特開 2023-23373 プラズマ処理装置

(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】P2023023373

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20230209BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

H05H1/46 M

H01L21/302 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021128840

(22)【出願日】2021-08-05

(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】進藤 崇央

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD23

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF15

5F004AA06

5F004BA04

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB23

5F004CA03

(57)【要約】

【課題】下部電極に向けて入射するイオンのエネルギーを低減する技術を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、チャンバと下部電極と上部電極とガス供給部と高周波電源と回路部とを備える。回路部は下部電極に電位を提供するよう構成され第１の回路及び第２の回路を有している。第１の回路は整流部、キャパシタ、第１の電流路、及び第２の電流路を有している。第１の電流路では整流部が下部電極及びキャパシタの間に電気的に接続されていると共にキャパシタが該整流部及び接地の間に電気的に接続されている。第２の電流路では整流部が下部電極及び接地の間に電気的に接続されている。整流部は第１の電流路において電流をキャパシタに向けて流すと共に第２の電流路において電流を下部電極に向けて流すよう構成されている。第２の回路はキャパシタに電気的に接続されキャパシタに生じる電圧を提供するよう構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバと、
前記チャンバの内部に設置された基板支持部に含まれている下部電極と、
前記下部電極に対向するよう配置された上部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極の間に処理ガスを供給するよう構成されたガス供給部と、
前記上部電極に高周波電圧を印加することによって前記処理ガスのプラズマを生成するよう構成された高周波電源と、
前記下部電極及び接地の間に電気的に接続され、該下部電極に電位を提供するよう構成された回路部と、
を備え、
前記回路部は、第１の回路及び第２の回路を有し、
前記第１の回路は、整流部、キャパシタ、第１の電流路、及び第２の電流路を有し、
前記第１の電流路及び前記第２の電流路は、何れも、前記下部電極及び接地の間に設けられ、
前記第１の電流路では、前記整流部が前記下部電極及び前記キャパシタの間に電気的に接続されていると共に前記キャパシタが該整流部及び接地の間に電気的に接続され、
前記第２の電流路では、前記整流部が前記下部電極及び接地の間に電気的に接続され、
前記整流部は、前記第１の電流路において電流を前記キャパシタに向けて流すよう構成されていると共に前記第２の電流路において電流を前記下部電極に向けて流すよう構成され、
前記第２の回路は、前記キャパシタに電気的に接続され、該キャパシタに生じる電圧を提供するよう構成されている、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記整流部は、第１の素子及び第２の素子を有し、
前記第１の素子は、前記第１の電流路において前記下部電極及び前記キャパシタの間に電気的に接続された第１のダイオードであり、
前記第２の素子は、前記第２の電流路において前記下部電極及び接地の間に電気的に接続された第２のダイオードであり、
前記第１のダイオードのカソードは前記キャパシタに電気的に接続され、該第１のダイオードのアノードは前記下部電極に電気的に接続され、
前記第２のダイオードのカソードは前記下部電極に電気的に接続され、該第２のダイオードのアノードは電気的に接地されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記整流部は、第１の素子、第２の素子、及び駆動回路を有し、該駆動回路を介して前記高周波電源に電気的に接続され、
前記第１の素子は、前記第１の電流路において前記下部電極及び前記キャパシタの間に電気的に接続された第１のスイッチング素子であり、
前記第２の素子は、前記第２の電流路において前記下部電極及び接地に電気的に接続された第２のスイッチング素子であり、
前記駆動回路は、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に電気的に接続され、前記高周波電源から出力される高周波電圧の波形に基づいて前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子のオンオフを制御するよう構成されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は、何れも、トランジスタである、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記第２の回路は、可変直流電源であり、
前記可変直流電源の正極は前記キャパシタに電気的に接続され、該可変直流電源の負極は電気的に接地されている、
請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記第２の回路は、ツェナーダイオードであり、
前記ツェナーダイオードのカソードは前記キャパシタに電気的に接続され、該ツェナーダイオードのアノードは電気的に接地されている、
請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記第２の回路は、ツェナーダイオード、抵抗素子、及びトランジスタを有し、
前記ツェナーダイオードのカソード及び前記トランジスタのコレクタは、前記キャパシタに電気的に接続され、
前記ツェナーダイオードのアノード及び前記トランジスタのベースは、前記抵抗素子を介して電気的に接地され、
前記トランジスタのエミッタは、電気的に接地されている、
請求項１～４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２の回路は、可変抵抗素子である、
請求項１～４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の回路及び前記第２の回路の間に電気的に接続され、高周波電圧を遮蔽するよう構成された第３の回路を更に備え、
前記第３の回路は、キャパシタ及びインダクタを有し、
前記キャパシタ及び前記インダクタは、前記キャパシタ及び前記第２の回路の間に電気的に並列接続されている、
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】

前記下部電極の周囲に設けられ電気的に接地されているリング電極を更に備える、
請求項１～９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【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、プラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ等の基板に対する処理としてプラズマ処理が多用されている。特許文献１及び特許文献２には、プラズマ生成に用いられる高周波電流の下部電極につながる電流路のインピーダンスを制御する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－３１６８５号公報

【特許文献2】特開２０１５－１２４３９７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、下部電極に向けて入射するイオンのエネルギーを低減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、チャンバと下部電極と上部電極とガス供給部と高周波電源と回路部とを備える。下部電極は、チャンバの内部に設置された基板支持部に含まれている。上部電極は、下部電極に対向するよう配置されている。ガス供給部は、上部電極及び下部電極の間に処理ガスを供給するよう構成されている。高周波電源は、上部電極に高周波電圧を印加することによって処理ガスのプラズマを生成するよう構成されている。回路部は、下部電極及び接地の間に電気的に接続され、下部電極に電位を提供するよう構成されている。回路部は、第１の回路及び第２の回路を有している。第１の回路は、整流部、キャパシタ、第１の電流路、及び第２の電流路を有している。第１の電流路及び第２の電流路は、何れも、下部電極及び接地の間に設けられている。第１の電流路では、整流部が下部電極及びキャパシタの間に電気的に接続されていると共にキャパシタが整流部及び接地の間に電気的に接続されている。第２の電流路では、整流部が下部電極及び接地の間に電気的に接続されている。整流部は、第１の電流路において電流をキャパシタに向けて流すと共に第２の電流路において電流を下部電極に向けて流すよう構成されている。第２の回路は、キャパシタに電気的に接続され、キャパシタに生じる電圧を提供するよう構成されている。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態によれば、下部電極に向けて入射するイオンのエネルギーを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図2】図１に示す回路部の一例を示す図である。

【図3】図２に示す第１の回路の一例を示す図である。

【図4】図２に示す第３の回路の一例を示す図である。

【図5】図２に示す第２の回路の一例を示す図である。

【図6】図２に示す回路部の効果を説明するためのシミュレーション結果を示す図である。

【図7】図２に示す第１の回路の他の一例を示す図である。

【図8】図２に示す第２の回路の他の一例を示す図である。

【図9】図２に示す第２の回路の他の一例を示す図である。

【図10】図２に示す第２の回路の他の一例を示す図である。

【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、チャンバと下部電極と上部電極とガス供給部と高周波電源と回路部とを備える。下部電極は、チャンバの内部に設置された基板支持部に含まれている。上部電極は、下部電極に対向するよう配置されている。ガス供給部は、上部電極及び下部電極の間に処理ガスを供給するよう構成されている。高周波電源は、上部電極に高周波電圧を印加することによって処理ガスのプラズマを生成するよう構成されている。回路部は、下部電極及び接地の間に電気的に接続され、下部電極に電位を提供するよう構成されている。回路部は、第１の回路及び第２の回路を有している。第１の回路は、整流部、キャパシタ、第１の電流路、及び第２の電流路を有している。第１の電流路及び第２の電流路は、何れも、下部電極及び接地の間に設けられている。第１の電流路では、整流部が下部電極及びキャパシタの間に電気的に接続されていると共にキャパシタが整流部及び接地の間に電気的に接続されている。第２の電流路では、整流部が下部電極及び接地の間に電気的に接続されている。整流部は、第１の電流路において電流をキャパシタに向けて流すと共に第２の電流路において電流を下部電極に向けて流すよう構成されている。第２の回路は、キャパシタに電気的に接続され、キャパシタに生じる電圧を提供するよう構成されている。

【0010】

一つの例示的実施形態によれば、下部電極の電位はキャパシタに生じる電圧によって提供され、キャパシタに生じる電圧は第２の回路によって提供される。下部電極の電位がキャパシタ及び第２の回路等を有する回路部によって調節されることによって、プラズマ処理時において下部電極を含む基板支持部を通過するＲＦ電力が、制御される。基板支持部を通過するＲＦ電力が制御されることによって、基板支持部に載置される基板の表面に形成されるシース電圧が制御され、これによって、プラズマ処理時に基板及び基板支持部に入射するイオンの量が制御される。したがって、イオンの量が制御されることによって、下部電極に向けて入射するイオンによって提供されるエネルギーが低減される。

【0011】

一つの例示的実施形態において、整流部は、第１の素子及び第２の素子を有している。第１の素子は、第１のダイオードであり得る。第１のダイオードは、第１の電流路において下部電極及びキャパシタの間に電気的に接続されている。第２の素子は、第２のダイオードであり得る。第２のダイオードは、第２の電流路において下部電極及び接地の間に電気的に接続されている。第１のダイオードのカソードは、キャパシタに電気的に接続されている。第１のダイオードのアノードは、下部電極に電気的に接続されている。第２のダイオードのカソードは、下部電極に電気的に接続されている。第２のダイオードのアノードは、電気的に接地されている。

【0012】

一つの例示的実施形態において、整流部は、第１の素子、第２の素子、及び駆動回路を有している。整流部は、駆動回路を介して高周波電源に電気的に接続されている。第１の素子は、第１のスイッチング素子であり得る。第１のスイッチング素子は、第１の電流路において下部電極及びキャパシタの間に電気的に接続されている。第２の素子は、第２のスイッチング素子であり得る。第２のスイッチング素子は、第２の電流路において下部電極及び接地に電気的に接続されている。駆動回路は、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子に電気的に接続されている。駆動回路は、高周波電源から出力される高周波電圧の波形に基づいて第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子のオンオフを制御するよう構成されている。

【0013】

一つの例示的実施形態において、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子は、何れも、トランジスタであり得る。

【0014】

一つの例示的実施形態において、第２の回路は、可変直流電源であり得る。可変直流電源の正極は、キャパシタに電気的に接続されている。可変直流電源の負極は、電気的に接地されている。

【0015】

一つの例示的実施形態において、第２の回路は、ツェナーダイオードであり得る。ツェナーダイオードのカソードは、キャパシタに電気的に接続されている。ツェナーダイオードのアノードは、電気的に接地されている。

【0016】

一つの例示的実施形態において、第２の回路は、ツェナーダイオード、抵抗素子、及びトランジスタを有している。ツェナーダイオードのカソード及びトランジスタのコレクタは、キャパシタに電気的に接続されている。ツェナーダイオードのアノード及びトランジスタのベースは、抵抗素子を介して電気的に接地されている。トランジスタのエミッタは、電気的に接地されている。

【0017】

一つの例示的実施形態において、第２の回路は、可変抵抗素子である。

【0018】

一つの例示的実施形態において、第３の回路を更に備える。第３の回路は、第１の回路及び第２の回路の間に電気的に接続され、高周波電圧を遮蔽するよう構成されている。第３の回路は、キャパシタ及びインダクタを有している。キャパシタ及びインダクタは、キャパシタ及び第２の回路の間に電気的に並列接続されている。

【0019】

一つの例示的実施形態において、下部電極の周囲に設けられ電気的に接地されているリング電極を更に備える。

【0020】

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。図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間を提供している。チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含み得る。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ１０の内部空間は、チャンバ本体１２の中に提供されている。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は、電気的に接地されている。なお、チャンバ本体１２の側壁は、基板Ｗが搬送される際にそこを通過する通路を提供していてもよい。また、この通路を開閉するために、ゲートバルブがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられていてもよい。

【0021】

プラズマ処理装置１は、基板支持部１４を更に備えている。基板支持部１４は、チャンバ１０の内部に設置されている。基板支持部１４は、その上に載置される基板Ｗを支持するよう構成されている。基板支持部１４は、本体を有している。基板支持部１４の本体は、例えば窒化アルミニウムから形成されており、円盤形状を有し得る。基板支持部１４は、支持部材１６によって支持されていてもよい。支持部材１６は、チャンバ１０の底部から上方に延在している。基板支持部１４は、下部電極１８を含んでいる。下部電極１８は、基板支持部１４に含まれており、基板支持部１４の本体の中に埋め込まれている。

【0022】

プラズマ処理装置１は、上部電極２０を更に備えている。上部電極２０は、基板支持部１４の上方に設けられている。上部電極２０は、下部電極１８に対向するよう配置されている。上部電極２０は、チャンバ１０の天部を構成している。上部電極２０は、チャンバ本体１２と電気的に分離されている。一実施形態において、上部電極２０は、絶縁部材２１を介してチャンバ本体１２の上部に固定されている。

【0023】

一実施形態において、上部電極２０は、シャワーヘッドとして構成されている。上部電極２０は、その内部においてガス拡散空間２０ｄを提供している。また、上部電極２０は、複数のガス孔２０ｈを更に提供している。複数のガス孔２０ｈは、ガス拡散空間２０ｄから下方に延びており、チャンバ１０の内部空間に向けて開口している。即ち、複数のガス孔２０ｈは、ガス拡散空間２０ｄとチャンバ１０の内部空間を接続している。

【0024】

プラズマ処理装置１は、ガス供給部２２を更に備えている。ガス供給部２２は、チャンバ１０内にガスを供給するよう構成されている。ガス供給部２２は、上部電極２０及び下部電極１８の間に処理ガスを供給するよう構成されている。ガス供給部２２は、配管２３を介してガス拡散空間２０ｄに接続されている。ガス供給部２２は、一つ以上のガスソース、一つ以上の流量制御器、及び一つ以上の開閉バルブを有していてもよい。一つ以上のガスソースの各々は、対応の流量制御器及び対応の開閉バルブを介して、配管２３に接続される。

【0025】

一実施形態において、ガス供給部２２は、成膜ガスを供給してもよい。即ち、プラズマ処理装置１は、成膜装置であってもよい。成膜ガスを用いて基板Ｗ上に形成される膜は、絶縁膜であってもよい。別の実施形態において、ガス供給部２２は、エッチングガスを供給してもよい。即ち、プラズマ処理装置１は、プラズマエッチング装置であってもよい。

【0026】

プラズマ処理装置１は、排気装置２４を更に備えている。排気装置２４は、自動圧力制御弁のような圧力制御器及びターボ分子ポンプ又はドライポンプのような真空ポンプを含んでいる。排気装置２４は、チャンバ本体１２の側壁に設けられた排気口１２ｅから排気管を介してチャンバ１０の内部空間に接続されている。

【0027】

プラズマ処理装置１は、高周波電源２６を更に備えている。高周波電源２６は、上部電極２０に高周波電圧を印加することによって、ガス供給部２２から上部電極２０及び下部電極１８の間に供給される処理ガスのプラズマを生成するよう構成されている。一実施形態において、高周波電源２６は、高周波電力を発生する。高周波電力の周波数は、任意の周波数であってもよい。高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚ以下であってもよい。高周波電力の周波数は、２ＭＨｚ以下であってもよい。高周波電力の周波数は、２０ｋＨｚ以上であってもよい。

【0028】

高周波電源２６は、整合器２８を介して、上部電極２０に接続されている。高周波電源２６からの高周波電力は、整合器２８を介して上部電極２０に供給される。整合器２８は、高周波電源２６の負荷のインピーダンスを、高周波電源２６の出力インピーダンスに整合させる整合回路を有している。

【0029】

別の実施形態において、高周波電源２６は、直流電圧のパルスを周期的に上部電極２０に印加するよう構成されていてもよい。高周波電源２６からの直流電圧のパルスが上部電極２０に印加される周期を規定する周波数は、例えば１０ｋＨｚ以上、１０ＭＨｚ以下である。なお、高周波電源２６が直流電圧のパルスを周期的に上部電極２０に印加するよう構成されている場合には、プラズマ処理装置１は整合器２８を備えていなくてもよい。

【0030】

プラズマ処理装置１は、リング電極３０を更に備えている。リング電極３０は、環形状を有する。リング電極３０は、周方向に沿って配列された複数の電極に分割されていてもよい。リング電極３０は、基板支持部１４の外周を囲むように、基板支持部１４の周囲に設けられている。リング電極３０と基板支持部１４の外周との間には間隙が設けられているが、当該間隔は設けられていなくてもよい。リング電極３０は、電気的に接地されている。

【0031】

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、ガス供給部３２を更に備えている。ガス供給部３２は、リング電極３０と基板支持部１４との間の間隙を通って上方にパージガスが流れるようパージガスを供給する。ガス供給部３２は、ガス導入ポート１２ｐを介してチャンバ１０内にパージガスを供給する。図示された例では、ガス導入ポート１２ｐは、基板支持部１４の下方においてチャンバ本体１２の壁に設けられている。ガス供給部３２によって供給されるパージガスは、不活性ガスであってもよく、例えば希ガスであってもよい。

【0032】

プラズマ処理装置１において基板Ｗに対するプラズマ処理が行われる際には、処理ガスが、ガス供給部２２からチャンバ１０内に供給される。そして、高周波電源２６からの高周波電力又は直流電圧のパルスが上部電極２０に与えられる。その結果、プラズマが、チャンバ１０内で処理ガスから生成される。基板支持部１４上の基板Ｗは、生成されたプラズマからの化学種によって処理される。例えば、プラズマからの化学種は、基板Ｗ上に膜を形成する。或いは、プラズマからの化学種は、基板Ｗをエッチングする。

【0033】

プラズマ処理装置１は、回路部５０を更に備える。一実施形態における回路部５０の構成は、図２に示されている。図２は、一例の回路部５０を示す図である。回路部５０は、下部電極１８及び接地の間に電気的に接続されている。回路部５０は、下部電極１８に電位を提供するよう構成されている。

【0034】

回路部５０は、第１の回路５１、第２の回路５３、及び第３の回路５２を有する。第１の回路５１は、整流部７０、キャパシタ５１３、第１の電流路ＣＬ１、及び第２の電流路ＣＬ２を有する。第２の回路５３は、キャパシタ５１３に電気的に接続されている。第２の回路５３は、キャパシタ５１３に生じる電圧を提供するよう構成されている。第２の回路５３は、単電源又はバイポーラ電源など、外部から電荷を供給する能動的な機能の装置を用いてもよく、またツェナーダイオード、固定抵抗、又は電子負荷のような受動的に電圧を制御する機能の装置を用いてもよい。

【0035】

第３の回路５２は、第１の回路５１及び第２の回路５３の間に電気的に接続されている。第３の回路５２は、高周波電圧の信号を遮蔽するよう構成されている。

【0036】

下部電極１８の電位はキャパシタ５１３に生じる電圧によって提供され、キャパシタ５１３に生じる電圧は第２の回路５３によって提供される。下部電極１８の電位がキャパシタ５１３及び第２の回路５３等を有する回路部５０によって調節されることによって、プラズマ処理時において下部電極１８を含む基板支持部１４を通過するＲＦ電力が、制御される。基板支持部１４を通過するＲＦ電力が制御されることによって、基板支持部１４に載置される基板Ｗの表面に形成されるシース電圧が制御され、これによって、プラズマ処理時に基板Ｗ及び基板支持部１４に入射するイオンの量が制御される。したがって、イオンの量が制御されることによって、下部電極１８に向けて入射するイオンによって提供されるエネルギーが低減される。

【0037】

第１の電流路ＣＬ１及び第２の電流路ＣＬ２は、何れも、下部電極１８及び接地の間に設けられている。下部電極１８及び接地の間には、第１の電流路ＣＬ１及び第２の電流路ＣＬ２によって、二つの電流路が提供されている。第１の電流路ＣＬ１では、整流部７０が下部電極１８及びキャパシタ５１３の間に電気的に接続されている。第１の電流路ＣＬ１では、キャパシタ５１３が整流部７０及び接地の間に電気的に接続されている。第２の電流路ＣＬ２では、整流部７０が下部電極１８及び接地の間に電気的に接続されている。

【0038】

整流部７０は、第１の電流路ＣＬ１において電流をキャパシタ５１３に向けて流すよう構成されている。整流部７０は、第２の電流路ＣＬ２において電流を下部電極１８に向けて流すよう構成されている。

【0039】

図３は、図２に示す第１の回路５１の一例を示す図である。図３に示す一実施形態における整流部７０は、第１の素子５１１及び第２の素子５１２を有する。第１の素子５１１は、第１のダイオード５１１ａであり得る。第１のダイオード５１１ａは、第１の電流路ＣＬ１において下部電極１８及びキャパシタ５１３の間に電気的に接続されている。第２の素子５１２は、第２のダイオード５１２ａであり得る。第２のダイオード５１２ａは、第２の電流路ＣＬ２において下部電極１８及び接地の間に電気的に接続されている。第１のダイオード５１１ａのカソードは、キャパシタ５１３に電気的に接続されている。第１のダイオード５１１ａのアノードは、下部電極１８に電気的に接続されている。第２のダイオード５１２ａのカソードは、下部電極１８に電気的に接続されている。第２のダイオード５１２ａのアノードは、電気的に接地されている。第１のダイオード５１１ａ及び第２のダイオード５１２ａを有する図３に示す整流部７０によれば、プラズマ処理時のＲＦ電力によって下部電極１８から流れる電流が好適に整流され得る。

【0040】

図４は、図２に示す第３の回路５２の一例を示す図である。図４に示す一実施形態における第３の回路５２は、キャパシタ５２１及びインダクタ５２２を有している。キャパシタ５２１及びインダクタ５２２は、キャパシタ５１３及び第２の回路５３の間に電気的に並列接続されている。これにより、第３の回路５２は、第１の回路５１及び第２の回路５３の間を伝搬する高周波電圧の信号を遮蔽し得る。

【0041】

図５は、図２に示す第２の回路５３の一例を示す図である。図５に示す一実施形態における第２の回路５３は、可変直流電源５３ａである。可変直流電源５３ａの正極は、キャパシタ５１３に電気的に接続されている。可変直流電源５３ａの負極は、電気的に接地されている。図５に示す可変直流電源５３ａは、キャパシタ５１３に好適に電圧を提供し得る。

【0042】

図６を参照して、回路部５０によって下部電極１８の電位が調整されることによる効果について説明する。図６に係る以下の説明は、図７～図１０に示す第１の回路５１及び第２の回路５３の他の構成においても、同様である。

【0043】

図６の横軸は、時間（ｕｓ）を表している。図６の縦軸は、基板支持部１４に載置された基板Ｗの表面に形成されるシース電圧（Ｖ）を表している。図６に示す結果（波形Ｇ１、波形Ｇ２、及び波形Ｇ３）はシミュレーションによって得られたものである。波形Ｇ１は、キャパシタ５１３によって下部電極１８に提供される電圧が０（Ｖ）の場合に生じるシース電圧の波形を表している。波形Ｇ２は、キャパシタ５１３によって下部電極１８に提供される電圧が１５０（Ｖ）の場合に生じるシース電圧の波形を表している。波形Ｇ３は、キャパシタ５１３によって下部電極１８に提供される電圧が６００（Ｖ）の場合に生じるシース電圧の波形を表している。

【0044】

図６を参照すると、基板支持部１４に載置された基板Ｗの表面に形成されるシース電圧は、下部電極１８に提供されるキャパシタ５１３の電圧が少なくとも０（Ｖ）から６００（Ｖ）に向けて高くなるほど、低減されることがわかる。従って、キャパシタ５１３の電位が高くなるほど、プラズマ処理時に基板Ｗ及び基板支持部１４に入射するイオンの量が抑制される。このように、キャパシタ５１３に生じる電圧を制御することによって、プラズマ処理時に基板Ｗ及び基板支持部１４に入射するイオンの量を制御し得る。したがって、イオンの量が制御されることによって、下部電極１８に向けて入射するイオンによって提供されるエネルギーが低減される。

【0045】

以下、図７～図１０を参照して、プラズマ処理装置１が有し得る第１の回路５１及び第２の回路５３の他の構成について説明する。

【0046】

図７は、図２に示す第１の回路５１の他の一例を示す図である。図７に示す一実施形態における整流部７０は、第１の素子５１１、第２の素子５１２、検出回路６０、及び駆動回路６１を有し得る。整流部７０は、駆動回路６１、検出回路６０を介して高周波電源２６に電気的に接続されている。第１の素子５１１は、第１の電流路ＣＬ１において下部電極１８及びキャパシタ５１３の間に電気的に接続された第１のスイッチング素子５１１ｂであり得る。第２の素子５１２は、第２の電流路ＣＬ２において下部電極１８及び接地に電気的に接続された第２のスイッチング素子５１２ｂであり得る。第１のスイッチング素子５１１ｂ及び第２のスイッチング素子５１２ｂは、何れも、トランジスタであり得る。

【0047】

検出回路６０は、高周波電源２６から出力される高周波電圧の波形を検出する電圧プローブであり得る。例えば、より具体的に、検出回路６０は、高周波電源２６から出力される高周波電圧が、振動中心の０（Ｖ）からプラス側にあるか、マイナス側にあるか、を検出し得る。検出回路６０は、この検出結果を示す検出信号を駆動回路６１に出力する。

【0048】

駆動回路６１は、第１のスイッチング素子５１１ｂ及び第２のスイッチング素子５１２ｂに電気的に接続されている。駆動回路６１は、高周波電源２６から出力される高周波電圧の波形に基づいて第１のスイッチング素子５１１ｂ及び第２のスイッチング素子５１２ｂのオンオフを制御するよう構成されている。より具体的に、駆動回路６１は、駆動回路６１から出力される上記の検出信号に応じて、第１のスイッチング素子５１１ｂ及び第２のスイッチング素子５１２ｂのそれぞれにオンオフを指示する信号を出力する。従って、図７に示す整流部７０でも、第１のダイオード５１１ａ及び第２のダイオード５１２ａを有する図３に示す整流部７０と同様に、下部電極１８から流れる電流を好適に整流し得る。なお、検出回路６０は、駆動回路６１に含まれてもよいし、図７に示すように駆動回路６１とは別体であってもよい。

【0049】

図８は、図２に示す第２の回路５３の他の一例を示す図である。図８に示す一実施形態における第２の回路５３は、ツェナーダイオード５３ｂであり得る。ツェナーダイオード５３ｂのカソードは、キャパシタ５１３に電気的に接続されている。ツェナーダイオード５３ｂのアノードは、電気的に接地されている。ツェナーダイオード５３ｂを有する図８に示す第２の回路５３でも、キャパシタ５１３に電圧を好適に提供し得る。

【0050】

図９は、図２に示す第２の回路５３の他の一例を示す図である。図９に示す一実施形態における第２の回路５３は、ツェナーダイオード５３ｃ、抵抗素子５３ｄ、及びトランジスタ５３ｅを有し得る。ツェナーダイオード５３ｃのカソード及びトランジスタ５３ｅのコレクタは、キャパシタ５１３に電気的に接続されている。ツェナーダイオード５３ｃのアノード及びトランジスタ５３ｅのベースは、抵抗素子５３ｄを介して電気的に接地されている。トランジスタ５３ｅのエミッタは、電気的に接地されている。ツェナーダイオード５３ｃ、抵抗素子５３ｄ、及びトランジスタ５３ｅを有する図９に示す第２の回路５３でも、図８に示す第２の回路５３と同様に、キャパシタ５１３に好適に電圧を提供し得る。

【0051】

図１０は、図２に示す第２の回路５３の他の一例を示す図である。図１０に示す一実施形態における第２の回路５３は、可変抵抗素子５３ｆであり得る。図１０に示す可変抵抗素子５３ｆの第２の回路５３でも、図８及び図９に示す第２の回路５３と同様に、キャパシタ５１３に好適に電圧を提供し得る。なお、可変抵抗素子５３ｆに代えて、可変抵抗を電子制御する装置である電子負荷を用いても良い。

【0052】

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。

【0053】

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】

【0054】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１２ｅ…排気口、１２ｐ…ガス導入ポート、１４…基板支持部、１６…支持部材、１８…下部電極、２０…上部電極、２２…ガス供給部、２６…高周波電源、３０…リング電極、３２…ガス供給部、５０…回路部、５１…第１の回路、５１１…第１の素子、５１１ａ…第１のダイオード、５１１ｂ…第１のスイッチング素子、５１２…第２の素子、５１２ａ…第２のダイオード、５１２ｂ…第２のスイッチング素子、５１３…キャパシタ、５２…第３の回路、５２１…キャパシタ、５２２…インダクタ、５３…第２の回路、５３ａ…可変直流電源、５３ｂ…ツェナーダイオード、５３ｃ…ツェナーダイオード、５３ｄ…抵抗素子、５３ｅ…トランジスタ、５３ｆ…可変抵抗素子、６０…検出回路、６１…駆動回路、７０…整流部、ＣＬ１…第１の電流路、ＣＬ２…第２の電流路、Ｗ…基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】