３】
下部電極１８内には、流路１８ｆが設けられている。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、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから配管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を介してチラーユニットに戻される。このように、流路１８ｆには、当該流路１８ｆとチラーユニットとの間で循環するように、熱交換媒体が供給される。
【００２４】
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０は、絶縁体から形成された本体と、当該本体内に設けられた膜状の電極を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源が電気的に接続されている。直流電源から静電チャック２０の電極に電圧が印加されると、静電チャック２０上に載置された基板Ｗと静電チャック２０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、当該静電チャック２０によって保持される。
【００２５】
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２５が設けられている。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。
【００２６】
チャンバ本体１２の底部からは、筒状部２８が上方に延在している。筒状部２８は、支持部１５の外周に沿って延在している。筒状部２８は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部２８は、接地電位に接続されている。筒状部２８上には、絶縁部２９が設けられている。絶縁部２９は、絶縁性を有し、例えば石英といったセラミックから形成されている。絶縁部２９は、略円筒形状を有しており、電極プレート２１の外周、下部電極１８の外周、及び、静電チャック２０の外周に沿って延在している。
【００２７】
静電チャック２０の外周領域上には、フォーカスリングＦＲが配置される。フォーカスリングＦＲは、略環状板形状を有しており、例えばシリコンから形成されている。フォーカスリングＦＲは、基板Ｗのエッジを囲むように配置される。図３は、図１に示すステージとフォーカスリングの一部拡大断面図である。図３に示すように、一実施形態では、フォーカスリングＦＲは、導体２２を介して下部電極１８に電気的に接続されている。導体２２は、静電チャック２０を貫通している。
【００２８】
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ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。後述するように第１の高周波電源６１が下部電極１８に電気的に接続されている場合には、上部電極３０は、接地電位に接続される。
【００２９】
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、チャンバ１２ｃを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。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、アルミニウム製の母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。
【００３０】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する部品である。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得る。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、ガス拡散室３６ａにガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００３１】
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。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４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４は複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４４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はそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１０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、チャンバ１２ｃに供給することが可能である。
【００３２】
筒状部２８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、アルミニウム製の母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、チャンバ１２ｃを減圧することができる。
【００３３】
図１及び図２に示すように、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６１を更に備えている。第１の高周波電源６１は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波は、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば６０ＭＨｚの周波数を有する。第１の高周波電源６１は、整合器６４の第１の整合回路６５及び電極プレート２１を介して、下部電極１８に接続されている。第１の整合回路６５は、第１の高周波電源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ための回路である。なお、第１の高周波電源６１は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、第１の整合回路６５を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
【００３４】
プラズマ処理装置１０は、第２の高周波電源６２を更に備えている。第２の高周波電源６２は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低い。第２の高周波の周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。第２の高周波電源６２は、整合器６４の第２の整合回路６６及び電極プレート２１を介して下部電極１８に接続されている。第２の整合回路６６は、第２の高周波電源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ための回路である。
【００３５】
プラズマ処理装置１０は、直流電源７０及び切替ユニット７２を更に備える。直流電源７０は、フォーカスリングＦＲに印加される負極性の直流電圧を発生する電源である。直流電源７０は、切替ユニット７２に接続されている。切替ユニット７２は、高周波フィルタ７４を介して下部電極１８に電気的に接続されている。一実施形態では、下部電極１８はフォーカスリングＦＲに電気的に接続されている。したがって、直流電源７０は、切替ユニット７２、高周波フィルタ７４、及び、下部電極１８を介して、フォーカスリングＦＲに電気的に接続されている。
【００３６】
プラズマ処理装置１０は、コントローラＰＣを更に備えている。コントローラＰＣは、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２の一方又は双方の高周波電源、並びに、切替ユニット７２を制御するように構成されている。一実施形態では、第１の高周波及び第２の高周波の双方の供給が周期的に停止される。この実施形態では、コントローラＰＣは、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２の双方及び切替ユニット７２を制御する。別の実施形態では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方の高周波のみの供給が周期的に停止される。この実施形態では、コントローラＰＣは、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２のうち当該一方の高周波を発生する高周波電源、並びに、切替ユニット７２を制御するように構成されている。
【００３７】
一実施形態では、プラズマ処理装置１０は、主制御部ＭＣを更に備え得る。主制御部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１０の各部を制御する。具体的に、主制御部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１０の各部を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、レシピデータによって指定されたプロセスを実行するようになっている。
【００３８】
以下、図２及び図４を参照する。図４は、図２に示す直流電源、切替ユニット、高周波フィルタ、及び、整合器の回路構成を示す図である。直流電源７０は、可変直流電源であり、フォーカスリングＦＲに印加される負極性の直流電圧を発生する。
【００３９】
切替ユニット７２は、フォーカスリングＦＲに対する直流電源７０からの直流電圧の印加を停止可能に構成されている。一実施形態では、切替ユニット７２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７２ａ、ＦＥＴ  ７２ｂ、コンデンサ７２ｃ、及び、抵抗素子７２ｄを有している。ＦＥＴ  ７２ａは、例えばＮチャネルＭＯＳ  ＦＥＴである。ＦＥＴ  ７２ｂは、例えばＰチャネルＭＯＳ  ＦＥＴである。ＦＥＴ  ７２ａのソースは、直流電源７０の負極に接続されている。直流電源７０の負極及びＦＥＴ  ７２ａのソースには、コンデンサ７２ｃの一端が接続されている。コンデンサ７２ｃの他端は、ＦＥＴ  ７２ｂのソースに接続されている。ＦＥＴ  ７２ｂのソースはグランドに接続されている。ＦＥＴ  ７２ａのゲート及びＦＥＴ  ７２ｂのゲートは互いに接続されている。ＦＥＴ  ７２ａのゲートとＦＥＴ  ７２ｂのゲートの間に接続されたノードＮＡには、コントローラＰＣからのパルス制御信号が供給される。ＦＥＴ  ７２ａのドレインは、ＦＥＴ  ７２ｂのドレインに接続されている。ＦＥＴ  ７２ａのドレインとＦＥＴ  ７２ｂのドレインに接続されたノードＮＢは、抵抗素子７２ｄを介して、高周波フィルタ７４に接続されている。
【００４０】
高周波フィルタ７４は、高周波を低減又は遮断するフィルタである。一実施形態では、高周波フィルタ７４は、インダクタ７４ａ及びコンデンサ７４ｂを有している。インダクタ７４ａの一端は、抵抗素子７２ｄに接続されている。インダクタ７４ａの一端には、コンデンサ７４ｂの一端が接続されている。コンデンサ７４ｂの他端は、グランドに接続されている。インダクタ７４ａの他端は、整合器６４に接続されている。
【００４１】
整合器６４は、第１の整合回路６５及び第２の整合回路６６を有している。一実施形態では、第１の整合回路６５は、可変コンデンサ６５ａ及び可変コンデンサ６５ｂを有しており、第２の整合回路６６は、可変コンデンサ６６ａ及び可変コンデンサ６６ｂを有している。可変コンデンサ６５ａの一端は、インダクタ７４ａの他端に接続されている。可変コンデンサ６５ａの他端は、第１の高周波電源６１及び可変コンデンサ６５ｂの一端に接続されている。可変コンデンサ６５ｂの他端はグランドに接続されている。可変コンデンサ６６ａの一端は、インダクタ７４ａの他端に接続されている。可変コンデンサ６６ａの他端は、第２の高周波電源６２及び可変コンデンサ６６ｂの一端に接続されている。可変コンデンサ６６ｂの他端はグランドに接続されている。可変コンデンサ６５ａの一端及び可変コンデンサ６６ａの一端は、整合器６４の端子６４ａに接続されている。整合器６４の端子６４ａは、電極プレート２１を介して下部電極１８に接続されている。
【００４２】
一実施形態では、プラズマ処理装置１０は、測定器７６を更に備えている。図５は、図１に示すプラズマ処理装置において採用可能な測定器の一例を示す図である。測定器７６は、下部電極１８の自己バイアス電圧（又は、基板Ｗの自己バイアス電圧）を測定するように構成されている。一実施形態では、図５に示すように、測定器７６は、コンデンサ７６ａ、コンデンサ７６ｂ、及び、電圧センサ７６ｃを有している。コンデンサ７６ａとコンデンサ７６ｂは、端子７６ｔとグランドとの間で直列接続されている。端子７６ｔは、図４に示すノードＮ１及びノードＮ２の何れかに接続される。ノードＮ１は、下部電極１８と整合器６４の端子６４ａの間のノードである。ノードＮ２は、切替ユニット７２と高周波フィルタ７４の間のノードである。ノードＮ１の電圧及びノードＮ２の電圧は、直流電源７０からの直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加されていないときに、下部電極１８の自己バイアス電圧と略同電圧になる。測定器７６は、かかるノードにおける電圧を分圧して、分圧された電圧を測定することにより、自己バイアス電圧を測定することができる。
【００４３】
以下、主制御部ＭＣ及びコントローラＰＣによる制御について説明する。以下の説明では、図２及び図６を参照する。図６は、図１に示すプラズマ処理装置を用いて実行されるプラズマ処理に関連するタイミングチャートである。図６において、横軸は時間を示している。縦軸は、コントローラＰＣによって出力される第１の制御信号、高周波電力（第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波の電力）、下部電極１８（又は基板Ｗ）の自己バイアス電圧Ｖｄｃ、コントローラＰＣによって出力される第２の制御信号、直流電源７０からフォーカスリングＦＲに印加される直流電圧、及び、フォーカスリングＦＲの電位を示している。
【００４４】
図６の高周波電力のタイミングチャートにおいて、高周波電力が高レベルであることは、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波が供給されていることを示しており、高周波電力が低レベルであることは、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波の供給が停止されていることを示している。また、図６の高周波電力のタイミングチャートにおいて、直流電圧が低レベルであることは、直流電源７０からフォーカスリングＦＲに直流電圧が印加されていることを示しており、直流電圧が高レベルであることは、直流電源７０からフォーカスリングＦＲに直流電圧が印加されていないことを示している。
【００４５】
なお、上述したように、コントローラＰＣは、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の供給を周期的に停止させる。即ち、コントローラＰＣは、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方のみ又は双方の供給を周期的に停止させる。第１の高周波及び第２の高周波のうち双方の供給が周期的に停止される場合には、図６の高周波電力は、第１の高周波の電力及び第２の高周波の電力の双方を表す。第１の高周波及び第２の高周波のうち一方の高周波のみの供給が周期的に停止される場合には、図６の高周波電力は、当該一方の高周波の電力を表す。一方の高周波のみの供給が周期的に停止される場合には、他方の高周波は、連続的に供給されてもよく、或いは、利用されなくてもよい。
【００４６】
直流電源７０は、フォーカスリングＦＲに印加する直流電圧を、自己バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値と設定値ΔＶの和をその絶対値として有する負極性の電圧、即ち、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）に設定する。自己バイアス電圧Ｖｄｃは、基板Ｗの自己バイアス電圧であり、一方又は双方の高周波が供給されており、且つ、直流電源７０からの直流電圧が下部電極１８に印加されていないときの下部電極１８の自己バイアス電圧である。設定値ΔＶは、主制御部ＭＣによって与えられる。
【００４７】
主制御部ＭＣは、予め定められた関数又はテーブルを用いて、フォーカスリングＦＲの消耗量（フォーカスリングＦＲの厚みの初期値からの減少量）とプラズマ処理のプロセス条件から特定される下部電極１８の自己バイアス電圧から、設定値ΔＶを特定するように構成されている。即ち、主制御部ＭＣは、フォーカスリングＦＲの消耗量と自己バイアス電圧を上記関数に入力するか、フォーカスリングＦＲの消耗量と自己バイアス電圧を用いて上記テーブルを参照することにより、設定値ΔＶを決定する。
【００４８】
主制御部ＭＣは、設定値ΔＶの決定において、フォーカスリングＦＲの初期の厚みと、レーザ測定器といった測定器によって実測されたフォーカスリングＦＲの厚みとの差を、フォーカスリングＦＲの消耗量として用いてもよい。或いは、主制御部ＭＣは、設定値ΔＶの決定のために、予め定められた別の関数又はテーブルを用いて、特定のパラメータから、フォーカスリングＦＲの消耗量を決定してもよい。当該特定のパラメータは、自己バイアス電圧Ｖｄｃ，第１の高周波又は第２の高周波の波高値Ｖｐｐ、負荷インピーダンス等のうち何れかであり得る。当該別の関数又はテーブルは、当該特定のパラメータとフォーカスリングＦＲの消耗量の関係を定めるように予め定められている。フォーカスリングＦＲの消耗量を決定するために、実際のプラズマ処理の実行前又はプラズマ処理装置１０のメンテナンス時に、当該消耗量を決定するための測定条件、即ち、第１の高周波の電力、第２の高周波の電力、チャンバ１２ｃの圧力、及び、チャンバ１２ｃに供給される一以上のガスの流量等の設定の下で、プラズマ処理装置１０が動作される。そして、上記特定のパラメータが取得され、当該特定のパラメータを上記別の関数に入力することにより、或いは、当該特定のパラメータを用いて上記テーブルを参照することにより、フォーカスリングＦＲの消耗量が特定される。
【００４９】
主制御部ＭＣは、第１の高周波電源６１に第１の高周波の電力及び周波数を指定する。第１の高周波電源６１が発生する第１の高周波の電力及び周波数は、主制御部ＭＣから第１の高周波電源６１に指定された電力及び周波数にそれぞれ設定される。主制御部ＭＣは、第２の高周波電源６２に第２の高周波の電力及び周波数を指定する。第２の高周波電源６２が発生する第２の高周波の電力及び周波数は、主制御部ＭＣから第２の高周波電源６２に指定された電力及び周波数にそれぞれ設定される。
【００５０】
主制御部ＭＣは、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波の供給が停止される周波数をコントローラＰＣに指定する。主制御部ＭＣは、また、デューティ比をコントローラＰＣに指定する。デューティ比は、当該周波数によって規定される一周期ＰＩ（図６参照）中で、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方が供給される第１の期間Ｐ１の時間長の割合を表す。一周期ＰＩは、図６に示すように、第１の期間Ｐ１と第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の供給が停止される第２の期間Ｐ２から構成される。
【００５１】
主制御部ＭＣは、各第１の期間Ｐ１中の第１の時点Ｔ１を特定する情報を、コントローラＰＣに指定する。第１の時点Ｔ１は、直流電源７０によるフォーカスリングＦＲへの直流電圧の印加が開始される時点である。第１の時点Ｔ１は、各第１の期間Ｐ１の開始時点よりも後の時点であり、下部電極１８の自己バイアス電圧の立ち下がり時間に応じた所定時間後の時点である。即ち、第１の時点Ｔ１は、各第１の期間Ｐ１の開始時点から、下部電極１８の自己バイアス電圧の立ち下がり時間の経過時又は経過後の時点である。
【００５２】
一実施形態では、主制御部ＭＣは、第２の時点Ｔ２を特定する情報をコントローラＰＣに指定する。第２の時点Ｔ２は、各第１の期間Ｐ１中の第１の時点Ｔ１で開始された直流電源７０からのフォーカスリングＦＲへの直流電圧の印加を停止する時点である。一実施形態では、第２の時点は、各第１の期間Ｐ１中で第１の時点よりも後、且つ、その終了時点よりも前の時点である。なお、主制御部ＭＣは、第２の時点を特定する情報に代えて、各第１の期間Ｐ１中で、直流電源７０からのフォーカスリングＦＲへの直流電圧の印加が継続される時間長を指定する情報をコントローラＰＣに与えてもよい。
【００５３】
コントローラＰＣは、主制御部ＭＣによって指定された周波数及びデューティ比に応じて、第１の制御信号を生成する。第１の制御信号は、第１の期間Ｐ１において高レベルを有し、第２の期間Ｐ２において低レベル（又はＯＦＦのレベル）を有するパルス信号である。或いは、第１の制御信号は、第１の期間Ｐ１において低レベル（又はＯＦＦのレベル）を有し、第２の期間Ｐ２において高レベルを有するパルス信号であってもよい。第１の制御信号は、コントローラＰＣから一方又は双方の高周波電源に与えられる。図６の高周波電力のタイミングチャートにおいて示されるように、一方又は双方の高周波電源は、第１の制御信号から特定される各第１の期間Ｐ１において、一方又は双方の高周波を供給し、第１の制御信号から特定される各第２の期間Ｐ２において、一方又は双方の高周波の供給を停止するように、動作する。
【００５４】
図６の自己バイアス電圧Ｖｄｃのタイミングチャートにおいて示されるように、下部電極１８（又は基板Ｗ）の自己バイアス電圧は、各第１の期間Ｐ１の開始時点に対して遅れて、大きい絶対値を有する負極性の電圧になる。また、自己バイアス電圧は、一方又は双方の高周波の供給が停止された時点に対して遅れて、低い絶対値を有する電圧になる。
【００５５】
コントローラＰＣは、主制御部ＭＣによって指定された周波数、第１の時点を特定する情報、及び、第２の時点を特定する情報又は時間長を特定する情報に応じて、第２の制御信号を生成する。第２の制御信号は、各第１の期間Ｐ１中で第１の時点から高レベルを有し、第２の時点から低レベルを有するパルス信号である。或いは、第２の制御信号は、各第１の期間Ｐ１中で第１の時点から低レベルを有し、第２の時点から高レベルを有するパルス信号であってもよい。コントローラＰＣは、第２の制御信号を切替ユニット７２に与える。具体的には、第２の制御信号を、ノードＮＡに供給する。これにより、図６の直流電圧のタイミングチャートにおいて示されるように、各第１の期間Ｐ１中の第１の時点Ｔ１から、直流電源７０によって発生された直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加が開始される。また、第２の時点Ｔ２から、直流電源７０によって発生された直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加が停止される。したがって、図６のフォーカスリングＦＲの電位のタイミングチャートにおいて示されるように、フォーカスリングＦＲの電位の絶対値は、各第１の期間Ｐ１の開始時点から第１の時点Ｔ１までの第１の過渡期間内で上昇し、第１の時点Ｔ１から開始する第２の過渡期間内で更に上昇する。また、フォーカスリングＦＲの電位の絶対値は、第２の時点Ｔ２から開始する第３の過渡期間ＰＴ３内で低下し、各第２の期間Ｐ２の開始時点から開始する第４の過渡期間内で更に低下する。
【００５６】
なお、第２の制御信号は、各第１の期間Ｐ１内の第１の時点Ｔ１でそのレベルが遷移すれば、そのレベルが第２の時点Ｔ２で遷移しなくてもよい。即ち、第２の制御信号は、各第１の期間Ｐ１内の第１の時点Ｔ１を伝達するパルス信号であれば、任意のパルス信号であり得る。この場合には、主制御部ＭＣからの第２の時点を特定する情報又は時間長を特定する情報は、切替ユニット７２に与えられ、切替ユニット７２のプロセッサにより、第２の時点を特定する情報又は時間長を特定する情報に基づき、直流電源７０からの直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加を停止することができる。
【００５７】
一実施形態において、直流電源７０は、各第１の期間Ｐ１内の第２の時点Ｔ２と終了時点との間の期間、即ち、各第３の過渡期間ＰＴ３において測定器７６によって取得された自己バイアス電圧のＶｄｃの測定値の絶対値と設定値ΔＶとの和をその絶対値として有する直流電圧を、後続の第１の期間Ｐ１内で印加するように構成される。直流電源７０は、例えば、各第３の過渡期間ＰＴ３中で最小の絶対値を有する自己バイアス電圧Ｖｄｃを、自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値として採用することができる。
【００５８】
以下、図７を参照する。図７は、フォーカスリングの消耗によるシースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾きの発生を示す図である。図７において実線で示されるフォーカスリングＦＲは、その消耗がない状態のフォーカスリングＦＲを示している。図７において点線で示されるフォーカスリングＦＲは、その消耗が生じその厚みが減少したフォーカスリングＦＲを示している。図７において、実線で示されるシースＳＨは、フォーカスリングＦＲが消耗していない状態にあるときの、シースＳＨの形状を表している。図７において、点線で示されるシースＳＨは、フォーカスリングＦＲが消耗した状態にあるときの、シースＳＨの形状を表している。また、図７において、矢印は、フォーカスリングＦＲが消耗した状態にあるときの、イオンの入射方向を示している。
【００５９】
図７に示すように、フォーカスリングＦＲが消耗していない状態にあるときには、シースＳＨの形状は、基板Ｗ及びフォーカスリングＦＲの上方において平行に保たれている。したがって、基板Ｗの全面に略垂直な方向（鉛直方向）にイオンが入射する。一方、フォーカスリングＦＲが消耗し、その厚みが減少すると、基板Ｗのエッジ領域及びフォーカスリングＦＲの上方において、シースＳＨの形状が変化する。その結果、基板Ｗのエッジ領域に対するイオンの入射方向が鉛直方向に対して傾斜する。したがって、基板Ｗのエッジ領域には、その厚み方向に対して傾斜した開口が形成される。
【００６０】
プラズマ処理装置１０によれば、フォーカスリングＦＲの消耗に起因したイオンの入射方向の傾きを補正することができる。具体的に、プラズマ処理装置１０では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波が供給される各第１の期間Ｐ１において、下部電極１８の自己バイアス電位の立ち下がり時間の経過時又は経過後に、直流電源７０からの直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される。これにより、フォーカスリングＦＲ及び基板Ｗのエッジ領域の上方におけるシースの形状が制御されて、基板Ｗのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減される。したがって、基板Ｗの全領域にわたって、当該基板Ｗの厚み方向に略平行な開口が形成される。一方又は双方の高周波の供給が停止される各第２の期間Ｐ２においては、基板Ｗの自己バイアス電圧の絶対値は低くなるが、フォーカスリングＦＲへの直流電圧の印加が停止される。その結果、一方又は双方の高周波の供給が停止される各第２の期間Ｐ２において基板Ｗの電位とフォーカスリングＦＲの電位との差が低減される。故に、基板ＷとフォーカスリングＦＲとの間の放電が抑制される。
【００６１】
一実施形態では、直流電源７０は、測定器７６によって測定される自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値の絶対値と主制御部ＭＣによって指定される設定値ΔＶとの和をその絶対値として有する直流電圧を発生するように構成されている。基板Ｗのエッジ領域へのイオンの入射方向の鉛直方向に対する傾きは、フォーカスリングＦＲの消耗量と自己バイアス電圧Ｖｄｃに依存する。これは、フォーカスリングＦＲ及び基板Ｗのエッジ領域の上方におけるシースの形状が、フォーカスリングＦＲの消耗量とシース厚に依存するからである。したがって、基板Ｗのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きを補正するために自己バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値に対してフォーカスリングＦＲに印加すべき直流電圧の絶対値を増加させるべき量、即ち設定値ΔＶもフォーカスリングの消耗量と自己バイアス電圧Ｖｄｃに依存する。上述したように、設定値ΔＶを特定するために用いられる上記関数又はテーブルは、フォーカスリングＦＲの消耗量と自己バイアス電圧Ｖｄｃを、設定値ΔＶに対応付けるように予め定められている。この実施形態では、かかる関数又はテーブルを用いて設定値ΔＶが導出されることにより、基板Ｗのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減される。
【００６２】
一実施形態では、一方又は双方の高周波が供給される各第１の期間Ｐ１内の第２の時点Ｔ２と終了時点との間の期間、即ち、各第３の過渡期間ＰＴ３において測定器７６によって測定される自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値が取得され、一方又は双方の高周波が供給される後続の第１の期間Ｐ１において、当該測定値の絶対値と設定値ΔＶとの和をその絶対値として有する直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される。この実施形態によれば、プラズマ処理中に測定された自己バイアス電圧ＶｄｃからフォーカスリングＦＲに印加される直流電圧が決定される。したがって、自己バイアス電圧Ｖｄｃに変化が生じても、後続の第１の期間Ｐ１内において直流電源７０によって発生される直流電圧が補正され、イオンの入射方向が適切に補正される。
【００６３】
以下、別の実施形態について説明する。図８は、別の実施形態に係るプラズマ処理装置の電源系及び制御系を示す図である。図８に示すように、別の実施形態に係るプラズマ処理装置１０Ａは、第１の高周波電源６１がコントローラＰＣを含んでいる点において、プラズマ処理装置１０と異なっている。即ち、プラズマ処理装置１０Ａでは、コントローラＰＣは第１の高周波電源６１の一部である。一方、プラズマ処理装置１０では、コントローラＰＣは、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２とは別体である。プラズマ処理装置１０Ａでは、コントローラＰＣが第１の高周波電源６１の一部であるので、第１の制御信号は、第１の高周波電源６１に送信されない。なお、コントローラＰＣは、第１の高周波電源６１の一部ではなく、第２の高周波電源６２の一部であってもよい。
【００６４】
図９は、フォーカスリングと直流電源の電気的接続に関する別の実施形態を示す図である。図９に示すように、フォーカスリングＦＲは、下部電極１８を介することなく、導体２２、高周波フィルタ７４、及び、切替ユニット７２を介して、直流電源７０に接続されていてもよい。この実施形態では、導体２２は、下部電極１８から電気的に絶縁される。なお、下部電極１８及び電極プレート２１は、基板Ｗの下方の領域、即ち、中央領域と、フォーカスリングＦＲの下方の領域、即ち、外周領域とに電気的に分離されていてもよい。即ち、下部電極１８及び電極プレート２１は、中央領域と外周領域を構成し、中央領域と外周領域が互いから電気的に絶縁されていてもよい。この場合には、高周波電源は中央領域に接続され、測定器７６は中央領域の自己バイアス電圧を測定するよう構成される。
【００６５】
図１０は、フォーカスリングと直流電源の電気的接続に関する更に別の実施形態を示す図である。図１０に示す実施形態では、下部電極１８は、基板Ｗの下方の中央領域１８ｃ、及び、フォーカスリングＦＲの下方の外周領域１８ｅを有する。中央領域１８ｃと外周領域１８ｅは互いに分離されており、互いから電気的に絶縁されている。フォーカスリングＦＲは、導体２２、外周領域１８ｅ、高周波フィルタ７４、及び、切替ユニット７２を介して、直流電源７０に接続されている。なお、この実施形態では、電極プレート２１も、中央領域１８ｃに接続された中央領域と、外周領域１８ｅに接続され、且つ、中央領域１８ｃから電気的に絶縁された外周領域に分離される。この場合には、高周波電源は電極プレート２１の中央領域を介して中央領域１８ｃに接続され、測定器７６は中央領域１８ｃの自己バイアス電圧を測定するよう構成される。
【００６６】
図１１は、種々の実施形態のプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理に関連するタイミングチャートである。図１１に示すタイミングチャートでは、直流電源７０によって発生された直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される時間長が、図７に示すタイミングチャートにおいて直流電源７０によって発生された直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される時間長とは異なっている。即ち、コントローラＰＣは、イオンの入射方向の傾きを補正するために、各第１の期間Ｐ１内において直流電源７０からの直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される時間（時間長）を調整するように、構成されていてもよい。例えば、コントローラＰＣは、上述した設定値ΔＶを比較的高い値に設定し、且つ、一方又は双方の高周波が供給される各期間におけるイオンの入射角の時間平均が補正されるように、直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される時間長を調整してもよい。
【００６７】
以下、一実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。図１２は、一実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１３は、別の実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１２に示すプラズマ処理方法ＭＴ１及び図１３に示すプラズマ処理方法ＭＴ２は、上述した種々の実施形態のプラズマ処理装置の何れかを用いて実施することが可能である。図１２に示すプラズマ処理方法ＭＴ１では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方の高周波の供給が周期的に停止される。図１３に示すプラズマ処理方法ＭＴ２では、第１の高周波及び第２の高周波の双方がプラズマ処理中に連続的に供給される。なお、図１３に示すプラズマ処理方法ＭＴ２では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方の供給が、連続的に停止されてもよい。即ち、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方が、利用されなくてもよい。
【００６８】
プラズマ処理方法ＭＴ１は、静電チャック２０上に基板Ｗが載置され、且つ、チャンバ１２ｃに処理ガスが供給されている状態で実行される。図１２に示すように、プラズマ処理方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、上述したように設定値ΔＶが決定される。設定値ΔＶは、主制御部ＭＣによって決定され得る。具体的に、主制御部ＭＣは、上述の予め定められた関数又はテーブルを用いて、フォーカスリングＦＲの消耗量とプロセス条件から特定される下部電極１８の自己バイアス電圧から、設定値ΔＶを決定する。なお、工程ＳＴ１の実行後に、基板Ｗが静電チャック２０上に載置され、チャンバ１２ｃに処理ガスが供給されてもよい。
【００６９】
続く、工程ＳＴ２では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波が供給される。工程ＳＴ２の実行期間は、最初の第１の期間Ｐ１に相当する。工程ＳＴ２では、処理ガスのプラズマが生成され、当該プラズマからのイオンにより基板Ｗが処理される。なお、最初の第１の期間Ｐ１では、直流電源７０からの直流電圧はフォーカスリングＦＲには印加されない。続く工程ＳＴ３は、最初の第１の期間Ｐ１内において実行される。工程ＳＴ３では、測定器７６によって自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値が取得される。
【００７０】
続く工程ＳＴ４では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波の供給が停止される。即ち、工程ＳＴ４の実行期間は、最初の第２の期間Ｐ２に相当する。
【００７１】
続く工程ＳＴ５では、工程ＳＴ１と同様に、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波が供給される。工程ＳＴ５の実行期間は、第１の期間Ｐ１に相当する。工程ＳＴ５の実行期間、即ち、第１の期間Ｐ１内では、工程ＳＴ６が実行される。工程ＳＴ６は、第１の時点Ｔ１で開始する。工程ＳＴ６の実行中には、直流電源７０からの直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される。フォーカスリングＦＲに印加される直流電圧の値は、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）である。なお、｜Ｖｄｃ｜は、直前に測定器７６によって取得された自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値の絶対値であり、ΔＶは工程ＳＴ１において決定された設定値である。
【００７２】
続く工程ＳＴ７では、直流電源７０からの直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加が停止される。工程ＳＴ７は、第２の時点Ｔ２で開始する。続く工程ＳＴ８では、上述したように第３の過渡期間ＰＴ３内における自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値が測定器７６によって取得される。
【００７３】
続く工程ＳＴ９では、第１の高周波及び第２の高周波のうち一方又は双方の高周波の供給が停止される。プラズマ処理方法ＭＴ１では、工程ＳＴ５と工程ＳＴ９は交互に実行される。工程ＳＴ９の実行期間は、第２の期間Ｐ２に相当する。
【００７４】
続く工程ＳＴＪ１では、プラズマ処理方法ＭＴ１を終了するか否かが判定される。プラズマ処理方法ＭＴ１を終了させない場合には、工程ＳＴ５からの処理が再び繰り返される。プラズマ処理方法ＭＴ１は、例えば、工程ＳＴＪ１において、工程ＳＴ５〜工程ＳＴ９を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達しているものと判定されたときに、終了される。
【００７５】
図１３に示すプラズマ処理方法ＭＴ２は、静電チャック２０上に基板Ｗが載置され、且つ、チャンバ１２ｃに処理ガスが供給されている状態で実行される。図１３に示すように、プラズマ処理方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２１で開始する。工程ＳＴ２１では、工程ＳＴ１と同様に、設定値ΔＶが決定される。なお、工程ＳＴ２１の実行後に、基板Ｗが静電チャック２０上に載置され、チャンバ１２ｃに処理ガスが供給されてもよい。
【００７６】
続く、工程ＳＴ２２では、双方の高周波、即ち、第１の高周波及び第２の高周波が供給される。工程ＳＴ２２では、処理ガスのプラズマが生成され、当該プラズマからのイオンにより基板Ｗが処理される。
【００７７】
続く工程ＳＴ２３では、測定器７６によって自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値が取得される。続く工程ＳＴ２４では、直流電源７０からの直流電圧がフォーカスリングＦＲに印加される。フォーカスリングＦＲに印加される直流電圧の値は、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）である。なお、｜Ｖｄｃ｜は、直前に測定器７６によって取得された自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値の絶対値であり、ΔＶは工程ＳＴ２１において決定された設定値である。
【００７８】
続く工程ＳＴＪ２では、プラズマ処理方法ＭＴ２を終了するか否かが判定される。プラズマ処理方法ＭＴ２を終了させない場合には、工程ＳＴ２５が実行される。工程ＳＴ２５では、直流電源７０からの直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加が停止される。そして、工程ＳＴ２３からの処理が繰り返される。プラズマ処理方法ＭＴ２は、例えば、工程ＳＴＪ２において、工程ＳＴ２２の実行時間が所定時間に達したと判定されたときに、終了される。
【００７９】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した種々の実施形態に係るプラズマ処理装置は容量結合型のプラズマ処理装置である。変形態様におけるプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよい。
【００８０】
また、上述した種々の実施形態では、直流電源７０からの直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加の停止は、各第１の期間Ｐ１中の第２の時点Ｔ２で開始している。しかしながら、直流電源７０からの直流電圧のフォーカスリングＦＲへの印加の停止は、第２の期間Ｐ２の開始時点で開始してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１０Ａ…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｃ…チャンバ、１６…ステージ、１８…下部電極、２０…静電チャック、２２…導体、３０…上部電極、６１…第１の高周波電源、６２…第２の高周波電源、７０…直流電源、７２…切替ユニット、７６…測定器、ＦＲ…フォーカスリング、ＰＣ…コントローラ、ＭＣ…主制御部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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