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(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】
(24)【登録日】2023-12-20
(45)【発行日】2023-12-28
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20231221BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101B
H05H1/46 M
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2019215425
(22)【出願日】2019-11-28
(65)【公開番号】P2020113752
(43)【公開日】2020-07-27
【審査請求日】2022-09-02
(31)【優先権主張番号】P 2019001914
(32)【優先日】2019-01-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】輿水 地塩
【審査官】船越 亮
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－１８６８４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５１４５３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０４３８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００６２９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２４４２７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６９２０７２９（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１２５５１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２５８４１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３０２
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３６５
Ｈ０１Ｌ ２１／４６１
Ｈ０１Ｌ ２１／４６９
Ｈ０１Ｌ ２１／８６
Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバと、下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内で前記静電チャック上に載置される基板を支持するように構成された基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するために供給される高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
バイアス電力を発生するように構成されたバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記下部電極を互いに電気的に接続する第１の電気的パスと、
前記第１の電気的パス及び前記下部電極とは別の第２の電気的パスであって、前記下部電極又は前記第１の電気的パスから、前記基板のエッジを囲むように配置されるエッジリングに、前記バイアス電力を供給するように設けられた、該第２の電気的パスと、
前記第２の電気的パスに可変インピーダンスを提供するインピーダンス調整器と、
を備え、
前記第２の電気的パスは、前記下部電極又は前記第１の電気的パスと前記インピーダンス調整器とを互いに電気的に接続する共通導電ラインを含み、
前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインは、前記下部電極の中心軸線上で前記下部電極から延在しており、
前記第２の電気的パスは、前記中心軸線に対して径方向に延在する複数の導電ラインを更に含み、
前記インピーダンス調整器は、前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインと前記第２の電気的パスの前記複数の導電ラインの各々との間で電気的に接続されており、
前記第２の電気的パスの前記複数の導電ラインは、前記中心軸線から等しい距離を有し、且つ、該中心軸線に対して周方向に等間隔で配列された複数の位置で前記エッジリングに前記バイアス電力を供給するように構成されている、
プラズマ処理装置。
【請求項2】
前記第２の電気的パスは、前記下部電極から延びており、前記下部電極から前記エッジリングに前記バイアス電力を供給するように設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項3】
チャンバと、
下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内で前記静電チャック上に載置される基板を支持するように構成された基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するために供給される高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
バイアス電力を発生するように構成されたバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記下部電極を互いに電気的に接続する第１の電気的パスと、
前記第１の電気的パス及び前記下部電極とは別の第２の電気的パスであって、前記下部電極又は前記第１の電気的パスから、前記基板のエッジを囲むように配置されるエッジリングに、前記バイアス電力を供給するように設けられた、該第２の電気的パスと、
前記第２の電気的パスに可変インピーダンスを提供するインピーダンス調整器と、
を備え、
前記第２の電気的パスは、前記下部電極から延びており、前記下部電極から前記エッジリングに前記バイアス電力を供給するように設けられている、プラズマ処理装置。
【請求項4】
チャンバと、
下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内で前記静電チャック上に載置される基板を支持するように構成された基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するために供給される高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
バイアス電力を発生するように構成されたバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記下部電極を互いに電気的に接続する第１の電気的パスと、
前記第１の電気的パス及び前記下部電極とは別の第２の電気的パスであって、前記下部電極又は前記第１の電気的パスから、前記基板のエッジを囲むように配置されるエッジリングに、前記バイアス電力を供給するように設けられた、該第２の電気的パスと、
前記第２の電気的パスに可変インピーダンスを提供するインピーダンス調整器と、
を備え、
前記第２の電気的パスは、前記下部電極の中心軸線上で前記下部電極又は前記第１の電気的パスから延在しており、前記中心軸線上の分岐点から該中心軸線に対して径方向に分岐しており、
前記インピーダンス調整器は、前記下部電極又は前記第１の電気的パスと前記分岐点との間で電気的に接続されている、
プラズマ処理装置。
【請求項5】
前記第２の電気的パスは、前記下部電極から延びており、前記下部電極から前記エッジリングに前記バイアス電力を供給するように設けられている、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記第２の電気的パスは、前記下部電極又は前記第１の電気的パスと前記インピーダンス調整器とを互いに電気的に接続する共通導電ラインを含む、請求項３～５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の電気的パスの前記共通導電ラインは、前記下部電極の中心軸線上で前記下部電極から延在しており、前記第２の電気的パスは、前記中心軸線に対して径方向に延在する複数の導電ラインを更に含み、
前記インピーダンス調整器は、前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインと前記第２の電気的パスの前記複数の導電ラインの各々との間で電気的に接続されており、
前記第２の電気的パスの前記複数の導電ラインは、前記中心軸線から等しい距離を有し、且つ、該中心軸線に対して周方向に等間隔で配列された複数の位置で前記エッジリングに前記バイアス電力を供給するように構成されている、
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項8】
前記第２の電気的パスの前記複数の導電ラインは、前記周方向において等間隔で配列されている、請求項１又は７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項9】
前記インピーダンス調整器は、可変インピーダンス素子を含む、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】
前記可変インピーダンス素子は、可変容量コンデンサである、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項11】
前記インピーダンス調整器は、可変容量コンデンサを含み、前記可変容量コンデンサは、前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインの周りで延在し、前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインと共に容器を形成する筒状の導体と、
前記容器内に誘電性を有する液体を供給するように構成された液体供給器と、
を含む、請求項１、６、７、又は８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項12】
前記インピーダンス調整器は、可変容量コンデンサを含み、前記可変容量コンデンサは、前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインの周りで延在する筒状の導体と、
前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインと前記筒状の導体との間に設けられた筒状の誘電体と、
前記筒状の誘電体を、前記第２の電気的パスの前記共通導電ラインに沿って移動させるように構成された駆動装置と、
を含む、請求項１、６、７、又は８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項13】
前記エッジリングの上方でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されたシース調整器を更に備える、請求項１～１２の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項14】
チャンバと、
下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内で前記静電チャック上に載置される基板を支持するように構成された基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するために供給される高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
バイアス電力を発生するように構成されたバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記下部電極を互いに電気的に接続する第１の電気的パスと、
前記第１の電気的パス及び前記下部電極とは別の第２の電気的パスであって、前記下部電極又は前記第１の電気的パスから、前記基板のエッジを囲むように配置されるエッジリングに、前記バイアス電力を供給するように設けられた、該第２の電気的パスと、
前記第２の電気的パスに可変インピーダンスを提供するインピーダンス調整器と、
前記エッジリングの上方でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されたシース調整器と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項15】
前記シース調整器は、前記第２の電気的パス又は前記エッジリングに電気的に接続されており、パルス状の直流電圧を周期的に発生するように構成された別の電源を含む、請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項16】
前記シース調整器は、前記第２の電気的パス又は前記エッジリングに電気的に接続されており、高周波電圧を発生するように構成された別の電源を含む、請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項17】
前記シース調整器は、前記エッジリングに接続された別の電気的パスを介して前記エッジリングに直流電圧を印加するように構成された直流電源を含む、請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項18】
前記シース調整器は、前記エッジリングの上面の鉛直方向における位置を調整するために前記エッジリングを上方に移動させるように構成されている、請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項19】
前記第１の電気的パスは、複数の導電ラインを含み、前記第１の電気的パスの前記複数の導電ラインは、前記下部電極と前記バイアス電源を互いに電気的に接続しており、前記下部電極の中心軸線から等しい距離を有し、且つ、該中心軸線に対して周方向に等間隔で配列された複数の位置で前記下部電極に接続している、
請求項１～１８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項20】
前記第１の電気的パスは、前記第１の電気的パスの前記複数の導電ラインの各々と前記バイアス電源とを電気的に接続する共通導電ラインを更に含み、前記第１の電気的パスの前記複数の導電ラインは、前記第１の電気的パスの前記共通導電ラインから前記中心軸線に対して径方向に沿って延び、且つ、前記周方向において等間隔で配列されている、
請求項１９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項21】
前記バイアス電源は、前記高周波電源によって発生される前記高周波電力の周波数とは異なる周波数を有する別の高周波電力を前記バイアス電力として発生するように構成されている、請求項１～２０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項22】
前記バイアス電源は、前記バイアス電力として、パルス状の直流電圧を周期的に発生するように構成されている、請求項１～２０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】
基板に対するプラズマエッチングでは、プラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置は、チャンバ、静電チャック、及び下部電極を備える。静電チャック及び下部電極は、チャンバ内に設けられている。静電チャックは、下部電極上に設けられている。静電チャックは、その上に載置されるフォーカスリングを支持する。静電チャックは、フォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される基板を支持する。プラズマ処理装置においてエッチングが行われるときには、ガスがチャンバ内に供給される。また、下部電極に高周波電力が供給される。プラズマが、チャンバ内のガスから形成される。基板は、プラズマからのイオン、ラジカルといった化学種によりエッチングされる。
【0003】
プラズマエッチングが実行されると、フォーカスリングは消耗し、フォーカスリングの厚みが小さくなる。フォーカスリングの厚みが小さくなると、フォーカスリングの上方でのプラズマシース（以下、「シース」という）の上端の位置が低くなる。フォーカスリングの上方でのシースの上端の鉛直方向における位置と基板の上方でのシースの上端の鉛直方向における位置は等しくあるべきである。そこで、特許文献１には、フォーカスリングの上方でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整することを可能としたプラズマ処理装置が記載されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、直流電圧をフォーカスリングに印加するように構成されている。また、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、直流電圧をフォーカスリングに印加しているときに、下部電極に供給される高周波電力のパワーレベルを調整するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】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】
【0005】
本開示は、基板のエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板の領域上のプラズマの密度を調整する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、基板支持器、高周波電源、バイアス電源、第１の電気的パス、第２の電気的パス、及びインピーダンス調整器を備える。基板支持器は、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。基板支持器は、チャンバ内で静電チャック上に載置される基板を支持するように構成されている。エッジリングが、基板のエッジを囲むように配置される。高周波電源は、チャンバ内においてプラズマを生成するために供給される高周波電力を発生するように構成されている。バイアス電源は、バイアス電力を発生するように構成されている。第１の電気的パスは、バイアス電源と下部電極を互いに電気的に接続する。第２の電気的パスは、第１の電気的パス及び下部電極とは別の電気的パスである。第２の電気的パスは、下部電極又は第１の電気的パスからエッジリングにバイアス電力を供給するように設けられている。インピーダンス調整器は、第２の電気的パスに可変インピーダンスを提供する。
【発明の効果】
【0007】
一つの例示的実施形態によれば、基板のエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板の領域上のプラズマの密度を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【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】上部電極に高周波電源が接続されているプラズマ処理装置の例を概略的に示す図である。
【図3】インピーダンス調整器である可変容量コンデンサの一例の構造を概略的に示す図である。
【図4】インピーダンス調整器である可変容量コンデンサの別の一例の構造を概略的に示す図である。
【図5】別の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6】更に別の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8】エッジリングの別の例を示す図である。
【図9】別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の電気的パスを示す図である。
【図10】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の電気的パスを示す図である。
【図11】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の電気的パスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【0010】
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、基板支持器、高周波電源、バイアス電源、第１の電気的パス、第２の電気的パス、及びインピーダンス調整器を備える。基板支持器は、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。基板支持器は、チャンバ内で静電チャック上に載置される基板を支持するように構成されている。エッジリングが、基板のエッジを囲むように配置される。高周波電源は、チャンバ内においてプラズマを生成するために供給される高周波電力を発生するように構成されている。バイアス電源は、バイアス電力を発生するように構成されている。第１の電気的パスは、バイアス電源と下部電極を互いに電気的に接続する。第２の電気的パスは、第１の電気的パス及び下部電極とは別の電気的パスである。第２の電気的パスは、下部電極又は第１の電気的パスからエッジリングにバイアス電力を供給するように設けられている。インピーダンス調整器は、第２の電気的パスに可変インピーダンスを提供する。
【0011】
上記実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、インピーダンス調整器によって第２の電気的パスのインピーダンスを調整することが可能である。第２の電気的パスのインピーダンスの調整により、基板に供給される電力のパワーレベルとエッジリングに供給される電力のパワーレベルとの比率を調整することができる。その結果、基板のエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板の領域上のプラズマの密度を調整することが可能となる。また、このプラズマ処理装置は、第２の電気的パスを付加することにより、簡易に構成され得る。
【0012】
一つの例示的実施形態において、第１の電気的パスは、複数の導電ラインを含んでいてもよい。この実施形態において、複数の導電ラインは、下部電極とバイアス電源を互いに電気的に接続し、且つ、複数の位置で下部電極に接続する。複数の位置は、下部電極の中心軸線から等しい距離を有し、且つ、該中心軸線に対して周方向に等間隔で配列されている。この実施形態によれば、第１の電気的パスを介して下部電極に均一に電力を供給することが可能となる。
【0013】
一つの例示的実施形態において、第１の電気的パスは、共通導電ラインを更に含んでいてもよい。共通導電ラインは、複数の導電ラインの各々とバイアス電源とを電気的に接続する。この実施形態において、複数の導電ラインは、共通導電ラインから下部電極の中心軸線に対して径方向に沿って延び、且つ、周方向において等間隔で配列される。
【0014】
一つの例示的実施形態において、第２の電気的パスは、共通導電ラインを含んでいてもよい。第２の電気的パスの共通導電ラインは、下部電極又は第１の電気的パスとインピーダンス調整器とを互いに電気的に接続する。
【0015】
一つの例示的実施形態において、第２の電気的パスの共通導電ラインは、下部電極の中心軸線上で下部電極から延在していてもよい。第２の電気的パスは、中心軸線に対して径方向に延在する複数の導電ラインを更に含んでいてもよい。この実施形態において、インピーダンス調整器は、第２の電気的パスの共通導電ラインと第２の電気的パスの複数の導電ラインの各々との間で電気的に接続されている。第２の電気的パスの複数の導電ラインは、複数の位置でエッジリングにバイアス電力を供給するように構成されている。複数の位置は、下部電極の中心軸線から等しい距離を有し、且つ、該中心軸線に対して周方向に等間隔で配列されている。この実施形態によれば、第２の電気的パスを介してエッジリングに均一に電力を供給することが可能となる。
【0016】
一つの例示的実施形態において、第２の電気的パスの複数の導電ラインは、下部電極の中心軸線に対して周方向において等間隔で配列されていてもよい。
【0017】
一つの例示的実施形態において、インピーダンス調整器は、可変インピーダンス素子を含んでいてもよい。可変インピーダンス素子は、可変容量コンデンサであってもよい。
【0018】
一つの例示的実施形態において、可変容量コンデンサは、筒状の導体及び液体供給器を含んでいてもよい。筒状の導体は、第２の電気的パスの共通導電ラインの周りで延在し、第２の電気的パスの共通導電ラインと共に容器を形成する。液体供給器は、容器内に誘電性を有する液体を供給するように構成されている。
【0019】
一つの例示的実施形態において、インピーダンス調整器は、可変容量コンデンサを含んでいてもよい。可変容量コンデンサは、筒状の導体、筒状の誘電体、及び駆動装置を含んでいてもよい。筒状の導体は、第２の電気的パスの共通導電ラインの周りで延在する。筒状の誘電体は、第２の電気的パスの共通導電ラインと筒状の導体との間に設けられている。駆動装置は、筒状の誘電体を、第２の電気的パスの共通導電ラインに沿って移動させるように構成されている。
【0020】
一つの例示的実施形態において、第２の電気的パスは、下部電極から延びており、下部電極からエッジリングにバイアス電力を供給するように設けられていてもよい。
【0021】
一つの例示的実施形態において、バイアス電源は、高周波電源によって発生される高周波電力の周波数とは異なる周波数を有する別の高周波電力をバイアス電力として発生するように構成されていてもよい。バイアス電源によって発生される高周波電力の周波数は、高周波電源によって発生される高周波電力の周波数よりも低くてもよい。
【0022】
一つの例示的実施形態において、バイアス電源は、バイアス電力として、パルス状の直流電圧を周期的に発生するように構成されていてもよい。
【0023】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、シース調整器を更に備えていてもよい。シース調整器は、エッジリングの上方でのシースの上端の鉛直方向における位置を調整するように構成されている。
【0024】
一つの例示的実施形態において、シース調整器は、別の電源を含んでいてもよい。別の電源は、第２の電気的パス又はエッジリングに電気的に接続されており、パルス状の直流電圧を周期的に発生するように構成されている。
【0025】
一つの例示的実施形態において、シース調整器は、別の電源を含んでいてもよい。別の電源は、第２の電気的パス又はエッジリングに電気的に接続されており、高周波電圧を発生するように構成されている。
【0026】
一つの例示的実施形態において、シース調整器は、直流電源を含んでいてもよい。直流電源は、エッジリングに接続された別の電気的パスを介してエッジリングに直流電圧を印加するように構成されている。
【0027】
一つの例示的実施形態において、シース調整器は、エッジリングの上面の鉛直方向における位置を調整するためにエッジリングを上方に移動させるように構成されていてもよい。
【0028】
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。
【0029】
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、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１０ｓを提供している。内部空間１０ｓの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓ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、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ本体１２は電気的に接地されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。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。
【0030】
チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
【0031】
プラズマ処理装置１は、基板支持器１６を更に備える。基板支持器１６は、チャンバ１０の中で、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。基板支持器１６は、支持部１７によって支持されている。支持部１７は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１７は、略円筒形状を有している。支持部１７は、石英といった絶縁材料から形成されている。
【0032】
基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。下部電極１８及び静電チャック２０は、チャンバ１０の中に設けられている。下部電極１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８の中心軸線は、軸線ＡＸである。
【0033】
下部電極１８内には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって下部電極１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の供給装置（例えば、チラーユニット）が接続されている。この供給装置は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆには、供給装置から配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して供給装置に戻される。
【0034】
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときに、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。
【0035】
静電チャック２０は、本体及び電極を有している。静電チャック２０の本体は、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。静電チャック２０の本体は、略円盤形状を有している。静電チャック２０の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。静電チャック２０の電極は、本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、膜形状を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源がスイッチを介して電気的に接続されている。直流電源からの電圧が静電チャック２０の電極に印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で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２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
【0036】
静電チャック２０は、基板載置領域を含んでいる。基板載置領域は、略円盤形状を有する領域である。基板載置領域の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。基板Ｗは、チャンバ１０内で処理されるときには、基板載置領域の上面の上に載置される。
【0037】
一実施形態において、静電チャック２０は、エッジリング載置領域を更に含んでいてもよい。エッジリング載置領域は、静電チャック２０の中心軸線の周りで基板載置領域を囲むように周方向に延在している。エッジリング載置領域の上面の上にはエッジリングＦＲが搭載される。エッジリングＦＲは、環形状を有している。エッジリングＦＲは、軸線ＡＸにその中心軸線が一致するように、エッジリング載置領域上に載置される。基板Ｗは、エッジリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される。即ち、エッジリングＦＲは、基板Ｗのエッジを囲むように配置される。エッジリングＦＲは、導電性を有し得る。エッジリングＦＲは、例えばシリコン又は炭化ケイ素から形成されている。エッジリングＦＲは、石英といった誘電体から形成されていてもよい。
【0038】
プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２５を更に備え得る。ガス供給ライン２５は、ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間に供給する。
【0039】
プラズマ処理装置１は、絶縁領域２７を更に備え得る。絶縁領域２７は、支持部１７上に配置されている。絶縁領域２７は、軸線ＡＸに対して径方向において下部電極１８の外側に配置されている。絶縁領域２７は、下部電極１８の外周面に沿って周方向に延在している。絶縁領域２７は、石英といった絶縁体から形成されている。エッジリングＦＲは、絶縁領域２７及びエッジリング載置領域上に載置される。
【0040】
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、この部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。
【0041】
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。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。
【0042】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【0043】
ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２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。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、内部空間１０ｓに供給することが可能である。
【0044】
基板支持器１６又は支持部１７とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓの圧力を減圧することができる。
【0045】
プラズマ処理装置１は、高周波電源６１を更に備えていてもよい。高周波電源６１は、チャンバ１０内においてプラズマを生成するために供給される高周波電力ＨＦを発生するように構成された電源である。高周波電力ＨＦは、２７～１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚの周波数を有する。高周波電源６１は、高周波電力ＨＦを下部電極１８に供給するために、整合回路６３及び第１の電気的パス７１を介して下部電極１８に接続されている。整合回路６３は、高周波電源６１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるよう構成されている。
【0046】
図２は、上部電極に高周波電源が接続されているプラズマ処理装置の例を概略的に示す図である。図２に示すように、高周波電源６１は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、整合回路６３を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
【0047】
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、バイアス電源６２を備えている。バイアス電源６２は、バイアス電力ＬＦを発生するように構成されている。バイアス電力ＬＦは、基板Ｗにイオンを引き込むために用いられ得る。バイアス電力ＬＦは、高周波成分を含む。バイアス電力ＬＦは、周期性を有していてもよい。
【0048】
一実施形態において、バイアス電源６２は、バイアス電力ＬＦとして、高周波電力ＨＦとは別の高周波電力を発生する電源であり得る。バイアス電源６２によって発生される高周波電力の周波数は、高周波電力ＨＦの周波数と異なる。バイアス電源６２によって発生される高周波電力の周波数は、高周波電力ＨＦの周波数よりも低くてもよい。バイアス電源６２によって発生される高周波電力の周波数は、５０ｋＨｚ～２７ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。なお、高周波電源６１が上部電極３０に接続されている場合には、バイアス電源６２によって発生される高周波電力の周波数は、高周波電力ＨＦの周波数より低くてよく、高周波電力ＨＦの周波数より高くてもよく、高周波電力ＨＦの周波数と同一であってもよい。バイアス電源６２は、バイアス電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、整合回路６４及び第１の電気的パス７１を介して下部電極１８に接続されている。整合回路６４は、バイアス電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるように構成されている。
【0049】
なお、バイアス電力ＬＦである高周波電力は、周期的に発生されるパルス状の高周波電力であってもよい。即ち、バイアス電源６２からの下部電極１８に対する高周波電力の供給及び供給停止が、交互に切り替えられてもよい。
【0050】
別の実施形態において、バイアス電源６２は、バイアス電力ＬＦとして、パルス状の直流電圧を下部電極１８に印加するように構成されていてもよい。パルス状の直流電圧は、負極性を有していてもよい。パルス状の直流電圧は、周期的に下部電極１８に印加されてもよい。パルス状の直流電圧のレベルは、当該パルス状の直流電圧が下部電極１８に印加されている期間内において、変化してもよい。
【0051】
プラズマ処理装置１は、上述の第１の電気的パス７１及び第２の電気的パス７２を更に備えている。第１の電気的パス７１は、上述したように、バイアス電源６２と下部電極１８を互いに電気的に接続する。
【0052】
第２の電気的パス７２は、第１の電気的パス７１及び下部電極１８とは別の電気的パスである。一実施形態において、第２の電気的パス７２は、下部電極１８又は第１の電気的パス７１からエッジリングＦＲにバイアス電力ＬＦを供給するように設けられている。一実施形態においては、第２の電気的パス７２は、下部電極１８から延びており、下部電極１８からエッジリングＦＲにバイアス電力を供給するように設けられている。図１に示す実施形態では、第２の電気的パス７２は、下部電極１８と一つ以上の電極７３を互いに電気的に接続する。一つ以上の電極７３は、エッジリングＦＲの直下に設けられている。一実施形態において、一つ以上の電極７３は、絶縁領域２７の中に設けられている。或いは、一つ以上の電極７３は、静電チャック２０のエッジリング載置領域内に設けられていてもよい。プラズマ処理装置１は、一つ以上の電極７３として、軸線ＡＸの周りで延在する単一の環状の電極７３を備えていてもよい。或いは、プラズマ処理装置１は、一つ以上の電極７３として、軸線ＡＸに対して周方向に沿って配列された複数の電極７３を備えていてもよい。複数の電極７３は、等間隔で配列されていてもよい。
【0053】
プラズマ処理装置１は、インピーダンス調整器７７を更に備えている。インピーダンス調整器７７は、第２の電気的パス７２に可変インピーダンスを提供する。一実施形態においてインピーダンス調整器７７は、可変インピーダンス素子を含む。可変インピーダンス素子は、第２の電気的パス７２上に設けられる。インピーダンス調整器７７の可変インピーダンス素子は、第２の電気的パス７２のインピーダンスを変更可能な素子であれば任意の素子であり得る。インピーダンス調整器７７の可変インピーダンス素子は、単一の部材から構成されていてもよく、複数の部材から構成されていてもよい。一実施形態において、インピーダンス調整器７７の可変インピーダンス素子は、可変容量コンデンサであり得る。可変容量コンデンサの一端は、下部電極１８に電気的に接続され、可変容量コンデンサの他端は、一つ以上の電極７３に電気的に接続される。別の実施形態において、インピーダンス調整器７７は、複数の直列回路の並列接続から構成された回路であってもよい。複数の直列回路の各々は、固定インピーダンス素子とスイッチング素子の直列接続を含み得る。固定インピーダンス素子は、例えば固定容量コンデンサである。
【0054】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備え得る。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。
【0055】
プラズマ処理装置１においてプラズマエッチングが行われる場合には、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦが供給されることにより、内部空間１０ｓでガスが励起される。その結果、内部空間１０ｓの中で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／又はラジカルといった化学種により、基板Ｗが処理される。例えば、基板がエッチングされる。
【0056】
プラズマ処理装置１によれば、インピーダンス調整器７７によって第２の電気的パス７２のインピーダンスを調整することが可能である。第２の電気的パス７２のインピーダンスの調整により、下部電極１８、静電チャック２０、及び基板Ｗを含む電気的パスのインピーダンスと第２の電気的パス７２のインピーダンスとの比率を調整することができる。したがって、プラズマ処理装置１によれば、基板Ｗに供給される電力のパワーレベルとエッジリングＦＲに供給される電力のパワーレベルとの比率を調整することができる。その結果、プラズマ処理装置１によれば、基板Ｗのエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板Ｗの領域上のプラズマの密度を調整することが可能となる。また、このプラズマ処理装置１は、第２の電気的パス７２を付加することにより、簡易に構成され得る。なお、バイアス電力ＬＦに加えて高周波電力ＨＦが下部電極１８に供給される場合には、バイアス電力ＬＦ及び高周波電力ＨＦの双方が第２の電気的パス７２を介してエッジリングＦＲに供給される。この場合には、バイアス電力ＬＦに加えて高周波電力ＨＦが基板ＷとエッジリングＦＲに分配されるので、基板Ｗのエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板Ｗの領域上のプラズマの密度とが均一化され得る。
【0057】
また、基板Ｗの上方におけるシース（プラズマシース）の上端位置とエッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置との差を解消又は減少させるために、インピーダンス調整器７７を用いて第２の電気的パス７２のインピーダンスを調整することができる。なお、上端位置とは、上端の鉛直方向における位置を意味する。
【0058】
エッジリングＦＲが消耗してその厚みが小さくなっている場合には、エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置が、基板Ｗの上方におけるシースの上端位置よりも低くなる。基板Ｗの上方におけるシースの上端位置とエッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置との差は、第２の電気的パス７２のインピーダンスを低下させてエッジリングＦＲに与える負バイアスを増加させることにより、解消又は減少され得る。第２の電気的パス７２のインピーダンスは、インピーダンス調整器７７によって調整される。基板Ｗの上方におけるシースの上端位置とエッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置との差が解消又は減少されると、イオンが基板Ｗのエッジに対して垂直に供給される。
【0059】
第２の電気的パス７２のインピーダンスを低下させてエッジリングＦＲに与える負バイアスを増加させると、エッジリングＦＲの上方でシースが厚くなる。エッジリングＦＲの上方でシースが厚くなると、第２の電気的パス７２からエッジリングＦＲを介してプラズマに至る経路の高周波電力ＨＦのインピーダンスが大きくなる。一方、エッジリングＦＲに与える負バイアスを増加させるために第２の電気的パス７２のインピーダンスを低下させることは、エッジリングＦＲに供給される電力（高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦ）のパワーレベルの増加をもたらす。したがって、エッジリングＦＲに与える負バイアスを増加させることにより第２の電気的パス７２からエッジリングＦＲを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが増加しても、エッジリングＦＲに供給される高周波電力ＨＦの低下が抑制される。その結果、基板Ｗのエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板Ｗの領域上のプラズマの密度の差を抑制しつつ、基板Ｗのエッジに対して垂直にイオンを供給することが可能となる。
【0060】
一実施形態において、第１の電気的パス７１は、軸線ＡＸに対して周方向において均一に下部電極１８に電力を分配するように構成されていてもよい。一実施形態において、第１の電気的パス７１は、複数の導電ライン７１ａを含んでいてもよい。複数の導電ライン７１ａは、下部電極１８とバイアス電源６２を互いに電気的に接続し、且つ、複数の位置で下部電極１８に接続する。複数の位置は、軸線ＡＸから等しい距離を有し、且つ、軸線ＡＸに対して周方向に等間隔で配列されている。この実施形態によれば、第１の電気的パス７１を介して下部電極１８に均一に電力を供給することが可能となる。
【0061】
一実施形態において、第１の電気的パス７１は、共通導電ライン７１ｃを更に含んでいてもよい。共通導電ライン７１ｃは、複数の導電ライン７１ａの各々とバイアス電源６２とを電気的に接続している。即ち、複数の導電ライン７１ａは、共通導電ライン７１ｃから分岐している。複数の導電ライン７１ａは、共通導電ライン７１ｃから軸線ＡＸに対して径方向に沿って延び、且つ、周方向において等間隔で配列されていてもよい。
【0062】
一実施形態において、第２の電気的パス７２は、軸線ＡＸに対して周方向において均一にエッジリングＦＲに電力を分配するように構成されていてもよい。一実施形態において、第２の電気的パス７２は、少なくとも部分的に軸線ＡＸ上で延在していてもよい。インピーダンス調整器７７も、軸線ＡＸ上に設けられていてもよい。一実施形態において、第２の電気的パス７２は、共通導電ライン７２ｃを含んでいてもよい。共通導電ライン７２ｃは、下部電極１８とインピーダンス調整器７７とを互いに電気的に接続している。共通導電ライン７２ｃの数は、一つであってもよく、複数であってもよい。
【0063】
一実施形態において、共通導電ライン７２ｃは、軸線ＡＸ上で下部電極１８から延在していてもよい。また、第２の電気的パス７２は、複数の導電ライン７２ａを更に含んでいてもよい。複数の導電ライン７２ａは、軸線ＡＸに対して径方向に延在する。一実施形態において、複数の導電ライン７２ａは、軸線ＡＸに対して周方向において等間隔で配列されていてもよい。
【0064】
インピーダンス調整器７７は、共通導電ライン７２ｃと複数の導電ライン７２ａの各々との間で電気的に接続されている。インピーダンス調整器７７は、軸線ＡＸ上に設けられ、軸線ＡＸ上で共通導電ライン７２ｃに接続されていてもよい。複数の導電ライン７２ａは、複数の位置でエッジリングにバイアス電力ＬＦを供給するように構成されている。一実施形態では、複数の導電ライン７２ａは、複数の位置で一つ以上の電極７３に接続している。複数の位置は、軸線ＡＸから等しい距離を有し、且つ、軸線ＡＸに対して周方向に等間隔で配列されていてもよい。この実施形態によれば、第２の電気的パス７２を介してエッジリングＦＲに均一に電力を供給することが可能となる。
【0065】
以下、図３を参照する。図３は、インピーダンス調整器である可変容量コンデンサの一例の構造を概略的に示す図である。一実施形態においては、図３に示すように、インピーダンス調整器７７である可変容量コンデンサは、筒状の導体７７ｃ及び液体供給器７７ｓを含んでいてもよい。この実施形態において、共通導電ライン７２ｃは、棒状（例えば円柱状）の導体であり得る。筒状の導体７７ｃは、共通導電ライン７２ｃの周りで延在している。導体７７ｃには、複数の導電ライン７２ａが接続されている。導体７７ｃは、共通導電ライン７２ｃと共に容器７７ａを形成する。導体７７ｃは、共通導電ライン７２ｃから離間している。導体７７ｃと共通導電ライン７２ｃとの間の開口は、底部７７ｂによって閉じられていてもよい。底部７７ｂは、絶縁性の材料から形成され得る。液体供給器７７ｓは、容器７７ａ内に液体を供給するように構成されている。この液体は、誘電性を有する。この液体は、限定されるものではないが、フッ素系の冷媒であり得る。この実施形態では、容器７７ａ内の液体の体積を液体供給器７７ｓによって制御することにより、インピーダンス調整器７７である可変容量コンデンサのキャパシタンスを制御することが可能である。
【0066】
以下、図４を参照する。図４は、インピーダンス調整器である可変容量コンデンサの別の一例の構造を概略的に示す図である。一実施形態において、インピーダンス調整器７７である可変容量コンデンサは、筒状の導体７７ｆ、筒状の誘電体７７ｇ、及び駆動装置７７ｈを含んでいてもよい。この実施形態において、共通導電ライン７２ｃは、棒状（例えば円柱状）の導体であり得る。導体７７ｆは、共通導電ライン７２ｃの周りで延在している。導体７７ｆには、複数の導電ライン７２ａが接続されている。導体７７ｆは、共通導電ライン７２ｃから離間している。筒状の誘電体７７ｇは、共通導電ライン７２ｃと導体７７ｆとの間に設けられている。換言すると、共通導電ライン７２ｃは、誘電体７７ｇの内孔の中に挿入されている。駆動装置７７ｈは、誘電体７７ｇを、共通導電ライン７２ｃに沿って移動させるように構成されている。この実施形態では、共通導電ライン７２ｃと筒状の導体７７ｆとの間の空間における誘電体７７ｇの挿入長さを駆動装置７７ｈによって制御することができる。かかる挿入長さの制御により、インピーダンス調整器７７である可変容量コンデンサのキャパシタンスを制御することが可能である。なお、インピーダンス調整器７７は、キャパシタンス又はインダクタンスを変更することが可能であれば、任意の構造を有する可変インピーダンス素子を含んでいてもよい。
【0067】
【0068】
プラズマ処理装置１Ｂは、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向を基板Ｗのエッジに対して垂直方向に補正するために、シース調整器７４を更に備えている。シース調整器７４は、エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置を調整するように構成されている。シース調整器７４は、エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置と基板Ｗの上方でのシースの上端位置との差を解消するか又は減少させるように、エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置を調整する。
【0069】
シース調整器７４は、エッジリングＦＲに電圧ＶＮを印加するように構成された電源である。電圧ＶＮは負極性を有し得る。この実施形態において、シース調整器７４は、フィルタ７５及び導線７６を介してエッジリングＦＲに接続されている。フィルタ７５は、シース調整器７４に流入する高周波電力を遮断するか又は低減させるためのフィルタである。
【0070】
電圧ＶＮは、直流電圧又は高周波電圧であり得る。電圧ＶＮのレベルは、エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置の調整量を定める。エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置の調整量、即ち電圧ＶＮのレベルは、エッジリングＦＲの厚みを反映するパラメータに応じて決定される。このパラメータは、光学的又は電気的に測定されるエッジリングＦＲの厚みの測定値、光学的又は電気的に測定されるエッジリングＦＲの上面の鉛直方向における位置、又はエッジリングＦＲがプラズマに晒された時間長であり得る。電圧ＶＮのレベルは、かかるパラメータと電圧ＶＮのレベルとの間の所定の関係を用いて決定される。例えば、パラメータと電圧ＶＮのレベルとの間の所定の関係は、エッジリングＦＲの厚みが減少すると電圧ＶＮの絶対値が増加するように、予め定められている。決定されたレベルを有する電圧ＶＮがエッジリングＦＲに印加されると、エッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置と基板Ｗの上方でのシースの上端位置との差が解消又は減少される。
【0071】
一実施形態において、電圧ＶＮのレベルは、制御部ＭＣによって決定され得る。上述したパラメータと電圧ＶＮのレベルとの間の所定の関係は、関数又はテーブル形式のデータとして、制御部ＭＣの記憶装置に格納されていてもよい。制御部ＭＣは、決定したレベルを有する電圧ＶＮをエッジリングＦＲに印加するように、シース調整器７４を制御し得る。
【0072】
なお、電圧ＶＮは、パルス状の高周波電圧又はパルス状の直流電圧であってもよい。即ち、電圧ＶＮは、周期的にエッジリングＦＲに印加されてもよい。電圧ＶＮとしてパルス状の直流電圧が周期的にエッジリングＦＲに印加される場合には、電圧ＶＮがエッジリングＦＲに印加されている期間において、電圧ＶＮのレベルが変化してもよい。
【0073】
シース調整器７４によってエッジリングＦＲの上方でのシースの上端位置が補正されると、第２の電気的パス７２からエッジリングＦＲを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなる。第２の電気的パス７２からエッジリングＦＲを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなると、エッジリングＦＲに供給される電力（高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦ）のパワーレベルが減少する。一方、基板Ｗに供給される電力（高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦ）のパワーレベルは、相対的に増加する。かかるパワーレベルの差は、インピーダンス調整器７７を用いて第２の電気的パス７２のインピーダンスを調整することにより、解消するか又は減少される。したがって、プラズマ処理装置１Ｂによれば、基板Ｗのエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板Ｗの領域上のプラズマの密度との差を解消するか又は減少させることが可能となる。
【0074】
なお、図５に示した例では、シース調整器７４である電源は、上述したように、導線７６を介してエッジリングＦＲに接続されている。この電源は、エッジリングＦＲではなく、図５において点線７６ａで示されるように、導線７６を介して第２の電気的パス７２に接続されていてもよい。
【0075】
以下、図６及び図７を参照する。図６は、更に別の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７は、図６に示すプラズマ処理装置において用いられるエッジリングの例を示す図である。以下、図６に示すプラズマ処理装置１Ｃの構成のうち、上述のプラズマ処理装置１と異なる構成について説明する。図６及び図７に示すように、プラズマ処理装置１Ｃは、エッジリングＦＲではなくエッジリングＦＲＣを用いている。また、プラズマ処理装置１Ｃは、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向を基板Ｗのエッジに対して垂直方向に補正するために、シース調整器７４Ｃを更に備えている。
【0076】
エッジリングＦＲＣは、第１環状部ＦＲ１及び第２環状部ＦＲ２を有している。第１環状部ＦＲ１及び第２環状部ＦＲ２は、互いから分離されている。第１環状部ＦＲ１は、環状且つ板状をなしており、軸線ＡＸの周りで延在するようにエッジリング載置領域上に載置される。基板Ｗは、そのエッジが第１環状部ＦＲ１の上又は上方に位置するように基板載置領域上に載置される。第２環状部ＦＲ２は、環状且つ板状をなしており、軸線ＡＸの周りで延在するようにエッジリング載置領域上に載置される。第２環状部ＦＲ２は、径方向において第１環状部ＦＲ１の外側に位置している。
【0077】
シース調整器７４Ｃは、エッジリングＦＲＣの上面の鉛直方向における位置を調整するためにエッジリングＦＲＣを上方に移動させるように構成された移動装置である。具体的には、シース調整器７４Ｃは、第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置を調整するために第２環状部ＦＲ２を上方に移動させるように構成されている。一例において、シース調整器７４Ｃは、駆動装置７４ａ及びシャフト７４ｂを含む。シャフト７４ｂは、第２環状部ＦＲ２を支持しており、第２環状部ＦＲ２から下方に延在している。駆動装置７４ａは、シャフト７４ｂを介して第２環状部ＦＲ２を鉛直方向に移動させるための駆動力を発生するように構成されている。
【0078】
エッジリングＦＲＣが消耗して第２環状部ＦＲ２の厚みが小さくなると、エッジリングＦＲＣの上方でのシースの上端位置が、基板Ｗの上方でのシースの上端位置よりも低くなる。その結果、シースの上端が基板Ｗのエッジの近傍で傾斜して、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向が鉛直方向に対して傾いた方向となる。
【0079】
イオンの進行方向を鉛直方向に補正するために、シース調整器７４Ｃは、エッジリングＦＲＣの上方でのシースの上端位置を調整するように構成されている。シース調整器７４Ｃは、エッジリングＦＲＣの上方でのシースの上端位置と基板Ｗの上方でのシースの上端位置との差を解消するか又は減少させるように、エッジリングＦＲＣの上方でのシースの上端位置を調整する。具体的には、シース調整器７４Ｃは、第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置を、静電チャック２０上での基板Ｗの上面の鉛直方向における位置に一致させるように、第２環状部ＦＲ２を上方に移動させる。
【0080】
シースの上端位置の調整量、即ち第２環状部ＦＲ２の移動量は、エッジリングＦＲＣの厚み、即ち第２環状部ＦＲ２の厚みを反映するパラメータに応じて決定される。このパラメータは、光学的又は電気的に測定される第２環状部ＦＲ２の厚みの測定値、光学的又は電気的に測定される第２環状部ＦＲ２の上面の鉛直方向における位置、又はエッジリングＦＲＣがプラズマに晒された時間長であり得る。第２環状部ＦＲ２の移動量は、かかるパラメータと第２環状部ＦＲ２の移動量との間の所定の関係を用いて決定される。例えば、パラメータと第２環状部ＦＲ２の移動量との間の所定の関係は、第２環状部ＦＲ２の厚みが減少すると第２環状部ＦＲ２の移動量が増加するように、予め定められている。決定された移動量だけ第２環状部ＦＲ２が上方に移動されると、エッジリングＦＲＣの上方でのシースの上端位置と基板Ｗの上方でのシースの上端位置との差が解消又は減少される。
【0081】
プラズマ処理装置１Ｃにおいて、制御部ＭＣは、上述したように第２環状部ＦＲ２の移動量を決定し得る。上述したパラメータと第２環状部ＦＲ２の移動量との間の所定の関係は、関数又はテーブル形式のデータとして、制御部ＭＣの記憶装置に格納されていてもよい。制御部ＭＣは、決定した移動量だけ第２環状部ＦＲ２を上方に移動させるよう、シース調整器７４Ｃを制御し得る。
【0082】
シース調整器７４Ｃによってシースの上端位置が補正されると、第２の電気的パス７２からエッジリングＦＲＣを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなる。これは、第２環状部ＦＲ２と電極７３との間の間隙が広くなるからである。第２の電気的パス７２からエッジリングＦＲＣを介してプラズマに至る経路のインピーダンスが大きくなると、エッジリングＦＲＣに供給される電力（高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦ）のパワーレベルが減少する。一方、基板Ｗに供給される電力（高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＬＦ）のパワーレベルは、相対的に増加する。かかるパワーレベルの差は、インピーダンス調整器７７を用いて第２の電気的パス７２のインピーダンスを調整することにより、解消又は減少される。したがって、プラズマ処理装置１Ｃによれば、基板Ｗのエッジの近傍のプラズマの密度とエッジよりも内側の基板Ｗの領域上のプラズマの密度との差を解消又は減少させることが可能となる。
【0083】
図８は、エッジリングの別の例を示す図である。図８に示すエッジリングＦＲＣでは、第１環状部ＦＲ１は、内周部及び外周部を有している。内周部の上面の鉛直方向における位置は、外周部の上面の鉛直方向における高さ方向の位置よりも低い。基板Ｗは、そのエッジが第１環状部ＦＲ１の内周部の上又は上方に位置するように基板載置領域上に載置される。第２環状部ＦＲ２は、基板Ｗのエッジを囲むように、第１環状部ＦＲ１の内周部上に配置される。即ち、図８に示すエッジリングＦＲＣでは、第２環状部ＦＲ２は、第１環状部ＦＲ１の外周部の内側に配置される。図８に示すエッジリングＦＲＣが用いられる場合には、シース調整器７４Ｃのシャフト７４ｂは、第２環状部ＦＲ２から、第１環状部ＦＲ１の内周部を貫通して下方に延在している。
【0084】
以下、図９及び図１０を参照する。図９及び図１０は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の電気的パスを示す図である。以下、図９及び図１０に示す第２の電気的パス７２の構成に関して、上述した種々の実施形態のプラズマ処理装置の第２の電気的パスの構成と異なる点について説明する。図９及び図１０に示す第２の電気的パス７２は、第１の電気的パス７１からエッジリングＦＲにバイアス電力ＬＦを供給するように設けられている。即ち、図９及び図１０に示す第２の電気的パス７２は、下部電極１８ではなく、第１の電気的パス７１から延びている。具体的に、図９及び図１０に示す第２の電気的パス７２の共通導電ライン７２ｃは、第１の電気的パス７１とインピーダンス調整器７７との間で接続されている。図９に示す第１の電気的パス７１は、共通の導電ラインから複数の導電ラインに分岐している。第１の電気的パス７１の複数の導電ラインは、インピーダンス調整器７７の周囲の空間で延在しており、下部電極１８に接続する共通の導電ラインに合流している。一方、図１０に示す第１の電気的パス７１は、その一端と他端との間で分岐されていない。
【0085】
以下、図１１を参照する。図１１は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の電気的パスを示す図である。図１１に示すように、インピーダンス調整器７７は、軸線ＡＸ上に配置されていなくてもよい。また、図１１に示すように、複数の第２の電気的パス７２及び複数のインピーダンス調整器７７が用いられていてもよい。複数の第２の電気的パス７２の各々は、下部電極１８からエッジリングＦＲにバイアス電力ＬＦを供給するように設けられている。図１１に示す例では、複数の第２の電気的パス７２の各々は、複数の第２の電気的パス７２の各々は、下部電極１８を一つ以上の電極７３に接続している。複数のインピーダンス調整器７７はそれぞれ、複数の第２の電気的パス７２に可変インピーダンスを与える。複数のインピーダンス調整器７７の各々は、上述した種々の例示的実施形態におけるインピーダンス調整器７７の構成と同じ構成を有するインピーダンス調整器であり得る。複数の第２の電気的パス７２は、軸線ＡＸの周りで回転対称に配置されていてもよい。また、複数のインピーダンス調整器７７は、軸線ＡＸの周りで回転対称に配置されていてもよい。なお、複数のインピーダンス調整器７７の各々は、一つ以上の電極７３に対して複数の接点でそれぞれ接続された複数の配線を介して、一つ以上の電極７３に接続されていてもよい。
【0086】
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。
【0087】
別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１，１Ｂ，１Ｃとは異なる容量結合型のプラズマ処理装置であってもよい。更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、誘導結合型プラズマ処理装置であってもよい。また、更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ処理装置であってもよい。また、更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、マイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。
【0088】
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】
【0089】
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１６…基板支持器、１８…下部電極、２０…静電チャック、６１…高周波電源、６２…バイアス電源、７１…第１の電気的パス、７２…第２の電気的パス、７３…電極、７７…インピーダンス調整器、ＦＲ…エッジリング、Ｗ…基板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】