特許 6902450 プラズマ処理方法

(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】6902450

(24)【登録日】2021年6月23日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】プラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210701BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20210701BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210701BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20210701BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20210701BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101H

   H01L21/31 C

   H05H1/46 M

   C23C16/505

   C23C16/44 J

   H01L21/302 101B

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-196630(P2017-196630)

(22)【出願日】2017年10月10日

(65)【公開番号】特開2019-71347(P2019-71347A)

(43)【公開日】2019年5月9日

【審査請求日】2020年6月17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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】岩下 伸也

(72)【発明者】

【氏名】菊地 貴倫

(72)【発明者】

【氏名】野呂 尚孝

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】守屋 剛

【審査官】 佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３５９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４４１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６２９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−４７７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４４６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−８１２０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバ本体と、
前記チャンバ本体内に提供された内部空間にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
下部電極を含み、前記内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成された支持台と、
前記支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記内部空間の中でプラズマを生成するために高周波を供給するように構成された高周波電源と、
前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に前記下部電極の電圧の位相を調整するように構成された位相調整回路と、
前記内部空間に連通可能に設けられた排気装置と、
を備え、
該プラズマ処理方法は、基板が前記支持台上に載置された状態で実行され、
前記基板に対するプラズマ処理を実行する工程であり、該プラズマ処理のために、前記ガス供給部から前記内部空間にガスが供給され、該ガスを励起させてプラズマを生成するために前記高周波電源から高周波が供給される、該工程と、
プラズマ処理を実行する前記工程において生成された前記プラズマを消失させることなく、前記支持台と前記プラズマとの間のシースの厚みを増大させるように前記位相調整回路によって前記上部電極の電圧の位相に対して相対的に前記下部電極の電圧の位相を調整する工程と、
位相を調整する前記工程の実行後、前記高周波の供給を停止した状態で、前記排気装置を用いて、前記内部空間の中のガス及びパーティクルを排出する工程と、
を含む、プラズマ処理方法。

【請求項2】

位相を調整する前記工程において、前記シースがプラズマ処理を実行する前記工程の実行中且つ位相を調整する前記工程の実行前の前記シースの厚みに対して、１．２４６倍以上の厚みを有するように、前記位相調整回路によって前記上部電極の前記電圧の前記位相に対して相対的に前記下部電極の前記電圧の前記位相が調整される、請求項１に記載のプラズマ処理方法。

【請求項3】

前記上部電極は、前記支持台の上方で延在する第１部分、及び、該支持台と前記チャンバ本体の側壁との間の空間の上方で延在する第２部分を含み、
前記第２部分は前記第１部分に対して下方に突き出している、
請求項１又は２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を処理するためにプラズマ処理が実行されている。プラズマ処理のために、チャンバ本体の内部空間にガスが供給され、当該ガスが励起される。その結果、チャンバ本体の中でプラズマが生成される。生成されたプラズマにより、基板は処理される。

【0003】

プラズマ処理の実行などにより、内部空間の中でパーティクルが発生する。パーティクルがプラズマ処理された基板に付着することは望ましくない。したがって、プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数を低減させることが必要である。プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数を低減させる技術は、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

【0004】

特許文献１に記載された技術では、プラズマ処理後にマイクロ波電力がゼロに設定される前に、マイクロ波電力が比較的低い電力に設定される。その結果、プラズマと基板の支持台との間でシースの厚みが増大する。シースの厚みが増大すると、パーティクルが、プラズマ処理された基板から上方に引き離される。プラズマ処理された基板からパーティクルが引き離されることにより、基板に付着するパーティクルの個数が低減される。

【0005】

特許文献２に記載された技術では、プラズマ処理後にプラズマ生成用の高周波の電力及びバイアス用の高周波の電力が低下される。その結果、シースの形状が変化し、パーティクルが、プラズマ処理された基板から引き離される。パーティクルがプラズマ処理された基板から引き離されることにより、基板に付着するパーティクルの個数が低減される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１０−１４４６６８号公報

【特許文献2】特開２００７−８１２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数を低減する従来の技術は、シースの厚みを変化させるために、電力を低下させている。しかしながら、電力の低下のみでは、シースの厚みを大きく増大させることができない。シースの厚みが増大する量は、パーティクルの個数が低減される量に影響する。したがって、プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数を大きく低減させることが求められる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様においては、プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ガス供給部、支持台、上部電極、高周波電源、位相調整回路、及び、排気装置を備える。ガス供給部は、チャンバ本体内に提供された内部空間にガスを供給するように構成されている。支持台は、下部電極を含む。支持台は、内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成されている。上部電極は、支持台の上方に設けられている。高周波電源は、内部空間の中でプラズマを生成するために高周波を供給するように構成されている。位相調整回路は、上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相を調整するように構成されている。排気装置は、内部空間に連通可能に設けられている。一態様に係るプラズマ処理方法は、基板が支持台上に載置された状態で実行される。このプラズマ処理方法は、（ｉ）基板に対するプラズマ処理を実行する工程であり、プラズマ処理のために、ガス供給部から内部空間にガスが供給され、ガスを励起させてプラズマを生成するために高周波電源から高周波が供給される、該工程と、（ｉｉ）プラズマ処理を実行する工程において生成されたプラズマを消失させることなく、支持台とプラズマとの間のシースの厚みを増大させるように位相調整回路によって上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相を調整する工程と、（ｉｉｉ）位相を調整する工程の実行後、高周波の供給を停止した状態で、排気装置を用いて、内部空間の中のガス及びパーティクルを排出する工程と、を含む。

【0009】

シースの厚みは、プラズマと電極との間の電位差に正の相関を有し、シースとプラズマとの界面におけるプラズマの密度に負の相関を有する。高周波の電力を低下させると、シースとプラズマとの界面におけるプラズマの密度は低下するが、同時に、プラズマと電極との間の電位差も低下する。したがって、高周波の電力を低下させることでは、支持台とプラズマとの間でシースの厚みを大きく増大させることはできない。一方、一態様に係るプラズマ処理方法では、支持台とプラズマとの間のシースの厚みを増大させるように上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相が調整される。上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相を調整することにより、シースとプラズマとの界面におけるプラズマの密度を実質的に変化させることなく、プラズマと電極（下部電極）との間の電位差を増大させることができる。したがって、一態様に係る方法によれば、プラズマ処理の実行のために生成したプラズマを消失させることなく、支持台とプラズマとの間でシースの厚みを大きく増大させることができ、プラズマ処理された基板から上方にパーティクルを大きく引き離すことができる。その結果、プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数が大きく低減される。

【0010】

一実施形態の位相を調整する工程において、シースがプラズマ処理を実行する工程の実行中且つ位相を調整する工程の実行前のシースの厚みに対して１．２４６倍以上の厚みを有するように、位相調整回路によって上部電極の電圧の位相に対して相対的に下部電極の電圧の位相が調整される。この実施形態によれば、パーティクルの移動距離を大きく増加させることができる。

【0011】

一実施形態において、上部電極は、支持台の上方で延在する第１部分、及び、支持台とチャンバ本体の側壁との間の空間の上方で延在する第２部分を含む。第２部分は第１部分に対して下方に突き出している。この実施形態では、基板から上方に引き離されたパーティクルが、支持台の上方の領域に対して外側の領域に更に移動し、しかる後に、排出される。したがって、プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数が更に大きく低減される。

【発明の効果】

【0012】

以上説明したように、プラズマ処理された基板に付着するパーティクルの個数を大きく低減させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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2】図１に示す方法の実行において用いることが可能な一実施形態のプラズマ処理装置を示す図である。

【図3】図１に示す方法の実行において用いることが可能な別の実施形態のプラズマ処理装置を示す図である。

【図4】図３に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な変圧器を一部破断して示す斜視図である。

【図5】図４に示す変圧器の三つのコイルを概略的に示す図である。

【図6】図３に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な別の変圧器を概略的に示す図である。

【図7】図７の（ａ）は、図１に示す工程ＳＴ１が実行されているときのプラズマ及びパーティクルを示す図であり、図７の（ｂ）は、図１に示す工程ＳＴ２が実行されているときのプラズマ及びパーティクルを示す図であり、図７の（ｃ）は、図１に示す工程ＳＴ３が実行されているときのパーティクルを示す図である。

【図8】高周波の電力の調整によって生じるパーティクルの移動を示す図である。

【図9】上部電極の電圧に対する下部電極の電圧の相対的な位相の調整によって生じるパーティクルの移動を示す図である。

【図10】上部電極の第２部分の近傍でのパーティクルの移動を示す図である。

【図11】実験の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

図１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１に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）では、プラズマ処理装置を用いて、基板に対してプラズマ処理が実行される。

【0016】

図２は、図１に示す方法の実行において用いることが可能な一実施形態のプラズマ処理装置を示す図である。図２に示すプラズマ処理装置１０Ａ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１０Ａは、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略筒形状を有しており、鉛直方向に延在している。チャンバ本体１２は、略筒状の側壁部、及び、側壁部の下端に連続する底部を有している。チャンバ本体１２は、内部空間１２ｓを提供している。チャンバ本体１２は、アルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には耐プラズマ性を有する被覆が形成されている。耐プラズマ性を有する被覆は、アルマイト膜、酸化イットリウム膜といったセラミックス製の膜であり得る。チャンバ本体１２は、接地されている。

【0017】

チャンバ本体１２の側壁部には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、チャンバ本体１２の外部から内部空間１２ｓに搬送されるとき、及び、内部空間１２ｓからチャンバ本体１２の外部に搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇによって開閉可能である。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁部に沿って設けられている。

【0018】

チャンバ本体の内部空間１２ｓの中には、支持台１４が設けられている。支持台１４は、その上に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。支持台１４は、支持体１５によって支持されている。支持体１５は、絶縁性を有しており、チャンバ本体１２の底部から上方に延びている。

【0019】

支持台１４は、下部電極１６を含んでいる。下部電極１６は、略円盤形状を有している。下部電極１６は、アルミニウムといった導電性材料から形成されている。一実施形態において、支持台１４は、静電チャック１８を更に含んでいる。静電チャック１８は、下部電極１６上に設けられている。基板Ｗは、静電チャック１８上に載置される。静電チャック１８は、誘電体膜、及び、当該誘電体膜内に内蔵された電極を含んでいる。静電チャック１８の電極は、導電性を有する膜であり得る。静電チャック１８の電極にはスイッチを介して電源が接続されている。電源から静電チャック１８の電極に電圧が印加されることにより、静電チャック１８と基板Ｗとの間に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１８に引き付けられ、静電チャック１８によって保持される。

【0020】

支持台１４の上方には上部電極２０が設けられている。上部電極２０と支持台１４の間には、内部空間１２ｓの一部が介在している。一実施形態では、チャンバ本体１２の上端部は、開口している。上部電極２０は、部材２１を介してチャンバ本体１２の上端部に支持されている。部材２１は、絶縁性を有している。上部電極２０は、部材２１と共に、チャンバ本体１２の上端部の開口を閉じている。

【0021】

上部電極２０は、導電性を有する一以上の部品から形成されている。上部電極２０を構成する一以上の部品は、アルミニウム、シリコンといった材料から形成され得る。或いは、上部電極２０は、導電性を有する一以上の部品と絶縁性を有する一以上の部品から形成されていてもよい。上部電極２０の表面には、耐プラズマ性の被膜が形成されていてもよい。

【0022】

上部電極２０には、複数のガス吐出孔２０ａ及びガス拡散室２０ｂが形成されている。複数のガス吐出孔２０ａは、ガス拡散室２０ｂから内部空間１２ｓ側の上部電極２０下面まで下方に延びている。ガス拡散室２０ｂには、ガス供給部２２が接続されている。ガス供給部２２は、内部空間１２ｓにガスを供給するように構成されている。ガス供給部２２は、例えば、複数のガスソース、マスフローコントローラといった複数の流量制御器、及び、複数のバルブを有する。複数のガスソースの各々は、複数の流量制御器のうち対応の流量制御器、及び、複数のバルブのうち対応のバルブを介して、ガス拡散室２０ｂに接続されている。ガス供給部２２は、複数のガスソースのうち選択されたガスソースからのガスの流量を調整し、当該ガスをガス拡散室２０ｂに供給する。ガス拡散室２０ｂに供給されたガスは、複数のガス吐出孔２０ａから内部空間１２ｓに供給される。

【0023】

一実施形態において、上部電極２０は第１部分２０ｃ及び第２部分２０ｄを含んでいる。第１部分２０ｃは、支持台１４の上方で延在している。即ち、第１部分２０ｃと支持台１４は、鉛直方向に沿って対面している。上述の複数のガス吐出孔２０ａは、第１部分２０ｃに設けられている。第２部分２０ｄは、空間１２ｖの上方で延在している。空間１２ｖは、内部空間１２ｓの一部であり、支持台１４とチャンバ本体１２の側壁部との間で延びている。即ち、第２部分２０ｄは、第１部分２０ｃの外側で周方向に延在している。第２部分２０ｄは、第１部分２０ｃに対して、下方に突き出している。

【0024】

チャンバ本体１２の底部には、排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、内部空間１２ｓに連通可能に設けられている。排気装置２４は、圧力調整弁といった圧力制御装置、及び、ターボ分子ポンプ、ドライポンプといった真空ポンプを有している。排気装置２４を作動させることにより、内部空間１２ｓの中に存在するガスは、支持台１４とチャンバ本体１２の側壁部との間の空間１２ｖを通って、排出される。また、排気装置２４によって、内部空間１２ｓの中の圧力が、指定された圧力に調整される。

【0025】

プラズマ処理装置１０Ａは、高周波電源２６Ａを更に備えている。高周波電源２６Ａは、内部空間１２ｓの中でプラズマを生成するために高周波を供給するように構成されている。一実施形態において、高周波電源２６Ａは、上部電極２０に電気的に接続されている。高周波電源２６Ａから高周波が供給されると、上部電極２０と下部電極１６の間の空間内で高周波電界が形成される。形成された高周波電界により、上部電極２０と下部電極１６の間の空間内でガスが励起される。その結果、内部空間１２ｓの中でプラズマが生成される。

【0026】

プラズマ処理装置１０Ａは、位相調整回路２８を更に備えている。位相調整回路２８は、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相を調整するように構成されている。一実施形態では、位相調整回路２８は、下部電極１６に電気的に接続されている。一実施形態では、位相調整回路２８は、コンデンサ２８ａ及び可変インダクタ２８ｂを含んでいる。コンデンサ２８ａ及び可変インダクタ２８ｂは、下部電極１６とグランドとの間で直列接続されている。一実施形態では、コンデンサ２８ａの一端は、接地されている。コンデンサ２８ａの他端は、可変インダクタ２８ｂの一端に接続されている。可変インダクタ２８ｂの他端は、下部電極１６に電気的に接続されている。

【0027】

可変インダクタ２８ｂのインダクタンスの調整により、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整される。即ち、上部電極２０の電圧に対する下部電極１６の電圧の位相差は、可変インダクタ２８ｂのインダクタンスによって決定される。上部電極２０の電圧と下部電極１６の電圧との間の位相差が小さい場合には、プラズマと支持台１４との間での電位差は小さくなり、シースの厚みは小さくなる。一方、上部電極２０の電圧と下部電極１６の電圧との間の位相差が大きい場合には、下部電極１６の自己バイアス電位が低くなり（即ち、自己バイアス電位が、負極性を有し、且つ、大きな絶対値を有するようになり）、プラズマと支持台１４との間での電位差（シース電圧）が大きくなり、シースの厚みが大きくなる。

【0028】

プラズマ処理装置１０Ａは、制御部３０Ａを更に備え得る。制御部３０Ａは、プラズマ処理装置１０Ａの各部を制御するように構成されている。制御部３０Ａは、コンピュータ装置であることができ、プロセッサ、メモリといった記憶装置、キーボード、マウス、タッチパネルといった入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を有し得る。制御部３０Ａの記憶装置には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。制御部３０Ａのプロセッサは、制御プログラムを実行して、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０Ａの各部を制御する。方法ＭＴは、制御部３０Ａによるプラズマ処理装置１０Ａの各部の制御によって実行される。

【0029】

図３は、図１に示す方法の実行において用いることが可能な別の実施形態のプラズマ処理装置を示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１０Ｂは、プラズマ処理装置１０Ａの高周波電源２６Ａ、位相調整回路２８、及び、制御部３０Ａの代わりに、高周波供給部２６Ｂ、位相調整回路２８１、位相調整回路２８２、及び、制御部３０Ｂを備えている。プラズマ処理装置１０Ｂのその他の構成要素は、プラズマ処理装置１０Ａの対応の構成要素と同一である。

【0030】

高周波供給部２６Ｂは、第１の高周波及び第２の高周波を発生する。第１の高周波は、上部電極２０に供給される高周波である。第２の高周波は、下部電極１６に供給される高周波であり、第１の高周波の周波数と同一の周波数を有する。高周波供給部２６Ｂは、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比を調整可能に構成されている。

【0031】

制御部３０Ｂは、コンピュータ装置であることができ、プロセッサ、メモリといった記憶装置、キーボード、マウス、タッチパネルといった入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を有し得る。制御部３０Ｂの記憶装置には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。制御部３０Ｂのプロセッサは、制御プログラムを実行して、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０Ｂの各部を制御する。方法ＭＴは、制御部３０Ｂによるプラズマ処理装置１０Ｂの各部の制御によって実行される。

【0032】

一実施形態において、高周波供給部２６Ｂは、高周波電源２６１及び変圧器１００を有している。高周波電源２６１は、高周波を発生するように構成されている。高周波電源２６１からの高周波は、変圧器１００の一次コイルに供給される。

【0033】

図４は、図３に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な変圧器を一部破断して示す斜視図である。図５は、図４に示す変圧器の三つのコイルを概略的に示す図である。図４及び図５に示す変圧器１００Ａは、プラズマ処理装置１０Ｂの変圧器１００として用いられ得る。変圧器１００Ａは、回転軸１１２、一次コイル１０１Ａ、第１の二次コイル１０２Ａ、及び、第２の二次コイル１０３Ａを備えている。第１の二次コイル１０２Ａ、及び、第２の二次コイル１０３Ａは、二次側コイル対１０６を構成している。一実施形態において、変圧器１００Ａは、支持部材１２２、支持部材１２４、支柱１２６、支持部材１２８、支持部材１３０、支持部材１３２、支持部材１３４、端子１０１ａ、端子１０１ｂ、端子１０２ａ、端子１０２ｂ、端子１０３ａ、及び、端子１０３ｂを更に備えている。

【0034】

回転軸１１２は、略円柱状をなしている。回転軸１１２は、その中心軸線ＲＸ周りに回転可能に設けられている。一実施形態では、回転軸１１２は、支持部材１２２と支持部材１２４によって回転可能に支持されている。支持部材１２２及び支持部材１２４は、板状の部材であり、略矩形の平面形状を有する。支持部材１２２及び支持部材１２４は、絶縁体から形成されている。支持部材１２２及び支持部材１２４は、中心軸線ＲＸに交差又は略直交するように設けられており、それらの板厚方向が中心軸線ＲＸが延びる方向ＲＤに略一致するよう、方向ＲＤに沿って配列されている。支持部材１２２の隅部には支柱１２６の一端が固定されており、支持部材１２４の隅部には支柱１２６の他端が固定されている。回転軸１１２の一端部は、支持部材１２２を貫通して、支持部材１２２から突出している。この回転軸１１２の一端部は、駆動機構（例えば、モータ）に接続されている。

【0035】

支持部材１２８及び支持部材１３０は、略円盤状の部材であり、絶縁体から形成されている。支持部材１２８及び支持部材１３０は、支持部材１２２と支持部材１２４との間において中心軸線ＲＸに交差又は略直交するように設けられており、それらの板厚方向が方向ＲＤに略一致するように方向ＲＤに沿って配列されている。また、支持部材１３２及び支持部材１３４は、略円盤状の部材であり、絶縁体から形成されている。支持部材１３２及び支持部材１３４は、支持部材１２８と支持部材１３０との間において中心軸線ＲＸに交差又は略直交するように設けられており、それらの板厚方向が方向ＲＤに略一致するように方向ＲＤに沿って配列されている。回転軸１１２は、支持部材１２８、支持部材１３０、支持部材１３２、及び、支持部材１３４それぞれの中心を貫通している。支持部材１２８、支持部材１３０、支持部材１３２、及び、支持部材１３４は、回転軸１１２に固定されている。

【0036】

一次コイル１０１Ａは、中心軸線ＲＸに直交する第１の軸線ＡＸ１周りに延在している。一実施形態では、第１の軸線ＡＸ１は、支持部材１２２と支持部材１２４との中間において中心軸線ＲＸに直交している。一次コイル１０１Ａは、支持部材１２２の外側と支持部材１２４の外側を交互に通るように、第１の軸線ＡＸ１中心に巻かれている。

【0037】

一次コイル１０１Ａの一端は、端子１０１ａに接続されている。一実施形態では、端子１０１ａは、支持部材１２２の一面１２２ａ（変圧器１００Ａの外側に向いた面）に設けられている。また、一次コイル１０１Ａの他端は、端子１０１ｂに接続されている。一実施形態では、端子１０１ｂは、支持部材１２４の一面１２４ａ（変圧器１００Ａの外側に向いた面）に設けられている。

【0038】

第１の二次コイル１０２Ａは、第２の軸線ＡＸ２周りに延在している。第２の軸線ＡＸ２は、一次コイル１０１Ａによって囲まれた領域内で中心軸線ＲＸに直交している。一実施形態では、第２の軸線ＡＸ２は、支持部材１２８と支持部材１３０との中間において中心軸線ＲＸに直交している。第１の二次コイル１０２Ａは、支持部材１２８の外側と支持部材１３０の外側を交互に通るように、第２の軸線ＡＸ２中心に巻かれている。第１の二次コイル１０２Ａは、支持部材１２８及び支持部材１３０を介して回転軸１１２によって支持されている。

【0039】

第１の二次コイル１０２Ａの一端は、端子１０２ａに接続されている。また、第１の二次コイル１０２Ａの他端は、端子１０２ｂに接続されている。一実施形態では、端子１０２ａ及び端子１０２ｂは、支持部材１２２の一面１２２ａに設けられている。回転軸１１２は、同軸状に設けられた第１の導体と第２の導体を含んでおり、第１の二次コイル１０２Ａの一端は第１の導体に接続されており、第１の二次コイル１０２Ａの他端は第２の導体に接続されている。第１の導体は、ロータリーコネクタ１４０内のスリップリングを介して端子１０２ａに接続されている。また、第２の導体は、ロータリーコネクタ１４０内の別のスリップリングを介して端子１０２ｂに接続されている。

【0040】

第２の二次コイル１０３Ａは、第３の軸線ＡＸ３周りに延在している。第３の軸線ＡＸ３は、一次コイル１０１Ａによって囲まれた領域内で中心軸線ＲＸに直交している。また、第３の軸線ＡＸ３は、第２の軸線ＡＸ２に交差している。第３の軸線ＡＸ３と第２の軸線ＡＸ２は、互いの間に所定の角度θｐをなしている。角度θｐは、限定されるものではないが、例えば、９０度である。一実施形態では、第３の軸線ＡＸ３は、支持部材１３２と支持部材１３４との中間において中心軸線ＲＸに直交している。第２の二次コイル１０３Ａは、支持部材１３２の外側と支持部材１３４の外側を交互に通るように、第３の軸線ＡＸ３中心に巻かれている。第２の二次コイル１０３Ａは、支持部材１３２及び支持部材１３４を介して回転軸１１２によって支持されている。この第２の二次コイル１０３Ａと第１の二次コイル１０２Ａとの間には、絶縁距離が確保されている。

【0041】

第２の二次コイル１０３Ａの一端は、端子１０３ａに接続されている。また、第２の二次コイル１０３Ａの他端は、端子１０３ｂに接続されている。一実施形態では、端子１０３ａ及び端子１０３ｂは、支持部材１２４の一面１２４ａに設けられている。回転軸１１２は、同軸状に設けられた第３の導体と第４の導体を含んでおり、第２の二次コイル１０３Ａの一端は第３の導体に接続されており、第２の二次コイル１０３Ａの他端は第４の導体に接続されている。第３の導体は、支持部材１２４の近傍に設けられた別のロータリーコネクタのスリップリングを介して端子１０３ａに接続されている。また、第４の導体は、当該別のロータリーコネクタ内の別のスリップリングを介して端子１０３ｂに接続されている。

【0042】

変圧器１００Ａがプラズマ処理装置１０Ｂの変圧器１００として用いられる場合には、図３に示すように、端子１０１ａ及び端子１０１ｂは、高周波電源２６１に電気的に接続される。また、端子１０１ｂは電気的に接地される。端子１０２ａは、位相調整回路２８１を介して上部電極２０に電気的に接続される。端子１０３ａは、位相調整回路２８２を介して下部電極１６に電気的に接続される。端子１０２ｂ及び端子１０３ｂは電気的に接地される。

【0043】

位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２は、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相を調整するように構成されている。位相調整回路２８１は、上部電極２０に電気的に接続されている。一実施形態において、位相調整回路２８１は、コンデンサ２８１ａ及び可変インダクタ２８１ｂを含んでいる。コンデンサ２８１ａ及び可変インダクタ２８１ｂは、上部電極２０と端子１０２ａとの間で直列接続されている。一実施形態では、コンデンサ２８１ａの一端は、端子１０２ａに接続されている。コンデンサ２８１ａの他端は、可変インダクタ２８１ｂの一端に接続されている。可変インダクタ２８１ｂの他端は、上部電極２０に電気的に接続されている。

【0044】

位相調整回路２８２は、下部電極１６に電気的に接続されている。一実施形態において、位相調整回路２８２は、コンデンサ２８２ａ及び可変インダクタ２８２ｂを含んでいる。コンデンサ２８２ａ及び可変インダクタ２８２ｂは、下部電極１６と端子１０３ａとの間で直列接続されている。一実施形態では、コンデンサ２８２ａの一端は、端子１０３ａに接続されている。コンデンサ２８２ａの他端は、可変インダクタ２８２ｂの一端に接続されている。可変インダクタ２８２ｂの他端は、下部電極１６に電気的に接続されている。

【0045】

変圧器１００Ａがプラズマ処理装置１０Ｂの変圧器１００として用いられる場合に、一次コイル１０１Ａに高周波電源２６１からの高周波が供給されると、一次コイル１０１Ａが第１の軸線ＡＸ１が延びる方向に略平行な方向に磁束を発生する。また、二次側コイル対１０６の回転角度を調整することにより、第１の二次コイル１０２Ａを貫く磁束の量、及び、第２の二次コイル１０３Ａを貫く磁束の量が調整される。第１の二次コイル１０２Ａには、それを貫く磁束の量に応じた誘導起電力が生じ、当該第１の二次コイル１０２Ａから第１の高周波が出力される。また、第２の二次コイル１０３Ａには、それを貫く磁束の量に応じた誘導起電力が生じ、第２の二次コイル１０３Ａから第２の高周波が出力される。したがって、変圧器１００Ａによれば、第１の高周波の電力に対する第２の高周波の電力の比が調整され得る。

【0046】

また、位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２のうち少なくとも一方の位相調整回路の可変インダクタのインダクタンスを調整することにより、上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整される。即ち、上部電極２０の電圧に対する下部電極１６の電圧の位相差は、少なくとも一方の位相調整回路の可変インダクタのインダクタンスによって決定される。上部電極２０の電圧と下部電極１６の電圧との間の位相差が小さい場合には、プラズマと支持台１４との間での電位差は小さくなり、シースの厚みは小さくなる。一方、上部電極２０の電圧と下部電極１６の電圧との間の位相差が大きい場合には、下部電極１６の自己バイアス電位が低くなり（即ち、当該自己バイアス電位が、負極性を有し、且つ、大きな絶対値を有するようになり）、プラズマと支持台１４との間での電位差（即ち、シース電圧）は大きくなり、シースの厚みが大きくなる。

【0047】

図６は、図３に示すプラズマ処理装置の変圧器として用いることが可能な別の変圧器を概略的に示す図である。図６に示す変圧器１００Ｂは、図３に示すプラズマ処理装置１０Ｂの変圧器１００として用いられ得る。

【0048】

変圧器１００Ｂは、一次コイル１０１Ｂ、第１の二次コイル１０２Ｂ、及び、第２の二次コイル１０３Ｂを有している。一次コイル１０１Ｂの一端は端子１０１ａであり、他端は端子１０１ｂである。端子１０１ａ及び端子１０１ｂは、高周波電源２６１に接続される。端子１０１ｂは、電気的に接地される。

【0049】

第１の二次コイル１０２Ｂ及び第２の二次コイル１０３Ｂは、一次コイル１０１Ｂに電磁結合されている。第１の二次コイル１０２Ｂの一端は、端子１０２ａである。端子１０２ａは、位相調整回路２８１を介して上部電極２０に電気的に接続される。また、第２の二次コイル１０３Ｂの一端は、端子１０３ａである。端子１０３ａは、位相調整回路２８２を介して下部電極１６に電気的に接続される。

【0050】

変圧器１００Ｂでは、第１の二次コイル１０２Ｂ及び第２の二次コイル１０３Ｂは単一のコイルから形成される。具体的に、変圧器１００Ｂの二次側は単一のコイルを有しており、当該単一のコイルは複数のタップ１００ｔを有している。複数のタップ１００ｔは、選択的にグランドに接続されるように構成されている。変圧器１００Ｂでは、グランドに接続するよう選択されたタップに対して当該単一のコイルの一方側が第１の二次コイル１０２Ｂになり、他方側が第２の二次コイル１０３Ｂになる。この変圧器１００Ｂによれば、第１の二次コイル１０２Ｂから出力される第１の高周波の電力に対して、第２の二次コイル１０３Ｂから出力される第２の高周波の電力の比が調整され得る。

【0051】

以下、再び図１を参照して方法ＭＴについて説明する。以下の説明では、方法ＭＴの実行に用いられるプラズマ処理装置をプラズマ処理装置１０と呼ぶ。プラズマ処理装置１０は、プラズマ処理装置１０Ａ又はプラズマ処理装置１０Ｂであり得る。また、以下の説明では、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、及び、図７の（ｃ）を参照する。図７の（ａ）は、図１に示す工程ＳＴ１が実行されているときのプラズマ及びパーティクルを示す図であり、図７の（ｂ）は、図１に示す工程ＳＴ２が実行されているときのプラズマ及びパーティクルを示す図であり、図７の（ｃ）は、図１に示す工程ＳＴ３が実行されているときのパーティクルを示す図である。図７において、黒塗りの円は、パーティクルを示している。

【0052】

方法ＭＴは、基板Ｗがプラズマ処理装置１０の支持台１４上に載置された状態で実行される。方法ＭＴは、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及び、工程ＳＴ３を含んでいる。工程ＳＴ１では、基板Ｗに対するプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ１では、プラズマ処理のために、ガス供給部２２から内部空間１２ｓにガスが供給される。また、工程ＳＴ１では、排気装置２４により、内部空間１２ｓの中の圧力が、指定された圧力に調整される。また、工程ＳＴ１では、内部空間１２ｓの中でガスを励起させるために、高周波電源（高周波電源２６Ａ又は高周波電源２６１）から高周波が供給される。工程ＳＴ１では、内部空間１２ｓの中でガスが励起されて、当該ガスの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／又はラジカルにより、基板Ｗが処理される。

【0053】

工程ＳＴ１で実行されるプラズマ処理は、任意のプラズマ処理であり得る。工程ＳＴ１で実行されるプラズマ処理は、プラズマエッチング、又は、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ。Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）であり得る。或いは、工程ＳＴ１で実行されるプラズマ処理は、プラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ。Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）におけるプラズマ処理であり得る。ＰＥＡＬＤでは、基板Ｗに対する前駆体ガスの供給、パージの実行、プラズマ処理、及び、パージの実行を含むシーケンスが繰り返して実行される。ＰＥＡＬＤによって生成される膜は、例えば、ＴｉＯ_２膜（酸化チタン膜）である。ＰＥＡＬＤによってＴｉＯ_２膜を形成する場合には、前駆体ガスとして、チタン含有ガスが用いられ、プラズマ処理のためのガスとして酸素含有ガスが用いられる。チタン含有ガスは、四塩化チタンガスといったハロゲン化チタンガスであり得る。酸素含有ガスは、酸素ガスであり得る。なお、ＰＥＡＬＤでは、各シーケンスにおけるプラズマ処理とパージとの間で、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３が実行される。

【0054】

図７の（ａ）に示すように、工程ＳＴ１では内部空間１２ｓの中でプラズマＰＬが生成される。内部空間１２ｓの中では、パーティクルは、プラズマＰＬの支持台１４側の端部（即ち、プラズマＰＬと支持台１４との間のシースＳＨＬの上端）又はその近傍に位置する。工程ＳＴ１の実行中には、プラズマＰＬの下端と支持台１４との間の鉛直方向の距離は、比較的短い。したがって、パーティクルは、支持台１４の近傍に存在する。

【0055】

図１に示すように、方法ＭＴでは、工程ＳＴ１の次に、工程ＳＴ２が実行される。工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１において生成されたプラズマＰＬを消失させることなく、シースＳＨＬの厚みを増大させるように位相調整回路（位相調整回路２８、又は、位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２のうち少なくとも一方）によって上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整される。即ち、位相調整回路の可変インダクタのインダクタンスの調整により、シースＳＨＬの厚みを増大させるように、上部電極２０の電圧の位相に対する下部電極１６の電圧の位相差が調整される。

【0056】

工程ＳＴ２では、シースＳＨＬの厚みが、工程ＳＴ１の実行中のシースＳＨＬの厚みから、大きく増大する。その結果、パーティクルは、支持台１４から上方に大きく引き離されて、図７の（ｂ）に示すように、プラズマＰＬの上部電極２０側の端部（即ち、プラズマＰＬと上部電極２０との間のシースＳＨＵの下端）又はその近傍に移動する。

【0057】

図１に示すように、方法ＭＴでは、工程ＳＴ２の次に、工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ３では、工程ＳＴ２の実行後に高周波の供給が停止された状態で、排気装置２４を用いて、内部空間１２ｓの中のガス及びパーティクルが排出される。即ち、工程ＳＴ３では、図７の（ｃ）に示すように、プラズマが消失し、内部空間１２ｓの中のガスと共にパーティクルが排出される。上述したように、工程ＳＴ２では、パーティクルが支持台１４から上方に大きく引き離されている。したがって、工程ＳＴ３のパーティクルの排出時に、支持台１４上の基板Ｗに付着するパーティクルの個数が大きく低減される。

【0058】

以下、図８及び図９を参照する。図８は、従来技術に相当する高周波の電力の調整によって生じるパーティクルの移動を示す図である。図９は、上部電極の電圧に対する下部電極の電圧の相対的な位相の調整によって生じるパーティクルの移動を示す図である。図８及び図９において、横軸は、支持台１４と上部電極２０との間の鉛直方向の位置を示している。横軸の左側は支持台１４側であり、横軸の右側は上部電極２０側である。図８及び図９において、縦軸はポテンシャルを示している。図８及び図９における縦軸のポテンシャルは、パーティクルのエネルギーを表しており、パーティクルに加わる力（例えば、静電気力、イオン抗力、重力）、温度勾配等から導かれる。図８においては、高周波の電力を低下させる前のポテンシャルの分布が点線で示されており、高周波の電力を低下させたときのポテンシャルの分布が実線で示されている。図９においては、工程ＳＴ１の実行中のポテンシャルの分布が点線で示されており、工程ＳＴ２の実行中のポテンシャルの分布が実線で示されている。また、図８及び図９では、黒塗りの円によりパーティクルが示されている。

【0059】

パーティクルは、そこでのポテンシャルが低い箇所に位置する傾向がある。したがって、図８及び図９に示すように、シースＳＨＬの厚みを増大させる前には、パーティクルは、シースＳＨＬの下端ＳＬＢ又はその近傍に位置する。

【0060】

ここで、プラズマＰＬと支持台１４との間に形成されるシースＳＨＬの厚みは、式（１）によって表される。式（１）において、ε_０は真空の誘電率、Ｖ_０はプラズマと下部電極１６との間の電位差、ｅは電荷素量、ｎ_ｓはシースＳＨＬの上端におけるプラズマの密度である。

【数1】

式（１）から分かるように、シースＳＨＬの厚みは、プラズマＰＬと下部電極１６との間の電位差に正の相関を有し、シースＳＨＬとプラズマＰＬとの界面におけるプラズマの密度に負の相関を有する。シースＳＨＬの厚みを増大させるために高周波の電力を低下させると、シースＳＨＬとプラズマＰＬとの界面におけるプラズマの密度、即ち、式（１）のｎ_ｓは低下するが、同時に、プラズマＰＬと下部電極１６との間の電位差、即ち、式（１）のＶ_０も低下する。したがって、図８に示すように、高周波の電力を低下させても、シースＳＨＬの厚みを大きく増大させることはできない。故に、図８に示すように、高周波の電力を低下させても、パーティクルに与えられるエネルギーＥＧは小さく、パーティクルは、プラズマＰＬと上部電極２０との間のシースＳＨＵの下端ＳＵＡまでは移動できず、シースＳＨＬの下端ＳＬＡ又はその近傍に移動することしかできない。

【0061】

一方、方法ＭＴの工程ＳＴ２では、支持台１４とプラズマＰＬとの間のシースＳＨＬの厚みを増大させるように上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整される。上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相を調整することにより、シースＳＨＬとプラズマＰＬとの界面におけるプラズマの密度、即ち、式（１）のｎ_ｓを実質的に変化させることなく、プラズマＰＬと下部電極１６との間の電位差、即ち、式（１）のＶ_０を増大させることができる。したがって、方法ＭＴによれば、図９に示すように、工程ＳＴ１のプラズマ処理の実行のために生成したプラズマＰＬを消失させることなく、シースＳＨＬの厚みを大きく増大させることができる。その結果、図９に示すように、パーティクルに大きなエネルギーＥＧが与えられ、パーティクルは、プラズマ処理された基板Ｗから上方に大きく引き離され、プラズマＰＬと上部電極２０との間のシースＳＨＵの下端ＳＵＡ又はその近傍に移動する。故に、方法ＭＴによれば、プラズマ処理された基板Ｗに付着するパーティクルの個数が大きく低減される。

【0062】

一実施形態の工程ＳＴ２では、シースＳＨＬが、工程ＳＴ１の実行中且つ工程ＳＴ２の実行前のシースのＳＨＬの厚みに対して１．２４６倍以上の厚みを有するように、位相調整回路によって上部電極２０の電圧の位相に対して相対的に下部電極１６の電圧の位相が調整される。この実施形態によれば、パーティクルの移動距離を大きく増加させることができる。

【0063】

一実施形態では、上部電極２０は、上述した第１部分２０ｃ及び第２部分２０ｄを有する。図１０は、上部電極の第２部分の近傍でのパーティクルの移動を示す図である。図１０に示すように、第２部分２０ｄの下方におけるシースＳＨＵの下端ＳＵＡは、第１部分２０ｃの下方におけるシースＳＨＵの下端ＳＵＡよりも、鉛直方向において低い位置にある。第１部分２０ｃと第２部分２０ｄの境界の下方では、シースＳＨＵの下端ＳＵＡは下方に傾斜している。第１部分２０ｃと第２部分２０ｄの境界の下方では、重力ＧＶの影響により、パーティクルは方向ＭＤに移動する力を受ける。したがって、基板Ｗから上方に引き離されたパーティクルが、支持台１４の上方の領域に対して外側の領域に更に移動し、しかる後に、排出される。故に、プラズマ処理された基板Ｗに付着するパーティクルの個数が更に大きく低減される。

【0064】

以下、方法ＭＴの評価のために行った実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示の範囲を限定するものではない。

【0065】

実験では、プラズマ処理装置１０Ａを用いた。そして、内部空間１２ｓの中でプラズマを生成し、しかる後に、プラズマを消失させずに、位相調整回路２８によってシースＳＨＬの厚みを増大させた。実験では、内部空間１２ｓに向けてレーザ光を照射し、内部空間１２ｓの映像を取得した。そして、取得した映像から、内部空間１２ｓの中に存在するパーティクルが、シースＳＨＬの厚みの増大の前後で鉛直方向に移動した距離（以下、「移動距離」という）を求めた。パーティクルとしては、ＳｉＯ_２から形成された、直径１．５μｍのパーティクルを用いた。以下、実験におけるその他の条件を示す。
＜実験の条件＞
内部空間１２ｓに供給したＡｒガスの流量：１００ｓｃｃｍ
内部空間１２ｓ内の圧力：４Ｐａ
高周波電源２６Ａによって発生された高周波の周波数：１３．５６ＭＨｚ

【0066】

実験の結果を図１１に示す。図１１のグラフにおいて、横軸は、シースＳＨＬの厚みの増大率Δｓ（％）を示している。増大率Δｓは、その厚みの増加前のシースＳＨＬの厚みに対する、シースＳＨＬの厚みの増大量の割合である。図１１のグラフにおいて、縦軸は、上部電極２０と支持台１４との間の距離（即ち、ギャップ長）に対するパーティクルの移動距離の割合（％）を示している。図１１に示すように、シースＳＨＬの厚みの増大率Δｓが２４．６％以上である場合に、大きな移動距離が測定された。したがって、工程ＳＴ２では、シースＳＨＬの厚みを、工程ＳＴ１の実行中且つ工程ＳＴ２の実行前のシースのＳＨＬの厚みに対して１．２４６倍以上の厚みに増大させることで、パーティクルの大きな移動距離を得ることができ、基板Ｗからパーティクルを大きく引き離すことができることが確認された。

【0067】

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、プラズマ処理装置１０Ａでは、高周波電源２６Ａが下部電極１６に電気的に接続され、位相調整回路２８が上部電極２０に接続されてもよい。また、プラズマ処理装置１０Ａでは、下部電極１６に別の高周波電源が電気的に接続され、位相調整回路２８が上部電極２０及び下部電極１６のうち一方に接続されてもよい。また、プラズマ処理装置１０Ｂは、位相調整回路２８１及び位相調整回路２８２のうち一方を有していなくてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１０Ａ，１０Ｂ…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１４…支持台、１６…下部電極、１８…静電チャック、２０…上部電極、２２…ガス供給部、２４…排気装置、２６Ａ，２６１…高周波電源、２８，２８１，２８２…位相調整回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】