特許 6938746 エッチング装置及びエッチング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6938746

(24)【登録日】2021年9月3日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】エッチング装置及びエッチング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210909BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20210909BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101B

   H01L21/302 101G

   H01L21/68 R

   H05H1/46 M

【請求項の数】19

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2020-172614(P2020-172614)

(22)【出願日】2020年10月13日

(62)【分割の表示】特願2020-149019(P2020-149019)の分割

【原出願日】2020年9月4日

【審査請求日】2020年10月13日

(31)【優先権主張番号】特願2020-81108(P2020-81108)

(32)【優先日】2020年5月1日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(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】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】鳥井 夏実

(72)【発明者】

【氏名】永海 幸一

(72)【発明者】

【氏名】益田 法生

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 貴幸

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１０３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−００４０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１６０９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１８６３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１９８０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４３７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００５４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−１４０３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８３０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１９０８０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２７３９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６４６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０２６３３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／６７−２１／６８３

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にエッチングを行う装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの内部に設けられた基板支持体であり、電極と、前記電極上に設けられた静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置される導電性のエッジリングとを有する前記基板支持体と、
前記チャンバの内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、
前記基板支持体に接続される基板バイアス用高周波電源と、
インピーダンスを変更可能なＲＦフィルタと、
制御部と、
を備え、
前記エッジリングと前記ＲＦフィルタは、接続部を介して電気的に直接接続されており、
前記制御部は、前記インピーダンスを変更することにより、前記エッジリングに発生する電圧を変更可能に構成されており、
前記エッジリングには前記基板バイアス用高周波電源が接続されていない、エッチング装置。

【請求項2】

基板にエッチングを行う装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの内部に設けられた基板支持体であり、電極と、前記電極上に設けられた静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置される導電性のエッジリングとを有する前記基板支持体と、
前記チャンバの内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、
インピーダンスを変更可能なＲＦフィルタと、
制御部と、
を備え、
前記エッジリングと前記ＲＦフィルタは、接続部を介して電気的に直接接続されており、
前記制御部は、前記インピーダンスを変更することにより、前記エッジリングに発生する電圧を変更可能に構成されており、
前記エッジリングに接続されている前記ＲＦフィルタは接地されている、エッチング装置。

【請求項3】

基板にエッチングを行う装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの内部に設けられた基板支持体であり、電極と、前記電極上に設けられた静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置される導電性のエッジリングとを有する前記基板支持体と、
前記チャンバの内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給するプラズマ生成用高周波電源と、
インピーダンスを変更可能なＲＦフィルタと、
制御部と、
を備え、
前記エッジリングと前記ＲＦフィルタは、接続部を介して電気的に直接接続されており、
前記制御部は、前記インピーダンスを変更することにより、前記エッジリングに発生する電圧を変更可能に構成されており、
前記エッジリングには高周波電源が接続されていない、エッチング装置。

【請求項4】

前記基板バイアス用高周波電源から供給される高周波バイアス電力の周波数は５ＭＨｚ以下である、請求項１に記載のエッチング装置。

【請求項5】

前記基板支持体に接続される基板バイアス用高周波電源を更に備え、
前記基板バイアス用高周波電源から供給される高周波バイアス電力の周波数は５ＭＨｚ以下である、請求項２又は３に記載のエッチング装置。

【請求項6】

前記接続部は、前記エッジリングと前記ＲＦフィルタを接続する導体構造を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項7】

前記接続部は、前記エッジリングと前記導体構造の間に設けられた導体部材を更に備える、請求項６に記載のエッチング装置。

【請求項8】

前記導体部材は弾性体であって、
前記導体部材の弾性力によって、前記エッジリングと前記導体構造との間に作用する接触圧力が調整される、請求項７に記載のエッチング装置。

【請求項9】

前記接続部は、前記導体部材を複数備え、
複数の前記導体部材は、前記エッジリングと同心円上に等間隔に設けられている、請求項７又は８に記載のエッチング装置。

【請求項10】

前記導体部材は、前記エッジリングと同心円上に環状に設けられている、請求項７又は８に記載のエッチング装置。

【請求項11】

前記接続部は、前記エッジリングを前記導体構造側に挟み込んで、当該エッジリングと導体構造を接続するクランプ部材を更に備える、請求項６に記載のエッチング装置。

【請求項12】

前記接続部は、前記導体構造において前記エッジリングと同心円上に環状に設けられた中継部材を更に備える、請求項６〜１１のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項13】

前記エッジリングはエッジリング支持体上に静電力によって吸着保持され、
前記静電力によって、前記エッジリングと前記導体構造との間に作用する接触圧力が調整される、請求項６〜１２のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項14】

前記エッジリングの下面にガスを供給する給気部と、
前記エッジリングの下面を真空引きする排気部と、
前記給気部と前記排気部を制御する制御部と、
を更に備え、
前記制御部は、前記エッジリングが前記静電チャック上に保持される際、前記エッジリングの下面に所望の圧力が作用するように前記給気部と前記排気部を制御する、請求項１３に記載のエッチング装置。

【請求項15】

前記インピーダンスが可変のＲＦフィルタは、第１のＲＦフィルタと第２のＲＦフィルタを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項16】

前記導電性のエッジリングは、Ｓｉ又はＳｉＣから構成される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項17】

前記ＲＦフィルタは、前記インピーダンスを変更可能な１以上の可変素子を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項18】

前記ＲＦフィルタは、複数の素子と、前記複数の素子の組合せを変えることにより前記インピーダンスを変更可能な切替回路を有する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のエッチング装置。

【請求項19】

エッチング装置を用いて基板にエッチングを行う方法であって、
前記エッチング装置は、
チャンバと、
前記チャンバの内部に設けられた基板支持体であり、電極と、前記電極上に設けられた静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置される導電性のエッジリングとを有する前記基板支持体と、
前記チャンバの内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、
前記基板支持体に接続される基板バイアス用高周波電源と、
インピーダンスを変更可能なＲＦフィルタと、
を備え、
前記エッジリングと前記ＲＦフィルタは、接続部を介して電気的に直接接続され、
前記エッジリングには前記基板バイアス用高周波電源が接続されておらず、
前記方法は、前記インピーダンスを変更することにより、前記エッジリングに発生する電圧を変更し、前記静電チャック上に載置される基板のエッジ領域におけるチルト角度を所望の値に補正する工程を含む、エッチング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エッチング装置及びエッチング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、チャンバ内に配されてウェハを載置する載置台と、載置台上においてウェハを囲むように配されるエッジリングとを備え、ウェハにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が開示されている。このプラズマ処理装置では、プラズマによって消耗したエッジリングに負の直流電圧を印加することで、シースの歪みを解消し、イオンをウェハの全面において垂直に入射させることを図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

本開示にかかる技術は、エッチングにおいて基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、基板にエッチングを行う装置であって、チャンバと、前記チャンバの内部に設けられた基板支持体であり、電極と、前記電極上に設けられた静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように配置される導電性のエッジリングとを有する前記基板支持体と、前記チャンバの内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、前記基板支持体に接続される基板バイアス用高周波電源と、インピーダンスを変更可能なＲＦフィルタと、制御部と、を備え、前記エッジリングと前記ＲＦフィルタは、接続部を介して電気的に直接接続されており、前記制御部は、前記インピーダンスを変更することにより、前記エッジリングに発生する電圧を変更可能に構成されており、前記エッジリングには前記基板バイアス用高周波電源が接続されていない。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、エッチングにおいて基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態にかかるエッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図2】本実施形態にかかるエッチング装置の電源系の説明図である。

【図3】エッジ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（チルト角度）の発生を示す説明図である。

【図4】シースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾き（チルト角度）の発生を示す説明図である。

【図5】直流電源からの直流電圧、第２のＲＦフィルタのインピーダンス、及びチルト角度の関係を示す説明図である。

【図6】他の実施形態にかかるエッチング装置の電源系の説明図である。

【図7】第２のＲＦフィルタのインピーダンスとチルト角度の関係を示す説明図である。

【図8】他の実施形態にかかる接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図9A】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図9B】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図9C】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図9D】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図9E】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図9F】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図10A】接続部の構成の一例を示す平面図である。

【図10B】接続部の構成の一例を示す平面図である。

【図10C】接続部の構成の一例を示す平面図である。

【図11A】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図11B】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図11C】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図11D】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図11E】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図11F】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図11G】接続部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図12A】接続部とＲＦフィルタの構成の一例を模式的に示す説明図である。

【図12B】接続部とＲＦフィルタの構成の一例を模式的に示す説明図である。

【図12C】接続部とＲＦフィルタの構成の一例を模式的に示す説明図である。

【図13】他の実施形態にかかる給気部と排気部の構成の一例を示す縦断面図である。

【図14】仮吸着シーケンスのフローの一例を示す説明図である。

【図15】本吸着シーケンスのフローの一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）にエッチング等のプラズマ処理が行われる。プラズマ処理では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによってウェハを処理する。

【0009】

プラズマ処理は、プラズマ処理装置で行われる。プラズマ処理装置は、一般的に、チャンバ、ステージ、高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）電源を備える。一例では、高周波電源は、第１の高周波電源、及び第２の高周波電源を備える。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の高周波電力を供給する。第２の高周波電源は、ウェハにイオンを引き込むために、バイアス用の第２の高周波電力を下部電極に供給する。チャンバはその内部空間を、プラズマが生成される処理空間として画成する。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。一例では、静電チャック上には、当該静電チャック上に載置されたウェハを囲むようにエッジリングが配置される。エッジリングは、ウェハに対するプラズマ処理の均一性を向上させるために設けられる。

【0010】

エッジリングは、プラズマ処理が実施される時間の経過に伴い、消耗する。エッジリングが消耗すると、エッジリングの厚みが減少する。エッジリングの厚みが減少すると、エッジリング及びウェハ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、ウェハのエッジ領域におけ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、ウェハのエッジ領域に形成される開口が、ウェハの厚み方向に対して傾斜する。

【0011】

ウェハのエッジ領域においてウェハの厚み方向に平行に延びる開口を形成するためには、エッジリング及びウェハのエッジ領域の上方におけるシースの形状を制御して、ウェハのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾き（以下、「チルト角度」という場合がある。）を調整する必要がある。そこで、エッジリング及びウェハ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、例えば特許文献１では、直流電源からエッジ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提案されている。

【0012】

ところで、エッジリングに印加される直流電圧によっては、ウェハとエッジリングとの間で放電が生じるなどの影響があるため、印加できる直流電圧には制約がある。このため、直流電圧の調整だけでチルト角度を制御しようとしても、そのチルト角度の調整範囲には限界がある。また、消耗に伴うエッジリングの交換頻度を抑えることが望まれるが、上述したように直流電圧の調整だけではチルト角度を十分に制御できない場合があり、かかる場合、エッジリングの交換間隔を改善しきれない。

【0013】

本開示にかかる技術は、エッチングにおいて基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御する。以下、本実施形態にかかるエッチング装置及びエッチング方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0014】

＜エッチング装置＞
先ず、本実施形態にかかるエッチング装置について説明する。図１は、エッチング装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、エッチング装置１の電源系の説明図である。エッチング装置１は、容量結合型のエッチング装置である。エッチング装置１では、基板としてのウェハＷに対してエッチングを行う。

【0015】

図１に示すようにエッチング装置１は、略円筒形状のチャンバ１０を有している。チャンバ１０は、その内部においてプラズマが生成される処理空間Ｓを画成する。チャンバ１０は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ１０は接地電位に接続されている。

【0016】

チャンバ１０の内部には、ウェハＷを載置する基板支持体としてのステージ１１が収容されている。ステージ１１は、下部電極１２、静電チャック１３、及びエッジリング１４を有している。なお、下部電極１２の下面側には、例えばアルミニウムから構成される電極プレート（図示せず）が設けられていてもよい。

【0017】

下部電極１２は、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、略円板形状を有している。

【0018】

下部電極１２の内部には、冷媒流路１５ａが形成されている。冷媒流路１５ａには、チャンバ１０の外部に設けられたチラーユニット（図示せず）から冷媒入口配管１５ｂを介して冷媒が供給される。冷媒流路１５ａに供給された冷媒は、冷媒出口流路１５ｃを介してチラーユニットに戻るようになっている。冷媒流路１５ａの中に冷媒、例えば冷却水等を循環させることにより、静電チャック１３、エッジリング１４、及びウェハＷを所望の温度に冷却することができる。

【0019】

静電チャック１３は、下部電極１２上に設けられている。一例では、静電チャック１３は、ウェハＷとエッジリング１４の両方を静電力により吸着保持可能に構成された部材である。静電チャック１３は、周縁部の上面に比べて中央部の上面が高く形成されている。静電チャック１３の中央部の上面は、ウェハＷが載置されるウェハ載置面となり、一例では、静電チャック１３の周縁部の上面は、エッジリング１４が載置されるエッジリング載置面となる。

【0020】

一例では、静電チャック１３の内部において中央部には、ウェハＷを吸着保持するための第１の電極１６ａが設けられている。静電チャック１３の内部において周縁部には、エッジリング１４を吸着保持するための第２の電極１６ｂが設けられている。静電チャック１３は、絶縁材料からなる絶縁材の間に電極１６ａ、１６ｂを挟んだ構成を有する。

【0021】

第１の電極１６ａには、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、静電チャック１３の中央部の上面にウェハＷが吸着保持される。同様に、第２の電極１６ｂには、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。一例では、これにより生じる静電力により、静電チャック１３の周縁部の上面にエッジリング１４が吸着保持される。

【0022】

なお、本実施形態において、第１の電極１６ａが設けられる静電チャック１３の中央部と、第２の電極１６ｂが設けられる周縁部とは一体となっているが、これら中央部と周縁部とは別体であってもよい。また、本実施形態では、エッジリング１４を保持する静電チャック１３の周縁部が、本開示におけるエッジリング支持体に相当する。また、第１の電極１６ａ及び第２の電極１６ｂは、いずれも単極であってもよく、双極であってもよい。

【0023】

また、本実施形態においてエッジリング１４は、第２の電極１６ｂに直流電圧を印加することで静電チャック１３に静電吸着されるが、エッジリング１４の保持方法はこれに限定されない。例えば、吸着シートを用いてエッジリング１４を吸着保持してもよいし、エッジリング１４をクランプして保持してもよい。あるいは、エッジリング１４の自重によりエッジリング１４が保持されてもよい。

【0024】

エッジリング１４は、静電チャック１３の中央部の上面に載置されたウェハＷを囲むように配置される、環状部材である。エッジリング１４は、エッチングの均一性を向上させるために設けられる。このため、エッジリング１４は、エッチングに応じて適宜選択される材料から構成されており、例えばＳｉやＳｉＣから構成され得る。

【0025】

以上のように構成されたステージ１１は、チャンバ１０の底部に設けられた略円筒形状の支持部材１７に締結される。支持部材１７は、例えばセラミックや石英等の絶縁体により構成される。

【0026】

なお、図示は省略するが、ステージ１１は、静電チャック１３、エッジリング１４、及びウェハＷのうち少なくとも１つを所望の温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。

【0027】

ステージ１１の上方には、ステージ１１と対向するように、シャワーヘッド２０が設けられている。シャワーヘッド２０は、処理空間Ｓに面して配置される電極板２１、及び電極板２１の上方に設けられる電極支持体２２を有している。電極板２１は、下部電極１２と一対の上部電極として機能する。後述するように第１の高周波電源５０が下部電極１２に電気的に接続されている場合には、シャワーヘッド２０は、接地電位に接続される。なお、シャワーヘッド２０は、絶縁性遮蔽部材２３を介して、チャンバ１０の上部（天井面）に支持されている。

【0028】

電極板２１には、後述のガス拡散室２２ａから送られる処理ガスを処理空間Ｓに供給するための複数のガス噴出口２１ａが形成されている。電極板２１は、例えば、発生するジュール熱の少ない低い電気抵抗率を有する導電体又は半導体から構成される。

【0029】

電極支持体２２は、電極板２１を着脱自在に支持するものである。電極支持体２２は、例えばアルミニウム等の導電性材料の表面に耐プラズマ性を有する膜が形成された構成を有している。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。電極支持体２２の内部には、ガス拡散室２２ａが形成されている。ガス拡散室２２ａからは、ガス噴出口２１ａに連通する複数のガス流通孔２２ｂが形成されている。また、ガス拡散室２２ａには、後述するガス供給管３３に接続されるガス導入孔２２ｃが形成されている。

【0030】

また、電極支持体２２には、ガス拡散室２２ａに処理ガスを供給するガス供給源群３０が、流量制御機器群３１、バルブ群３２、ガス供給管３３、ガス導入孔２２ｃを介して接続されている。

【0031】

ガス供給源群３０は、エッチングに必要な複数種のガス供給源を有している。流量制御機器群３１は複数の流量制御器を含み、バルブ群３２は複数のバルブを含んでいる。流量制御機器群３１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。エッチング装置１においては、ガス供給源群３０から選択された一以上のガス供給源からの処理ガスが、流量制御機器群３１、バルブ群３２、ガス供給管３３、ガス導入孔２２ｃを介してガス拡散室２２ａに供給される。そして、ガス拡散室２２ａに供給された処理ガスは、ガス流通孔２２ｂ、ガス噴出口２１ａを介して、処理空間Ｓ内にシャワー状に分散されて供給される。

【0032】

チャンバ１０の底部であって、チャンバ１０の内壁と支持部材１７との間には、バッフルプレート４０が設けられている。バッフルプレート４０は、例えばアルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成される。バッフルプレート４０には、複数の貫通孔が形成されている。処理空間Ｓは当該バッフルプレート４０を介して排気口４１に連通されている。排気口４１には例えば真空ポンプ等の排気装置４２が接続され、当該排気装置４２により処理空間Ｓ内を減圧可能に構成されている。

【0033】

また、チャンバ１０の側壁にはウェハＷの搬入出口４３が形成され、当該搬入出口４３はゲートバルブ４４により開閉可能となっている。

【0034】

図１及び図２に示すように、エッチング装置１は、第１の高周波電源５０、第２の高周波電源５１、及び整合器５２を更に有している。第１の高周波電源５０と第２の高周波電源５１は、整合器５２を介して下部電極１２に接続されている。

【0035】

第１の高周波電源５０は、プラズマ発生用の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電源５０からは２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数であってよく、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力ＨＦが下部電極１２に供給される。第１の高周波電源５０は、整合器５２の第１の整合回路５３を介して、下部電極１２に接続されている。第１の整合回路５３は、第１の高周波電源５０の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１２側）の入力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５０は、下部電極１２に電気的に接続されていなくてもよく、第１の整合回路５３を介して上部電極であるシャワーヘッド２０に接続されていてもよい。

【0036】

第２の高周波電源５１は、ウェハＷにイオンを引き込むための高周波電力（高周波バイアス電力）ＬＦを発生して、当該高周波電力ＬＦを下部電極１２に供給する。高周波電力ＬＦの周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であってよく、一例においては４００ｋＨｚである。第２の高周波電源５１は、整合器５２の第２の整合回路５４を介して、下部電極１２に接続されている。第２の整合回路５４は、第２の高周波電源５１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１２側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第２の高周波電源５１に代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。

【0037】

エッチング装置１は、直流（ＤＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源６０、切替ユニット６１、第１のＲＦフィルタ６２、及び第２のＲＦフィルタ６３を更に有している。直流電源６０は、切替ユニット６１、第２のＲＦフィルタ６３、及び第１のＲＦフィルタ６２を介して、エッジリング１４に電気的に接続されている。

【0038】

直流電源６０は、エッジリング１４に印加される負極性の直流電圧を発生する電源である。また、直流電源６０は、可変直流電源であり、直流電圧の高低を調整可能である。

【0039】

切替ユニット６１は、エッジリング１４に対する直流電源６０からの直流電圧の印加を停止可能に構成されている。なお、切替ユニット６１の回路構成は、当業者が適宜設計することができる。

【0040】

第１のＲＦフィルタ６２と第２のＲＦフィルタ６３はそれぞれ、高周波を低減又は遮断するフィルタであり、直流電源６０を保護するために設けられる。第１のＲＦフィルタ６２は、例えば第１の高周波電源５０からの４０ＭＨｚの高周波を低減又は遮断する。第２のＲＦフィルタ６３は、例えば第２の高周波電源５１からの４００ｋＨｚの高周波を低減又は遮断する。

【0041】

一例においては、第２のＲＦフィルタ６３は、インピーダンスが可変に構成されている。すなわち、第２のＲＦフィルタ６３の一部の素子を可変素子とすることで、インピーダンスが可変になっている。可変素子は、例えばコイル（インダクタ）又はコンデンサ（キャパシタ）のいずれかであってもよい。また、コイル、コンデンサに限らず、ダイオード等の素子など可変インピーダンス素子であればどのようなものであっても同様の機能を達成できる。可変素子の数や位置も、当業者が適宜設計することができる。さらに、素子自体が可変である必要はなく、切替回路を用いて固定値の素子の組み合わせを切り替えることでインピーダンスを可変してもよい。なお、この第２のＲＦフィルタ６３及び上記第１のＲＦフィルタ６２の回路構成はそれぞれ、当業者が適宜設計することができる。

【0042】

エッチング装置１は、エッジリング１４の自己バイアス電圧（又は、下部電極１２もしくはウェハＷの自己バイアス電圧）を測定する測定器（図示せず）を更に有している。なお、測定器の構成は、当業者が適宜設計することができる。

【0043】

以上のエッチング装置１には、制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、エッチング装置１におけるエッチングを制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。

【0044】

＜エッチング方法＞
次に、以上のように構成されたエッチング装置１を用いて行われるエッチングについて説明する。

【0045】

先ず、チャンバ１０の内部にウェハＷを搬入し、静電チャック１３上にウェハＷを載置する。その後、静電チャック１３の第１の電極１６ａに直流電圧を印加することにより、ウェハＷはクーロン力によって静電チャック１３に静電吸着され、保持される。また、ウェハＷの搬入後、排気装置４２によってチャンバ１０の内部を所望の真空度まで減圧する。

【0046】

次に、ガス供給源群３０からシャワーヘッド２０を介して処理空間Ｓに処理ガスを供給する。また、第１の高周波電源５０によりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを下部電極１２に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第２の高周波電源５１によりイオン引き込み用の高周波電力ＬＦを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハＷにエッチングが施される。

【0047】

エッチングを終了する際には、先ず、第１の高周波電源５０からの高周波電力ＨＦの供給及びガス供給源群３０による処理ガスの供給を停止する。また、エッチング中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、当該高周波電力ＬＦの供給も停止する。次いで、ウェハＷの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック１３によるウェハＷの吸着保持を停止する。

【0048】

その後、チャンバ１０からウェハＷを搬出して、ウェハＷに対する一連のエッチングが終了する。

【0049】

なお、エッチングにおいては、第１の高周波電源５０からの高周波電力ＨＦを使用せず、第２の高周波電源５１からの高周波電力ＬＦのみを用いて、プラズマを生成する場合もある。

【0050】

＜チルト角度制御方法＞
次に、上述したエッチングにおいて、チルト角度を制御する方法について説明する。チルト角度は、ウェハ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（角度）である。

【0051】

図３は、エッジ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説明図である。図３において実線で示されるエッジリング１４は、その消耗がない状態のエッジリング１４を示している。点線で示されるエッジリング１４は、その消耗が生じて厚みが減少したエッジリング１４を示している。また、図３において実線で示されるシースＳＨは、エッジリング１４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。点線で示されるシースＳＨは、エッジリング１４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。さらに、図３において矢印は、エッジリング１４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。

【0052】

図３に示すように一例においては、エッジリング１４が消耗していない状態にある場合、シースＳＨの形状は、ウェハＷ及びエッジリング１４の上方においてフラットに保たれている。したがって、ウェハＷの全面に略垂直な方向（鉛直方向）にイオンが入射する。すなわち、チルト角度は０（ゼロ）である。

【0053】

一方、エッジリング１４が消耗し、その厚みが減少すると、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シースＳＨの厚みが小さくなり、当該シースＳＨの形状が下方凸形状に変化する。その結果、ウェハ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。以下の説明では、このようにイオンの入射方向がウェハＷに対して内側に傾斜する際のチルト角度を、インナーチルト（Ｉｎｎｅｒ Ｔｉｌｔ）という。そしてこのようにチルト角度がインナーチルトになると、ウェハ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。

【0054】

なお、図４に示すように、ウェハＷの中央領域に対し、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シースＳＨの厚みが大きくなり、当該シースＳＨの形状が上方凸形状になる場合もあり得る。例えば、エッジリング１４に発生するバイアス電圧が高い場合、シースＳＨの形状が上方凸形状になり得る。図４において矢印は、イオンの入射方向を示している。以下の説明においては、このようにイオンの入射方向がウェハＷに対して外側に傾斜する際のチルト角度を、アウターチルト（Ｏｕｔｅｒ Ｔｉｌｔ）という。

【0055】

本実施形態のエッチング装置１では、チルト角度を制御する。具体的に、チルト角度の制御は、直流電源６０からの直流電圧と、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスとを調整して、チルト角度を制御する。

【0056】

［直流電圧の調整］
先ず、直流電源６０からの直流電圧の調整について説明する。直流電源６０では、エッジリング１４に印加する直流電圧が、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、すなわち、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）に設定される。自己バイアス電圧Ｖｄｃは、ウェハＷの自己バイアス電圧であり、一方又は双方の高周波電力が供給されており、且つ、直流電源６０からの直流電圧が下部電極１２に印加されていないときの下部電極１２の自己バイアス電圧である。設定値ΔＶは、制御部１００によって与えられる。

【0057】

制御部１００は、予め定められた関数又はテーブルを用いて、エッジリング１４の消耗量（エッジリング１４の厚みの初期値からの減少量）とエッチングのプロセス条件（例えば処理時間）から推定されるエッジリング１４の消耗量から、設定値ΔＶを特定する。すなわち、制御部１００は、エッジリング１４の消耗量と自己バイアス電圧を上記関数に入力するか、エッジリング１４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。

【0058】

制御部１００は、設定値ΔＶの決定において、エッジリング１４の初期の厚みと、例えばレーザ測定器やカメラなどの測定器を用いて実測されたエッジリング１４の厚みとの差を、エッジリング１４の消耗量として用いてもよい。或いは、制御部１００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、エッジリング１４の消耗量を決定してもよい。この特定のパラメータは、自己バイアス電圧Ｖｄｃ、高周波電力ＨＦ又は高周波電力ＬＦの波高値Ｖｐｐ、負荷インピーダンス、エッジリング１４又はエッジリング１４の周辺の電気的特性等のうちのいずれかであり得る。エッジリング１４又はエッジリング１４の周辺の電気特性は、エッジリング１４又はエッジリング１４の周辺の任意の箇所の電圧、電流値、エッジリング１４を含む抵抗値等のうちいずれかであり得る。別の関数又はテーブルは、特定のパラメータとエッジリング１４の消耗量の関係を定めるように予め定められている。エッジリング１４の消耗量を決定するために、実際のエッチングの実行前又はエッチング装置１のメンテナンス時に、消耗量を決定するための測定条件、すなわち、高周波電力ＨＦ、高周波電力ＬＦ、処理空間Ｓ内の圧力、及び、処理空間Ｓに供給される処理ガスの流量等の設定の下で、エッチング装置１が動作される。そして、上記特定のパラメータが取得され、この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、エッジリング１４の消耗量が特定される。

【0059】

エッチング装置１では、エッチング中、すなわち、高周波電力ＨＦ及び高周波電力ＬＦのうち一方又は双方の高周波電力が供給される期間において、直流電源６０からエッジリング１４に直流電圧が印加される。これにより、エッジリング１４及びウェハ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、ウェハ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、チルト角度が制御される。その結果、ウェハＷの全領域にわたって、当該ウェハＷの厚み方向に略平行な開口が形成される。

【0060】

より詳細には、エッチング中、測定器（図示せず）によって自己バイアス電圧Ｖｄｃが測定される。また、直流電源６０からエッジリング１４に直流電圧が印加される。エッジリング１４に印加される直流電圧の値は、上述したように−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）である。｜Ｖｄｃ｜は、直前に測定器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は制御部１００によって決定された設定値である。このようにエッチング中に測定された自己バイアス電圧Ｖｄｃからエッジリング１４に印加される直流電圧が決定される。そうすると、自己バイアス電圧Ｖｄｃに変化が生じても、直流電源６０によって発生される直流電圧が補正され、チルト角度が適切に補正される。

【0061】

［インピーダンスの調整］
次に、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整について説明する。

【0062】

図５は、直流電源６０からの直流電圧、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンス、及びチルト角度の関係を示す説明図である。図５の縦軸はチルト角度を示し、横軸は直流電源６０からの直流電圧を示している。図５に示すように、直流電源６０からの直流電圧の絶対値を高くすると、チルト角度は大きくなる。また、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整することでも、チルト角度は大きくなる。すなわち、このようにインピーダンスを調整することにより、直流電圧とチルト角度との相関を、チルト角度が大きくなる側にオフセットすることができる。

【0063】

図３に示したようにエッジリング１４が消耗すると、チルト角度がインナーチルトになる。そこで、図５に示したように直流電源６０からの直流電圧の絶対値を高くすると、チルト角度が大きくなり、すなわちアウター側になり、当該チルト角度を補正することができる。しかしながら、直流電圧の絶対値を高くし過ぎると、ウェハＷとエッジリング１４との間で放電が生じる。したがって、エッジリング１４に印加できる直流電圧には制限があり、直流電圧の調整だけでチルト角度を制御しようとしても、そのチルト角度の制御範囲には限界がある。

【0064】

そこで、図５に示したように、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整して、直流電圧とチルト角度との相関を、チルト角度が大きくなる側にオフセットする。かかる場合、再度、直流電源６０からの直流電圧の絶対値を高くして、チルト角度をアウター側に補正することができる。したがって、本実施形態によれば、インピーダンスを調整することで、直流電圧の調整範囲を変更することなく、チルト角度の制御範囲を大きくすることができる。

【0065】

［チルト角度の制御］
以上のように本実施形態では、チルト角度の制御は、直流電源６０からの直流電圧と、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスとを調整して、チルト角度を制御する。以下、この具体的なチルト角度の制御方法について説明する。

【0066】

先ず、エッジリング１４を静電チャック１３上に設置する。そして例えば、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シース形状がフラット又は下方凸形状になり、チルト角度が（ゼロ）又はインナーチルトになる。そしてかかる場合、後述するように直流電源６０からの直流電圧を調整して、チルト角度をアウター側に変化させる際に、当該直流電圧の調整範囲を大きくすることができる。

【0067】

次に、ウェハＷに対してエッチングを行う。エッチングが実施される時間の経過に伴い、エッジリング１４が消耗し、その厚みが減少する。そうすると、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シースＳＨの厚みが小さくなり、チルト角度がインナー側に変化する。

【0068】

そこで、直流電源６０からエッジリング１４に印加する直流電圧を調整する。具体的には、エッジリング１４の消耗量に応じて、直流電圧の絶対値を高くする。エッジリング１４の消耗量は、ウェハＷのエッチング時間、ウェハＷの処理枚数、測定器によって測定されたエッジリング１４の厚み、測定器によって測定されたエッジリング１４の周辺の電気的特性（例えばエッジリング１４の周辺の任意の点の電圧、電流値）の変化、又は測定器によって測定されたエッジリング１４の電気的特性（例えばエッジリング１４の抵抗値）の変化等に基づいて、決定される。また、エッジリング１４の消耗量とは関係なく、ウェハＷのエッチング時間やウェハＷの処理枚数に応じて、直流電圧の絶対値を高くしてもよい。さらに、高周波電力によって重みづけしたウェハＷのエッチング時間やウェハＷ処理枚数に応じて、直流電圧の絶対値を高くしてもよい。そして、上述したように直流電圧を、自己バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値と設定値ΔＶの和、すなわち、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）に調整する。そうすると、図５に示したようにチルト角度が大きくなり、アウター側に変化する。その結果、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、チルト角度を所望の値に補正して、イオンの入射方向を補正することができる。

【0069】

一方、エッジリング１４の消耗が進むにつれ、直流電圧の絶対値が高くなっていく。そして、直流電圧の絶対値が高くなり過ぎると、ウェハＷとエッジリング１４との間で放電が生じる場合がある。例えば、直流電圧の絶対値が、ウェハＷとエッジリング１４との間の電位差に達すると、放電が生じ得る。

【0070】

そこで、直流電圧の絶対値が予め定められた値に達すると、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整して、直流電圧とチルト角度との相関を、チルト角度が大きくなる側にオフセットする。このようにチルト角度がオフセットされると、エッジリング１４の消耗が更に進んでも、直流電圧を調整して、チルト角度を所望の値（アウター側）に補正することができる。なお、インピーダンスを調整するタイミングは、エッジリング１４の消耗量が予め定められた値になった際であってもよい。エッジリング１４の消耗量は、ウェハＷの処理時間や測定器によって測定された厚みに基づいて、決定される。

【0071】

以上のように本実施形態によれば、直流電源６０からの直流電圧の調整と第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整を繰り返し行うことで、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、チルト角度を適切に制御することができ、すなわち、イオンの入射方向を適切に調整することができるので、エッチングを均一に行うことができる。

【0072】

また、従来、例えば直流電源６０からの直流電圧のみでチルト角度を制御しようとすると、直流電圧の絶対値が上限に達すると、エッジリング１４を交換する必要があった。この点、本実施形態では、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整を行うことで、エッジリング１４を交換することなく、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、エッジリング１４の交換間隔を長くして、その交換頻度を抑えることができる。

【0073】

＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、直流電源６０は、切替ユニット６１、第１のＲＦフィルタ６２、及び第２のＲＦフィルタ６３を介して、エッジリング１４に接続されていたが、エッジリング１４に直流電圧を印加する電源系はこれに限定されない。例えば、直流電源６０は、切替ユニット６１、第２のＲＦフィルタ６３、第１のＲＦフィルタ６２、及び下部電極１２を介して、エッジリング１４に電気的に接続されていてもよい。かかる場合、下部電極１２とエッジリング１４は直接電気的に結合し、エッジリング１４の自己バイアス電圧は下部電極１２の自己バイアス電圧と同じになる。

【0074】

ここで、下部電極１２とエッジリング１４が直接電気的に結合している場合、例えばハード構造で決定されるエッジリング１４下の容量等により、エッジリング１４上のシース厚みを調整できず、直流電圧を印加していないにも関わらずアウターチルトの状態が起こり得る。この点、本開示では、直流電源６０からの直流電圧と、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスとを調整して、チルト角度を制御することができるので、当該チルト角度をインナー側に調整することができる。

【0075】

＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、エッジリング１４の消耗量に応じて、直流電源６０からの直流電圧の調整を行ったが、直流電圧の調整タイミングはこれに限定されない。例えばウェハＷの処理時間に応じて、直流電圧の調整を行ってもよい。或いは、例えばウェハＷの処理時間と、例えば高周波電力等の予め定められたパラメータとを組み合わせて、直流電圧の調整タイミングを判断してもよい、

【0076】

＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、直流電源６０からの直流電圧の調整を行った後、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整を行ったが、この順序は反対でもよい。すなわち、インピーダンスの調整を行った後、直流電圧の調整を行ってもよい。更に、直流電圧の調整とインピーダンスの調整を同時に行ってもよい。或いは、直流電圧の調整のみを行ってチルト角度を制御してもよいし、インピーダンスの調整のみを行ってチルト角度を制御してもよい。

【0077】

例えば、図６に示すようにエッジリング１４には、上記直流電源６０及び切替ユニット６１が接続されていない場合もある。かかる場合であっても、図７に示すように第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整するだけで、チルト角度を制御することができる。なお、図７の縦軸はチルト角度を示し、横軸はインピーダンスを示している。図７に示す例では、インピーダンスとチルト角度は比例関係にある。また、図７に示す例では、インピーダンスを大きくすることにより、チルト角度を大きくしているが、第２のＲＦフィルタ６３の構成によっては、インピーダンスを大きくすることにより、チルト角度を小さくすることも可能である。インピーダンスとチルト角度の関係性は、第２のＲＦフィルタ６３の設計に依存するため、限定されるものではない。

【0078】

また、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスのみの調整を行う場合、上記実施形態と同様に、エッジリング１４の消耗量に応じてインピーダンスの調整を行ってもよいし、或いはウェハＷの処理時間等に応じてインピーダンスの調整を行ってもよい。そして本実施形態でも、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、すなわちチルト角度を適切に制御することができる。しかも、直流電源６０及び切替ユニット６１を省略することができるので、エッチング装置１の省エネルギー化や省スペース化を実現することができる。

【0079】

ここで上述したように、第２の高周波電源５１から供給される高周波電力（高周波バイアス電力）ＬＦの周波数は４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚであるが、５ＭＨｚ以下がより好ましい。エッチング処理を行う際、ウェハＷに対して高アスペクト比のエッチングを行う場合、エッチング後のパターンの垂直形状を実現するためには、高いイオンエネルギーが必要となる。そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、高周波電力ＬＦの周波数を５ＭＨｚ以下にすることで、高周波電界の変化に対するイオンの追従性が上がり、イオンエネルギーの制御性が向上することが分かった。

【0080】

一方、高周波電力ＬＦの周波数を５ＭＨｚ以下の低周波とすると、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを可変とした効果が低下する場合がある。すなわち、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整によるチルト角度の制御性が低下する場合がある。例えば図６において、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３との電気的な接続が非接触又は容量結合である場合、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整しても、チルト角度を適切に制御できない。そこで本実施形態では、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３を電気的に直接接続する。

【0081】

エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３は、接続部を介して電気的に直接接続される。エッジリング１４と接続部は接触し、当該接続部を直流電流が導通する。以下、接続部の構造（以下、「接触構造」という場合がある。）の一例について説明する。

【0082】

図８に示すように接続部２００は、導体構造２０１と導体部材２０２を有している。導体構造２０１は、導体部材２０２を介してエッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３を接続する。具体的に導体構造２０１は、その一端が第２のＲＦフィルタ６３に接続され、他端が下部電極１２の上面にて露出し、導体部材２０２に接触する。

【0083】

導体部材２０２は、例えば静電チャック１３の側方において下部電極１２とエッジリング１４の間に形成された空間に設けられる。導体部材２０２は、導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに接触する。また導体部材２０２は、例えば金属等の導体からなる。導体部材２０２の構成は特に限定されないが、図９Ａ〜図９Ｆのそれぞれに一例を示す。

【0084】

図９Ａに示すように導体部材２０２には、らせん状に巻かれつつ水平方向に延伸するコイルスプリングが用いられてもよい。図９Ｂに示すように導体部材２０２には、鉛直方向に付勢された板バネが用いられてもよい。図９Ｃに示すように導体部材２０２には、らせん状に巻かれつつ鉛直方向に延伸するバネが用いられてもよい。そして、エッジリング１４の自重によって、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに密着し、導体構造２０１とエッジリング１４が電気的に接続される。また、上記導体部材２０２は弾性体であり、鉛直方向に弾性力が作用する。この弾性力によっても、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに密着する。

【0085】

なお、上述したようにエッジリング１４は、第２の電極１６ｂにより生じる静電力により、静電チャック１３の周縁部の上面に吸着保持される。そうすると、図９Ａ〜図９Ｃに示した導体部材２０２を用いた場合、この静電力によっても、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに密着し、導体構造２０１とエッジリング１４が電気的に接続される。そして、エッジリング１４の自重、導体部材２０２の弾性力、及びエッジリング１４に作用する静電力のバランスを調整することで、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに、所望の接触圧力で密着する。

【0086】

図９Ｄに示すように導体部材２０２には、昇降機構（図示せず）によって昇降するピンが用いられてもよい。かかる場合、導体部材２０２が上昇することによって、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに密着する。そして、エッジリング１４の自重、導体部材２０２の昇降時に作用する圧力、及びエッジリング１４に作用する静電力のバランスを調整することで、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに、所望の接触圧力で密着する。

【0087】

図９Ｅに示すように導体部材２０２には、導体構造２０１とエッジリング１４を接続するワイヤが用いられてもよい。ワイヤは、その一端が導体構造２０１に接合され、他端がエッジリング１４の下面に接合される。このワイヤの接合は、導体構造２０１又はエッジリング１４の下面とオーミック接触となればよく、一例として、ワイヤは溶接又は圧着される。図９Ｆに示すように導体部材２０２には、静電チャック１３に対してエッジリング１４を固定するための固定ネジが用いられてもよい。固定ネジは、エッジリング１４を挿通し、導体構造２０１に接触する。このように導体部材２０２にワイヤや固定ネジを用いた場合、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに確実に接触し、導体構造２０１とエッジリング１４が電気的に接続される。なお、かかる場合、ワイヤや固定ネジによってエッジリング１４が静電チャック１３に固定されるので、エッジリング１４を静電吸着するための第２の電極１６ｂを省略することができる。

【0088】

以上、図９Ａ〜図９Ｆに示したいずれの導体部材２０２を用いた場合でも、図８に示したように接続部２００を介してエッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３を電気的に直接接続することができる。したがって、高周波電力ＬＦの周波数を５ＭＨｚ以下の低周波とすることができ、イオンエネルギーの制御性を向上させることができる。また、上述したように、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整することで、チルト角度の調整範囲を大きくして、チルト角度を所望の値に制御することができる。

【0089】

なお、以上の実施形態では、導体部材２０２として、図９Ａに示したコイルスプリング、図９Ｂに示した板バネ、図９Ｃに示したバネ、図９Ｄに示したピン、図９Ｅに示したワイヤ、図９Ｆに示した固定ネジを例示したが、これらを組み合わせて用いてもよい。

【0090】

次に、導体部材２０２の平面視における配置について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃはそれぞれ、導体部材２０２の平面配置の一例を示す。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、接続部２００は導体部材２０２を複数備え、複数の導体部材２０２はエッジリング１４と同心円上に等間隔に設けられていてもよい。図１０Ａの例において導体部材２０２は８箇所に設けられ、図１０Ｂにおいて導体部材２０２は２４箇所に設けられている。また、図１０Ｃに示すように導体部材２０２は、エッジリング１４と同心円上に環状に設けられていてもよい。

【0091】

エッチングを均一に行い、シースの形状を均一にする観点（プロセス均一化の観点）からは、図１０Ｃに示したようにエッジリング１４に対して導体部材２０２を環状に設け、エッジリング１４に対する接触を円周上で均一に行うのが好ましい。また、同じくプロセス均一化の観点から、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように複数の導体部材２０２を設ける場合でも、これら複数の導体部材２０２をエッジリング１４の周方向に等間隔に配置し、エッジリング１４に対する接触点を点対称に設けるのが好ましい。更に言えば、図１０Ａの例に比べて図１０Ｂの例のように導体部材２０２の数を多くして、図１０Ｃに示したように環状に近づける方が良い。なお、導体部材２０２の数は特に限定されないが、対称性を確保するためには、３個以以上が好ましく、例えば３個〜３６個が例示される。

【0092】

但し、装置構成上、他の部材との干渉を回避するため、導体部材２０２を環状にしたり、導体部材２０２の数を多くするのは難しい場合がある。したがって、導体部材２０２の平面配置は、プロセス均一化の条件や装置構成上の制約条件などを鑑みて、適宜設定することができる。

【0093】

なお、エッジリング１４に対する接触構造は、上記図８、図９Ａ〜図９Ｆに示した例に限定されない。図１１Ａ〜図１１Ｇは、接続部２００の構成の他の例を示す。

【0094】

図１１Ａに示すように接続部２００は、導体部材２０２を省略し、導体構造２０１のみを有していてもよい。導体構造２０１は、エッジリング１４の下面に直接接触する。この際、エッジリング１４の自重や、エッジリング１４が静電チャック１３に吸着保持される際の静電力により、導体構造２０１はエッジリング１４の下面に所望の接触圧力で密着する。かかる場合でも、接続部２００（導体構造２０１）を介してエッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３を電気的に直接接続することができる。

【0095】

図１１Ｂに示すように接続部２００は、エッジリング１４の下面に接触する導体部材２０２に代えて、クランプ部材２１０を有していてもよい。クランプ部材２１０は、導体構造２０１とエッジリング１４のそれぞれに接触する。また導体部材２０２は、例えば金属等の導体からなる。

【0096】

クランプ部材２１０は、側面視において径方向内側が開口した略Ｕ字形状を有している。クランプ部材２１０は、エッジリング１４の径方向外側において、エッジリング１４の上面と外側面に接触し、当該エッジリング１４を挟み込むように設けられる。そして、クランプ部材２１０がエッジリング１４を導体構造２０１側に挟み込むことで、導体構造２０１と密着し、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３が電気的に直接接続される。また、エッジリング１４が静電チャック１３に吸着保持される際の静電力によっても、クランプ部材２１０が導体構造と所望の接触圧力で密着し、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３が電気的に直接接続される。

【0097】

図１１Ｃに示すように接続部２００は、エッジリング１４の下面に接触する導体部材２０２に代えて、エッジリング１４の外側面に接触する導体部材２２０を有していてもよい。かかる場合、導体構造２０１は、静電チャック１３及びエッジリング１４の径方向外側に設けられる。導体部材２２０は、導体構造２０１とエッジリング１４の外側面に接触する。図示の例では導体部材２２０には、図９Ａに示したコイルスプリングを用いたが、図９Ｂに示した板バネ、図９Ｃに示したバネ、図９Ｄに示したピン、図９Ｅに示したワイヤ、図９Ｆに示した固定ネジ等が用いられてもよい。いずれの場合でも、導体部材２２０は導体構造２０１とエッジリング１４の外側面に密着し、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３が電気的に直接接続される。

【0098】

図１１Ｄに示すように接続部２００は、エッジリング１４の下面に接触する導体部材２０２に代えて、エッジリング１４の内側面に接触する導体部材２３０を有していてもよい。かかる場合、エッジリング１４の外周部には下方に突起した突起部１４ａが形成される。導体部材２３０は、導体構造２０１と、エッジリング１４の突起部１４ａの内側面に接触する。図示の例では導体部材２３０には、図９Ａに示したコイルスプリングを用いたが、図９Ｂに示した板バネ、図９Ｃに示したバネ、図９Ｄに示したピン、図９Ｅに示したワイヤ、図９Ｆに示した固定ネジ等が用いられてもよい。いずれの場合でも、導体部材２２０は導体構造２０１とエッジリング１４の内側面に密着し、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３が電気的に直接接続される。

【0099】

なお、図１１Ｂに示したクランプ部材２１０、図１１Ｃに示した導体部材２２０、図１１Ｄに示した導体部材２３０のいずれの平面配置も、図１０Ａ〜図１０Ｃに示した導体部材２０２の平面配置と同様であってもよい。すなわち、クランプ部材２１０、導体部材２２０、２３０はそれぞれ、エッジリング１４と同心円上に等間隔に設けられていてもよいし、エッジリング１４と同心円上に環状に設けられていてもよい。

【0100】

図１１Ｅ及び図１１Ｆに示すように、接続部２００の導体部材２０２とエッジリングの間には、導体２４０が設けられていてもよい。導体２４０は、例えば金属等からなる。図１１Ｅに示す導体２４０は、導体部材２０２とエッジリング１４の下面のそれぞれに接触する。図１１Ｆに示す導体２４０は、例えば、エッジリング１４の下面に蒸着して形成され、導体部材２０２に接触する。いずれの場合でも、エッジリング１４と第２のＲＦフィルタ６３が電気的に直接接続される。なお、導体２４０の数は特に限定されるものではない。例えば、導体２４０を複数設け、複数の導体２４０全体で環状に近い形状にしてもよい。

【0101】

図１１Ｇに示すように接続部２００は、エッジリング１４の下面に接触する導体部材２０２に代えて、導体部材２５０、２５１を有していてもよい。図示の例では導体部材２３０には、導体部材２５０に図９Ａに示したコイルスプリングを用い、導体部材２５１に図９Ｂに示した板バネを用いたが、これら導体部材２５０、２５１にはそれぞれ、図９Ｃに示したバネ、図９Ｄに示したピン、図９Ｅに示したワイヤ、図９Ｆに示した固定ネジ等が用いられてもよい。

【0102】

導体部材２５０は、導体構造２０１ａと導体構造２０１ｂの間に設けられ、当該導体構造２０１ａと導体構造２０１ｂのそれぞれに接触する。導体部材２５１は、導体構造２０１ｂとエッジリング１４の下面の間に設けられ、当該導体構造２０１ｂとエッジリング１４の下面のそれぞれに接触する。なお、接続部２００の周囲及びエッジリング１４の径方向外側には絶縁部材２６０が設けられている。

【0103】

図１１Ｇに示した導体部材２５０、２５１の平面配置は、図１０Ａ〜図１０Ｃに示した導体部材２０２の平面配置と同様であってもよい。すなわち、クランプ部材２１０、導体部材２２０、２３０はそれぞれ、エッジリング１４と同心円上に等間隔に設けられていてもよいし、エッジリング１４と同心円上に環状に設けられていてもよい。

【0104】

次に、接続部２００と、第１のＲＦフィルタ６２及び第２のＲＦフィルタ６３との関係について説明する。図１２Ａ〜図１２Ｃはそれぞれ、接続部２００、第１のＲＦフィルタ６２及び第２のＲＦフィルタ６３の構成の一例を模式的に示す。

【0105】

図１２Ａに示すように、例えば８個の導体部材２０２に対して第１のＲＦフィルタ６２と第２のＲＦフィルタ６３がそれぞれ１個設けられている場合、接続部２００は中継部材２７０を更に有していてもよい。なお、図１２Ａでは、図１０Ａに示した接続部２００において中継部材２７０を設けた場合について図示するが、図１０Ｂ又は図１０Ｃのいずれに示した接続部２００においても中継部材２７０を設けることができる。また、中継部材２７０は複数設けられていてもよい。

【0106】

中継部材２７０は、導体部材２０２と第２のＲＦフィルタ６３の間の導体構造２０１において、エッジリング１４と同心円上に環状に設けられている。中継部材２７０は、導体部材２０２と導体構造２０１ａで接続されている。すなわち、中継部材２７０から８本の導体構造２０１ａが平面視において放射状に延伸し、８個の導体部材２０２のそれぞれに接続される。また中継部材２７０は、第１のＲＦフィルタ６２を介して第２のＲＦフィルタ６３と導体構造２０１ｂで接続されている。

【0107】

かかる場合、例えば第２のＲＦフィルタ６３がエッジリング１４の中心に配置されていない場合であっても、中継部材２７０における電気的特性（任意の電圧、電流値）を円周上で均一に行うことができ、更に８個の導体部材２０２のそれぞれに対する電気的特性を均一にすることができる。その結果、エッチングを均一に行い、シースの形状を均一にすることができる。

【0108】

図１２Ｂに示すように、例えば８個の導体部材２０２に対して、第１のＲＦフィルタ６２が複数、例えば８個設けられ、第２のＲＦフィルタ６３が１個設けられていてもよい。このように導体部材２０２の数に対して、第１のＲＦフィルタ６２の個数は適宜設定することができる。なお、図１２Ｂの例においても、中継部材２７０が設けられていてもよい。

【0109】

図１２Ｃに示すように、例えば８個の導体部材２０２に対して、第１のＲＦフィルタ６２が複数、例えば８個設けられ、第２のＲＦフィルタ６３が複数、例えば８個設けられていてもよい。このように導体部材２０２の数に対して、インピーダンスが可変の第２のＲＦフィルタ６３の個数は適宜設定することができる。図１２Ｃの例においても、中継部材２７０が設けられていてもよい。

【0110】

なお、インピーダンスが可変の第２のＲＦフィルタ６３を複数設けることで、複数の導体部材２０２に対して個別に独立して電気的特性を制御することが可能となる。その結果、複数の導体部材２０２のそれぞれに対する電気的特性を均一にすることができ、プロセスの均一性を向上させることができる。

【0111】

＜他の実施形態＞
次に、エッジリング１４が静電チャック１３に静電吸着される際のシーケンスについて説明する。このシーケンスでは、図１３に示すようにエッチング装置１に設けられた、給気部３００と排気部３０１が用いられる。給気部３００は、配管３１０を介してエッジリング１４面にガス、例えばヘリウムガスを供給する。排気部３０１は、配管３１０を介してエッジリング１４の下面を真空引きする。配管３１０には、当該配管３１０の内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。なお、図示の例では、接続部２００は導体部材２０２を備えているが、接続部２００は上述した他の接触構造を有していてもよい。

【0112】

静電チャック１３に対するエッジリング１４の静電吸着のシーケンスは、仮吸着のシーケンスと本吸着のシーケンスに分けられる。すなわち、仮吸着では、静電チャック１３に対してエッジリング１４が位置決めされて保持される。その後、本吸着では、静電チャック１３に対してエッジリング１４が静電吸着保持され、ウェハＷに対してエッチング可能な状態（アイドリング状態）になる。なお、仮吸着と本吸着は、連続して行われてもよいし、断続的に行われてもよい。

【0113】

［仮吸着シーケンス］
図１４は、エッジリング１４の仮吸着シーケンスのフローの一例を示す説明図である。なお、エッジリング１４の仮吸着は、チャンバ１０の内部が大気解放された状態で行われる。

【0114】

先ず、静電チャック１３の上面にエッジリング１４を設置する（図１４のステップＡ１）。そうすると、エッジリング１４の下面と導体部材２０２が接触する（図１４のステップＡ２）。ステップＡ２では、エッジリング１４は静電チャック１３に吸着保持されておらず、且つ、導体部材２０２の弾性力（反力）を受けているので、当該エッジリング１４は予め定められた設置位置より上方に位置している。

【0115】

次に、エッジリング１４と静電チャック１３の間の隙間を調整する（図１４のステップＡ３）。ここで、ステップＡ１においてエッジリング１４を設置する際、静電チャック１３との間に空気が存在すると、エッジリング１４が横滑りして設置される。そこで、ステップＡ３において、エッジリング１４と静電チャック１３の隙間を調整して、当該隙間を周方向に均一にする。またこの際、エッジリング１４は、導体部材２０２の弾性力によって予め定められた設置位置より上方に位置しており、静電チャック１３との接触面積が最小限に抑えられている。このようにエッジリング１４が静電チャック１３から僅かに離間しているので、隙間調整がしやすい。また接触面積が最小限に抑えられるので、接触によるゴミの発生を抑制することができる。

【0116】

その後、排気部３０１によってエッジリング１４の下面を真空引きした状態で保持する（図１４のステップＡ４）。なお、仮吸着においては、エッジリング１４は静電吸着されていない。こうして、エッジリング１４は位置決めされた状態で保持される。

【0117】

［本吸着シーケンス］
図１５は、エッジリング１４の本吸着シーケンスのフローの一例を示す説明図である。なお、エッジリング１４の本吸着は、仮吸着後、チャンバ１０の内部が所望の真空度まで減圧された状態で行われる。

【0118】

先ず、排気装置４２によりチャンバ１０の内部を真空引きする（図１５のステップＢ１）。この際、排気部３０１によってエッジリング１４の下面を真空引きしている。

【0119】

次に、第２の電極１６ｂに直流電圧を印加し、静電チャック１３に対してエッジリング１４を静電吸着する（図１５のステップＢ２）。この際、排気装置４２によるチャンバ１０の内部の真空引きを継続して行う（図１５のステップＢ３）。また、排気部３０１によるエッジリング１４の下面の真空引きも継続して行う。

【0120】

次に、チャンバ１０の内部の圧力（以下、「チャンバ圧力」という。）が規定値に達したか否かを確認する（図１５のステップＢ４）。そして、チャンバ圧力が規定値に達していない場合、排気部３０１によるエッジリング１４の下面の真空引きと排気装置４２によるチャンバ１０の内部の真空引きを継続して行い（図１５のステップＢ５）、処理を終了する（図１５のステップＢ６）。

【0121】

一方、ステップＢ４において、チャンバ圧力が規定値に達している場合、排気部３０１によるエッジリング１４の下面の真空引きを停止する（図１５のステップＢ７）。その後、エッジリング１４の下面に給気部３００からガスを供給し、配管３１０の内部の圧力が安定すると、当該給気部３００からのガスの供給を停止する（図１５のステップＢ８）。

【0122】

次に、配管３１０に設けられた圧力センサを用いて、エッジリング１４の下面に作用する圧力（以下、「下面圧力」という。）を確認する（図１５のステップＢ９）。さらに排気部３０１によってエッジリング１４の下面を真空引きする（図１５のステップＢ１０）。

【0123】

ここで、配管３１０の内部にガスが満たされた状態において、エッジリング１４が適切に吸着保持されていると、配管３１０から漏れるガスの量は少量である。一方、エッジリング１４が適切に吸着保持されていないと、配管３１０から多量のガスが漏れる。そこで、エッジリング１４の下面圧力を確認する（図１５のステップＢ１１）。すなわち、ステップＢ１１では、配管３１０からのガスの漏洩（リーク）を確認する。そして、エッジリング１４の下面圧力が規定値に達していない場合、排気部３０１によるエッジリング１４の下面の真空引きと排気装置４２によるチャンバ１０の内部の真空引きを継続して行い（図１５のステップＢ５）、処理を終了する（図１５のステップＢ６）。

【0124】

一方、ステップＢ１１において、エッジリング１４の下面圧力が規定値に達している場合、処理は正常終了する（図１５のステップＢ１２）。そして、ウェハＷに対してエッチング可能な状態（アイドリング状態）に維持される。このアイドリング状態では、排気部３０１によるエッジリング１４の下面の真空引きを継続して行い、また第２の電極１６ｂによるエッジリング１４の静電吸着も継続して行う。

【0125】

以上の実施形態のように、エッジリング１４が本吸着されると、エッジリング１４と静電チャック１３の間に静電力が作用する。そして、エッジリング１４の自重、導体部材２０２の弾性力、及びエッジリング１４に作用する静電力のバランスを調整することで、導体部材２０２は導体構造２０１とエッジリング１４の下面のそれぞれに、所望の接触圧力で密着する。

【0126】

なお、エッジリング１４の交換は、エッチング装置１の外部に設けられた搬送装置（図示せず）を用いて自動で行われる場合もある。このエッジリング１４の交換は、チャンバ１０の内部を大気解放せずに行うことができる。そして、かかるエッジリング１４の交換の際にも、本実施形態の仮吸着シーケンスと本吸着シーケンスを適用することができ、本実施形態と同様の効果を享受することができる。

【0127】

＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを可変にしたが、第１のＲＦフィルタ６２のインピーダンスを可変にしてもよいし、ＲＦフィルタ６２、６３の両方のインピーダンスを可変にしてもよい。また、以上の実施形態では、直流電源６０に対して２つのＲＦフィルタ６２、６３を設けたが、ＲＦフィルタの数はこれに限定されず、例えば１つであってもよい。

【0128】

＜他の実施形態＞
以上の実施形態のエッチング装置１は容量結合型のエッチング装置であったが、本開示が適用されるエッチング装置はこれに限定されない。例えばエッチング装置は、誘導結合型のエッチング装置であってもよい。

【0129】

今回開示された実施形態はすべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主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】

【0130】

１ エッチング装置
１０ チャンバ
１１ ステージ
１２ 下部電極
１３ 静電チャック
１４ エッジリング
５０ 第１の高周波電源
５１ 第２の高周波電源
６２ 第１のＲＦフィルタ
６３ 第２のＲＦフィルタ
Ｗ ウェハ

【要約】      （修正有）

【課題】エッチングにおいて基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御する。
【解決手段】基板にエッチングを行うエッチング装置１であって、チャンバ１０と、チャンバ１０の内部に設けられた基板支持体であり、電極１２と、電極１２上に設けられた静電チャック１３と、静電チャック１３上に載置された基板Ｗを囲むように配置されるエッジリング１４とを有するステージ１１と、チャンバ１０の内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給する第１の高周波電源５０と、インピーダンスを変更可能な第２のＲＦフィルタ６３と、を備える。エッジリング１４とＲＦフィルタ６３は、接続部を介して電気的に直接接続されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図11F】

【図11G】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】

【図15】