(57)【要約】【課題】エッジリングの消耗に伴って被処理体に形成されるホールの傾きの変動を抑制する。【解決手段】プラズマ処理装置は、処理室と、載置台と、エッジリングと、遮蔽部材と、変更部とを備える。処理室は、被処理体をプラズマ処理する。載置台は、処理室の内部に設けられ、被処理体が載置される載置面を有する。エッジリングは、載置面に載置された被処理体を囲むように載置台の周囲に設けられている。遮蔽部材は、処理室内に生成されたプラズマからエッジリングの表面の一部を隠す。変更部は、エッジリングに対して遮蔽部材を移動させることにより、プラズマに晒されるエッジリングの面積を変更する。【選択図】図１
2019207960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体をプラズマ処理するための処理室と、
前記処理室の内部に設けられ、前記被処理体が載置される載置面を有する載置台と、
前記載置面に載置された前記被処理体を囲むように前記載置台の周囲に設けられたエッジリングと、
前記処理室内に生成されたプラズマから前記エッジリングの表面の一部を隠す遮蔽部材と、
前記エッジリングに対して前記遮蔽部材を移動させることにより、前記プラズマに晒される前記エッジリングの面積を変更する変更部と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記エッジリングは、略円筒形状であり、
前記遮蔽部材は、略円筒形状であり、前記エッジリングを囲むように前記エッジリングの周囲に設けられ、
前記変更部は、前記エッジリングの中心軸に沿って前記遮蔽部材を移動させることにより、前記プラズマに晒される前記エッジリングの側壁の面積を変更することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記エッジリングは、
中心軸に沿う面による断面において、前記載置面に沿う方向に延伸する第１のリング部と、前記エッジリングの中心軸に沿う方向に延伸する第２のリング部とを含み、
前記遮蔽部材は、
前記第２のリング部の外側壁の少なくとも一部を前記プラズマから隠すことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材は、
前記エッジリングの周方向に分割された複数の部分遮蔽部材を含み、
前記変更部は、
前記複数の部分遮蔽部材を、前記エッジリングに対してそれぞれ独立に移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記変更部は、
前記プラズマ処理が実行された時間の経過に従って、前記プラズマに晒される前記エッジリングの面積が小さくなるように、前記エッジリングに対して前記遮蔽部材を移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
金属により構成され、前記載置台を支持する基台を備え、
前記遮蔽部材は、
前記基台に形成された凹部内に収容されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
処理室内に収容された被処理体をプラズマ処理する工程と、
前記被処理体の周囲のエッジリングにおいて、前記プラズマ処理が実行された時間の経過に従って、前記処理室内に生成されたプラズマに晒される前記エッジリングの面積が小さくなるように、前記エッジリングの一部を前記プラズマから隠す遮蔽部材を移動させる工程と
を含むプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマにより半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）を処理するプラズマ処理装置では、処理室の内部に配置された載置台にウエハが載置される。載置台には、載置面に載置されたウエハを囲むように導電性の材料により構成されたエッジリング（フォーカスリングとも呼ばれる）が設けられる。ウエハの周囲にエッジリングが設けられることにより、ウエハの中心付近とエッジ付近とのプラズマの分布の偏りが抑制され、ウエハに対する処理の均一性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１６６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ウエハに対するプラズマ処理が繰り返されると、エッジリングが消耗する。エッジリングが消耗すると、エッジリングの形状が変わり、エッジリングの上方に形成されるプラズマシースと、ウエハの上方に形成されるプラズマシースとの間の高さの大小関係が変動する。そのため、エッジリングの消耗により、プラズマ中のイオン等の荷電粒子のウエハへの入射角度が変化することになる。
【０００５】
エッジリングの消耗に伴って荷電粒子の入射角度の変化が大きくなると、イオンによりウエハに形成されるホールや配線等の傾きのばらつきを予め定められたスペック内に抑えることが困難となる。そのため、ホールの傾きのばらつきが予め定められたスペックを超える前に、エッジリングを交換することになる。エッジリングを交換するためには、処理室内からエッジリングを取り出すために処理室内の圧力を大気圧まで戻すことになる。そのため、エッジリングを頻繁に交換すると、そのたびにプロセスを停止させることになり、製品処理が停止することで生産性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、処理室と、載置台と、エッジリングと、遮蔽部材と、変更部とを備える。処理室は、被処理体をプラズマ処理する。載置台は、処理室の内部に設けられ、被処理体が載置される載置面を有する。エッジリングは、載置面に載置された被処理体を囲むように載置台の周囲に設けられている。遮蔽部材は、処理室内に生成されたプラズマからエッジリングの表面の一部を隠す。変更部は、エッジリングに対して遮蔽部材を移動させることにより、プラズマに晒されるエッジリングの面積を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、エッジリングの消耗に伴って被処理体に形成されるホールの傾きの変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、カバー構造体の一例を示す拡大断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ウエハのエッジ付近のシースの境界の分布の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ウエハのエッジ付近のシースの境界の分布の一例を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ウエハのエッジ付近のシースの境界の分布の一例を示す図である。
【図４】図４は、実験に用いられたカバー構造体の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、エッジリングの幅および厚さを変えた場合のドロップ値の一例を示す図である。
【図６】図６は、ドロップ値とチルト角の関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、実験に用いられたカバー構造体の一例を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ウエハのエッジ付近のシースの境界の分布の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ウエハのエッジ付近のシースの境界の分布の一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、シースの境界の分布と遮蔽部材の位置との関係の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、シースの境界の分布と遮蔽部材の位置との関係の一例を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、シースの境界の分布と遮蔽部材の位置との関係の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、プラズマ処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、開示されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が限定されるものではない。
【００１０】
［プラズマ処理装置１００の構成］
図１は、本開示の実施形態におけるプラズマ処理装置１００の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１００は、例えば図１に示されるように、制御装置２００および装置本体３００を備える。装置本体３００は、内部が気密に閉塞可能に構成された処理室を構成する円筒状のチャンバ１を有する。チャンバ１は、例えばアルミニウム等で形成され、保安接地されている。チャンバ１の側壁には、被処理体の一例であるウエハＷをチャンバ１内に搬入するための開口１ａが形成されており、開口１ａは、ゲートバルブＧによって開閉される。チャンバ１の内部には、下部電極として機能する基台２が設けられている。基台２は、例えばアルミニウム等の金属により形成される。
【００１１】
基台２は、セラミックなどの絶縁板３を介してチャンバ１の底部に支持されている。基台２の上面には、内部に電極９ｂが埋め込まれた絶縁体により構成された静電チャック９が設けられている。電極９ｂは、直流電源１０に接続されている。静電チャック９は、直流電源１０から電極９ｂに印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、静電チャック９の上面の保持面９ａにおいてウエハＷを吸着保持する。静電チャック９は、載置台の一例であり、静電チャック９の保持面９ａは、載置台の載置面の一例である。
【００１２】
基台２の内部には、絶縁性の流体を循環させるための流路４が形成されている。流路４は、配管４ａを介して、図示しないチラーユニット等の温度制御装置に接続されている。流路４内を所定温度に制御された流体が循環することによって、基台２が所定温度に制御される。基台２の熱は、基台２に接触している静電チャック９に伝達される。
【００１３】
また、基台２の内部には、ヘリウムガス等の伝熱ガスを静電チャック９に供給するための流路５が設けられている。流路５は、配管５ａを介して、図示しない伝熱ガスの供給源に接続されている。配管５ａおよび流路５を介して静電チャック９に供給された伝熱ガスは、静電チャック９の保持面９ａとウエハＷの下面との間に供給される。静電チャック９の保持面９ａとウエハＷの下面との間に供給される伝熱ガスの圧力を制御することにより、静電チャック９とウエハＷとの間の熱の伝達率を制御することができる。基台２の流路４内を循環する流体の温度と、静電チャック９の保持面９ａとウエハＷの下面との間に供給される伝熱ガスの圧力を制御することにより、ウエハＷを所定の温度に制御することができる。
【００１４】
基台２には、整合器６を介して、高周波電源７が接続されている。高周波電源７は、セルフバイアスを発生することのできる周波数の高周波電力を、整合器６を介して基台２に印加する。高周波電源７から基台２に高周波電力が供給されることにより、静電チャック９に載置されたウエハＷにイオンが引き込まれる。
【００１５】
また、装置本体３００は、例えば図１に示されるように、静電チャック９の保持面９ａに載置されたウエハＷを囲むように静電チャック９の周囲に設けられたエッジリング８を有する。エッジリング８は、例えば、シリコン、カーボン、ＳｉＣ等の導電性材料によりリング状に形成される。エッジリング８は、ウエハＷに対するプラズマ処理の均一性を向上させる。エッジリング８は、平面視において、ウエハＷの外形に沿う形状を有する。本実施形態において、ウエハＷは、略円板状であり、エッジリング８は、平面視において、略円形状である。
【００１６】
また、エッジリング８の外周には、遮蔽部材３１を有するカバー構造体３０が配置されている。遮蔽部材３１は、エッジリング８を囲むようにエッジリング８の周囲に設けられており、支持棒４１によって支持されている。駆動装置４０は、支持棒４１を、静電チャック９の保持面９ａの法線に沿う方向（例えば上下方向）に移動させることができる。駆動装置４０によって支持棒４１が上下に移動することにより、遮蔽部材３１が上下に移動する。駆動装置４０は、変更部の一例である。遮蔽部材３１は、平面視において、エッジリング８の外形に沿う形状を有する略円筒形状の部材である。本実施形態において、遮蔽部材３１が上方に移動することにより、遮蔽部材３１によって覆われるエッジリング８の側面の面積が増加する。なお、図１の例では、遮蔽部材３１は、１つの支持棒４１によって支持されているが、実際には、３つ以上の支持棒４１によって支持されている。カバー構造体３０の詳細な構造については後述する。
【００１７】
また、カバー構造体３０の外周には、環状に形成された排気リング１１が設けられる。排気リング１１には、厚さ方向に貫通する多数の排気孔が形成されている。チャンバ１の底部には、排気ポート１２が設けられ、排気ポート１２には、真空ポンプ等の排気装置１３が接続されている。排気装置１３が稼働することにより、排気リング１１および排気ポート１２を介して、チャンバ１内のガスが排気され、チャンバ１内を所定の真空度に減圧することができる。
【００１８】
静電チャック９の上方のチャンバ１の天井部分には、基台２と対向するようにシャワーヘッド１４が設けられている。シャワーヘッド１４は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の導電性材料で構成されている。シャワーヘッド１４は、絶縁材料を介してチャンバ１の側壁に支持されている。シャワーヘッド１４および基台２は、一対の電極（上部電極および下部電極）として機能する。また、シャワーヘッド１４には、整合器１５を介して高周波電源１６が接続されている。高周波電源１６は、整合器１５を介して、チャンバ１内にプラズマを生成できる周波数の高周波電力をシャワーヘッド１４に印加する。これにより、シャワーヘッド１４と基台２との間の空間に高周波電界が形成され、チャンバ１内に供給されたガスがプラズマ化され、チャンバ１内にプラズマが生成される。
【００１９】
シャワーヘッド１４の内部には拡散室１９が形成されており、シャワーヘッド１４の下面には、多数のガス吐出口１７が設けられている。また、シャワーヘッド１４の上部には、ガス導入部１８が設けられており、ガス導入部１８にはガス供給管２０の一端が接続されている。ガス供給管２０の他端は、ガス供給部２１に接続されている。ガス供給部２１には、マスフローコントローラ等の流量制御器２２と、例えばエッチング用の処理ガス等を供給するためのガス供給源２３とがそれぞれ１組以上設けられている。それぞれのガス供給源２３から供給されたガスは、流量制御器２２によって流量が制御され、ガス供給管２０およびガス導入部１８を介してシャワーヘッド１４の拡散室１９内に供給される。拡散室１９内に供給されたガスは、拡散室１９内を拡散し、それぞれのガス吐出口１７からチャンバ１内にシャワー状に供給される。
【００２０】
制御装置２００は、メモリおよびプロセッサを有する。制御装置２００内のプロセッサは、制御装置２００内のメモリに格納されたプログラムやレシピを読み出して実行することにより、装置本体３００の各部を制御する。
【００２１】
［カバー構造体３０の詳細］
図２は、カバー構造体３０の一例を示す拡大断面図である。カバー構造体３０は、例えば図２に示されるように、遮蔽部材３１、カバー部材３２、およびカバー部材３３を有する。遮蔽部材３１、カバー部材３２、およびカバー部材３３は、例えば石英等の絶縁体で構成されている。カバー部材３２は、カバー部材３３の上面に配置され、カバー部材３３の上面を保護する。カバー部材３３は、基台２の外側面を覆うように、基台２の外側面に沿って設けられる。また、カバー部材３３は、基台２の外周付近の上面に環状に形成された凹部２ａを覆うように、凹部２ａに沿って設けられている。
【００２２】
本実施形態において、遮蔽部材３１は、凹部２ａ内に収容される。基台２は、例えばアルミニウム等の金属により形成されているため、凹部２ａの領域Ａ内では、凹部２ａの外部に比べて電位の勾配が少ない。そのため、遮蔽部材３１が収容されている空間に発生する異常放電を抑制することができる。
【００２３】
また、本実施形態において、エッジリング８は、略円筒形状である。エッジリング８は、例えば図２に示されるように、第１のリング部８ａおよび第２のリング部８ｂを含む。第１のリング部８ａは、エッジリング８の中心軸に沿う面による断面において、静電チャック９の保持面９ａに沿う方向に延伸する。第２のリング部８ｂは、エッジリング８の中心軸に沿う面による断面において、エッジリング８の中心軸に沿う方向に延伸する。駆動装置４０は、エッジリング８の中心軸に沿って、遮蔽部材３１を移動させることにより、チャンバ１内に生成されるプラズマに晒される第２のリング部８ｂの側壁の面積を変更する。
【００２４】
遮蔽部材３１は、支持棒４１が最も下方に退避した状態において、第２のリング部８ｂの下端の高さＢよりも下方に退避する。そのため、支持棒４１が最も下方に退避した状態において、第２のリング部８ｂの側面は遮蔽部材３１によって覆われない。一方、駆動装置４０が支持棒４１を上昇させることにより遮蔽部材３１が上昇し、遮蔽部材３１の上端が第２のリング部８ｂの下端の高さＢよりも上方に移動すると、第２のリング部８ｂの側面の一部が覆われる。そして、駆動装置４０によって遮蔽部材３１が上方に移動する程、遮蔽部材３１によって覆われる第２のリング部８ｂの側面の面積が大きくなる。
【００２５】
［イオンの入射方向の変化］
ここで、ウエハＷの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが、エッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さよりも高い場合、シース領域５０の境界５１の分布は、例えば図３Ａのようになる。この場合、ウエハＷのエッジ付近では、プラズマ中のイオン５２の入射方向がウエハＷのエッジ側に傾く。
【００２６】
また、ウエハＷの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さと、エッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さとがほぼ同じ高さである場合、シース領域５０の境界５１の分布は、例えば図３Ｂのようになる。この場合、ウエハＷのエッジ付近でも、プラズマ中のイオン５２の入射方向がウエハＷに対して略垂直な方向となる。
【００２７】
また、ウエハＷの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが、エッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さよりも低い場合、シース領域５０の境界５１の分布は、例えば図３Ｃのようになる。この場合、ウエハＷのエッジ付近では、プラズマ中のイオン５２の入射方向がウエハＷのセンター側に傾く。
【００２８】
なお、以下の説明では、ホールの傾きをチルト角と定義し、ウエハＷの主要な面に対して略垂直な方向を０度と定義する。また、例えば図３ＡのようにウエハＷの主要な面に対してホールがウエハＷのエッジ側に傾く場合を正の角度、例えば図３ＣのようにウエハＷの主要な面に対してホールがウエハＷのセンター側に傾く場合を負の角度と定義する。また、図３Ａの場合をアウターチルティング、図３Ｃの場合をインナーチルティングと定義する。
【００２９】
プラズマ処理が実行された時間の経過に従って、プラズマに晒されているエッジリング８は消耗する。エッジリング８が消耗すると、エッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが低くなる。これにより、シース領域５０の境界５１の分布が例えば図３Ｃのようになり、やがて、ウエハＷに形成されるホールの傾きがスペックを満たさなくなる。そのため、ウエハＷに形成されるホールの傾きがスペックを満たさなくなる前に、エッジリング８が交換される。
【００３０】
［エッジリング８の形状とイオンの入射方向との関係］
次に、エッジリング８の形状とイオン５２の入射方向との関係について実験を行った。実験では、例えば図４に示されるようなカバー構造体３０’が用いられた。図４は、実験に用いられたカバー構造体３０’の一例を示す断面図である。以下の実験では、幅ΔＷおよび厚さΔＴがそれぞれ異なるエッジリング８’が用いられた。
【００３１】
図５は、エッジリング８の厚さおよび幅を変えた場合のドロップ値の一例を示す図である。ドロップ値は、例えば下記の算出式で表される値である。
ドロップ値＝｛ＥＲ（149mm）／ＥＲ（0mm）｝−｛ＥＲ（135mm）／ＥＲ（0mm）｝
上記算出式において、ＥＲ（Xmm）は、ウエハＷのセンターからＸｍｍ離れた位置におけるエッチングレートを表している。
【００３２】
図５において、（１）〜（４）のプロットにおけるエッジリング８’の幅ΔＷおよび厚さΔＴは、それぞれ以下の通りである。
（１）：ΔＷ＝６０ｍｍ、ΔＴ＝２．２５ｍｍ
（２）：ΔＷ＝６０ｍｍ、ΔＴ＝２．５ｍｍ
（３）：ΔＷ＝７０ｍｍ、ΔＴ＝２．５ｍｍ
（４）：ΔＷ＝８０ｍｍ、ΔＴ＝２．５ｍｍ
【００３３】
図５のプロット（１）および（２）に示されるように、エッジリング８’の幅ΔＷが同一であっても、エッジリング８’の厚さΔＴが薄くなると、ドロップ値が小さくなる。図５のプロット（２）は、初期状態のエッジリング８’を用いた場合のドロップ値に対応し、図５のプロット（１）は、プラズマ処理の実行により消耗したエッジリング８’を用いた場合のドロップ値に対応する。また、図５のプロット（２）〜（４）に示されるように、エッジリング８’の厚さΔＴが同一であっても、エッジリング８’の幅ΔＷが広くなると、ドロップ値が小さくなる。
【００３４】
図５のプロット（１）〜（４）を、ドロップ値に対応するチルト角に換算してプロットすると、例えば図６のようになる。図６は、ドロップ値とチルト角の関係の一例を示す図である。例えば図６に示されるように、ドロップ値が低くなるほどチルト角が正の方向に増加し、アウターチルティングとなる（例えば図３Ａ参照）。また、例えば図６に示されるように、ドロップ値が大きくなるほどチルト角が負の方向に増加し、インナーチルティングとなる（例えば図３Ｃ参照）。
【００３５】
また、図５には、例えば図７に示されるようなカバー構造体３０”を用いた場合のドロップ値のプロット（５）が併せて示されている。図７は、実験に用いられたカバー構造体３０”の一例を示す断面図である。カバー構造体３０”には、例えば図７に示されるように、エッジリング８’の側面がプラズマに晒されるように傾斜がつけられたカバー部材３２”が設けられている。図７に示されたエッジリング８’では、ΔＷ＝６０ｍｍ、ΔＴ＝２．５ｍｍである。
【００３６】
図５に示されたプロット（２）と（５）とを比較すると、プロット（５）は、プロット（２）に比べて、ドロップ値が大きくなっている。図５に示されたプロット（２）と（５）とは、エッジリング８’の側面がプラズマに晒されているか否かという点で異なっている。即ち、エッジリング８’において、プラズマに晒される面積が変化することにより、ドロップ値が変化している。
【００３７】
図８Ａおよび図８Ｂは、ウエハＷのエッジ付近のシース領域５０の境界５１の分布の一例を示す図である。例えば図８Ａに示されるように、プラズマに晒されるエッジリング８の面積が小さいと、エッジリング８の上方におけるシース領域５０が厚くなると考えられる。そのため、エッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが、ウエハＷの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さよりも高くなり、イオン５２の入射方向がウエハＷのエッジ側に傾く。そのため、エッジリング８’の側面がカバー部材３２’によって覆われている場合（例えば図４参照）のプロット（２）では、ドロップ値が低くなり、ホールの形状がアウターチルティングになると考えられる。
【００３８】
一方、例えば図８Ｂに示されるように、プラズマに晒されるエッジリング８の面積が大きいと、エッジリング８の上方におけるシース領域５０が薄くなると考えられる。そのため、エッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが、ウエハＷの上方におけるシース領域５０の境界５１の高さよりも低くなり、イオン５２の入射方向がウエハＷのセンター側に傾く。そのため、エッジリング８’の側面がカバー部材３２”によって覆われていない場合のプロット（５）では、ドロップ値が高くなり、ホールの形状がインナーチルティングになると考えられる。
【００３９】
なお、プラズマに晒されるエッジリング８’の面積が小さいと、エッジリング８’を介してプラズマに流れる単位面積あたりの高周波電力が大きくなるため、エッジリング８’の上方のシース領域５０が厚くなると考えられる。また、プラズマに晒されるエッジリング８’の面積が大きいと、エッジリング８’を介してプラズマに流れる単位面積あたりの高周波電力が小さくなるため、エッジリング８’の上方のシース領域５０が薄くなると考えられる。
【００４０】
従って、本実施形態のカバー構造体３０は、プラズマ処理が実行された時間の経過に従って、プラズマに晒されるエッジリング８の面積を小さくする。これにより、エッジリング８の消耗に伴ってエッジリング８の上方におけるシース領域５０の境界５１の高さが低くなることを抑制することができる。これにより、ウエハＷに形成されるホールのチルト角の変化を抑制することができる。
【００４１】
具体的には、交換後のエッジリング８では、例えば図９Ａに示されるように、遮蔽部材３１を最も下方に退避させた状態、即ち、エッジリング８が遮蔽部材３１によって覆われていない状態となるように、遮蔽部材３１の位置が制御される。なお、交換後のエッジリング８としては、その後のプラズマ処理の実行によりエッジリング８が消耗することを想定して、ホールのチルト角の許容範囲内で、アウターチルティングとなるような形状のエッジリング８を用いることが好ましい。
【００４２】
そして、プラズマ処理が実行された時間の経過に従って、例えば図９Ｂに示されるように、エッジリング８が消耗する。そして、エッジリング８の上方のシース領域５０の境界５１の高さが、ウエハＷの上方のシース領域５０の境界５１の高さよりも低くなり、イオン５２の入射角度がウエハＷのセンター側に傾く。これにより、ウエハＷに形成されるホールのチルト角がインナーチルティングとなる。
【００４３】
そこで、本実施形態では、例えば図９Ｃに示されるように、遮蔽部材３１を上昇させることにより、エッジリング８の側面を遮蔽部材３１によって覆う。これにより、エッジリング８において、プラズマに晒される面積が小さくなる。そのため、例えば図９Ｃに示されるように、エッジリング８の上方におけるシース領域５０が厚くなり、エッジリング８の上方のシース領域５０の境界５１の高さが、ウエハＷの上方のシース領域５０の境界５１の高さよりも高くなる。これにより、イオン５２の入射角度がウエハＷのエッジ側に傾き、ウエハＷに形成されるホールのチルト角がアウターチルティングとなる。
【００４４】
なお、ウエハＷの径方向における遮蔽部材３１の厚さは、エッジリング８の上方に形成されるシース領域５０の厚さよりも厚いことが好ましい。
【００４５】
［プラズマ処理の手順］
図１０は、プラズマ処理の一例を示すフローチャートである。図１０に示された処理は、主として、制御装置２００が装置本体３００の各部を制御することにより実現される。なお、図１０に示される処理が開始される前提として、遮蔽部材３１は、最も下方の位置である初期位置にある。
【００４６】
まず、制御装置２００は、装置本体３００を制御することにより、ウエハＷに対するプラズマ処理を実行する（Ｓ１００）。ステップＳ１００では、例えば、ゲートバルブＧが開放され、開口１ａを介して未処理のウエハＷがロボットアームによりチャンバ１内に搬入される。そして、未処理のウエハＷが静電チャック９の保持面９ａに載置され、ゲートバルブＧが閉じられる。制御装置２００は、直流電源１０を制御することにより、静電チャック９の保持面９ａにウエハＷを吸着保持させる。そして、制御装置２００は、排気装置１３を稼働させることにより、チャンバ１内を真空排気する。
【００４７】
また、制御装置２００は、図示しないチラーユニットを制御することにより、基台２の流路４内を循環する流体の温度を調整する。また、制御装置２００は、図示しない伝熱ガスの流量制御器を制御することにより、静電チャック９の保持面９ａとウエハＷの下面との間に供給される伝熱ガスの圧力を制御する。これにより、ウエハＷが所定の温度に制御される。
【００４８】
次に、制御装置２００は、それぞれの流量制御器２２を制御することにより、それぞれの処理ガスをシャワーヘッド１４内に供給する。シャワーヘッド１４内に供給された処理ガスは、拡散室１９内を拡散し、ガス吐出口１７からチャンバ１内にシャワー状に供給される。
【００４９】
次に、制御装置２００は、高周波電源１６を制御することにより、シャワーヘッド１４にプラズマ生成用の高周波電力を印加する。シャワーヘッド１４に印加された高周波電力は、シャワーヘッド１４の下面からチャンバ１内に放射される。これにより、チャンバ１内において処理ガスのプラズマが生成される。
【００５０】
また、制御装置２００は、高周波電源７を制御することにより、基台２にバイアス用の高周波電力を印加する。基台２に印加された高周波電力により、プラズマ中のイオンがウエハＷに引き込まれ、ウエハＷの表面がエッチングされる。そして、ゲートバルブＧが開けられ、プラズマ処理が行われたウエハＷがチャンバ１から搬出される。そして、再び未処理のウエハＷがチャンバ１内に搬入され、ウエハＷに対するプラズマ処理が行われる。
【００５１】
次に、制御装置２００は、プラズマ処理の実行時間が所定時間に達したか否かを判定する（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１の処理は、１つのウエハＷに対するプラズマ処理が実行される毎に行われてもよく、所定数のウエハＷに対するプラズマ処理が実行される毎に行われてもよい。あるいは、ステップＳ１０１の処理は、プラズマ処理が実行されたウエハＷの数とは無関係に、所定時間毎に行われてもよい。
【００５２】
プラズマ処理の実行時間が所定時間に達していない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、制御装置２００は、ウエハＷの処理を終了するか否かを判定する（Ｓ１０２）。ウエハＷの処理を終了しない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、制御装置２００は、再びステップＳ１００に示された処理を実行する。一方、ウエハＷの処理を終了する場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、本フローチャートに示されたプラズマ処理は終了する。
【００５３】
一方、プラズマ処理の実行時間が所定時間に達した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置２００は、遮蔽部材３１の上昇量が最大か否かを判定する（Ｓ１０３）。遮蔽部材３１の上昇量が最大の状態とは、エッジリング８の側面全体が遮蔽部材３１によって覆われている状態であって、例えば、遮蔽部材３１の上面の高さが、エッジリング８の上面の高さと同じ高さか、エッジリング８の上面の高さよりも高い状態である。
【００５４】
遮蔽部材３１の上昇量が最大ではない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、制御装置２００は、駆動装置４０を制御することにより、遮蔽部材３１を所定量上昇させる（Ｓ１０４）。これにより、エッジリング８の消耗により低くなったエッジリング８の上方のシース領域５０の境界５１が再び上昇し、ウエハＷに形成されるホールのチルト角の傾きが抑制される。そして、制御装置２００は、プラズマ処理の実行時間の累積値を０にリセットし、再びステップＳ１００に示された処理を実行する。
【００５５】
一方、遮蔽部材３１の上昇量が最大である場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、制御装置２００は、プラズマ処理装置１００の管理者等にエッジリング８の交換を通知する（Ｓ１０５）。そして、制御装置２００は、エッジリング８が交換されたことを検出した場合（Ｓ１０６）、駆動装置４０を制御して、遮蔽部材３１を初期位置に移動させる（Ｓ１０７）。そして、制御装置２００は、プラズマ処理の実行時間の累積値を０にリセットし、再びステップＳ１００に示された処理を実行する。
【００５６】
以上、プラズマ処理装置１００の実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、プラズマ処理の実行時間の経過に伴うエッジリング８の消耗に対して、エッジリング８がプラズマに晒される面積を増加させる。これにより、エッジリング８の消耗に伴うウエハＷのエッジ付近におけるホールのチルト角の増加を抑制することができる。これにより、エッジリング８の交換周期を長くすることができ、プロセスのスループットを向上させることができる。
【００５７】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００５８】
例えば、上記した実施形態において、遮蔽部材３１は、１つの部材として構成されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、遮蔽部材３１は、エッジリング８の周方向に複数に分割された部分遮蔽部材を有していてもよい。それぞれの部分遮蔽部材は、１つ以上の支持棒４１によって支持され、それぞれの支持棒４１は駆動装置４０によって上下に移動する。なお、それぞれの部分遮蔽部材は、互いに独立して上下方向に移動してもよい。これにより、エッジリング８の周方向におけるシース領域５０の境界５１の偏りを抑制することができる。
【００５９】
また、上記した実施形態において、遮蔽部材３１は、プラズマに対してエッジリング８の側面を覆うことにより、プラズマからエッジリング８の表面の一部を隠す。しかし、開示の技術はこれに限られず、プラズマからエッジリング８の表面の一部を隠すことが可能な構成であれば、他の方法によりエッジリング８の表面の一部を隠すような構成を採用することも可能である。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
Ｇ  ゲートバルブ
Ｗ  ウエハ
１００  プラズマ処理装置
２００  制御装置
３００  装置本体
１  チャンバ
１ａ  開口
２  基台
２ａ  凹部
３  絶縁板
４  流路
４ａ  配管
５  流路
５ａ  配管
６  整合器
７  高周波電源
８  エッジリング
８ａ  第１のリング部
８ｂ  第２のリング部
９  静電チャック
９ａ  保持面
９ｂ  電極
１０  直流電源
１１  排気リング
１２  排気ポート
１３  排気装置
１４  シャワーヘッド
１５  整合器
１６  高周波電源
１７  ガス吐出口
１８  ガス導入部
１９  拡散室
２０  ガス供給管
２１  ガス供給部
２２  流量制御器
２３  ガス供給源
３０  カバー構造体
３１  遮蔽部材
３２  カバー部材
３３  カバー部材
４０  駆動装置
４１  支持棒
５０  シース領域
５１  境界
５２  イオン
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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