特開 2023-137352 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137352

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230922BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H05H1/46 M

H05H1/46 A

H05H1/46 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043524

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【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】輿水 地塩

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084BB01

2G084CC03

2G084CC05

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC15

2G084CC16

2G084DD24

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD57

2G084FF15

2G084FF18

2G084HH02

2G084HH06

2G084HH16

2G084HH22

2G084HH27

5F004AA16

5F004BA09

5F004BA14

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BC02

5F004BC03

5F004BC08

5F004CA03

5F004CA06

(57)【要約】

【課題】チャンバ内の処理空間からチャンバ内の排気空間への荷電粒子の拡散を抑制する技術を提供する。
【解決手段】開示されるプラズマ処理装置は、第１のバッフル板及び第２のバッフル板を備える。第１のバッフル板及び第２のバッフル板は、チャンバ内で処理空間と排気空間の間に配置される。第２のバッフル板は、第１のバッフル板に対してチャンバ内でのガスの流れにおける下流側に設けられている。チャンバ内の基板支持部に周期的に印加される電気バイアスエネルギーの波形周期内の少なくとも一部の期間において、第２のバッフル板に印加される電圧の値が、第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
波形周期を有する電気バイアスエネルギーを前記基板支持部に周期的に供給するように構成されたバイアス電源と、
前記チャンバ内に配置された第１のバッフル板及び第２のバッフル板と、
前記第１のバッフル板に電気的に接続された第１の電源と、
前記第２のバッフル板に電気的に接続された第２の電源と、
を備え、
前記第１のバッフル板は、前記基板支持部上に配置された基板がその中で処理される前記チャンバ内の処理空間と前記第２のバッフル板との間に配置されており、
前記第２のバッフル板は、排気システムが接続される前記チャンバ内の排気空間と前記第１のバッフル板との間に配置されており、
前記波形周期内の少なくとも一部の期間において、前記第２の電源によって前記第２のバッフル板に印加される電圧の値が、前記第１の電源によって前記第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高い、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記波形周期の全てにおいて、前記第２の電源によって前記第２のバッフル板に印加される前記電圧の値は、前記第１の電源によって前記第１のバッフル板に印加される前記電圧の値よりも高い、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記波形周期は、前記基板の電位が該波形周期内の該基板の平均電位よりも高い正位相期間と該基板の電位が前記平均電位よりも低い負位相期間と、を含み、
前記負位相期間において、前記第２の電源によって前記第２のバッフル板に印加される前記電圧の値は、前記第１の電源によって前記第１のバッフル板に印加される前記電圧の値よりも高い、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第２の電源によって前記第２のバッフル板に印加される前記電圧の値は、一定である、請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記波形周期は、前記基板の電位が該波形周期内の該基板の平均電位よりも高い正位相期間と該基板の電位が前記平均電位よりも低い負位相期間と、を含み、
前記正位相期間において、前記第２の電源によって前記第２のバッフル板に印加される前記電圧の値は、前記第１の電源によって前記第１のバッフル板に印加される前記電圧の値よりも高い、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記第１の電源によって前記第１のバッフル板に印加される前記電圧の値は、一定である、請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記チャンバは接地されており、
前記波形周期において、前記第２のバッフル板の電位は、前記チャンバの電位よりも高い、
請求項１～６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記第１のバッフル板及び前記第２のバッフル板は、前記基板支持部の外周と前記チャンバの側壁との間で延在している、請求項１～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記第１のバッフル板及び前記第２のバッフル板のうち少なくとも一方は、可動である、請求項１～８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記電気バイアスエネルギーは、前記波形周期の時間長の逆数である周波数を有するバイアス高周波電力であるか、該波形周期の時間長と同じ時間間隔で周期的に前記基板支持部に印加される電圧のパルスである、請求項１～９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

プラズマ処理装置のチャンバ内でプラズマを生成する工程と、
前記チャンバ内に配置された基板支持部に波形周期を有する電気バイアスエネルギーを供給する工程と、
前記チャンバ内に配置された第１のバッフル板及び第２のバッフル板のそれぞれに電圧を印加する工程と、
を含み、
前記第１のバッフル板は、前記基板支持部上に配置された基板がその中で処理される前記チャンバ内の処理空間と前記第２のバッフル板との間に配置されており、
前記第２のバッフル板は、排気システムが接続される前記チャンバ内の排気空間と前記第１のバッフル板との間に配置されており、
前記波形周期内の少なくとも一部の期間において、前記第２のバッフル板に印加される電圧の値が、前記第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高い、
プラズマ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置が基板に対するプラズマ処理で用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、及びバッフル板を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。バッフル板は、基板支持部とチャンバの側壁との間に設けられている。バッフル板は、処理空間と排気空間との間に介在しており、複数の貫通孔を提供している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－３９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、チャンバ内の処理空間からチャンバ内の排気空間への荷電粒子の拡散を抑制する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、プラズマ生成部、バイアス電源、第１のバッフル板及び第２のバッフル板、第１の電源、並びに第２の電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。プラズマ生成部は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されている。バイアス電源は、波形周期を有する電気バイアスエネルギーを基板支持部に周期的に供給するように構成されている。第１のバッフル板及び第２のバッフル板は、チャンバ内に配置されている。第１の電源は、第１のバッフル板に電気的に接続されている。第２の電源は、第２のバッフル板に電気的に接続されている。第１のバッフル板は、基板支持部上に配置された基板がその中で処理されるチャンバ内の処理空間と第２のバッフル板との間に配置されている。第２のバッフル板は、排気システムが接続されるチャンバ内の排気空間と第１のバッフル板との間に配置されている。波形周期内の少なくとも一部の期間において、第２の電源によって第２のバッフル板に印加される電圧の値が、第１の電源によって第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高い。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態によれば、チャンバ内の処理空間からチャンバ内の排気空間への荷電粒子の拡散を抑制する技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。

【図2】容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

【図3】第１の電源及び第２の電源の接続の例を示す図である。

【図4】第１の電源及び第２の電源の別の例を示す図である。

【図5】第１の電源及び第２の電源の別の例を示す図である。

【図6】図６の（ａ）、図６の（ｂ）、及び図６の（ｃ）の各々は、一つの例示的実施形態にかかるプラズマ処理装置に関連するタイミングチャートである。

【図7】図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図７の（ｃ）、及び図７の（ｄ）の各々は、一つの例示的実施形態にかかるプラズマ処理装置に関連するタイミングチャートである。

【図8】図８の（ａ）及び図８の（ｂ）の各々は、一つの例示的実施形態にかかるプラズマ処理装置に関連するタイミングチャートである。

【図9】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、プラズマ生成部、バイアス電源、第１のバッフル板及び第２のバッフル板、第１の電源、並びに第２の電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。プラズマ生成部は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されている。バイアス電源は、波形周期を有する電気バイアスエネルギーを基板支持部に周期的に供給するように構成されている。第１のバッフル板及び第２のバッフル板は、チャンバ内に配置されている。第１の電源は、第１のバッフル板に電気的に接続されている。第２の電源は、第２のバッフル板に電気的に接続されている。第１のバッフル板は、基板支持部上に配置された基板がその中で処理されるチャンバ内の処理空間と第２のバッフル板との間に配置されている。第２のバッフル板は、排気システムが接続されるチャンバ内の排気空間と第１のバッフル板との間に配置されている。波形周期内の少なくとも一部の期間において、第２の電源によって第２のバッフル板に印加される電圧の値が、第１の電源によって第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高い。

【0010】

第２のバッフル板の電位が第１のバッフル板の電位よりも高い場合には、処理空間内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板から第２のバッフル板に向けて流れることが抑制される。したがって、上記実施形態によれば、チャンバ内の処理空間からチャンバ内の排気空間への荷電粒子の拡散を抑制することが可能となる。

【0011】

一つの例示的実施形態では、第２の電源によって第２のバッフル板に印加される電圧の値は、波形周期の全てにおいて、第１の電源によって第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高くてもよい。

【0012】

一つの例示的実施形態では、波形周期は、基板の電位が該波形周期内の該基板の平均電位よりも高い正位相期間と該基板の電位が該平均電位よりも低い負位相期間と、を含んでいてもよい。負位相期間において、第２の電源によって第２のバッフル板に印加される電圧の値は、第１の電源によって第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高くてもよい。

【0013】

一つの例示的実施形態において、第２の電源によって第２のバッフル板に印加される電圧の値は、一定であってもよい。

【0014】

一つの例示的実施形態において、波形周期は、基板の電位が該波形周期内の該基板の平均電位よりも高い正位相期間と該基板の電位が該平均電位よりも低い負位相期間と、を含んでいてもよい。正位相期間において、第２の電源によって第２のバッフル板に印加される電圧の値は、第１の電源によって第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高くてもよい。

【0015】

一つの例示的実施形態において、第１の電源によって第１のバッフル板に印加される電圧の値は、一定であってもよい。

【0016】

一つの例示的実施形態において、チャンバは接地されていてもよい。波形周期において、第２のバッフル板の電位は、チャンバの電位よりも高くてもよい。

【0017】

一つの例示的実施形態において、第１のバッフル板及び第２のバッフル板は、基板支持部の外周とチャンバの側壁との間で延在していてもよい。

【0018】

一つの例示的実施形態において、第１のバッフル板及び第２のバッフル板のうち少なくとも一方は、可動であってもよい。

【0019】

一つの例示的実施形態において、電気バイアスエネルギーは、波形周期の時間長の逆数である周波数を有するバイアス高周波電力であるか、波形周期の時間長と同じ時間間隔で基板支持部に印加される電圧のパルスであってもよい。

【0020】

別の例示的実施形態において、プラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内でプラズマを生成する工程を含む。プラズマ処理方法は、チャンバ内に配置された基板支持部に波形周期を有する電気バイアスエネルギーを供給する工程を更に含む。プラズマ処理方法は、チャンバ内に配置された第１のバッフル板及び第２のバッフル板のそれぞれに電圧を印加する工程を更に含む。第１のバッフル板は、基板支持部上に配置された基板がその中で処理されるチャンバ内の処理空間と第２のバッフル板との間に配置されている。第２のバッフル板は、排気システムが接続されるチャンバ内の排気空間と第１のバッフル板との間に配置されている。波形周期内の少なくとも一部の期間において、第２のバッフル板に印加される電圧の値が、第１のバッフル板に印加される電圧の値よりも高い。

【0021】

以下、図面を参照して種々の例示的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。

【0022】

図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

【0023】

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。

【0024】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0025】

以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

【0026】

容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定された内部空間１０ｓを有する。内部空間１０ｓは、処理空間１０ｓｐ及び排気空間１０ｓｅを含む。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。

【0027】

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0028】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。

【0029】

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0030】

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット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、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0031】

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスを処理空間１０ｓｐ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃから処理空間１０ｓｐ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0032】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

【0033】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。ガス排出口１０ｅは、排気空間１０ｓｅに接続している。排気システム４０は、排気空間１０ｓｅを介して処理空間１０ｓｐに接続している。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、内部空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0034】

プラズマ処理装置１は、高周波電源３１及びバイアス電源３２を更に備える。高周波電源３１は、一実施形態のプラズマ生成部１２を構成する。高周波電源３１は、ソース高周波電力ＲＦを発生するように構成されている。ソース高周波電力ＲＦは、ソース周波数ｆ_ＲＦを有する。ソース周波数ｆ_ＲＦは、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数であり得る。高周波電源３１は、整合器３３を介して高周波電極に電気的に接続されており、ソース高周波電力ＲＦを高周波電極に供給するように構成されている。高周波電極は、基台１１１０の導電性部材、セラミック部材１１１１ａ内に設けられた少なくとも一つの電極、又は上部電極であってもよい。ソース高周波電力ＲＦが高周波電極に供給されると、チャンバ１０内のガスからプラズマが生成される。

【0035】

整合器３３は、可変インピーダンスを有する。整合器３３の可変インピーダンスは、ソース高周波電力ＲＦの負荷からの反射を低減するよう、設定される。整合器３３は、例えば制御部２によって制御され得る。

【0036】

バイアス電源３２は、電気バイアスエネルギーＢＥを発生するように構成されている。バイアス電源３２は、基板支持部１１に電気的に結合されている。バイアス電源３２は、基板支持部１１内のバイアス電極に電気的に接続されており、電気バイアスエネルギーＢＥをバイアス電極に供給するように構成されている。バイアス電極は、基台１１１０の導電性部材又はセラミック部材１１１１ａ内に設けられた少なくとも一つの電極であってもよい。電気バイアスエネルギーＢＥがバイアス電極に供給されると、プラズマからのイオンが基板Ｗに引き付けられる。

【0037】

電気バイアスエネルギーＢＥは、バイアス周波数を有する。バイアス周波数は、ソース周波数よりも低い。バイアス周波数は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数であってもよい。また、電気バイアスエネルギーＢＥは、波形周期ＣＹを有する。波形周期ＣＹは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する。電気バイアスエネルギーＢＥは、波形周期ＣＹ（時間間隔）で周期的にバイアス電極に供給される。

【0038】

電気バイアスエネルギーＢＥは、バイアス周波数を有するバイアス高周波電力であってもよい（図６の（ａ）及び図７の（ａ）を参照）。即ち、電気バイアスエネルギーＢＥは、その周波数がバイアス周波数である正弦波状の波形を有していてもよい。この場合には、バイアス電源３２は、整合器３４を介して、バイアス電極に電気的に接続される。整合器３４の可変インピーダンスは、バイアス高周波電力ＬＦの負荷からの反射を低減するよう、設定される。

【0039】

或いは、電気バイアスエネルギーＢＥは、電圧のパルスを含んでいてもよい（図８の（ａ）を参照）。電圧のパルスは、波形周期ＣＹ内においてバイアス電極に印加される。電圧のパルスは、波形周期ＣＹの時間長と同じ長さの時間間隔で周期的にバイアス電極に印加される。電圧のパルスの波形は、矩形波、三角波、又は任意の波形であり得る。電圧のパルスの極性は、基板Ｗとプラズマとの間に電位差を生じさせてプラズマからのイオンを基板Ｗに引き込むことができるように設定される。電圧のパルスは、一例では、負の電圧のパルスであってもよい。なお、電気バイアスエネルギーＢＥが電圧のパルスである場合には、プラズマ処理装置１は整合器３４を備えていなくてもよい。

【0040】

プラズマ処理装置１は、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２を更に備えている。第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２は、チャンバ１０内に設けられている。第１のバッフル板４１は、処理空間１０ｓｐと第２のバッフル板４２との間に配置されている。処理空間１０ｓｐは、基板支持部１１上に配置された基板Ｗがその中で処理されるチャンバ１０内の空間である。第２のバッフル板４２は、排気空間１０ｓｅと第１のバッフル板４１との間に配置されている。排気空間１０ｓｅは、排気システム４０が接続されるチャンバ１０内の空間である。即ち、第１のバッフル板４１は、チャンバ１０内でのガスの流れにおいて、第２のバッフル板４２に対して上流側に設けられている。第２のバッフル板４２は、第１のバッフル板４１の下流側に設けられている。

【0041】

一実施形態においては、図２に示すように、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２は、基板支持部１１の外周とチャンバ１０の側壁との間で延在しており、基板支持部１１の周りで周方向に延在している。第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２の各々の外縁は、絶縁性部材４３によって支持されている。第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２の各々の内縁は、基板支持部１１の絶縁性部材によって支持されている。

【0042】

一実施形態において、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２のうち少なくとも一方は、可動であってもよい。この実施形態において、プラズマ処理装置１は、駆動部４４を更に備えている。駆動部４４は、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２の相対的位置を変化させるために、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２のうち少なくとも一方を移動させる。駆動部４４は、第１のバッフル板４１と第２のバッフル板４２との間の距離を変化させるように、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２のうち少なくとも一方を移動させてもよい。駆動部４４は、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２のうち少なくとも一方を中心軸線周りで回転させてもよい。駆動部４４は、モータ又は油圧式若しくは空気圧式のシリンダを含んでいてもよい。

【0043】

プラズマ処理装置１は、第１の電源５１及び第２の電源５２を更に備えている。第１の電源５１及び第２の電源５２は、例えば可変直流電源である。第１の電源５１は、第１のバッフル板４１に電気的に接続されている。第２の電源５２は、第２のバッフル板４２に電気的に接続されている。具体的には、第１の電源５１の一方の極（例えば、負極）は、フィルタ５１ｆを介して第１のバッフル板４１に電気的に接続されている。第２の電源５２の一方の極（例えば、負極）は、フィルタ５２ｆを介して第２のバッフル板４２に電気的に接続されている。フィルタ５１ｆ及びフィルタ５２ｆの各々は、高周波電力を遮断するか低減させる電気フィルタである。第１の電源５１及び第２の電源５２の各々の他方の極（例えば、正極）は、グランドに接続されている。

【0044】

ここで、図３を参照する。図３は、第１の電源及び第２の電源の接続の例を示す図である。図３に示すように、第２の電源５２の他方の極（例えば、正極）は、第１の電源５１の一方の極（例えば、負極）に接続されていてもよい。

【0045】

以下、図４及び図５を参照する。図４及び図５の各々は、第１の電源及び第２の電源の別の例を示す図である。図４及び図５に示す例では、第１の電源５１は、電源５１１及び電源５１２を含んでいる。第２の電源５２は、電源５２１及び電源５２２を含んでいる。電源５１１、電源５１２、電源５２１、及び電源５２２は、例えば可変直流電源である。電源５１１の負極は、スイッチを介して第１の電源５１の出力５１ｏに接続されている。電源５１１の正極はグランドに接続されている。電源５１２の正極は、スイッチを介して第１の電源５１の出力５１ｏに接続されている。電源５１２の負極はグランドに接続されている。第１の電源５１の出力５１ｏは、フィルタ５１ｆを介して第１のバッフル板４１に接続されている。電源５２１の負極は、スイッチを介して第２の電源５２の出力５２ｏに接続されている。電源５２２の正極は、スイッチを介して第２の電源５２の出力５２ｏに接続されている。第２の電源５２の出力５２ｏは、フィルタ５２ｆを介して第２のバッフル板４２に接続されている。図４に示す例では、電源５２１の正極及び電源５１２の負極は、グランドに接続されている。図５に示す例では、電源５２１の正極及び電源５１２の負極は、第１の電源５１の出力５１ｏに接続されている。図４及び図５に示す例では、第１の電源５１及び第２の電源５２は、出力する電圧の極性を切り替え可能な電源として構成されている。なお、第１の電源５１及び第２の電源５２の各々は、正電圧及び負電圧の何をも連続的に出力可能なバイポーラ電源であってもよい。

【0046】

以下、図１と共に、図６の（ａ）、図６の（ｂ）、図６の（ｃ）、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図７の（ｃ）、図７の（ｄ）、図８の（ａ）、及び図８の（ｂ）を参照する。これらの図は、一つの例示的実施形態にかかるプラズマ処理装置に関連するタイミングチャートである。具体的に、図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）の各々は、電気バイアスエネルギーの例示的なタイミングチャートを示している。図６の（ｂ）、図６の（ｃ）、図７の（ｂ）、図７の（ｃ）、及び図７の（ｄ）の各々は、第１の電極の電位Ｐ４１、第２の電極の電位Ｐ４２、及びプラズマポテンシャルＰＰの例示的なタイミングチャートを示している。図８の（ｂ）は、第１の電極の電位Ｐ４１及び第２の電極の電位Ｐ４２の例示的なタイミングチャートを示している。

【0047】

図６の（ａ）、図７の（ａ）、図８の（ａ）に示すように、波形周期ＣＹは、正位相期間ＰＩ及び負位相期間ＮＩを含む。正位相期間ＰＩにおいては、基板Ｗの電位は波形周期ＣＹ内の基板Ｗの平均電位よりも高い。負位相期間ＮＩにおいては、基板Ｗの電位は、波形周期ＣＹ内の基板Ｗの平均電位よりも低い。基板Ｗの電位は、主に電気バイアスエネルギーＢＥに応じて変化する。

【0048】

プラズマポテンシャルＰＰは、電気バイアスエネルギーＢＥ又は基板Ｗの電位に応じて変化する。正位相期間ＰＩにおいては、プラズマポテンシャルＰＰは高く、負位相期間ＮＩにおいては、プラズマポテンシャルＰＰは低い。

【0049】

波形周期ＣＹ内の少なくとも一部の期間において、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。したがって、図示するように、波形周期ＣＹ内の少なくとも一部の期間において、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高くなる。

【0050】

第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２が第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高い場合には、処理空間１０ｓｐ内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板４１から第２のバッフル板４２に向けて流れることが抑制される。したがって、処理空間１０ｓｐから排気空間１０ｓｅへの荷電粒子の拡散を抑制することが可能となる。

【0051】

第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の少なくとも一方は、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形を有していてもよい。この場合には、第１の電源５１及び第２の電源５２のうち少なくとも一方は、同期信号によってバイアス電源３２と同期され、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形の電圧を出力する。或いは、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧のうち一方の値は、図６の（ｂ）、図６の（ｃ）、図７の（ｄ）、及び図８の（ｂ）に示すように、一定であってもよい。

【0052】

一実施形態においては、図６の（ｂ）及び図８の（ｂ）に示すように、負位相期間ＮＩにおいて、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。したがって、負位相期間ＮＩにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高い。正位相期間ＰＩにおいては、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも低い。したがって、正位相期間ＰＩにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも低い。波形周期ＣＹの全てにおいて、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、正の値である。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、チャンバ１０の接地電位よりも高い。第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧は、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形を有する。第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、一定である。

【0053】

図６の（ｂ）及び図８の（ｂ）の各々に示す実施形態では、負位相期間ＮＩにおいて、処理空間１０ｓｐ内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板４１から第２のバッフル板４２に向けて流れることが抑制される。また、負位相期間ＮＩにおいて、第１のバッフル板４１から放出され得る二次電子が第２のバッフル板４２で捕捉されるので、二次電子が排気空間１０ｓｅに流れることが抑制される。

【0054】

別の実施形態においては、図６の（ｃ）に示すように、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高い。波形周期ＣＹの全てにおいて、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、正の値である。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、チャンバ１０の接地電位よりも高い。第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧は、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形を有する。第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、一定である。

【0055】

図６の（ｃ）に示す実施形態では、波形周期ＣＹの全てにおいて、処理空間１０ｓｐ内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板４１から第２のバッフル板４２に向けて流れることが抑制される。また、波形周期ＣＹの全てにおいて、第１のバッフル板４１から放出され得る二次電子が第２のバッフル板４２で捕捉されるので、二次電子が排気空間１０ｓｅに流れることが抑制される。

【0056】

更に別の実施形態においては、図７の（ｂ）に示すように、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高い。波形周期ＣＹの全てにおいて、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、正の値である。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、チャンバ１０の接地電位よりも高い。第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値は、負位相期間ＮＩでは負の値であり、正位相期間ＰＩでは正の値である。第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧は、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形を有する。

【0057】

図７の（ｂ）に示す実施形態では、波形周期ＣＹの全てにおいて、処理空間１０ｓｐ内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板４１から第２のバッフル板４２に向けて流れることが抑制される。また、波形周期ＣＹの全てにおいて、第１のバッフル板４１から放出され得る二次電子が第２のバッフル板４２で捕捉されるので、二次電子が排気空間１０ｓｅに流れることが抑制される。

【0058】

更に別の実施形態においては、図７の（ｃ）に示すように、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高い。波形周期ＣＹの全てにおいて、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、正の値である。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、チャンバ１０の接地電位よりも高い。第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧は、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形を有する。

【0059】

図７の（ｃ）に示す実施形態では、波形周期ＣＹの全てにおいて、処理空間１０ｓｐ内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板４１から第２のバッフル板４２に向けて流れることが抑制される。また、波形周期ＣＹの全てにおいて、第１のバッフル板４１から放出され得る二次電子が第２のバッフル板４２で捕捉されるので、二次電子が排気空間１０ｓｅに流れることが抑制される。

【0060】

更に別の実施形態においては、図７の（ｄ）に示すように、正位相期間ＰＩにおいて、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。したがって、正位相期間ＰＩにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも高い。負位相期間ＮＩにおいては、第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも低い。したがって、負位相期間ＮＩにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、第１のバッフル板４１の電位Ｐ４１よりも低い。波形周期ＣＹの全てにおいて、第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値及び第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、正の値である。したがって、波形周期ＣＹの全てにおいて、第２のバッフル板４２の電位Ｐ４２は、チャンバ１０の接地電位よりも高い。第２の電源５２によって第２のバッフル板４２に印加される電圧は、プラズマポテンシャルＰＰの波形に追従する波形を有する。第１の電源５１によって第１のバッフル板４１に印加される電圧の値は、一定である。

【0061】

図７の（ｄ）に示す実施形態では、正位相期間ＰＩにおいて、処理空間１０ｓｐ内のプラズマからの正イオンが第１のバッフル板４１から第２のバッフル板４２に向けて流れることが抑制される。また、正位相期間ＰＩにおいて、第１のバッフル板４１から放出され得る二次電子が第２のバッフル板４２で捕捉されるので、二次電子が排気空間１０ｓｅに流れることが抑制される。

【0062】

以下、図９を参照する。図９は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図９に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、プラズマ処理装置１に適用され得る。方法ＭＴは、工程ＳＴａ～工程ＳＴｃを含む。

【0063】

工程ＳＴａでは、チャンバ１０内でプラズマが生成される。工程ＳＴａでは、ガス供給部２０からのガスが処理空間１０ｓｐに供給される。工程ＳＴａでは、排気システム４０により、チャンバ１０内の圧力が指定された圧力に減圧される。工程ＳＴａでは、プラズマ生成部１２により、処理空間１０ｓｐ内のガスからプラズマが生成される。一実施形態では、高周波電源３１からのソース高周波電力ＲＦが高周波電極に供給される。

【0064】

工程ＳＴｂは、工程ＳＴａにおいてプラズマが生成されているときに行われる。工程ＳＴｂでは、基板支持部１１に電気バイアスエネルギーＢＥが供給される。

【0065】

工程ＳＴｃは、工程ＳＴｂにおいて基板支持部１１に電気バイアスエネルギーＢＥが供給されているときに行われる。工程ＳＴｃでは、第１のバッフル板４１及び第２のバッフル板４２のそれぞれに、上述したように電圧が印加される。上述したように、波形周期ＣＹ内の少なくとも一部の期間において、第２のバッフル板４２に印加される電圧の値は、第１のバッフル板４１に印加される電圧の値よりも高い。

【0066】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0067】

例えば、排気空間１０ｓｅは、処理空間１０ｓｐに対して側方又は上方に設けられていてもよい。

【0068】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0069】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１１…基板支持部、１２…プラズマ生成部、３２…バイアス電源、４１…第１のバッフル板、４２…第２のバッフル板、５１…第１の電源、５２…第２の電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】