特許 6861579 プラズマ処理装置、静電吸着方法および静電吸着プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861579

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置、静電吸着方法および静電吸着プログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210412BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20210412BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/205

   H01L21/68 R

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-110452(P2017-110452)

(22)【出願日】2017年6月2日

(65)【公開番号】特開2018-206935(P2018-206935A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 昇一郎

(72)【発明者】

【氏名】田丸 直樹

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 康晴

【審査官】 鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０１３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４４２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１１４４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５２３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８６０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２２７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０２７５８４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォーカスリングが載置され、内部に前記フォーカスリングと対向するように複数の電極が設けられた載置台と、
プラズマ処理の期間中に、前記複数の電極に対して前記フォーカスリングを吸着する際の前記載置台の前記フォーカスリングと対向する部分の電力密度により定まる周期で異なる極性の電圧を印加する電圧印加部と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記載置台は、前記フォーカスリングの径方向に対して前記複数の電極が設けられている
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】

前記電圧印加部は、前記複数の電極に印加される電圧の極性を全て、または、１つずつ順に切り替える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記電圧印加部は、各周期において、前記複数の電極に異なる極性の電圧が印加されるように電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

フォーカスリングが載置され、内部に前記フォーカスリングと対向するように複数の電極が設けられた載置台の前記複数の電極に対して、プラズマ処理の期間中に、前記フォーカスリングを吸着する際の前記載置台の前記フォーカスリングと対向する部分の電力密度により定まる周期で異なる極性の電圧を印加する
ことを特徴とする静電吸着方法。

【請求項6】

コンピュータが、
フォーカスリングが載置され、内部に前記フォーカスリングと対向するように複数の電極が設けられた載置台の前記複数の電極に対して、プラズマ処理の期間中に、前記フォーカスリングを吸着する際の前記載置台の前記フォーカスリングと対向する部分の電力密度により定まる周期で異なる極性の電圧を印加するように制御する
処理を実行することを特徴とする静電吸着プログラム。

【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、プラズマ処理装置、静電吸着方法および静電吸着プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体ウエハなどの被処理体に対してプラズマを用いて、エッチングなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置では、プラズマの均一化を目的に被処理体の外周部にフォーカスリングが設置される。

【0003】

プラズマ処理装置では、フォーカスリングの位置ずれを抑制する次のような技術が知られている。プラズマ処理装置では、フォーカスリングが載置される載置台に静電チャックを設け、プラズマ処理期間中に静電チャックに対して一定の電圧を印加して静電チャックの静電力によりフォーカスリングを吸着する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１２２７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年、プラズマ処理装置は、被処理体に対するプラズマ処理期間が長くなる傾向がある。例えば、３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリは、デバイスの世代が進むにつれ、積層数を増す傾向があり、加工に要するプラズマ処理期間も長くなっている。

【0006】

しかしながら、プラズマ処理装置では、静電チャックに対して一定の電圧を印加してフォーカスリングの吸着を行う場合、プラズマ処理期間が長くなると、フォーカスリングの吸着力が低下する場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、載置台と、電圧印加部とを有する。載置台は、フォーカスリングが載置され、内部に前記フォーカスリングと対向するように電極が設けられている。電圧印加部は、プラズマ処理の期間中に、電極に対して周期的に異なる極性の電圧を印加、または、段階的に絶対値の大きい電圧を印加する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の種々の側面及び実施形態によれば、フォーカスリングの吸着力の低下を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】図２は、電極板の設置態様の一例を示す図である。

【図3】図３は、従来技術による電荷のマイグレーションを模式的に示した図である。

【図4】図４は、従来技術による伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例を示す図である。

【図5】図５は、印加電圧の変化パターンを模式的に示した図である。

【図6】図６は、本実施形態による電荷のマイグレーションを模式的に示した図である。

【図7】図７は、実施形態による伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例を示す図である。

【図8】図８は、電力密度と切替周期との関係の一例を示した図である。

【図9A】図９Ａは、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。

【図9B】図９Ｂは、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。

【図9C】図９Ｃは、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。

【図10】図１０は、電極板の設置態様の一例を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態の静電吸着処理のタイムチャートの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置、静電吸着方法および静電吸着プログラム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付すこととする。また、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

【0011】

図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、本実施形態では、プラズマ処理装置１がＲＩＥ（Reactive Ion Etching）型のプラズマ処理装置である例について説明するが、プラズマ処理装置１は、表面波プラズマを利用したプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等であってもよい。

【0012】

図１において、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保安接地された円筒型の処理容器１０を有し、該処理容器１０内に、被処理体（基板）としての半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と称する。）Ｗを載置する円板状のサセプタ（下部電極）１１が配設されている。このサセプタ１１は、例えば、アルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部材１２を介して処理容器１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１３に支持されている。

【0013】

処理容器１０の側壁と筒状支持部１３との間には排気路１４が形成され、この排気路１４の入口又は途中に環状のバッフル板１５が配設されると共に、底部に排気口１６が設けられ、該排気口１６に排気管１７を介して排気装置１８が接続されている。ここで、排気装置１８は、真空ポンプを有し、処理容器１０内の処理空間を所定の真空度まで減圧する。また、排気管１７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）（不図示）を有し、該ＡＰＣは自動的に処理容器１０内の圧力制御を行う。さらに、処理容器１０の側壁には、ウエハＷの搬入出口１９を開閉するゲートバルブ２０が取り付けられている。

【0014】

サセプタ１１には、第１の整合器２２ａを介して第１の高周波電源２１ａが接続されている。また、サセプタ１１には、第２の整合器２２ｂを介して第２の高周波電源２１ｂが接続されている。第１の高周波電源２１ａは、プラズマ発生用のものであり、プラズマ処理の際に、所定周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力をサセプタ１１に供給する。第２の高周波電源２１ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、プラズマ処理の際に、第１の高周波電源２１ａより低い所定周波数（例えば、１３ＭＨｚ）の高周波電力をサセプタ１１に供給する。処理容器１０の天井部には、後述する接地電位の上部電極としてのシャワーヘッド２４が配設されている。これにより、サセプタ１１とシャワーヘッド２４との間には、第１の高周波電源２１ａ及び第２の高周波電源２１ｂからの２周波の高周波電圧が印加される。

【0015】

サセプタ１１の上面にはウエハＷを静電吸着力で吸着する静電チャック２５が設けられている。この静電チャック２５は、ウエハＷが載置される円板状の中心部２５ａと、中心部２５ａを囲むように形成された環状の外周部２５ｂとを有する。中心部２５ａは、外周部２５ｂに対して図中上方に突出している。外周部２５ｂの上面には、中心部２５ａを環状に囲むフォーカスリング３０が載置されている。また、中心部２５ａは、導電膜からなる電極板２６を一対の誘電膜の間に挟み込むことによって構成される。外周部２５ｂは、導電膜からなる電極板２９を一対の誘電膜の間に挟み込むことによって構成される。本実施形態では、環状の軸方向に２つの電極板２９を並べて配置している。電極板２６には、直流電源２７が電気的に接続されている。２つの電極板２９には、直流電源２８がそれぞれ個別に電気的に接続されている。直流電源２７および直流電源２８は、供給する直流電圧のレベルおよび極性の変更が可能とされている。直流電源２７は、後述する制御部４３からの制御により、電極板２６に直流電圧を印加する。直流電源２８は、後述する制御部４３からの制御により、２つの電極板２９にそれぞれ個別に直流電圧を印加する。静電チャック２５は、直流電源２７から電極板２６に印加された電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、静電力により静電チャック２５にウエハＷを吸着保持する。また、静電チャック２５は、直流電源２８から電極板２９に印加された電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、静電力により静電チャック２５にフォーカスリング３０を吸着保持する。なお、電極板２９の設置態様についての詳細は、後述する。

【0016】

また、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３１が設けられている。この冷媒室３１には、チラーユニット３２から配管３３，３４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静電チャック２５上のウエハＷの処理温度を制御する。

【0017】

また、静電チャック２５には、ガス供給ライン３６を介して伝熱ガス供給部３５が接続されている。ガス供給ライン３６は、静電チャック２５の中心部２５ａに至るウエハ側ライン３６ａと、静電チャック２５の外周部２５ｂに至るフォーカスリング側ライン３６ｂとに分岐されている。伝熱ガス供給部３５は、ウエハ側ライン３６ａを用いて、静電チャック２５の中心部２５ａと、ウエハＷとで挟まれる空間に伝熱ガスを供給する。また、伝熱ガス供給部３５は、フォーカスリング側ライン３６ｂを用いて、静電チャック２５の外周部２５ｂと、フォーカスリング３０とで挟まれる空間に伝熱ガスを供給する。伝熱ガスとしては、熱伝導性を有するガス、例えば、Ｈｅガス等が好適に用いられる。伝熱ガスは、熱媒体の一例に相当し、伝熱ガス供給部３５は、熱媒体を供給する供給部の一例に相当する。

【0018】

天井部のシャワーヘッド２４は、多数のガス通気孔３７ａを有する下面の電極板３７と、該電極板３７を着脱可能に支持する電極支持体３８とを有する。また、該電極支持体３８の内部にバッファ室３９が設けられ、このバッファ室３９のガス導入口３８ａには処理ガス供給部４０からのガス供給配管４１が接続されている。また、処理容器１０の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石４２が配置されている。

【0019】

このプラズマ処理装置１の各構成要素は、制御部４３に接続されている。例えば、排気装置１８、第１の高周波電源２１ａ、第２の高周波電源２１ｂ、直流電源２７，２８、チラーユニット３２、伝熱ガス供給部３５および処理ガス供給部４０は、制御部４３に接続されている。制御部４３は、プラズマ処理装置１の各構成要素を制御する。

【0020】

制御部４３は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）、及びメモリといった記憶装置を備え、記憶装置に記憶されたプログラム及び処理レシピを読み出して実行することで、プラズマ処理装置１において所望の処理を実行する。例えば、制御部４３は、フォーカスリング３０を静電吸着するための静電吸着処理を行う。なお、制御部４３によって実行される静電吸着処理の詳細は、後述する。

【0021】

このプラズマ処理装置１の処理容器１０内では、磁石４２によって一方向に向かう水平磁界が形成されると共に、サセプタ１１とシャワーヘッド２４との間に印加された高周波電圧によって鉛直方向のＲＦ電界が形成され、これにより、処理容器１０内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、サセプタ１１の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。

【0022】

このプラズマ処理装置１では、ドライエッチング処理の際、先ずゲートバルブ２０を開状態にして加工対象のウエハＷを処理容器１０内に搬入し、静電チャック２５の上に載置する。そして、プラズマ処理装置１では、処理ガス供給部４０より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ４Ｆ８ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比で処理容器１０内に導入し、排気装置１８等により処理容器１０内の圧力を所定値にする。さらに、プラズマ処理装置１では、第１の高周波電源２１ａ及び第２の高周波電源２１ｂよりそれぞれ高周波電力をサセプタ１１に供給する。また、プラズマ処理装置１では、直流電源２７より直流電圧を静電チャック２５の電極板２６に印加して、ウエハＷを静電チャック２５上に吸着する。また、プラズマ処理装置１では、直流電源２８より直流電圧を静電チャック２５の電極板２９に印加して、フォーカスリング３０を静電チャック２５上に吸着する。シャワーヘッド２４より吐出された処理ガスは上述したようにプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによってウエハＷの表面がエッチングされる。

【0023】

次に、図１に示した電極板２９の設置態様について説明する。図２は、電極板の設置態様の一例を示す図である。図２に示すように、２つの電極板２９は、静電チャック２５の外周部２５ｂの内部の、フォーカスリング３０に対応する領域に設けられている。以下では、２つの電極板２９のうち、内側の電極板２９を内周側電極板２９−１とし、外側の電極板２９を及び外周側電極板２９−２とする。

【0024】

内周側電極板２９−１は、フォーカスリング３０の内周側に環状に配置されている。外周側電極板２９−２は、フォーカスリング３０の外周側に環状に配置されている。内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２は、直流電源２８に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、１つの直流電源２８から内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に電力を供給する場合を説明するが、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対応して直流電源２８を２つ設け、個別に電力を供給してもよい。

【0025】

ところで、近年、プラズマ処理装置１は、ウエハＷに対するプラズマ処理期間が長くなる傾向がある。例えば、３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリは、デバイスの世代が進むにつれ、積層数を増す傾向があり、加工に要するプラズマ処理期間も長くなっている。そのため、プラズマ処理装置１では、例えば、３次元ＮＡＮＤプロセス構築のため、長時間（例えば、６０分）にわたって静電チャック２５の吸着力を維持する必要がある。

【0026】

しかし、プラズマ処理装置１は、高温、高バイアス環境で、プラズマ処理期間が長くなると、静電チャック２５の吸着力が低下する現象が発生する。例えば、プラズマ処理装置１では、プラズマ処理期間が長くなると、静電チャック２５に対するフォーカスリング３０の吸着力が低下する。

【0027】

静電チャック２５には、誘電体としてセラミックが用いられている。セラミックとしては、例えば、アルミナ板、セラミック溶射、イットリア板、ＦＣ溶射などが挙げられる。このようなセラミックは、温度が高くなるほど抵抗率が低下する傾向がある。このため、高温、高バイアス環境では、静電チャック２５を構成する誘電膜の誘電体への電荷のマイグレーションが生じて静電チャック２５の吸着力が低下する現象が発生する。

【0028】

図３は、従来技術による電荷のマイグレーションを模式的に示した図である。図３には、静電チャック２５の外周部２５ｂの構成が簡略化されて示されている。静電チャック２５には、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２が含まれている。例えば、従来技術のように、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対して一定のプラスの電圧を印加してフォーカスリング３０の吸着を行う。この場合、例えば、図３に示すように、フォーカスリング３０のマイナスの電荷が内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２へマイグレーションし、静電チャック２５に対するフォーカスリング３０の吸着力が低下する。

【0029】

プラズマ処理装置１では、静電チャック２５に対するフォーカスリング３０の吸着力が低下すると、フォーカスリング３０と静電チャック２５との間に供給される伝熱ガスの漏れが大きくなる。

【0030】

プラズマ処理装置１では、伝熱ガスの漏れが大きくなると、フォーカスリング３０からの抜熱の効率が低下し、プラズマ処理からの熱によりフォーカスリング３０が高温になってプラズマ処理の処理特性が変動してしまう。また、プラズマ処理装置１では、伝熱ガスの漏れが大きくなると、真空度が低下してプラズマの特性に変化し、プラズマ処理の処理特性が変動してしまう。

【0031】

図４は、従来技術による伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例を示す図である。図４の例は、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対して一定のプラスの電圧を印加してフォーカスリング３０を吸着させて、静電チャック２５とフォーカスリング３０とで挟まれる空間に供給される伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例を示している。図４において、縦軸は、静電チャック２５とフォーカスリング３０とで挟まれる空間に伝熱ガスとして供給されるＨｅガスのリーク量（ｓｃｃｍ）を示している。横軸は、フォーカスリング３０の吸着を開始してから経過時間（ｓｅｃ）を示している。図４の例では、１０００秒を経過する付近でＨｅガスのリーク量が急激に増加するエラーが発生して、制御停止が発生している。

【0032】

そこで、制御部４３は、プラズマ処理の期間中に、周期的に異なる極性の電圧を印加するように直流電源２７，２８を制御する。例えば、制御部４３は、プラズマ処理の期間中に、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対して周期的に異なる極性の電圧を印加するように直流電源２８を制御する。

【0033】

図５は、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。図５には、静電チャック２５の外周部２５ｂの構成が簡略化されて示されている。例えば、制御部４３は、プラズマ処理の期間中に、直流電源２８を制御して、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対して周期的に異なる極性の電圧を印加する。図５の例では、内周側電極板２９−１と外周側電極板２９−２に対して、互いにプラスとマイナスの電圧が交互に印加されている。

【0034】

図６は、本実施形態による電荷のマイグレーションを模式的に示した図である。内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２には、電圧が印加されることで電荷のマイグレーションが発生するが、印加される電圧の極性が周期的に変わることで、電荷のマイグレーションをキャンセルされるため、静電チャック２５に対するフォーカスリング３０の吸着力を維持できる。

【0035】

図７は、実施形態による伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例を示す図である。図７の例は、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対して、図５に示すように互いにプラスとマイナスの一定の電圧を交互に切り替えて印加することでフォーカスリング３０を吸着させて、静電チャック２５とフォーカスリング３０とで挟まれる空間に供給される伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例を示している。図７において、縦軸は、静電チャック２５とフォーカスリング３０とで挟まれる空間に伝熱ガスとして供給されるＨｅガスのリーク量（ｓｃｃｍ）を示している。横軸は、フォーカスリング３０の吸着を開始してから経過時間（ｓｅｃ）を示している。印加電圧の切り替えの周期は、例えば、３００秒としている。内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対して周期的に異なる極性の電圧を印加した場合、静電チャック２５に対するフォーカスリング３０の吸着力を維持できるため、図７に示すように、１０００秒を経過した場合でもＨｅガスのリーク量を大きく増加させずに維持できる。

【0036】

電荷のマイグレーションは、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対する印加電圧が高く、静電チャック２５のフォーカスリング３０と対向する部分の電力密度が高くなるほど速度が速い。このため、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２に対する印加電圧の極性を切り替える切替周期は、印加電圧が高く、電力密度が高くなるほど短い方が好ましい。図８は、電力密度と切替周期との関係の一例を示した図である。図８において、縦軸は、プラズマ処理においてフォーカスリング３０を吸着して保持する保持時間（ｓｅｃ）を示している。横軸は、静電チャック２５のフォーカスリング３０と対向する部分の電力密度（Ｗ／ｃｍ²）を示している。図８の示すグラフＬは、電力密度でフォーカスリング３０を吸着した場合にリーク量が急激に増加する保持時間を示している。プラズマ処理において、フォーカスリング３０を吸着する際の電力密度に対して、フォーカスリング３０の保持時間がグラフＬの左側の領域Ａ１となる場合は、印加電圧を切り替えなくてもフォーカスリング３０の吸着力を維持できる。一方、プラズマ処理において、フォーカスリング３０を吸着する際の電力密度に対して、フォーカスリング３０の保持時間がグラフＬの右側の領域Ａ２となる場合は、印加電圧を切り替えなければフォーカスリング３０の吸着力を維持できない。印加電圧を切り替え周期は、電力密度に対して、領域Ａ１となる保持時間の周期とする。

【0037】

なお、印加電圧の変化のパターンは、これに限定されるものではない。図９Ａは、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。例えば、制御部４３は、プラズマ処理の期間中に、直流電源２８を制御して、内周側電極板２９−１及び外周側電極板２９−２の印加電圧の極性を交互に変化させてもよい。図９Ａの例では、内周側電極板２９−１と外周側電極板２９−２の印加電圧の極性が交互に順に切り替わっている。

【0038】

また、電極板２９は、外周部２５ｂに１つ形成されていてもよく、３つ以上形成されていてもよい。

【0039】

図９Ｂは、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。図９Ｂの例は、外周部２５ｂに１つの電極板２９が形成されている場合の印加電圧の変化パターンの一例を示している。例えば、制御部４３は、プラズマ処理の期間中に、直流電源２８を制御して、電極板２９に周期的に異なる極性の電圧を印加させてもよい。

【0040】

図９Ｃは、印加電圧の変化パターンの一例を模式的に示した図である。図９Ｃの例は、外周部２５ｂに３つの電極板２９（２９−１，２９−２，２９−３）が１つ形成されている場合の印加電圧の変化パターンの一例を示している。例えば、例えば、制御部４３は、プラズマ処理の期間中に、直流電源２８を制御して、電極板２９−１，２９−２，２９−３の印加電圧の極性を１つずつ順に変化させてもよい。図９Ｃの例では、電極板２９−１，２９−２，２９−３の印加電圧の極性が１つずつ順に切り替わっている。図９Ｃの例では、電極板２９−１，２９−２，２９−３の何れかの電極板２９の印加電圧の極性が切り替わる際も、他の電極板２９の印加電圧が維持されるため、フォーカスリング３０の吸着を維持できる。

【0041】

また、電極板２９は、外周部２５ｂに環状の周方向に並べて複数配置してもよい。

【0042】

図１０は、電極板の設置態様の一例を示す図である。図１０には、上部に静電チャック２５の外周部２５ｂを上方から見た概略図が示され、下部に静電チャック２５の外周部２５ｂを側面から見た概略図が示されている。図１０の例では、外周部２５ｂに３つの電極板２９（２９−１、２９−２、２９−３）が周方向に並べて配置されている。

【0043】

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、電極板２９に対して周期的に異なる極性の電圧を印加することで、フォーカスリング３０の吸着を維持する場合を説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理装置１は、電極板２９に対して段階的に絶対値の大きい電圧を印加してフォーカスリング３０の吸着を維持してもよい。例えば、制御部４３は、直流電源２８を制御して、電極板２９に対して段階的に絶対値の大きい電圧を印加してもよい。

【0044】

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、制御部４３が直流電源２８を制御して電極板２９に印加する電圧を周期的に異なる極性に切り替える場合を説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理装置１は、直流電源２８が自律的に、電極板２９に印加する電圧を周期的に異なる極性に切り替えてもよい。

【0045】

次に、実施形態の制御部４３によって実行される静電吸着処理について説明する。図１１は、実施形態の静電吸着処理のタイムチャートの一例を示す図である。図１１は、図９Ａに示した印加電圧の変化パターンを実現する場合のタイムチャートの一例を示している。

【0046】

図１１において、「Ｔｉｍｅ」は、各ステップの時間であり、単位を秒（ｓｅｃ）としている。「ＨＶ Ａ」は、外周側電極板２９−２に印加される電圧であり、単位をボルト（Ｖ）としている。「ＨＶ Ｂ」は、内周側電極板２９−１に印加される電圧であり、単位をボルト（Ｖ）としている。「ＦＲ Ｂ．Ｐ」は、フォーカスリング３０と静電チャック２５とで挟まれる空間に供給する伝熱ガスの圧力であり、単位をトル（torr）としている。制御部４３は、直流電源２８を制御して、順に各ステップの電圧を印加する。図１１には、順に各ステップの電圧を印加した際の伝熱ガスのリーク量を測定した実験の結果の一例も示されている。図１１に示すように周期的に異なる極性の電圧を印加した場合、プラズマ処理期間が長くなった場合でもＨｅガスのリーク量を増加させずに維持できる。

【0047】

以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、サセプタ１１と、直流電源２８とを有する。サセプタ１１は、静電チャック２５が設けられている。静電チャック２５の外周部２５ｂは、フォーカスリング３０が載置され、内部にフォーカスリング３０と対向するように電極板２９が設けられている。直流電源２８は、プラズマ処理の期間中に、電極板２９に対して周期的に異なる極性の電圧を印加、または、段階的に絶対値の大きい電圧を印加する。これにより、プラズマ処理装置１は、フォーカスリング３０の吸着力の低下を抑制できる。この結果、プラズマ処理装置１は、静電チャック２５とフォーカスリング３０とで挟まれる空間の密閉性を確保でき、プラズマ処理期間において、フォーカスリング３０と静電チャック２５とで挟まれる空間に供給される伝熱ガスのリーク量の増大を抑えることができる。

【0048】

また、本実施形態に係る静電チャック２５の外周部２５ｂは、フォーカスリング３０の径方向に対して複数の電極板２９が設けられている。これにより、プラズマ処理装置１は、電極板２９ごとに印加する電圧を制御できるため、フォーカスリング３０の吸着力が一度に無くなることを抑制できる。また、プラズマ処理装置１は、電極板２９ごとに印加する電圧を変えることで、電極板２９ごとに吸着力を制御できる。

【0049】

また、本実施形態に係る直流電源２８は、複数の電極板２９に印加される電圧の極性を全て、または、１つずつ順に切り替える。プラズマ処理装置１は、このように複数の電極板２９に印加される電圧の極性を全て、または、１つずつ順に切り替えることで、フォーカスリング３０の吸着力の低下を抑制できる。また、プラズマ処理装置１は、このように複数の電極板２９に印加される電圧の極性を１つずつ順に切り替えることで、電圧の極性の切り替えタイミングでフォーカスリング３０の吸着力が一時的に無くなることを抑制できる。

【0050】

また、本実施形態に係る直流電源２８は、各周期において、複数の電極板２９に異なる極性の電圧が印加されるように電圧を印加する。これにより、プラズマ処理装置１は、複数の電極板２９へそれぞれ印加される電圧による周囲への影響を互いに弱めることができる。

【0051】

上記の実施形態では、プラズマ処理装置１を、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）のプラズマエッチング装置として構成した場合を例に説明してきたが、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、上述したプラズマ処理装置１は、ＣＣＰタイプのプラズマ処理装置１であったが、任意のプラズマ処理装置１に採用され得る。例えば、プラズマ処理装置１は、Inductively Coupled Plasma（ＩＣＰ）、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma（ＥＣＲ）、Helicon Wave Plasma（ＨＷＰ）の何れのタイプでも適用できる。

【0052】

また、上述した実施形態では、基板としてウエハＷに対してプラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、ＦＰＤ（Flat Panel Display）など、基板としてガラス基板等に対してプラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装置に適用してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１１ サセプタ
２１ａ 第１の高周波電源
２１ｂ 第２の高周波電源
２５ 静電チャック
２５ａ 中心部
２５ｂ 外周部
２６ 電極板
２７ 直流電源
２８ 直流電源
２９ 電極板
３０ フォーカスリング
４３ 制御部
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】