(57)【要約】【課題】取り外し作業を伴うことなく、上部電極の表面を粗面化すること。【解決手段】上部電極の表面処理方法は、下部電極と、上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、処理ガスのプラズマを用いて、上部電極の下部電極に対向する対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ当該対向面を粗面化する第１の工程と、上部電極のみに高周波電力を供給することによって、処理ガスのプラズマを用いて、上部電極の対向面からＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程と、下部電極と、上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、処理ガスのプラズマを用いて、上部電極の対向面に残存するＣＦ系堆積物を除去する第３の工程とを有する。第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、複数回繰り返される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と、前記下部電極に対向して配置された上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記下部電極に対向する対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ当該対向面を粗面化する第１の工程と、
前記上部電極のみに高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面から前記ＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程と、
前記下部電極と、前記上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面に前記第２の工程で残存する前記ＣＦ系堆積物を除去する第３の工程と、
を有し、
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、複数回繰り返されることを特徴とする上部電極の表面処理方法。
【請求項２】
前記ＣＦ系ガスは、Ｃ４Ｆ６ガスであることを特徴とする請求項１に記載の上部電極の表面処理方法。
【請求項３】
前記第３の工程は、前記上部電極へ供給される高周波電力よりも前記下部電極へ供給される高周波電力が小さい状態で、実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の上部電極の表面処理方法。
【請求項４】
前記第１の工程の処理時間は、５〜６０秒であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の上部電極の表面処理方法。
【請求項５】
前記上部電極に供給される高周波電力の周波数は、前記下部電極に供給される高周波電力の周波数よりも高いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の上部電極の表面処理方法。
【請求項６】
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、１００回以上繰り返されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の上部電極の表面処理方法。
【請求項７】
前記上部電極の表面処理方法は、前記上部電極がプラズマ処理装置に新規に導入された場合に、実行されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の上部電極の表面処理方法。
【請求項８】
処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内に配置され、被処理体を載置するための下部電極と、
前記下部電極に対向して前記処理容器内に配置された上部電極と、
前記下部電極と、前記上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記下部電極に対向する対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ前記対向面を粗面化する第１の工程と、前記上部電極のみに高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面から前記ＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程と、前記下部電極と、前記上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面に前記第２の工程で残存する前記ＣＦ系堆積物を除去する第３の工程とを実行する制御部と
を備え、
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、複数回繰り返されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
下部電極と、前記下部電極に対向して配置された上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記下部電極に対向する対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ前記対向面を粗面化する第１の工程と、
前記上部電極のみに高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面から前記ＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程と、
前記下部電極と、前記上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面に前記第２の工程で残存する前記ＣＦ系堆積物を除去する第３の工程と、
を有する上部電極の表面処理方法によって製造される上部電極であって、
前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、複数回繰り返されることを特徴とする上部電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、上部電極の表面処理方法、プラズマ処理装置及び上部電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置は、例えば薄膜の堆積処理を行うプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置や、エッチング処理を行うプラズマエッチング装置が挙げられる。
【０００３】
プラズマ処理装置は、プラズマ処理空間を画成する処理容器、プラズマ反応に必要な処理ガスを処理室内に導入するためのガス供給系などを備える。また、プラズマ処理装置は、処理容器内に配置され、被処理体を載置する下部電極、及び、下部電極に対向して処理容器内に配置された上部電極などを備える。
【０００４】
ところで、プラズマ処理装置においては、プラズマ処理装置に新規に導入された新品の上部電極を用いた場合の被処理基板のエッチングレートが、中古の上部電極を用いた場合の被処理基板のエッチングレートから変動することが知られている。これは、新品の上部電極では、表面がプラズマに曝されておらず、中古の上部電極と比較して表面粗さが小さいため、新品の上部電極を用いて形成されるプラズマの状態と、中古の上部電極を用いて形成されるプラズマの状態とが相違するためであると考えられる。
【０００５】
エッチングレートの変動を抑えるための対策として、プラズマ処理装置から上部電極を取り外し、取り外し後の上部電極に対してウェットエッチングやサンドブラスト等の表面処理を施すことによって、上部電極の表面を粗面化する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−８５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術は、上部電極を取り外す取り外し作業を伴うので、プラズマ処理装置の稼働効率を低下させる恐れがある。このため、取り外し作業を伴うことなく、上部電極の表面を粗面化することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る上部電極の表面処理方法は、下部電極と、前記下部電極に対向して配置された上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記下部電極に対向する対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ当該対向面を粗面化する第１の工程と、前記上部電極のみに高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面から前記ＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程と、前記下部電極と、前記上部電極とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、前記上部電極の前記対向面に前記第２の工程で残存する前記ＣＦ系堆積物を除去する第３の工程と、を有する。前記第１の工程、前記第２の工程及び前記第３の工程は、複数回繰り返される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、取り外し作業を伴うことなく、上部電極の表面を粗面化することができる上部電極の表面処理方法、プラズマ処理装置及び上部電極が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る上部電極の表面処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、一実施形態に係る上部電極の表面処理の各工程を説明するための図である。
【図４】図４は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を複数回繰り返した場合の上部電極の表面状態の一例を示す図である。
【図５】図５は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、プラズマエッチング処理の処理時間の累積時間と、エッチングレートの変動率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して開示する上部電極の表面処理方法、プラズマ処理装置及び上部電極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付すこととする。
【００１２】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００１３】
図１において、ウエハＷにエッチング処理を施すエッチング処理装置として構成されるプラズマ処理装置１は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバである処理容器１０を有し、該処理容器１０内に、円柱状のサセプタ１１が配設されている。サセプタ１１は、下部電極を構成し、サセプタ１１上には、被処理基板であるウエハＷが載置される。
【００１４】
処理容器１０の側壁とサセプタ１１との間には、サセプタ１１上方の気体を処理容器１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状のバッフル板１３が配設され、排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（automatic pressure control valve）（以下「ＡＰＣ」という）１４が接続し、その下流側に真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下「ＴＭＰ」という）１５が接続する。さらに、ＴＭＰ１５を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下「ＤＰ」という）１６に接続されている。ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６によって構成される排気流路を以下「本排気ライン」と称するが、この本排気ラインは、ＡＰＣ１４によって処理容器１０内の圧力制御を行うだけでなくＴＭＰ１５及びＤＰ１６によって処理容器１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６は、処理容器１０の内部を減圧するための排気部の一例である。
【００１５】
また、上述した排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、本排気ラインとは別の排気流路（以下「粗引きライン」という）に接続されている。処理容器内を真空引きする場合、この粗引きラインを介してＤＰ１６によって処理容器１０内の気体を排出する。
【００１６】
サセプタ１１には、所定の高周波電力をサセプタ１１に供給してウエハＷにバイアスを印加することでウエハＷにイオンを引き込むための高周波電源１８が接続されている。高周波電源１８は、４００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００１７】
また、サセプタ１１の上方には、ウエハＷを静電吸着力で吸着するための静電チャック２０が配設されている。静電チャック２０には、例えば絶縁層により挟まれた導電膜である電極２１が設けられる。電極２１には直流電源２２が電気的に接続されている。静電チャック２０では、直流電源２２から静電チャック２０に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力等の静電力によってウエハＷがサセプタ１１の上面に吸着保持される。ウエハＷを吸着しないときには、静電チャック２０は直流電源２２との導通が絶たれてフローティング状態になる。また、静電チャック２０の外周にはシリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング２４が配置され、サセプタ１１の上方に発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる機能を有する。
【００１８】
サセプタ１１の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられている。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示せず）から配管２６を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上のウエハＷの処理温度が制御される。
【００１９】
また、サセプタ１１の上面においてウエハＷが吸着される部分（以下、「吸着面」という）には、複数の伝熱ガス供給孔２７及び伝熱ガス供給溝（図示せず）が配されている。吸着面には、例えば、サセプタ１１内部に配設された伝熱ガス供給ライン２８を介して、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、吸着面とウエハＷの裏面との間隙に供給してウエハＷとサセプタ１１との熱伝達性が向上する。なお、バルブＶ３は、伝熱ガス供給孔２７等と伝熱ガス供給部とを遮断することができる。
【００２０】
また、サセプタ１１の吸着面には、静電チャック２０の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３０が配設されている。これらのプッシャーピン３０は、モータ（図示せず）の回転運動がボールねじ等によって直線運動に変換されることにより、図中上下方向に移動する。ウエハＷが吸着面に吸着保持されるときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１に収容され、プラズマ処理が終了したウエハＷを処理容器１０から搬出するときには、プッシャーピン３０は静電チャック２０の上面から突出してウエハＷを上方へ持ち上げる。そして、ウエハＷは、処理容器外へゲートバルブ３２を介して搬出される。
【００２１】
下部電極であるサセプタ１１の上方には、サセプタ１１に対向するように上部電極３３が配設されている。上部電極３３には高周波電源５２が接続されている。高周波電源５２は、所定の高周波電力を上部電極３３に供給することによって、上部電極３３とサセプタ１１とで挟まれた空間にプラズマを生成する。高周波電源５２は、２７〜１００ＭＨｚの周波数、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００２２】
上部電極３３は、多数のガス吐出孔３４を有する電極板３５と、下面に該電極板３５を着脱可能に支持する電極支持体３６とを有する。電極支持体３６は、導電性材料により形成され、例えば、表面が陽極酸化処理されたアルミニウムにより形成される。電極板３５は、Ｓｉ含有物質により形成され、例えば、シリコン単結晶、石英（ＳｉＯ２）等により形成される。また、電極板３５は、サセプタ１１に対向している。すなわち、上部電極３３は、サセプタ１１に対向する対向面を電極板３５に有している。
【００２３】
また、電極支持体３６の内部にバッファ室３７が設けられ、このバッファ室３７には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管３８が接続されている。この処理ガス導入管３８の途中にはバルブＶ１が配設されている。このバルブＶ１は、バッファ室３７と処理ガス供給部とを遮断することができる。
【００２４】
この処理ガス導入管３８のバルブＶ１の上流側には、処理容器１０内に導入される処理ガス等の流量を制御する流量制御装置３９が取付けられている。流量制御装置３９は、後述するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）５３に電気的に接続されており、ＣＰＵ５３からの信号に基づいて処理容器１０内に導入される処理ガス及びパージガスの流量を制御する。
【００２５】
処理容器１０の側壁には、ウエハＷの搬入出口３１を開閉するゲートバルブ３２が取り
付けられている。
【００２６】
プラズマ処理装置１の処理容器１０内では、上述したように、サセプタ１１及び上部電極３３に高周波電力が印加され、該印加された高周波電力によって空間Ｓにおいて処理ガスから高密度のプラズマが発生し、イオンやラジカルが生成される。
【００２７】
また、プラズマ処理装置１は、その内部又は外部に配置されたＣＰＵ５３を備える。このＣＰＵ５３は、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３、ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５、ＤＰ１６、高周波電源１８，５２、流量制御装置３９、及び直流電源２２等の各構成部に接続され、ユーザのコマンドや所定のプロセスレシピに応じて各構成部の動作を制御する。ＣＰＵ５３は、制御部の一例である。
【００２８】
例えば、ＣＰＵ５３は、後述する上部電極３３の表面処理を行うようにプラズマ処理装置１の各構成部を制御する。詳細な一例を挙げると、ＣＰＵ５３は、サセプタ１１と、上部電極３３にそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、上部電極３３のサセプタ１１に対向する対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ該対向面を粗面化する第１の工程を行う。そして、ＣＰＵ５３は、上部電極３３のみに高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、上部電極３３の対向面からＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程を行う。そして、ＣＰＵ５３は、サセプタ１１と、上部電極３３とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、上部電極３３の対向面に残存するＣＦ系堆積物を除去する第３の工程を行う。そして、ＣＰＵ５３は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を複数回繰り返すように制御する制御工程を行う。
【００２９】
次に、一実施形態に係るプラズマ処理装置１による上部電極３３の表面処理の各工程について説明する。図２は、一実施形態に係る上部電極の表面処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３は、一実施形態に係る上部電極の表面処理の各工程を説明するための図である。なお、図３の説明では、上部電極３３の電極板３５を適宜「上部電極３３」と呼び、上部電極３３の電極板３５のうちサセプタ１１に対向する対向面を適宜「対向面３３ａ」と呼ぶこととする。
【００３０】
一実施形態における上部電極３３の表面処理では、まず、新品の上部電極３３がプラズマ処理装置１に新規に導入される（ステップＳ１０１）。この段階では、上部電極３３の対向面３３ａは、例えば図３の（Ａ）に示すような平面状である。
【００３１】
続いて、ＣＰＵ５３は、サセプタ１１と、上部電極３３とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、上部電極３３の対向面３３ａにＣＦ系堆積物を堆積させつつ対向面３３ａを粗面化する第１の工程を実行する（ステップＳ１０２）。ここで、ＣＦ系ガスは、例えば、Ｃ４Ｆ６ガスである。
【００３２】
より詳細な一例を挙げて第１の工程を説明する。ＣＰＵ５３は、図示しない処理ガス供給部から処理容器１０内にＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスを導入する。そして、ＣＰＵ５３は、高周波電源１８及び高周波電源５２からサセプタ１１及び上部電極３３にそれぞれ高周波電力を供給することによって、ＣＦ系ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスを含む処理ガスのプラズマを生成する。そして、図３の（Ｂ）に示すように、処理ガスのプラズマにより上部電極３３の対向面３３ａにＣＦ系堆積物５０が堆積する。同時に、プラズマ中のアルゴンイオンが加速され、上部電極３３の対向面３３ａのうちＣＦ系堆積物５０により覆われていない領域に衝突し、結果として、上部電極３３の対向面３３ａが粗面化される。図３の（Ｂ）に示す例では、上部電極３３の対向面３３ａが粗面化されることで、凹部及び凸部が形成される。
【００３３】
ＣＰＵ５３は、例えば以下の条件で、ステップＳ１０２における第１の工程を実行するのが好ましい。
＜第１の工程の条件＞
処理容器内の圧力：１０〜５０ｍＴ
上部電極に供給される高周波電力：５０〜５５０Ｗ
下部電極に供給される高周波電力：６００〜１３００Ｗ
上部電極に供給される高周波電力の周波数：６０ＭＨｚ
下部電極に供給される高周波電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
処理ガス及び流量：Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ＝２〜２０／２〜２０／２００〜２０００ｓｃｃｍ
処理時間：５〜１８０ｓｅｃ
【００３４】
続いて、ＣＰＵ５３は、上部電極３３のみに高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、上部電極３３の対向面３３ａからＣＦ系堆積物の一部を除去する第２の工程を実行する（ステップＳ１０３）。
【００３５】
より詳細な一例を挙げて第２の工程を説明する。ＣＰＵ５３は、図示しない処理ガス供給部から処理容器１０内にＯ２ガスを含む処理ガスを導入する。そして、ＣＰＵ５３は、高周波電源５２から上部電極３３に高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスのプラズマを生成する。このとき、ＣＰＵ５３は、高周波電源１８からサセプタ１１に高周波電力を供給しない。すると、図３の（Ｃ）に示すように、上部電極３３の対向面３３ａに堆積されたＣＦ系堆積物５０の一部と、プラズマ中の酸素ラジカル又は酸素イオンとが反応し、上部電極３３の対向面３３ａからＣＦ系堆積物５０の一部が除去される。図３の（Ｃ）に示す例では、上部電極３３の対向面３３ａが粗面化されることで形成された凸部上のＣＦ系堆積物５０の一部と、プラズマ中の酸素ラジカル又は酸素イオンとが反応し、凸部上のＣＦ系堆積物５０の一部が除去される。
【００３６】
ＣＰＵ５３は、例えば以下の条件で、ステップＳ１０３における第２の工程を実行するのが好ましい。
＜第２の工程の条件＞
処理容器内の圧力：５０〜１５０ｍＴ
上部電極に供給される高周波電力：３００〜２０００Ｗ
下部電極に供給される高周波電力：０Ｗ
上部電極に供給される高周波電力の周波数：６０ＭＨｚ
下部電極に供給される高周波電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
処理ガス及び流量：Ｏ２＝５０〜６００ｓｃｃｍ
処理時間：５〜６０ｓｅｃ
【００３７】
続いて、ＣＰＵ５３は、サセプタ１１と、上部電極３３とにそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて、上部電極３３の対向面３３ａに残存するＣＦ系堆積物を除去する第３の工程を実行する（ステップＳ１０４）。
【００３８】
より詳細な一例を挙げて第３の工程を説明する。ＣＰＵ５３は、図示しない処理ガス供給部から処理容器１０内にＯ２ガスを含む処理ガスを導入する。そして、ＣＰＵ５３は、高周波電源１８及び高周波電源５２からサセプタ１１及び上部電極３３にそれぞれ高周波電力を供給することによって、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを生成する。すると、図３の（Ｄ）に示すように、上部電極３３の対向面３３ａに残存するＣＦ系堆積物５０と、プラズマ中の酸素ラジカル又は酸素イオンとが反応し、上部電極３３の対向面３３ａからＣＦ系堆積物５０が全て除去される。図３の（Ｄ）に示す例では、上部電極３３の対向面３３ａが粗面化されることで形成された凹部及び凸部上のＣＦ系堆積物５０と、プラズマ中の酸素ラジカル又は酸素イオンとが反応し、凹部及び凸部上のＣＦ系堆積物５０が全て除去される。すなわち、サセプタ１１及び上部電極３３の両方に高周波電力が供給される場合、上部電極３３のみに高周波電力が供給される場合と比較して、プラズマ中の酸素ラジカル又は酸素イオンの発生が促進される。すると、酸素ラジカル又は酸素イオンが凸部だけでなく凹部にも到達し、結果として、凹部及び凸部上のＣＦ系堆積物５０が全て除去される。
【００３９】
ＣＰＵ５３は、例えば以下の条件で、ステップＳ１０４における第３の工程を実行するのが好ましい。
＜第３の工程の条件＞
処理容器内の圧力：５０〜１５０ｍＴ
上部電極に供給される高周波電力：３００〜２０００Ｗ
下部電極に供給される高周波電力：５〜１５０Ｗ
上部電極に供給される高周波電力の周波数：６０MHｚ
下部電極に供給される高周波電力の周波数：１３．５６MHｚ
処理ガス及び流量：Ｏ２＝５０〜６００ｓｃｃｍ
処理時間：６０〜３００ｓｅｃ
【００４０】
続いて、ＣＰＵ５３は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程の繰り返し回数が所定回数に到達していない場合（ステップＳ１０５否定）、処理をステップＳ１０２に戻し、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を繰り返す。すなわち、ＣＰＵ５３は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を複数回繰り返すように制御する制御工程を行う。第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、１００回以上繰り返されるのが良く、より好ましくは、２００回以上繰り返されるのが良く、さらに好ましくは、２８０回以上繰り返されるのが良い。
【００４１】
一方、ＣＰＵ５３は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程の繰り返し回数が所定回数に到達した場合（ステップＳ１０５肯定）、処理を終了する。
【００４２】
次に、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を複数回繰り返した場合の実験結果について説明する。図４は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を複数回繰り返した場合の上部電極の表面状態の一例を示す図である。図４では、処理前における上部電極３３（電極板３５）、及び処理後における上部電極３３（電極板３５）について、それぞれ、対向面３３ａ及び断面を拡大した写真を示す。なお、図４において、「Ｉｎｉｔｉａｌ」は、処理前における上部電極３３（電極板３５）を示す。「繰り返し回数／２００（９０ｓｅｃ）」は、第１の工程（処理時間：９０秒）、第２の工程及び第３の工程を２００回繰り返し実行した後における上部電極３３（電極板３５）を示す。「繰り返し回数／２３０（４５ｓｅｃ）」は、第１の工程（処理時間：４５秒）、第２の工程及び第３の工程を２３０回繰り返し実行した後における上部電極３３（電極板３５）を示す。「繰り返し回数／２８０（２０ｓｅｃ）」は、第１の工程（処理時間：２０秒）、第２の工程及び第３の工程を２８０回繰り返し実行した後における上部電極３３（電極板３５）を示す。
【００４３】
図４に示した実験結果を参照すると、第１の工程、第２の工程及び第３の工程の繰り返し回数を増やすほど、上部電極３３の対向面３３ａの表面粗さが上昇することが分かった。さらに、第１の工程、第２の工程及び第３の工程を２００回繰り返し実行した後における上部電極３３の対向面３３ａの表面粗さは、中古の上部電極３３の対向面３３ａの表面粗さとほぼ同等であることが分かった。つまり、第１の工程の処理時間により表面の粗さの度合いが影響される。表面粗さの度合いは、Ra０．１μｍ以上が好ましく、Ra０．３μｍ以上がより好ましい。また、上部電極の表面粗さの形状は、電極面内で中央から同周円径外方向に大きくするのが好ましく、外周側を中央側より大きくするのがより好ましい。また、上部電極の表面粗さの形状は、軽石状の凹凸形状が好ましい。
【００４４】
従って、第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、以下の条件がより好ましい。
＜第１の工程の条件＞
処理容器内の圧力：１０〜５０ｍＴ
上部電極に供給される高周波電力：１００〜３００Ｗ
下部電極に供給される高周波電力：７００〜９００Ｗ
上部電極に供給される高周波電力の周波数：６０MHｚ
下部電極に供給される高周波電力の周波数：１３．５６MHｚ
処理ガス及び流量：Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ＝５〜１０／５〜１０／５００〜１２００ｓｃｃｍ
処理時間：２０〜９０ｓｅｃ
【００４５】
＜第２の工程の条件＞
処理容器内の圧力：５０〜１５０ｍＴ
上部電極に供給される高周波電力：５００〜１０００Ｗ
下部電極に供給される高周波電力：０Ｗ
上部電極に供給される高周波電力の周波数：６０MHｚ
下部電極に供給される高周波電力の周波数：１３．５６MHｚ
処理ガス及び流量：Ｏ２＝１００〜３００ｓｃｃｍ
処理時間：１０〜３０ｓｅｃ
【００４６】
＜第３の工程の条件＞
処理容器内の圧力：５０〜１５０ｍＴ
上部電極に供給される高周波電力：５００〜１０００Ｗ
下部電極に供給される高周波電力：１０〜５０Ｗ
上部電極に供給される高周波電力の周波数：６０MHｚ
下部電極に供給される高周波電力の周波数：１３．５６MHｚ
処理ガス及び流量：Ｏ２＝１００〜３００ｓｃｃｍ
処理時間：８０〜１６０ｓｅｃ
【００４７】
次に、一実施形態に係るプラズマ処理装置１によるプラズマ処理方法について説明する。図５は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。なお、図５におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５は、図２に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０５に相当するため、ここではその説明を省略する。
【００４８】
図５に示すように、ＣＰＵ５３は、第１の工程、第２の工程及び第３の工程の繰り返し回数が所定回数に到達した場合（ステップＳ１０５肯定）、処理容器１０内に被処理基板を搬入する（ステップＳ１０６）。
【００４９】
続いて、ＣＰＵ５３は、上部電極３３及びサセプタ１１の少なくともいずれか一方に高周波電力を供給することによって、所定の処理ガスのプラズマを用いて、被処理基板に対してプラズマ処理を実行する（ステップＳ１０７）。
【００５０】
続いて、ＣＰＵ５３は、処理容器１０から被処理基板を搬出し（ステップＳ１０８）、処理を終了する。
【００５１】
図６は、プラズマエッチング処理の処理時間の累積時間と、エッチングレートの変動率との関係を示す図である。図６において、横軸は、プラズマエッチング処理の処理時間の累積時間（Ｈｏｕｒ）を示し、縦軸は、エッチングレートの変動率（％）を示している。また、図６において、グラフ１０１は、新品の上部電極３３を用いた場合のエッチングレートの変動率を示しており、グラフ１０２は、一実施形態に係る上部電極の表面処理によって製造された上部電極３３を用いた場合のエッチングレートの変動率を示している。
【００５２】
図６に示すように、新品の上部電極３３を用いた場合と比較して、一実施形態に係る上部電極の表面処理によって製造された上部電極３３を用いた場合、エッチングレートの変動率の低下が抑えられた。
【００５３】
以上、一実施形態に係るプラズマ処理装置１は、第１の工程を行うことにより上部電極３３の対向面にＣＦ系堆積物を堆積させつつ該対向面を粗面化し、第２及び第３の工程を行うことによりＣＦ系堆積物を除去し、第１〜第３の工程を複数回繰り返す。その結果、プラズマ処理装置１から上部電極３３を取り外すことなく、上部電極３３の表面を粗面化することができるので、プラズマ処理装置１の稼働効率を向上させることができる。
【００５４】
また、一実施形態に係る上部電極の表面処理によって製造された上部電極３３は、エッチングレートの低下を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  プラズマ処理装置
１０  処理容器
１１  サセプタ（下部電極）
１８  高周波電源
３３  上部電極
３８  処理ガス導入管
３９  流量制御装置
５２  高周波電源
５３  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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