JP7325294B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

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Description

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。
基板に対するプラズマ処理では、プラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持器を備える。基板支持器は、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。基板支持器上にはエッジリングが搭載される。基板は、エッジリングによって囲まれた領域内に配置される。エッジリングは、フォーカスリングと呼ばれることがある。
基板支持器は、エッジリングを保持するように構成された静電チャックを有することがある。エッジリングを保持するように構成された静電チャックは、双極型の静電チャックであり、二つの電極を備える。このような静電チャックを有するプラズマ処理装置は、下記の特許文献１に記載されている。
特開２０１６－１２２７４０号公報
エッジリングを保持するために静電チャックの二つの電極に設定される電位を切り替える際にエッジリングと基板との間で発生し得る放電を抑制することが求められている。
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、一つ以上の電源、高周波電源、バイアス電源、及び制御部を備える。基板支持器は、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。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、第１の電極及び第２の電極を有する。静電チャックは、第１の電極及び第２の電極のそれぞれに設定される電位に応じて発生する静電気力によりエッジリングを保持するように構成されている。一つ以上の電源は、第１の電極及び第２の電極に電気的に接続されている。高周波電源は、チャンバ内でプラズマを生成するために高周波電力を供給するように構成されている。バイアス電源は、下部電極にバイアス電力を供給するように構成されている。制御部は、一つ以上の電源、高周波電源、及びバイアス電源を制御するように構成されている。制御部は、基板支持器上に載置された基板に対して第１のプラズマ処理を実行するために高周波電源及びバイアス電源を制御する。制御部は、第１のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を、互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御する。制御部は、基板支持器上に載置された基板に対して第２のプラズマ処理を実行するために高周波電源及びバイアス電源を制御する。制御部は、第２のプラズマ処理の実行期間における高周波電力又はバイアス電力の少なくとも一方の電力の実効値を第１のプラズマ処理の実行期間における該少なくとも一方の電力の実効値と異なる値に設定する。制御部は、第２のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち他方の電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御する。制御部は、切替期間において、チャンバ内でプラズマが生成されている状態で、第１の電極及び第２の電極のそれぞれの電位を上記一方の電位から上記他方の電位に切り替えるように、一つ以上の電源を制御する。切替期間は、第１のプラズマ処理の実行期間と第２のプラズマ処理の実行期間との間の期間である。
一つの例示的実施形態によれば、エッジリングを保持するために静電チャックの二つの電極に設定される電位を切り替える際にエッジリングと基板との間で発生し得る放電を抑制することが可能となる。
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。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の基板支持器の部分拡大断面図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックにおける第１の電極及び第２の電極の例示的レイアウトを示す平面図である。 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。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する一例のタイミングチャートである。 図６の（ａ）は一例の基板の部分拡大断面図であり、図６の（ｂ）は工程ＳＴ１の実行後の一例の基板の部分拡大断面図であり、図６の（ｃ）は工程ＳＴ２の実行後の一例の基板の部分拡大断面図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する別の例のタイミングチャートである。 図８の（ａ）及び図８の（ｂ）は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する更に別の例のタイミングチャートである。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する更に別の例のタイミングチャートである。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する更に別の例のタイミングチャートである。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する更に別の例のタイミングチャートである。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
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、一つ以上の電源、高周波電源、バイアス電源、及び制御部を備える。基板支持器は、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。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、第１の電極及び第２の電極を有する。静電チャックは、第１の電極及び第２の電極のそれぞれに設定される電位に応じて発生する静電気力によりエッジリングを保持するように構成されている。一つ以上の電源は、第１の電極及び第２の電極に電気的に接続されている。高周波電源は、チャンバ内でプラズマを生成するために高周波電力を供給するように構成されている。バイアス電源は、下部電極にバイアス電力を供給するように構成されている。制御部は、一つ以上の電源、高周波電源、及びバイアス電源を制御するように構成されている。制御部は、基板支持器上に載置された基板に対して第１のプラズマ処理を実行するために高周波電源及びバイアス電源を制御する。制御部は、第１のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を、互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御する。制御部は、基板支持器上に載置された基板に対して第２のプラズマ処理を実行するために高周波電源及びバイアス電源を制御する。制御部は、第２のプラズマ処理の実行期間における高周波電力又はバイアス電力の少なくとも一方の電力の実効値を第１のプラズマ処理の実行期間における該少なくとも一方の電力の実効値と異なる値に設定する。制御部は、第２のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち他方の電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御する。制御部は、切替期間において、チャンバ内でプラズマが生成されている状態で、第１の電極及び第２の電極のそれぞれの電位を上記一方の電位から上記他方の電位に切り替えるように、一つ以上の電源を制御する。切替期間は、第１のプラズマ処理の実行期間と第２のプラズマ処理の実行期間との間の期間である。
上記実施形態では、第１の電極の電位及び第２の電極の電位は、第１のプラズマ処理の実行期間において、互いに同じ電位又は互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定される。即ち、静電チャックは、第１のプラズマ処理の実行期間において、単極モード及び双極モードのうち一方のモードで機能する。第１の電極の電位及び第２の電極の電位は、第２のプラズマ処理の実行期間において、互いに同じ電位又は互いに異なる電位のうち他方の電位にそれぞれ設定される。即ち、静電チャックは、第２のプラズマ処理の実行期間において、単極モード又は双極モードのうち他方のモードで機能する。上記実施形態では、第１のプラズマ処理の実行期間と第２のプラズマ処理の実行期間の間の切替期間において静電チャックのモードが一方のモードから他方のモードに切り替えられる。切替期間においては、チャンバ内でプラズマが生成されているので、基板とエッジリングとの間で大きな電位差が発生することが抑制される。したがって、上記実施形態によれば、エッジリングを保持するために静電チャックの二つの電極に設定される電位を切り替える際にエッジリングと基板との間で発生し得る放電を抑制することが可能となる。
一つの例示的実施形態において、第１のプラズマ処理の実行期間における少なくとも一方の電力の実効値は、第２のプラズマ処理の実行期間における少なくとも一方の電力の実効値よりも大きくてもよい。一つの例示的実施形態において、制御部は、第１のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を互いに同一の電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御してもよい。制御部は、第２のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を互いに異なる電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、第１のプラズマ処理の実行期間における少なくとも一方の電力の実効値は、第２のプラズマ処理の実行期間における少なくとも一方の電力の実効値よりも小さくてもよい。一つの例示的実施形態において、制御部は、第１のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を互いに異なる電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御してもよい。制御部は、第２のプラズマ処理の実行期間における第１の電極の電位及び第２の電極の電位を互いに同一の電位にそれぞれ設定するように一つ以上の電源を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、制御部は、切替期間において、高周波電力又はバイアス電力の少なくとも一方の電力のレベルを変化させるように高周波電源及びバイアス電源を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、切替期間は第１のプラズマ処理の実行期間の直後の期間であってもよい。制御部は、切替期間において、高周波電力又はバイアス電力の少なくとも一方の電力のレベルを、第１のプラズマ処理の実行期間における該少なくとも一方のレベルに対して徐々に減少させるように高周波電源及びバイアス電源を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、切替期間は第２のプラズマ処理の実行期間の直前の期間であってもよい。制御部は、切替期間において、高周波電力又はバイアス電力の少なくとも一方の電力のレベルを、第２のプラズマ処理の実行期間における該少なくとも一方の電力のレベルに向けて徐々に増加させるように高周波電源及びバイアス電源を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、制御部は、切替期間と第２のプラズマ処理の実行期間との間で、高周波電力の供給及びバイアス電力の供給を停止するように、高周波電源及びバイアス電源を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、第１のプラズマ処理の実行期間と第２のプラズマ処理の実行期間との間で、高周波電力のレベル及び／又はバイアス電力のレベルがゼロに設定されなくてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理のための第１の処理ガス及び第２のプラズマ処理のための第２の処理ガスをチャンバ内に供給するように構成されたガス供給部を更に備えていてもよい。制御部は、第１のプラズマ処理の実行期間における第１の処理ガスの流量を、切替期間において維持するようにガス供給部を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第１のプラズマ処理のための第１の処理ガス、第２のプラズマ処理のための第２の処理ガス、及び不活性ガスをチャンバ内に供給するように構成されたガス供給部を更に備えていてもよい。制御部は、切替期間においてチャンバ内に不活性ガスのみを供給するようにガス供給部を制御してもよい。
一つの例示的実施形態において、第１の電極及び第２の電極は、鉛直方向に延びる軸線周りで周方向に延在しており、第１の電極は第２の電極よりも該軸線の近くで延在していてもよい。
一つの例示的実施形態において、第１の電極及び第２の電極には、互いに同じ電位として互いに同じ正の電位がそれぞれ設定されてもよい。また、互いに異なる電位として、第１の電極には正の電位及び負の電位のうち一方の電位が設定されてもよく、第２の電極には正の電位及び負の電位のうち他方の電位が設定されてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、静電チャックとエッジリング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更に備えていてもよい。制御部は、切替期間において間隙への伝熱ガスの供給を停止するように伝熱ガス供給部を制御してもよい。
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基板支持器上に載置された基板に対して第１のプラズマ処理を実行する工程を含む。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、第１の電極及び第２の電極のそれぞれに設定される電位に応じてエッジリングを保持するように構成されている。第１のプラズマ処理の実行期間において、第１の電極の電位及び第２の電極の電位が互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定される。プラズマ処理方法は、チャンバ内で基板支持器上に載置された上記基板に対して第２のプラズマ処理を実行する工程を更に含む。第２のプラズマ処理の実行期間において、プラズマ生成用の高周波電力又は下部電極に供給されるバイアス電力のうち少なくとも一方の電力の実効値が、第１のプラズマ処理の実行期間における該少なくとも一方の電力の実効値と異なる値に設定される。第２のプラズマ処理の実行期間において、第１の電極の電位及び第２の電極の電位が互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち他方の電位にそれぞれ設定される。プラズマ処理方法は、切替期間において、チャンバ内でプラズマが生成されている状態で、第１の電極及び第２の電極のそれぞれの電位を上記一方の電位から上記他方の電位に切り替える工程を更に含む。切替期間は、第１のプラズマ処理の実行期間と第２のプラズマ処理の実行期間との間の期間である。
一つの例示的実施形態において、基板は、第１の膜及び第２の膜を有していてもよい。第１のプラズマ処理により第１の膜がエッチングされてもよく、第２のプラズマ処理により第２の膜がエッチングされてもよい。
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、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。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。
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。
プラズマ処理装置１は、基板支持器１６を更に備えている。基板支持器１６は、チャンバ１０の中、即ち内部空間１０ｓの中で基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有し得る。基板支持器１６は、支持体１５によって支持されている。支持体１５は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持体１５は、略円筒形状を有している。支持体１５は、石英といった絶縁材料から形成されている。
基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を含んでいる。基板支持器１６は、電極プレート１９を更に含んでいてもよい。電極プレート１９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は、電極プレート１９上に設けられている。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は、電極プレート１９に電気的に接続されている。
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。
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０上には、エッジリングＥＲが搭載される。エッジリングＥＲは、環形状を有している。エッジリングＥＲは、例えばシリコン又は炭化ケイ素から形成されている。静電チャック２０は、エッジリングＥＲを静電気力により保持するように構成されている。基板Ｗは、基板支持器１６上、且つ、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。基板Ｗは、静電チャック２０上に載置されて、静電チャック２０によって保持され得る。
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）との間の間隙に供給する。
プラズマ処理装置１は、筒状部２８及び絶縁部２９を更に備え得る。筒状部２８は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。筒状部２８は、支持体１５の外周に沿って延在している。筒状部２８は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部２８は、電気的に接地されている。絶縁部２９は、筒状部２８上に設けられている。絶縁部２９は、絶縁性を有する材料から形成されている。絶縁部２９は、例えば石英といったセラミックから形成されている。絶縁部２９は、略円筒形状を有している。絶縁部２９は、電極プレート１９の外周、下部電極１８の外周、及び静電チャック２０の外周に沿って延在している。
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、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。
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。
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。
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。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。複数のガスソースは、後述する第１の処理ガス用の一つ以上のガスソースを含む。複数のガスソースは、後述する第２の処理ガス用の一つ以上のガスソースを更に含む。複数のガスソースは、不活性ガスのガスソースを更に含み得る。不活性ガスは、例えば希ガスであり得る。
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つ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。
筒状部２８とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフル部材４８が設けられている。バッフル部材４８は、板状の部材であり得る。バッフル部材４８は、例えば、アルミニウム製の板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。このバッフル部材４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフル部材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の中の圧力を減圧することができる。
プラズマ処理装置１は、高周波電源６１を更に備える。高周波電源６１は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを発生する電源である。高周波電力ＨＦの周波数は、限定されるものではないが、２７～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。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、整合器６１ｍ及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。整合器６１ｍは、整合回路を有している。整合器６１ｍの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器６１ｍの整合回路のインピーダンスは、高周波電源６１の負荷からの反射を低減させるように調整される。なお、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、整合器６１ｍを介して上部電極３０に接続されていてもよい。
プラズマ処理装置１は、バイアス電源６２を更に備える。バイアス電源６２は、基板Ｗにイオンを引き込むために用いられるバイアス電力ＢＰを発生する。バイアス電源６２は、電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。
一実施形態において、バイアス電源６２は、高周波電力を発生する高周波電源であってもよい。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、高周波電力ＨＦの周波数よりも低い。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、例えば、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。この実施形態において、バイアス電源６２は、整合器６２ｍ及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続される。整合器６２ｍは、整合回路を有している。整合器６２ｍの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器６２ｍの整合回路のインピーダンスは、バイアス電源６２の負荷からの反射を低減させるように調整される。
別の実施形態において、バイアス電源６２は、負極性の直流電圧のパルスを断続的に又は周期的に下部電極１８に印加する直流電源装置であってもよい。例えば、バイアス電源６２は、１ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲内の周波数によって規定される周期で、負極性の直流電圧のパルスを下部電極１８に印加してもよい。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、直流電源装置６４を更に備えていてもよい。直流電源装置６４は、上部電極３０に接続されている。直流電源装置６４は、直流電圧、例えば負極性の直流電圧を上部電極３０に印加するように構成されている。直流電源装置６４は、直流電圧のパルスを断続的又は周期的に上部電極３０に印加してもよい。
プラズマ処理装置１においてプラズマ処理が実行されるときには、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦが供給されることにより、内部空間１０ｓの中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。バイアス電力ＢＰが下部電極１８に供給される場合には、イオンは基板Ｗに向けて加速される。
プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備える。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。後述する種々の実施形態に係るプラズマ処理方法は、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において実行され得る。
以下、図１と共に、図２及び図３を参照する。図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の基板支持器の部分拡大断面図である。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックにおける第１の電極及び第２の電極の例示的レイアウトを示す平面図である。静電チャック２０は、窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムのような誘電体から形成された本体を有する。静電チャック２０は、その本体内に幾つかの電極を有する。これらの電極は、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏを含み得る。これらの電極は、電極２０ｅを更に含み得る。
一実施形態において、静電チャック２０は、第１の領域２０ａ及び第２の領域２０ｂを有する。第１の領域２０ａは、平面視において略円形の領域である。第１の領域２０ａの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。軸線ＡＸは、チャンバ１０の中心軸線であってもよい。第１の領域２０ａは、その上に載置される基板を支持するように構成されている。第１の領域２０ａ内且つ本体内には、電極２０ｅが設けられている。電極２０ｅは、導電性の膜であり得る。電極２０ｅには、直流電源６７が電気的に接続されている。直流電源６７からの直流電圧が電極２０ｅに印加されると基板Ｗと静電チャック２０の第１の領域２０ａとの間で静電気力（引力）が発生する。発生した静電気力により、基板Ｗは静電チャック２０の第１の領域２０ａに引き付けられて、静電チャック２０によって保持される。
第２の領域２０ｂは、平面視において環状の領域である。第２の領域２０ｂは、第１の領域２０ａの外側、且つ、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。第２の領域２０ｂは、その上に搭載されるエッジリングＥＲを保持するように構成されている。第２の領域２０ｂは、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏを有する。第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏは、第２の領域２０ｂ内、且つ、静電チャック２０の本体内に設けられている。一実施形態においては、図３に示すように、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏは、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。第１の電極２０ｉは、第２の電極２０ｏよりも軸線ＡＸの近くで延在している。
第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏは、一つ以上の電源６６に電気的に接続されている。一つ以上の電源６６は、直流電源であり得る。一つ以上の電源６６によって第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれに電位が設定されると、エッジリングＥＲと第２の領域２０ｂとの間で静電気力（引力）が発生する。発生した静電気力により、エッジリングＥＲは第２の領域２０ｂに引き付けられて、静電チャック２０によって保持される。
一つ以上の電源６６は、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位を互いに同一の電位又は互いに異なる電位にそれぞれ設定するように直流電圧を発生し得る。一つ以上の電源６６による第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位の設定は、制御部ＭＣによって制御される。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、伝熱ガス供給部６８を更に備え得る。この実施形態において、基板支持器１６は、ガス供給ライン２６を提供している。伝熱ガス供給部６８は、ガス供給ライン２６を介して、エッジリングＥＲと静電チャック２０との間の間隙に不活性ガスを供給するように構成されている。伝熱ガス供給部６８は、間隙に供給する不活性ガス（例えば、Ｈｅガス）の圧力を調整することができる。伝熱ガス供給部６８は、不活性ガスの圧力を調整するために、流量制御器を有し得る。
図４を参照する。図４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。以下、図４に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）について、それがプラズマ処理装置１を用いて実行される場合を例にとって説明する。また、以下の説明では、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御についても説明する。
以下の説明では、図４に加えて、図５を参照する。図５は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する一例のタイミングチャートである。図５において横軸は時間を示している。図５において縦軸は、高周波電力ＨＦのレベル、バイアス電力ＢＰのレベル、直流電源装置６４によって上部電極３０に印加される電圧の絶対値｜ＶＴＤＣ｜を示している。また、図５において縦軸は、チャンバ１０内に供給される第１の処理ガスの流量、第２の処理ガスの流量、及び不活性ガスの流量を更に示している。また、図５において縦軸は、静電チャック２０とエッジリングＥＲとの間の間隙に供給される伝熱ガスの圧力を更に示している。また、図５において縦軸は、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位を更に示している。
図４に示す方法ＭＴは、基板Ｗが基板支持器１６上に載置された状態で実行される。基板Ｗは、第１の領域２０ａ上に載置され、静電チャック２０によって保持され得る。図６の（ａ）は、一例の基板の部分拡大断面図である。方法ＭＴは、図６の（ａ）に示す基板Ｗに適用され得る。基板Ｗは、第１の膜Ｆ１及び第２の膜Ｆ２を有する。第１の膜Ｆ１は、第２の膜Ｆ２上に設けられている。第１の膜Ｆ１及び第２の膜Ｆ２は、互いに異なる材料から形成され得る。第１の膜Ｆ１及び第２の膜Ｆ２の各々は、有機膜、誘電体膜、又は金属膜であり得る。基板Ｗは、下地領域ＵＲ及びマスクＭＫを更に有していてもよい。第２の膜Ｆ２は、下地領域ＵＲ上に設けられている。マスクＭＫは、第１の膜Ｆ１上に設けられている。マスクＭＫは、第１の膜Ｆ１に転写されるパターンを提供している。
方法ＭＴは、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、基板Ｗに対して第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ１では、チャンバ１０内で第１の処理ガスから形成されたプラズマにより、基板Ｗが処理される。第１のプラズマ処理は、第１の処理ガスから形成されたプラズマからのイオン及びラジカルといった化学種による第１の膜Ｆ１のエッチングであり得る。工程ＳＴ１では、図６の（ｂ）に示すように、第１の膜Ｆ１がエッチングされて、マスクＭＫのパターンが第１の膜Ｆ１に転写される。
工程ＳＴ１の実行期間である期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、第１の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部を制御する。第１の処理ガスは、第１の膜Ｆ１のエッチング用のガスを含む。第１の処理ガスは、不活性ガスを更に含んでいてもよい。期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御する。
期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、プラズマの生成のために高周波電力ＨＦを供給するように高周波電源６１を制御する。期間Ｐ１において、高周波電力ＨＦは、連続的に供給されてもよい。或いは、期間Ｐ１において、高周波電力ＨＦのパルスが、断続的に又は周期的に供給されてもよい。期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、バイアス電力ＢＰを下部電極１８に供給するようにバイアス電源６２を制御する。期間Ｐ１において、バイアス電力ＢＰは、連続的に供給されてもよい。或いは、期間Ｐ１において、バイアス電力ＢＰのパルスが、断続的に又は周期的に供給されてもよい。
期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、負極性の直流電圧を上部電極３０に印加するように直流電源装置６４を制御してもよい。期間Ｐ１において、直流電源装置６４からの負極性の直流電圧は、連続的に上部電極３０に印加されてもよい。或いは、期間Ｐ１において、直流電源装置６４からの負極性の直流電圧のパルスが、断続的に又は周期的に上部電極３０に印加されてもよい。
期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位を互いに同一の電位及び互いに異なる電位のうち一方の電位に設定するように一つ以上の電源６６を制御する。図５に示す例では、期間Ｐ１において、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏには、互いに同一の正の電位が設定される。期間Ｐ１において、制御部ＭＣは、静電チャック２０とエッジリングＥＲとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように伝熱ガス供給部６８を制御する。
方法ＭＴは、工程ＳＴ２を更に含む。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の後に実行される。工程ＳＴ２では、基板Ｗに対して第２のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ２では、チャンバ１０内で第２の処理ガスから形成されたプラズマにより、基板Ｗが処理される。第２のプラズマ処理は、第２の処理ガスから形成されたプラズマからのイオン及びラジカルといった化学種による第２の膜Ｆ２のエッチングであり得る。工程ＳＴ２では、図６の（ｃ）に示すように、第２の膜Ｆ２がエッチングされて、マスクＭＫのパターンが第２の膜Ｆ２に転写される。
工程ＳＴ２の実行期間である期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、第２の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部を制御する。第２の処理ガスは、第２の膜Ｆ２のエッチング用のガスを含む。第２の処理ガスは、不活性ガスを更に含んでいてもよい。期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御する。
期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、プラズマの生成のために高周波電力ＨＦを供給するように高周波電源６１を制御する。期間Ｐ２において、高周波電力ＨＦは、連続的に供給されてもよい。或いは、期間Ｐ２において、高周波電力ＨＦのパルスが、断続的に又は周期的に供給されてもよい。期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、バイアス電力ＢＰを下部電極１８に供給するようにバイアス電源６２を制御する。期間Ｐ２において、バイアス電力ＢＰは、連続的に供給されてもよい。或いは、期間Ｐ２において、バイアス電力ＢＰのパルスが、断続的に又は周期的に供給されてもよい。
制御部ＭＣは、期間Ｐ２における高周波電力ＨＦ又はバイアス電力ＢＰの少なくとも一方の電力の実効値を、期間Ｐ１における当該少なくとも一方の電力の実効値と異なる値に設定する。図５に示す例では、期間Ｐ１における高周波電力ＨＦの実効値は、期間Ｐ２における高周波電力ＨＦの実効値よりも大きい。また、図５に示す例では、期間Ｐ１におけるバイアス電力ＢＰの実効値は、期間Ｐ２におけるバイアス電力ＢＰの実効値よりも大きい。なお、期間Ｐ１及び期間Ｐ２の各々において、高周波電力ＨＦのパルスが断続的又は周期的に供給される場合には、実効値は、高周波電力ＨＦのパルスのレベルとデューティ比の積で表される。デューティ比は、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計に対するＯＮ時間の比の値である。高周波電力ＨＦは、ＯＮ時間において供給される。高周波電力ＨＦは、ＯＦＦ時間においては供給されない。また、期間Ｐ１及び期間Ｐ２の各々において、バイアス電力ＢＰのパルスが断続的又は周期的に供給される場合には、実効値は、バイアス電力ＢＰのパルスのレベル（電力レベル又は電圧レベルの絶対値）とデューティ比の積で表される。デューティ比は、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計に対するＯＮ時間の比の値である。バイアス電力ＢＰは、ＯＮ時間において供給される。バイアス電力ＢＰは、ＯＦＦ時間においては供給されない。
期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、負極性の直流電圧を上部電極３０に印加するように直流電源装置６４を制御してもよい。期間Ｐ２において、直流電源装置６４からの負極性の直流電圧は、連続的に上部電極３０に印加されてもよい。或いは、期間Ｐ２において、直流電源装置６４からの負極性の直流電圧のパルスが、断続的に又は周期的に上部電極３０に印加されてもよい。
期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位を互いに同一の電位及び互いに異なる電位のうち他方の電位に設定するように一つ以上の電源６６を制御する。図５に示す例では、期間Ｐ２において、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏには、互いに異なる電位が設定される。図５に示す例では、期間Ｐ２において、第１の電極２０ｉの電位は正の電位に設定され、第２の電極２０ｏの電位は負の電位に設定される。期間Ｐ２において、制御部ＭＣは、静電チャック２０とエッジリングＥＲとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように伝熱ガス供給部６８を制御する。
方法ＭＴは、工程ＳＴＡを更に含む。工程ＳＴＡは、工程ＳＴ１と工程ＳＴ２との間で実行される。即ち、工程ＳＴＡは、期間Ｐ１と期間Ｐ２との間の切替期間ＰＳＷで実行される。切替期間ＰＳＷにおいては、プラズマがチャンバ１０内で生成されている状態で、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位が上記一方の電位から上記他方の電位に切り替えられる。
一実施形態においては、図５に示すように、切替期間ＰＳＷは、期間Ｐ１の直後の期間である。制御部ＭＣは、期間Ｐ１における第１の処理ガスの流量を切替期間ＰＳＷにおいて維持するようにガス供給部を制御してもよい。別の実施形態においては、図７に示すように、制御部ＭＣは、切替期間ＰＳＷにおいて不活性ガスのみをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部を制御してもよい。また、切替期間ＰＳＷにおいて、制御部ＭＣは、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御する。
切替期間ＰＳＷにおいて、制御部ＭＣは、チャンバ１０内でガスからプラズマが生成されている状態を形成するために、高周波電力ＨＦ及びバイアス電力ＢＰを連続的に供給するように、高周波電源６１及びバイアス電源６２を制御する。
切替期間ＰＳＷにおいて、制御部ＭＣは、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位を上記一方の電位から上記他方の電位に切り替えるように一つ以上の電源６６を制御する。図５に示す例では、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位は互いに同一の電位から互いに異なる電位に切り替えられる。切替期間ＰＳＷにおいて設定された第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位は、期間Ｐ２においても維持される。
一実施形態では、制御部ＭＣは、切替期間ＰＳＷにおいて、高周波電力ＨＦ又はバイアス電力ＢＰの少なくとも一方の電力のレベルを変化させるように高周波電源６１及びバイアス電源６２を制御してもよい。
一実施形態においては、図５に示すように、切替期間ＰＳＷは期間Ｐ１の直後の期間である。制御部ＭＣは、切替期間ＰＳＷにおいて、上記少なくとも一方の電力のレベルを、期間Ｐ１における当該少なくとも一方の電力のレベルに対して徐々に減少させるように高周波電源６１及びバイアス電源６２を制御する。図５に示す例では、切替期間ＰＳＷにおいて高周波電力ＨＦのレベルが期間Ｐ１における高周波電力ＨＦのレベルに対して徐々に減少されている。また、図５に示す例では、切替期間ＰＳＷにおいてバイアス電力ＢＰのレベルが期間Ｐ１におけるバイアス電力ＢＰのレベルに対して徐々に減少されている。この実施形態によれば、期間Ｐ１におけるチャンバ１０内のプラズマの密度よりも切替期間ＰＳＷにおけるチャンバ１０内のプラズマの密度が低くなる。その結果、切替期間ＰＳＷにおいて基板Ｗの処理が進行することが抑制される。
一実施形態では、制御部ＭＣは、切替期間ＰＳＷにおいて、静電チャック２０とエッジリングＥＲとの間の間隙への伝熱ガスの供給を停止するように伝熱ガス供給部６８を制御する。この実施形態によれば、切替期間ＰＳＷにおいて、エッジリングＥＲが静電チャック２０から引き離されることが防止される。
一実施形態では、方法ＭＴは、工程ＳＴＢを更に含んでいてもよい。工程ＳＴＢは、工程ＳＴＡと工程ＳＴ２との間で実行される。即ち、工程ＳＴＢは、切替期間ＰＳＷと期間Ｐ２との間の期間ＰＳＴにおいて実行される。制御部ＭＣは、期間ＰＳＴにおいて、高周波電力ＨＦの供給及びバイアス電力ＢＰの供給を停止するように、高周波電源６１及びバイアス電源６２を制御してもよい。この実施形態では、図５に示すように、チャンバ１０内でプラズマが生成されていない状態で、チャンバ１０内のガスが第２の処理ガスに切り替えられ得る。
方法ＭＴでは、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位は、第１のプラズマ処理の実行期間（期間Ｐ１）において、互いに同じ電位又は互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定される。即ち、静電チャック２０は、期間Ｐ１において、単極モード及び双極モードのうち一方のモードで機能する。第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位は、第２のプラズマ処理の実行期間（期間Ｐ２）において、互いに同じ電位又は互いに異なる電位のうち他方の電位にそれぞれ設定される。即ち、静電チャック２０は、期間Ｐ２において、単極モード又は双極モードのうち他方のモードで機能する。静電チャック２０のモードは、期間Ｐ１と期間Ｐ２の間の切替期間ＰＳＷにおいて、一方のモードから他方のモードに切り替えられる。切替期間ＰＳＷにおいては、チャンバ１０内でプラズマが生成されているので、基板ＷとエッジリングＥＲとの間で大きな電位差が発生することが抑制される。したがって、エッジリングＥＲを保持するために静電チャック２０の二つの電極（２０ｉ及び２０ｏ）に設定される電位を切り替える際にエッジリングＥＲと基板Ｗとの間で発生し得る放電を抑制することが可能となる。その結果、例えば、基板Ｗの裏面の下方でエッジリングＥＲに付着していたパーティクルが放電によって融かされて、融かされたパーティクルが基板Ｗを汚染することが防止され得る。
以下、図８の（ａ）、図８の（ｂ）、図９、図１０、及び図１１を参照する。これらの図の各々は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法に関連する更に別の例のタイミングチャートである。
図８の（ａ）に示すように、制御部ＭＣは、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位を、期間Ｐ１において互いに異なる電位に設定し、期間Ｐ２において互いに同一の電位に設定してもよい。第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位は、切替期間ＰＳＷにおいて互いに異なる電位から互いに同一の電位に切り替えられて、期間Ｐ２においても維持される。図８の（ａ）に示す例では、期間Ｐ１において、第１の電極２０ｉの電位は正の電位に設定されており、第２の電極２０ｏの電位は負の電位に設定されている。図８の（ａ）に示す例では、期間Ｐ２において、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位は、互いに同じ正の電位に設定されている。
図８の（ｂ）に示すように、制御部ＭＣは、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位を、期間Ｐ１において互いに同じ電位に設定し、期間Ｐ２において互いに異なる電位に設定してもよい。図８の（ｂ）に示す例では、期間Ｐ１において、第１の電極２０ｉの電位及び第２の電極２０ｏの電位は互いに同じ正の電位に設定されている。図８の（ｂ）に示す例では、期間Ｐ２において、第１の電極２０ｉの電位は、負の電位に設定されており、第２の電極２０ｏの電位は、正の電位に設定されている。図８の（ｂ）に示す例では、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位は、切替期間ＰＳＷにおいて互いに同じ電位から互いに異なる電位に切り替えられて、期間Ｐ２においても維持されている。
図９に示すように、期間Ｐ１と期間Ｐ２との間、即ち切替期間ＰＳＷと期間ＰＳＴにおいて、高周波電力ＨＦのレベル及び／又はバイアス電力ＢＰのレベルがゼロに設定されなくてもよい。図９に示す例では、高周波電力ＨＦのレベル及びバイアス電力ＢＰのレベルの双方が、期間Ｐ１と期間Ｐ２との間において、ゼロに設定されていない。期間Ｐ１と期間Ｐ２との間において、高周波電力ＨＦのレベルは、期間Ｐ１におけるそのレベルから期間Ｐ２におけるそのレベルまで徐々に変化していてもよい。また、期間Ｐ１と期間Ｐ２との間において、バイアス電力ＢＰのレベルは、期間Ｐ１におけるそのレベルから期間Ｐ２におけるそのレベルまで徐々に変化していてもよい。
図１０に示すように、期間Ｐ１における高周波電力ＨＦ又はバイアス電力ＢＰの少なくとも一方の電力の実効値は、期間Ｐ２における当該少なくとも一方の電力の実効値よりも小さい値に設定されてもよい。図１０に示す例では、期間Ｐ１における高周波電力ＨＦの実効値は、期間Ｐ２における高周波電力ＨＦの実効値よりも小さい。また、図１０に示す例では、期間Ｐ１におけるバイアス電力ＢＰの実効値は、期間Ｐ２におけるバイアス電力ＢＰの実効値よりも小さい。この場合には、図１０に示すように、制御部ＭＣは、第１の電極２０ｉ及び第２の電極２０ｏのそれぞれの電位を、期間Ｐ１において互いに異なる電位に設定し、期間Ｐ２において互いに同じ電位に設定してもよい。
図１１に示すように、切替期間ＰＳＷは、期間Ｐ２の直前の期間であってもよい。この場合に、制御部ＭＣは、切替期間ＰＳＷにおける高周波電力ＨＦ又はバイアス電力ＢＰの少なくとも一方の電力のレベルを徐々に増加させるように高周波電源６１及びバイアス電源６２を制御してもよい。例えば、切替期間ＰＳＷにおける当該一方の電力のレベルは、期間Ｐ２における当該少なくとも一方の電力のレベルに向けて徐々に増加されてもよい。図１１に示す例では、切替期間ＰＳＷにおいて、高周波電力ＨＦのレベルが、期間Ｐ２におけるそのレベルに向けて徐々に増加されている。また、図１１に示す例では、切替期間ＰＳＷにおいて、バイアス電力ＢＰのレベルが、期間Ｐ２におけるそのレベルに向けて徐々に増加されている。
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。
例えば、別の実施形態において、基板支持器１６を有するプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１とは異なるプラズマ処理装置であってもよい。そのようなプラズマ処理装置としては、プラズマ処理装置１とは別の容量結合型のプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波によりプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。
また、第１の領域２０ａと第２の領域２０ｂとが個別の静電チャックとして提供されていてもよい。即ち、別の実施形態において、エッジリングＥＲを保持する静電チャックは、基板Ｗを保持する静電チャックとは別体の静電チャックであってもよい。
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。
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、２０ｉ…第１の電極、２０ｏ…第２の電極、６１…高周波電源、６２…バイアス電源、６６…電源、ＥＲ…エッジリング、ＭＣ…制御部、ＨＦ…高周波電力、ＢＰ…バイアス電力、Ｐ１…期間、Ｐ２…期間、ＰＳＷ…切替期間。

Claims (17)

  1. チャンバと、
    前記チャンバ内で基板を支持するように構成された基板支持器であり、静電チャックを有し、該静電チャックは、第１の電極及び第２の電極を有し、該第１の電極及び該第２の電極のそれぞれに設定される電位に応じて発生する静電気力によりエッジリングを保持するように構成された、該基板支持器と、
    前記第１の電極及び前記第２の電極に電気的に接続された一つ以上の電源と、
    前記チャンバ内でプラズマを生成するために高周波電力を供給するように構成された高周波電源と、
    前記基板支持器上の基板にイオンを引き込むために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、
    前記一つ以上の電源、前記高周波電源、及び前記バイアス電源を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記基板支持器上に載置された基板に対して第１のプラズマ処理を実行するために前記高周波電源及び前記バイアス電源を制御し、前記第１のプラズマ処理の実行期間における前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位を互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定するように前記一つ以上の電源を制御し、
    前記基板支持器上に載置された前記基板に対して第２のプラズマ処理を実行するために前記高周波電源及び前記バイアス電源を制御し、前記第２のプラズマ処理の実行期間における前記高周波電力又は前記バイアス電力の少なくとも一方の電力の実効値を前記第１のプラズマ処理の実行期間における該少なくとも一方の電力の実効値と異なる値に設定し、前記第２のプラズマ処理の前記実行期間における前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位を互いに同じ前記電位及び互いに異なる前記電位のうち他方の電位にそれぞれ設定するように前記一つ以上の電源を制御し、
    前記第１のプラズマ処理の前記実行期間と前記第２のプラズマ処理の前記実行期間との間の切替期間において、前記チャンバ内でプラズマが生成されている状態で、前記第１の電極及び前記第２の電極のそれぞれの電位を前記一方の電位から前記他方の電位に切り替えるように、前記一つ以上の電源を制御する、
    プラズマ処理装置。
  2. 前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における前記少なくとも一方の電力の前記実効値は、前記第２のプラズマ処理の前記実行期間における前記少なくとも一方の電力の前記実効値よりも大きい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記制御部は、
    前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位を互いに同一の前記電位にそれぞれ設定するように前記一つ以上の電源を制御し、
    前記第２のプラズマ処理の前記実行期間における前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位を互いに異なる前記電位にそれぞれ設定するように前記一つ以上の電源を制御する、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における前記少なくとも一方の電力の前記実効値は、前記第２のプラズマ処理の前記実行期間における前記少なくとも一方の電力の前記実効値よりも小さい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記制御部は、
    前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位を互いに異なる前記電位にそれぞれ設定するように前記一つ以上の電源を制御し、
    前記第２のプラズマ処理の前記実行期間における前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位を互いに同一の前記電位にそれぞれ設定するように前記一つ以上の電源を制御する、
    請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記制御部は、前記切替期間において、前記高周波電力又は前記バイアス電力の少なくとも一方の電力のレベルを変化させるように前記高周波電源及び前記バイアス電源を制御する、請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記切替期間は前記第１のプラズマ処理の前記実行期間の直後の期間であり、
    前記制御部は、前記切替期間において、前記少なくとも一方の電力のレベルを、前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における前記少なくとも一方の電力のレベルに対して徐々に減少させるように前記高周波電源及び前記バイアス電源を制御する、
    請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記切替期間は前記第２のプラズマ処理の前記実行期間の直前の期間であり、
    前記制御部は、前記切替期間において、前記少なくとも一方の電力のレベルを、前記第２のプラズマ処理の前記実行期間における該少なくとも一方の電力のレベルに向けて徐々に増加させるように前記高周波電源及び前記バイアス電源を制御する、
    請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記制御部は、前記切替期間と前記第２のプラズマ処理の前記実行期間との間で、前記高周波電力の供給及び前記バイアス電力の供給を停止するように、前記高周波電源及び前記バイアス電源を制御する、請求項１～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第１のプラズマ処理の前記実行期間と前記第２のプラズマ処理の前記実行期間との間で、前記高周波電力のレベル及び／又は前記バイアス電力のレベルがゼロに設定されない、請求項１～８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記第１のプラズマ処理のための第１の処理ガス及び前記第２のプラズマ処理のための第２の処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部を更に備え、
    前記制御部は、前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における前記第１の処理ガスの流量を、前記切替期間において維持するように前記ガス供給部を制御する、
    請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第１のプラズマ処理のための第１の処理ガス、前記第２のプラズマ処理のための第２の処理ガス、及び不活性ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部を更に備え、
    前記制御部は、前記切替期間において前記チャンバ内に前記不活性ガスのみを供給するように前記ガス供給部を制御する、
    請求項１～１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記第１の電極及び前記第２の電極は、鉛直方向に延びる軸線周りで周方向に延在しており、前記第１の電極は前記第２の電極よりも前記軸線の近くで延在しており、該軸線は、前記チャンバ及び前記静電チャックの中心軸線である、請求項１～１２の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記第１の電極及び前記第２の電極には、互いに同じ前記電位として互いに同じ正の電位がそれぞれ設定され、
    互いに異なる前記電位として、前記第１の電極には正の電位及び負の電位のうち一方の電位が設定され、前記第２の電極には正の電位及び負の電位のうち他方の電位が設定される、
    請求項１～１２の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  15. 前記静電チャックと前記エッジリング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更に備え、
    前記制御部は、前記切替期間において前記間隙への前記伝熱ガスの供給を停止するように、前記伝熱ガス供給部を制御する、
    請求項１～１４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  16. プラズマ処理装置のチャンバ内で基板支持器上に載置された基板に対して第１のプラズマ処理を実行する工程であり、該第１のプラズマ処理の実行期間において、エッジリングを保持するように構成された前記基板支持器の静電チャックの第１の電極の電位及び第２の電極の電位が互いに同じ電位及び互いに異なる電位のうち一方の電位にそれぞれ設定される、該工程と、
    前記チャンバ内で前記基板支持器上に載置された前記基板に対して第２のプラズマ処理を実行する工程であり、該第２のプラズマ処理の実行期間において、プラズマ生成用の高周波電力又は前記基板支持器上の前記基板にイオンを引き込むのために発生されるバイアス電力の少なくとも一方の電力の実効値が、前記第１のプラズマ処理の前記実行期間における該少なくとも一方の電力の実効値と異なる値に設定され、前記第１の電極の電位及び前記第２の電極の電位が互いに同じ前記電位及び互いに異なる前記電位のうち他方の電位にそれぞれ設定される、該工程と、
    前記第１のプラズマ処理の前記実行期間と前記第２のプラズマ処理の前記実行期間との間の切替期間において、前記チャンバ内でプラズマが生成されている状態で、前記第１の電極及び前記第２の電極のそれぞれの電位を前記一方の電位から前記他方の電位に切り替える工程と、
    を含むプラズマ処理方法。
  17. 前記基板は、第１の膜及び第２の膜を有し、
    前記第１のプラズマ処理により前記第１の膜がエッチングされ、
    前記第２のプラズマ処理により前記第２の膜がエッチングされる、
    請求項１６に記載のプラズマ処理方法。
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