JP7638930B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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。

プラズマ処理装置が、基板に対するプラズマ処理のために用いられている。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エッジリングを支持する。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。静電チャックは、エッジ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プラズマ処理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、高周波電力が下部電極に供給される。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処理される。

プラズマ処理が実行されると、エッジリングは消耗し、エッジリングの厚さが小さくなる。エッジリングの厚さが小さくなると、エッジ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。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。特開２００８－２２７０６３号公報（以下、「特許文献１」という）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ことを可能としたプラズマ処理装置を開示している。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、直流電圧をエッジ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、直流電圧をエッジ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。

特開２００８－２２７０６３号公報

本開示は、プラズマ処理装置の基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーの周期内でのプラズマの径方向における拡がりの変動を抑制する技術を提供する。

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、プラズマ処理チャンバ、基板支持器、ＲＦ電源、エッジリング、リング電極、第１のバイアスＲＦ電源、及び第２のバイアスＲＦ電源を備える。基板支持器は、プラズマ処理チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む。ＲＦ電源は、チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されている。エッジリングは、基板支持器上の基板を囲むように配置されている。リング電極は、エッジリングを囲むように配置されている。第１のバイアスＲＦ電源は、バイアス電極に第１のバイアスＲＦ電力を供給するように構成されている。第１のバイアスＲＦ電力は、第１の周波数及び第１の電力レベルを有する。第２のバイアスＲＦ電源は、リング電極に第２のバイアスＲＦ電力を供給するように構成されている。第２のバイアスＲＦ電力は、第１の周波数及び第２の電力レベルを有する。第２のバイアスＲＦ電力は、第１のバイアスＲＦ電力と同期している。

一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理装置の基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーの周期内でのプラズマの径方向における拡がりの変動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における基板支持器及び複数の電源を示す図である。 図３の（ａ）及び図３の（ｂ）の各々は、バイアス電極に供給される電気バイアスエネルギー及びリング電極に供給される電気バイアスエネルギーの例を示す図である。 別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。

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及び複数の電源を示す図である。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（プラズマ処理チャンバ）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を含んでいてもよい。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の側壁は、通路１２ｐを提供している。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。

図１及び図２に示すように、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、誘電体部１７によって囲まれている。誘電体部１７は、軸線ＡＸに対して径方向において基板支持器１６の外側で周方向に延在している。誘電体部１７は、石英といった誘電体から形成されている。誘電体部１７は、基板支持器１６を支持していてもよい。

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Ｗは、その中心が軸線ＡＸ上に位置するように基板支持器１６上に載置される。基板支持器１６は、エッジリングＥＲを更に支持するように構成されている。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、プラズマ処理装置１において行われるプラズマ処理に応じて選択された材料から形成される。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る。エッジリングＥＲは、軸線ＡＸにその中心軸線が一致するように、基板支持器１６上に載置される。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。即ち、エッジリングＥＲは、基板Ｗを囲むように配置される。なお、エッジリングＥＲの外縁部分は、誘電体部１７上に載置されていてもよい。

基板支持器１６は、基台１８及び静電チャック２０を含んでいてもよい。基台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。基台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。基台１８の中心軸線は、軸線ＡＸである。

基台１８は、その中に流路１８ｆを提供している。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体は、例えば冷媒である。流路１８ｆは、熱交換媒体の供給装置２２に接続されている。供給装置２２は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆは、供給装置２２から供給される熱交換媒体を受ける。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、供給装置２２に戻される。

静電チャック２０は、基台１８上に設けられている。静電チャック２０は、接着剤等の接合部材１９を介して基台１８に固定されていてもよい。静電チャック２０は、第１の領域２０Ｒ１及び第２の領域２０Ｒ２を含んでいる。第１の領域２０Ｒ１は、その上に載置される基板Ｗを保持する領域であり、略円盤形状を有する。第１の領域２０Ｒ１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第２の領域２０Ｒ２は、その上に載置されるエッジリングＥＲを保持する領域である。第２の領域２０Ｒ２は、平面視では略環状を有しており、第１の領域２０Ｒ１に対して径方向外側で周方向に延在している。なお、第１の領域２０Ｒ１の上面は、高さ方向において第２の領域２０Ｒ２の上面の高さ方向の位置よりも高い位置で延在している。

静電チャック２０は、本体２０ｍ及びチャック電極２０ａを有している。本体２０ｍ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。本体２０ｍは、略円盤形状を有している。静電チャック２０及び本体２０ｍの中心軸線は、軸線ＡＸである。チャック電極２０ａは、第１の領域２０Ｒ１において本体２０ｍの中に設けられている。チャック電極２０ａは、導電性材料から形成された膜である。チャック電極２０ａは、略円形の平面形状を有し得る。チャック電極２０ａの中心は、軸線ＡＸ上に位置していてもよい。チャック電極２０ａは、スイッチ５０ｓを介して直流電源５０ｐに電気的に接続されている。直流電源５０ｐからの電圧がチャック電極２０ａ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。

静電チャック２０は、チャック電極２０ｂ及び２０ｃを更に有していてもよい。チャック電極２０ｂ及び２０ｃは、第２の領域２０Ｒ２において本体２０ｍの中に設けられている。チャック電極２０ｂ及び２０ｃの各々は、導電性材料から形成された膜である。チャック電極２０ｂ及び２０ｃは、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。チャック電極２０ｃは、チャック電極２０ｂに対して径方向外側で延在している。チャック電極２０ｂ及び２０ｃの各々は、環形状を有していてもよい。チャック電極２０ｂは、スイッチ５１ｓを介して直流電源５１ｐに電気的に接続されている。チャック電極２０ｃは、スイッチ５２ｓを介して直流電源５２ｐに電気的に接続されている。直流電源５１ｐからの電圧、直流電源５２ｐからの電圧がそれぞれ、チャック電極２０ｂ、２０ｃに印加されると、静電チャック２０とエッジリングＥＲとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、エッジリングＥＲ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。

プラズマ処理装置１は、リング電極ＤＲを更に備えている。リング電極ＤＲは、エッジリングＥＲに対して径方向外側で延在している。リング電極ＤＲは、平面視では略環形状を有し得る。図２の実施形態では、リング電極ＤＲは、エッジリングＥＲを囲むように延在している。リング電極ＤＲは、誘電体部１７上に配置され得る。図２の実施形態では、リング電極ＤＲは、シリコン、炭化ケイ素、ニッケル、ハステロイ等のような導電性材料から形成されている。

図１に示すように、プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２４を提供していてもよい。ガス供給ライン２４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、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を含んでいてもよい。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、複数のガス孔３４ａを提供している。複数のガス孔３４ａの各々は、天板３４をその板厚方向（鉛直方向）に貫通している。天板３４は、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は、その中にガス拡散室３６ａを提供している。支持体３６は、複数のガス孔３６ｂを更に提供している。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びて、複数のガス孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６は、ガス導入ポート３６ｃを更に提供している。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。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。

プラズマ処理装置１は、バッフル部材４８を更に備えていてもよい。バッフル部材４８は、誘電体部１７とチャンバ本体１２の側壁との間で延在している。バッフル部材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。バッフル部材４８は、複数の貫通孔を提供している。バッフル部材４８の上方の空間とバッフル部材４８の下方の空間は、バッフル部材４８の複数の貫通孔を介して接続される。

プラズマ処理装置１は、排気装置５０を更に備え得る。排気装置５０は、バッフル部材４８の下方でチャンバ本体１２の底部に排気管５２を介して接続される。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。

図１及び図２に示すように、プラズマ処理装置１は、高周波電源６１（ＲＦ電源）を更に備えている。高周波電源６１は、基板支持器１６の上方でプラズマを生成するために高周波電極に供給される高周波電力ＲＦ（ＲＦ電力）を発生する。高周波電力ＲＦ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。一実施形態において、高周波電極は、基台１８である。即ち、一実施形態において、基台１８は、高周波電極である下部電極を提供している。

高周波電源６１は、整合器６１ｍを介して基台１８に接続されている。整合器６１ｍは、高周波電源６１の負荷側（基台１８側）のインピーダンスを、高周波電源６１の出力インピーダンスに整合させるように構成された整合回路を有している。一実施形態において、高周波電源６１は、整合器６１ｍ及びフィルタ６１ｆを介して基台１８に接続されていてもよい。フィルタ６１ｆは、高周波電力ＲＦを選択的に通過させる周波数特性を有するフィルタであり、後述する電気バイアスエネルギーを遮断するか低減させる特性を有する。なお、高周波電源６１は、基板支持器１６の高周波電極ではなく、上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。即ち、別の実施形態において、高周波電極は、上部電極３０であってもよい。

プラズマ処理装置１は、バイアス電源６２（第１のバイアス電源）を更に備えている。バイアス電源６２は、基板支持器１６のバイアス電極に電気的に結合されており、基板支持器１６のバイアス電極に与えられる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。図２の実施形態では、基板支持器１６のバイアス電極は、基台１８である。電気バイアスエネルギーＢＥは、基板Ｗにイオンを引き込むために用いられる。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、高周波電力ＲＦの周波数と異なっていてもよく、同一であってもよい。バイアス周波数は、高周波電力ＲＦの周波数よりも低くてもよい。一実施形態において、バイアス周波数は、５０ｋＨｚ～２７ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば４００ｋＨｚである。

以下、図１及び図２と共に図３の（ａ）及び図３の（ｂ）を参照する。図３の（ａ）及び図３の（ｂ）の各々は、バイアス電極に供給される電気バイアスエネルギー及びリング電極に供給される電気バイアスエネルギーの例を示す図である。

一実施形態において、バイアス電源６２（第１のバイアス電源又は第１のバイアスＲＦ電源）は、図３の（ａ）に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥとして、高周波電力、即ち高周波バイアス電力（第１のバイアスＲＦ電力）を発生してもよい。電気バイアスエネルギーＢＥとしての高周波バイアス電力（及びその電圧波形）は、バイアス周波数を有する正弦波である。バイアス周波数の逆数は、周期ＣＰ（繰り返し期間）の時間長である。

バイアス電源６２（第１のバイアス電源又は第１のバイアスＲＦ電源）は、高周波バイアス電力をバイアス電極に供給するために、整合器６２ｍ及びフィルタ６２ｆを介してバイアス電極（図２の実施形態では基台１８）に接続されている。整合器６２ｍは、バイアス電源６２の負荷側のインピーダンスを、バイアス電源６２の出力インピーダンスに整合させるように構成された整合回路を有している。フィルタ６２ｆは、電気バイアスエネルギーＢＥを選択的に通過させる周波数特性を有しており、高周波電力ＲＦを遮断するか低減させる特性を有する。

別の実施形態において、バイアス電源６２（第１のバイアス電源又は第１の電圧パルス電源）は、図３の（ｂ）に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥとして電圧のパルスを周期的にバイアス電極（図２の実施形態では基台１８）に印加するように構成されていてもよい。即ち、電気バイアスエネルギーＢＥは、第１のＤＣパルス信号又はＤＣ電圧パルスのシーケンスであってもよい。電圧のパルスは、バイアス周波数の逆数である時間間隔（即ち周期ＣＰ）で、バイアス電極（図２の実施形態では基台１８）に印加される。電圧のパルスは、負の電圧のパルスであってもよく、負の直流電圧のパルスであってもよい。電圧のパルスは、三角波、矩形波等のような任意の波形を有していてもよい。

プラズマ処理装置１は、高周波電源６３（ＲＦ電源）を更に備えていてもよい。高周波電源６３は、基板支持器１６の上方でプラズマを生成するために高周波電力ＲＦ２（ＲＦ電力）を発生する。高周波電力ＲＦ２は、高周波電力ＲＦの周波数と同じ周波数を有し得る。高周波電源６３は、整合器６３ｍ及びフィルタ６３ｆを介してリング電極ＤＲに電気的に接続されている。整合器６３ｍは、高周波電源６３の負荷側のインピーダンスを、高周波電源６３の出力インピーダンスに整合させるように構成された整合回路を有している。フィルタ６３ｆは、高周波電力ＲＦ２を選択的に通過させる特性を有しており、後述する電気バイアスエネルギーＢＥ２を遮断するか低減させる特性を有する。

プラズマ処理装置１は、バイアス電源６４（第２のバイアス電源）を更に備えている。バイアス電源６４は、リング電極ＤＲに電気的に結合されており。リング電極ＤＲに与えられる電気バイアスエネルギーＢＥ２を発生するように構成されている。電気バイアスエネルギーＢＥ２は、電気バイアスエネルギーＢＥのバイアス周波数と同じバイアス周波数を有する。

図３の（ａ）に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥ２は、電気バイアスエネルギーＢＥと同様に、高周波バイアス電力（第２のバイアスＲＦ電力）であってもよい。この場合には、バイアス電源６４（第２のバイアス電源又は第２のバイアスＲＦ電源）は、整合器６４ｍ及びフィルタ６４ｆを介してリング電極ＤＲに接続される。整合器６４ｍは、バイアス電源６４の負荷側のインピーダンスを、バイアス電源６４の出力インピーダンスに整合させるように構成された整合回路を有している。フィルタ６４ｆは、電気バイアスエネルギーＢＥ２を選択的に通過させる周波数特性を有しており、高周波電力ＲＦ２を遮断するか低減させる特性を有する。

図３の（ｂ）に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥ２は、電気バイアスエネルギーＢＥと同様に電圧のパルスのシーケンスであってもよい。即ち、バイアス電源６４（第２のバイアス電源又は第２の電圧パルス電源）によって発生される電気バイアスエネルギーＢＥ２は、第２のＤＣパルス信号又はＤＣ電圧パルスのシーケンスであってもよい。電気バイアスエネルギーＢＥ２の電圧のパルスは、バイアス周波数の逆数である時間間隔（即ち周期ＣＰ）で、周期的にリング電極ＤＲに印加される。電圧のパルスは、負の電圧のパルスであってもよく、負の直流電圧のパルスであってもよい。電圧のパルスは、三角波、矩形波等のような任意の波形を有していてもよい。

図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥの１周期（周期ＣＰ又は繰り返し周期）は、正位相期間ＰＰ（第２の期間）及び負位相期間ＰＮ（第１の期間）から構成される。また、電気バイアスエネルギーＢＥ２の１周期（周期ＣＰ又は繰り返し周期）は、正位相期間ＰＰ（第４の期間）及び負位相期間ＰＮ（第３の期間）から構成される。負位相期間ＰＮにおいて、電気バイアスエネルギーＢＥ及びＢＥ２の各々は、１周期（周期ＣＰ）内でのその平均電圧よりも低い電圧を有する。正位相期間ＰＰにおいて、電気バイアスエネルギーＢＥ及びＢＥ２の各々は、１周期（周期ＣＰ）内でのその平均電圧以上の電圧を有する。

バイアス電源６４によって発生される電気バイアスエネルギーＢＥ２の負位相期間ＰＮは、バイアス電源６２によって発生される電気バイアスエネルギーＢＥの負位相期間ＰＮと少なくとも部分的に重複する。図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、電気バイアスエネルギーＢＥ２の負位相期間ＰＮは、電気バイアスエネルギーＢＥの負位相期間ＰＮと一致していてもよい。即ち、電気バイアスエネルギーＢＥ２の位相は、電気バイアスエネルギーＢＥの位相と同期していてもよい。

なお、電気バイアスエネルギーＢＥ及びＢＥ２がそれぞれ第１及び第２のバイアスＲＦ電力である場合には、第１及び第２のバイアスＲＦ電力それぞれの第１及び第２の電力レベルは、互いに同一であってもよく、互いから異なっていてもよい。第２の電力レベルは、第１の電力レベルより大きくても、小さくてもよい。

電気バイアスエネルギーＢＥが第１の電圧パルス信号である場合には、第１の電圧パルス信号は、第１の期間において第１の電圧レベルを有し、第２の期間において第２の電圧レベルを有する。第１の電圧レベルの絶対値は、第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい。また、電気バイアスエネルギーＢＥ２が第２の電圧パルス信号である場合には、第２の電圧パルス信号は、第３の期間において第３の電圧レベルを有し、第４の期間において第２の電圧レベルを有する。第３の電圧レベルの絶対値は、第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい。第１の電圧レベル及び第３の電圧レベルは、負のレベルであってもよい。第３の電圧レベルは第１の電圧レベルと同じであってもよく、第４の電圧レベルは第２の電圧レベルと同じであってもよい。或いは、第３の電圧レベルは第１の電圧レベルと異なっていてもよい。

電気バイアスエネルギーＢＥ及びＢＥ２がそれぞれ第１及び第２の電圧パルス信号である場合には、第１の期間は、第２の期間の長さと同じ長さを有していてもよい。或いは、第１の期間は、第２の期間の長さとは異なる長さを有していてもよい。第１の期間の長さは第２の期間の長さよりも長くてもよく、短くてもよい。

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。

上述した正位相期間ＰＰでは、基板Ｗ上のシースの厚さは小さく、基板Ｗとプラズマとの間のインピーダンスが小さいので、比較的多くの高周波電力ＲＦが基板Ｗの上方でプラズマに結合される。一方、負位相期間ＰＮでは、基板Ｗ上のシースの厚さは大きく、基板Ｗとプラズマとの間のインピーダンスは大きい。プラズマ処理装置１では、負位相期間ＰＮにおいて基板Ｗのエッジの径方向外側でのシースの厚さを大きくしてリング電極ＤＲとプラズマとの間のインピーダンスを高くするために、電気バイアスエネルギーＢＥ２がリング電極ＤＲに供給される。したがって、負位相期間ＰＮにおいてリング電極ＤＲの上方においてプラズマに結合する高周波電力ＲＦが抑制される。その結果、バイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーＢＥの周期ＣＰ内でのプラズマの径方向における拡がりの変動が抑制される。また、エッチングにより基板Ｗのエッジ及びその近傍に形成される形状の異常を抑制することが可能となる。

以下、図４を参照する。図４は、別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図２の実施形態に対する図４の実施形態の相違点について説明する。

図４の実施形態の基板支持器１６Ｂは、プラズマ処理装置１の基板支持器として採用可能である。図４の実施形態では、リング電極ＤＲＢが、エッジリングＥＲに対して径方向外側で延在している。リング電極ＤＲＢは、平面視では略環形状を有し得る。リング電極ＤＲＢは、エッジリングＥＲを囲むように延在しており、誘電体部１７上に配置されている。リング電極ＤＲＢは、シリコン、炭化ケイ素のような導電性材料から形成されている。

基板支持器１６Ｂでは、補助電極７１がリング電極ＤＲＢの下方で誘電体部１７の中に設けられている。補助電極７１は、環形状を有し、軸線ＡＸの周りで周方向に延在していてもよい。基板支持器１６Ｂの他の構成は、図２に示す基板支持器１６の対応の構成と同一である。図４の実施形態では、高周波電源６３及びバイアス電源６４は、補助電極７１に電気的に接続されており、補助電極７１を介してリング電極ＤＲＢに容量的に結合されている。

以下、図５を参照する。図５は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図３の実施形態に対する図４の実施形態の相違点について説明する。

図５の実施形態の基板支持器１６Ｃは、プラズマ処理装置１の基板支持器として採用可能である。図５の実施形態では、リング部材７２が、エッジリングＥＲに対して径方向外側で延在している。リング部材７２は、平面視では略環形状を有し得る。リング部材７２は、エッジリングＥＲを囲むように延在しており、誘電体部１７上に配置されている。リング部材７２は、石英又は酸化アルミニウムのような誘電体から形成されている。

基板支持器１６Ｃでは、リング電極ＤＲＣがリング部材７２の中に設けられている。リング電極ＤＲＣは、環形状を有し、軸線ＡＸの周りで周方向に延在していてもよい。基板支持器１６Ｃの他の構成は、基板支持器１６Ｂの対応の構成と同一である。図５の実施形態では、高周波電源６３及びバイアス電源６４は、リング電極ＤＲＣに電気的に接続されている。なお、リング電極ＤＲＣは、リング部材７２から離れた領域、例えば誘電体部１７の中に設けられていてもよい。

以下、図６を参照する。図６は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図２の実施形態に対する図６の実施形態の相違点について説明する。

図６の実施形態において、プラズマ処理装置１は、バイアス電源６６を更に備えている。バイアス電源６６は、エッジリングＥＲに電気的に結合されており。エッジリングＥＲに与えられる電気バイアスエネルギーＢＥ３を発生するように構成されている。電気バイアスエネルギーＢＥ３は、電気バイアスエネルギーＢＥのバイアス周波数と同じバイアス周波数を有していてもよい。

電気バイアスエネルギーＢＥ３は、電気バイアスエネルギーＢＥと同様に、高周波バイアス電力（第３のバイアスＲＦ電力）であってもよい。この場合には、バイアス電源６６は、整合器６６ｍ及びフィルタ６６ｆを介してエッジリングＥＲに接続される。整合器６６ｍは、バイアス電源６６の負荷側のインピーダンスを、バイアス電源６６（第３のバイアスＲＦ電源）の出力インピーダンスに整合させるように構成された整合回路を有している。フィルタ６６ｆは、電気バイアスエネルギーＢＥ３を選択的に通過させる周波数特性を有しており、高周波電力ＲＦを遮断するか低減させる特性を有する。

或いは、電気バイアスエネルギーＢＥ３は、電気バイアスエネルギーＢＥと同様に電圧のパルスのシーケンス又は第３の電圧パルス信号であってもよい。電気バイアスエネルギーＢＥ３の電圧のパルスは、バイアス周波数の逆数である時間間隔（即ち周期ＣＰ）で、周期的にリング電極ＤＲに印加される。

図６の実施形態によれば、エッジリングＥＲに与えられる電気バイアスエネルギーを独立的に制御して、エッジリングＥＲ上のシースの厚さを独立的に制御することが可能である。なお、基板支持器１６Ｂ及び基板支持器１６Ｃの各々においても、バイアス電源６６がエッジリングＥＲに電気的に結合されていてもよい。

以下、図７を参照する。図７は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図６の実施形態に対する図７の実施形態の相違点について説明する。

図７に示す基板支持器１６Ｄは、プラズマ処理装置１の基板支持器として採用可能である。基板支持器１６Ｄの静電チャック２０Ｄは、電極２０ｅを更に含んでいる。基板支持器１６Ｄの他の構成は、図６に示す基板支持器１６の対応の構成と同一である。電極２０ｅは、導電性材料から形成された膜であり、第２の領域２０Ｒ２において本体２０ｍの中に設けられている。電極２０ｅは、環形状を有していてもよく、軸線ＡＸの周りで周方向に延在していてもよい。図７の実施形態では、バイアス電源６６は、電極２０ｅに電気的に接続されており、電極２０ｅを介してエッジリングＥＲに容量的に結合されている。

なお、基板支持器１６Ｂ及び基板支持器１６Ｃの各々においても、バイアス電源６６が電極２０ｅを介してエッジリングＥＲに電気的に結合されていてもよい。また、バイアス電源６６は、チャック電極２０ｂ及びチャック電極２０ｃに電気的に接続されていてもよい。この場合には、基板支持器は、電極２０ｅを含んでいなくてもよい。

以下、図８を参照する。図８は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図７の実施形態に対する図８の実施形態の相違点について説明する。

図８に示す基板支持器１６Ｅは、プラズマ処理装置１の基板支持器として採用可能である。基板支持器１６Ｅの静電チャック２０Ｅは、電極２０ｆを更に含んでいる。基板支持器１６Ｅの他の構成は、基板支持器１６Ｄの対応の構成と同一である。電極２０ｆは、導電性材料から形成された膜であり、第１の領域２０Ｒ１において本体２０ｍの中に設けられている。電極２０ｆは、略円形状を有していてもよく、その中心は軸線ＡＸ上に位置していてもよい。図８の実施形態では、バイアス電源６２は、電極２０ｆに電気的に接続されている。即ち、電極２０ｆは、基板支持器１６Ｅにおいてバイアス電極を構成している。

なお、基板支持器１６Ｂ及び基板支持器１６Ｃの各々においても、バイアス電源６２が電極２０ｆに電気的に接続されていてもよい。また、バイアス電源６２は、チャック電極２０ａに電気的に接続されていてもよい。この場合には、チャック電極２０ａがバイアス電極を構成しる。この場合には、基板支持器は、電極２０ｆを含んでいなくてもよい。

以下、図９を参照する。図９は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図８の実施形態に対する図９の実施形態の相違点について説明する。

図９の実施形態では、高周波電源６１及びバイアス電源６２は、電極２０ｆに電気的に接続されている。即ち、電極２０ｆは、基板支持器１６Ｅにおいて、高周波電極及びバイアス電極を構成している。

また、図９の実施形態では、プラズマ処理装置１は、高周波電源６５を更に備えている。高周波電源６５は、基板支持器１６の上方でプラズマを生成するために高周波電力ＲＦ３（ＲＦ電力）を発生する。高周波電力ＲＦ３は、高周波電力ＲＦの周波数と同じ周波数を有し得る。高周波電源６５は、整合器６５ｍ及びフィルタ６５ｆを介して電極２０ｅに電気的に接続されている。整合器６５ｍは、高周波電源６５の負荷側のインピーダンスを、高周波電源６５の出力インピーダンスに整合させるように構成された整合回路を有している。フィルタ６５ｆは、高周波電力ＲＦ３を選択的に通過させる特性を有しており、電気バイアスエネルギーＢＥ３を遮断するか低減させる特性を有する。

なお、基板支持器１６Ｂ及び基板支持器１６Ｃの各々においても、高周波電源６１及びバイアス電源６２が、電極２０ｆに電気的に接続されていてもよい。また、基板支持器１６Ｂ及び基板支持器１６Ｃの各々においても、高周波電源６５及びバイアス電源６６が、電極２０ｅに電気的に接続されていてもよい。

以下、図１０を参照する。図１０は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図２の実施形態に対する図１０の実施形態の相違点について説明する。

図１０の実施形態において、プラズマ処理装置１は、高周波電源６３及びバイアス電源６４を備えていない。図１０の実施形態では、高周波電源６１は、基板支持器１６の高周波電極（図１０の実施形態では基台１８）に加えて、リング電極ＤＲに電気的に接続されている。図１０の実施形態では、高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲに分配される。基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲとの間での高周波電力ＲＦの分配比率は、インピーダンス調整器６１ｉによって調整される。インピーダンス調整器６１ｉは、高周波電源６１と基板支持器１６の高周波電極とを接続する電気的パス上のノードとリング電極ＤＲとの間で接続されている。インピーダンス調整器６１ｉは、可変インピーダンスを有する。インピーダンス調整器６１ｉは、例えば可変容量コンデンサを含んでいてもよい。

また、図１０の実施形態では、バイアス電源６２は、基板支持器１６のバイアス電極（図１０の実施形態では基台１８）に加えて、リング電極ＤＲに電気的に接続されている。即ち、図１０の実施形態では、単一のバイアスＲＦ電源６２が、第１のバイアスＲＦ電源及び第２のバイアスＲＦ電源を兼ねている。図１０の実施形態では、電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器１６のバイアス電極とリング電極ＤＲに分配される。基板支持器１６のバイアス電極とリング電極ＤＲとの間での電気バイアスエネルギーＢＥの分配比率は、インピーダンス調整器６２ｉによって調整される。インピーダンス調整器６２ｉは、バイアス電源６２と基板支持器１６のバイアス電極とを接続する電気的パス上のノードとリング電極ＤＲとの間で接続されている。インピーダンス調整器６２ｉは、可変インピーダンスを有する。インピーダンス調整器６２ｉは、例えば可変容量コンデンサを含んでいてもよい。

図１０の実施形態では、単一のバイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが基板支持器１６のバイアス電極とリング電極ＤＲに分配される。したがって、基板支持器１６のバイアス電極に与えられる電気バイアスエネルギー位相とリング電極ＤＲに与えられる電気バイアスエネルギーの位相は互いに同期している。したがって、負位相期間ＰＮにおいてリング電極ＤＲの上方においてプラズマに結合する高周波電力ＲＦが抑制される。その結果、基板支持器１６のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーＢＥの周期内でのプラズマの径方向における拡がりの変動が抑制される。

なお、図１０の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲＢに分配されてもよい。また、図１０の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器１６のバイアス電極とリング電極ＤＲＢに分配されてもよい。また、図１０の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲＣに分配されてもよい。また、図１０の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器１６のバイアス電極とリング電極ＤＲＣに分配されてもよい。

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基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図１０の実施形態に対する図１１の実施形態の相違点について説明する。

図１１に示す実施形態において、プラズマ処理装置１は、基板支持器１６Ｄを備えている。基板支持器１６Ｄは、図７に示す基板支持器１６Ｄと同一である。図１１に示す実施形態において、バイアス電源６２は、更に電極２０ｅに電気的に接続されている。図１１の実施形態では、電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器１６のバイアス電極、リング電極ＤＲ、及び電極２０ｅに分配される。基板支持器１６のバイアス電極、リング電極ＤＲ、及び電極２０ｅに対する電気バイアスエネルギーＢＥの分配比率は、インピーダンス調整器６２ｉ及びインピーダンス調整器６２ｊによって調整される。インピーダンス調整器６２ｊは、バイアス電源６２と基板支持器１６のバイアス電極とを接続する電気的パス上のノードと電極２０ｅとの間で接続されている。インピーダンス調整器６２ｊは、可変インピーダンスを有する。インピーダンス調整器６２ｊは、例えば可変容量コンデンサを含んでいてもよい。

なお、図１１の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲＢに分配されてもよい。また、図１１の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器１６のバイアス電極、リング電極ＤＲＢ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。また、図１１の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲＣに分配されてもよい。また、図１１の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器１６のバイアス電極、リング電極ＤＲＣ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。

以下、図１２を参照する。図１２は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図１１の実施形態に対する図１２の実施形態の相違点について説明する。

図１２に示す実施形態において、プラズマ処理装置１は、基板支持器１６Ｅを備えている。基板支持器１６Ｅは、図８に示す基板支持器１６Ｅと同一である。図１２に示す実施形態において、バイアス電源６２は、電極２０ｆに電気的に接続されている。

なお、図１２の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲＢに分配されてもよい。また、図１２の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲＢ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。また、図１２の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、基板支持器１６の高周波電極とリング電極ＤＲＣに分配されてもよい。また、図１１の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲＣ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。

以下、図１３を参照する。図１３は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器及び複数の電源を示す図である。以下、図１２の実施形態に対する図１３の実施形態の相違点について説明する。

図１３に示す実施形態において、高周波電源６１は、電極２０ｆに電気的に接続されており、更に電極２０ｅに電気的に接続されている。図１３の実施形態では、高周波電力ＲＦが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲ、及び電極２０ｅに分配される。電極２０ｆ、リング電極ＤＲ、及び電極２０ｅに対する高周波電力ＲＦの分配比率は、インピーダンス調整器６１ｉ及びインピーダンス調整器６１ｊによって調整される。インピーダンス調整器６１ｊは、高周波電源６１と電極２０ｆとを接続する電気的パス上のノードと電極２０ｅとの間で接続されている。インピーダンス調整器６１ｊは、可変インピーダンスを有する。インピーダンス調整器６１ｊは、例えば可変容量コンデンサを含んでいてもよい。

なお、図１３の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲＢ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。また、図１３の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｂにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲＢ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。また、図１３の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、高周波電源６１からの高周波電力ＲＦが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲＣ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。また、図１３の実施形態と同様に、基板支持器１６Ｃにおいても、バイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、電極２０ｆ、リング電極ＤＲＣ、及び電極２０ｅに分配されてもよい。

以下、図１４を参照する。図１４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１４に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、上述した種々のプラズマ処理装置のうち何れかを用いて実行され得る。

方法ＭＴは、工程ＳＴａで開始する。工程ＳＴａでは、基板Ｗが、プラズマ処理装置１の基板支持器上に載置される。工程ＳＴａにおいて、基板Ｗは、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。方法ＭＴは、工程ＳＴｂ～ＳＴｄを更に含む。工程ＳＴｂ～ＳＴｄは、基板Ｗが基板支持器上に載置された状態で行われる。

工程ＳＴｂでは、高周波電力ＲＦが、基板支持器の上方でプラズマを生成するために供給される。なお、高周波電源６３を備えるプラズマ処理装置１では、高周波電力ＲＦ２が更に供給されてもよい。また、高周波電源６５を備えるプラズマ処理装置１では、高周波電力ＲＦ３が更に供給されてもよい。方法ＭＴでは、工程ＳＴｃ及び工程ＳＴｄは、工程ＳＴｂが行われている期間、即ちチャンバ１０内でプラズマが生成されている期間において行われる。

工程ＳＴｃでは、基板支持器のバイアス電極（基台１８、電極２０ｆ、又はチャック電極２０ａ）に電気バイアスエネルギーＢＥが供給される。工程ＳＴｄでは、リング電極（ＤＲ、ＤＲＢ、又はＤＲＣ）に電気バイアスエネルギー（ＢＥ又はＢＥ２）が供給される。

一実施形態の工程ＳＴｄでは、電気バイアスエネルギーＢＥ２がリング電極に供給される。電気バイアスエネルギーＢＥ２の負位相期間ＰＮは、基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーＢＥの負位相期間ＰＮと少なくとも部分的に重複する。電気バイアスエネルギーＢＥ２の負位相期間ＰＮは、基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーＢＥの負位相期間ＰＮと一致していてもよい。電気バイアスエネルギーＢＥ２の位相は、基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーＢＥの位相と同期していてもよい。

別の実施形態の工程ＳＴｃ及びＳＴｄでは、単一のバイアス電源６２からの電気バイアスエネルギーＢＥが、基板支持器のバイアス電極とリング電極に分配される。したがって、リング電極に供給される電気バイアスエネルギーの負位相期間ＰＮは、基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーの負位相期間ＰＮと一致している。即ち、リング電極に供給される電気バイアスエネルギーの位相は、基板支持器のバイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーの位相と一致している。

ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の［Ｅ１］～［Ｅ１２］及び［Ｆ１］～［Ｆ１９］に記載する。

［Ｅ１］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられており、その上に載置される基板及び該基板を囲むようにその上に載置されるエッジリングを支持するように構成されており、バイアス電極を含む基板支持器と、
前記基板支持器の上方でプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
前記エッジリングに対して径方向外側で延在するリング電極と、
前記バイアス電極に電気的に結合された第１のバイアス電源と、
前記リング電極に電気的に結合された第２のバイアス電源と、
を備え、
前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々は、バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生するように構成されており、
前記バイアス周波数の逆数である時間長を有する前記電気バイアスエネルギーの１周期は、該電気バイアスエネルギーが該１周期内でのその平均電圧よりも低い電圧を有する負位相期間を含み、
前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間と少なくとも部分的に重複する、
プラズマ処理装置。

電気バイアスエネルギーの１周期は、上述の負位相期間と正位相期間を含む。正位相期間において、電気バイアスエネルギーは、１周期内でのその平均電圧以上の電圧を有する。正位相期間では、基板上のシースの厚さは小さく、基板とプラズマとの間のインピーダンスが小さいので、比較的多くの高周波電力が基板の上方でプラズマに結合される。一方、負位相期間では、基板上のシースの厚さは大きく、基板とプラズマとの間のインピーダンスは大きい。上記実施形態では、負位相期間において基板のエッジの径方向外側でのシースの厚さを大きくしてリング電極とプラズマとの間のインピーダンスを高くするために、第２のバイアス電源によって発生される電気バイアスエネルギーがリング電極に供給される。したがって、負位相期間においてリング電極の上方においてプラズマに結合する高周波電力が抑制される。その結果、上記実施形態によれば、バイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーの周期内でのプラズマの径方向における拡がりの変動が抑制される。

［Ｅ２］
前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの位相は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの位相と同期している、［Ｅ１］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ３］
前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々によって発生される前記電気バイアスエネルギーは、前記バイアス周波数を有する高周波電力であるか、前記バイアス周波数の逆数である時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスである、［Ｅ１］又は［Ｅ２］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ４］
前記第１のバイアス電源、前記第２のバイアス電源、又は前記バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生する別のバイアス電源が、前記エッジリングに電気的に結合されている、［Ｅ１］～［Ｅ３］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ５］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられており、その上に載置される基板及び該基板を囲むようにその上に載置されるエッジリングを支持するように構成されており、バイアス電極を含む基板支持器と、
前記基板支持器の上方でプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
前記エッジリングに対して径方向外側で延在するリング電極と、
バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生し、該電気バイアスエネルギーを前記バイアス電極と前記リング電極に分配するよう前記バイアス電極及び前記リング電極に電気的に結合されたバイアス電源と、
を備えるプラズマ処理装置。

上記実施形態では、単一のバイアス電源からの電気バイアスエネルギーが基板支持器のバイアス電極とリング電極に分配される。したがって、基板支持器のバイアス電極に与えられる電気バイアスエネルギー位相とリング電極に与えられる電気バイアスエネルギーの位相は互いに同期している。したがって、負位相期間においてリング電極の上方においてプラズマに結合する高周波電力が抑制される。その結果、上記実施形態によれば、バイアス電極に供給される電気バイアスエネルギーの周期内でのプラズマの径方向における拡がりの変動が抑制される。

［Ｅ６］
前記電気バイアスエネルギーは、前記バイアス周波数を有する高周波電力であるか、前記バイアス周波数の逆数である時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスである、［Ｅ５］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ７］
前記バイアス電源又は前記バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生する別のバイアス電源が、前記エッジリングに電気的に結合されている、［Ｅ５］又は［Ｅ６］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ８］
前記高周波電源は、前記バイアス電極又は前記基板支持器内に設けられた別の電極に電気的に接続されており、前記高周波電力を前記バイアス電極又は前記別の電極に供給するように構成されている、［Ｅ１］～［Ｅ７］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ９］
前記高周波電源又は前記基板支持器の上方でプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成された別の高周波電源が前記リング電極に電気的に結合されている、［Ｅ１］～［Ｅ８］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ１０］
前記リング電極は、前記エッジリングを囲むように延在している、［Ｅ１］～［Ｅ９］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｅ１１］
（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた基板支持器上に基板を載置する工程であり、該基板支持器はバイアス電極を含み、前記基板は、前記基板支持器上に配置されたエッジリングによって囲まれた領域内に配置される、該工程と、
（ｂ）前記基板支持器の上方でプラズマを生成するために高周波電力を供給する工程と、
（ｃ）第１のバイアス電源から前記バイアス電極に電気バイアスエネルギーを供給する工程と、
（ｄ）第２のバイアス電源からリング電極に電気バイアスエネルギーを供給する工程であり、該リング電極は前記エッジリングの径方向外側で延在する、該工程と、
を含み、
前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々によって発生される電気バイアスエネルギーは、バイアス周波数を有し、
前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々によって発生される前記電気バイアスエネルギーの１周期は、前記バイアス周波数の逆数である時間長を有し、該電気バイアスエネルギーが該１周期内でのその平均電圧よりも低い電圧を有する負位相期間を含み、
前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間と少なくとも部分的に重複する、
プラズマ処理方法。

［Ｅ１２］
（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた基板支持器上に基板を載置する工程であり、該基板支持器はバイアス電極を含み、前記基板は、前記基板支持器上に配置されたエッジリングによって囲まれた領域内に配置される、該工程と、
（ｂ）前記基板支持器の上方でプラズマを生成するために高周波電力を供給する工程と、
（ｃ）前記バイアス電極に電気バイアスエネルギーを供給する工程と、
（ｄ）リング電極に電気バイアスエネルギーを供給する工程であり、該リング電極は前記エッジリングの径方向外側で延在する、該工程と、
を含み、
前記（ｃ）及び前記（ｄ）において、単一のバイアス電源によって発生される電気バイアスエネルギーが前記バイアス電極及び前記リング電極に分配される、プラズマ処理方法。

［Ｆ１］
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されたＲＦ電源と、
前記基板支持器上の基板を囲むように配置されたエッジリングと、
前記エッジリングを囲むように配置されたリング電極と、
前記バイアス電極に第１のバイアスＲＦ電力を供給するように構成された第１のバイアスＲＦ電源であり、前記第１のバイアスＲＦ電力は、第１の周波数及び第１の電力レベルを有する、該第１のバイアスＲＦ電源と、
前記リング電極に第２のバイアスＲＦ電力を供給するように構成された第２のバイアスＲＦ電源であり、前記第２のバイアスＲＦ電力は、前記第１の周波数及び第２の電力レベルを有し、前記第２のバイアスＲＦ電力は、前記第１のバイアスＲＦ電力と同期している、該第２のバイアスＲＦ電源と、
を備える、プラズマ処理装置。

［Ｆ２］
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと同じである、［Ｆ１］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ３］
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルとは異なる、［Ｆ１］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ４］
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルよりも大きい、［Ｆ３］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ５］
前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルよりも小さい、［Ｆ３］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ６］
単一のバイアスＲＦ電源が、前記第１のバイアスＲＦ電源と前記第２のバイアスＲＦ電源を兼ねる、［Ｆ１］～［Ｆ５］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ７］
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されたＲＦ電源と、
前記基板支持器上の基板を囲むように配置されたエッジリングと、
前記エッジリングを囲むように配置されたリング電極と、
前記バイアス電極に第１の電圧パルス信号を印加するように構成された第１の電圧パルス電源であり、前記第１の電圧パルス信号は、繰り返し期間内の第１の期間において該繰り返し期間内の該第１の電圧パルス信号の第１の平均電圧よりも低い第１の電圧レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の期間において前記第１の平均電圧よりも高い第２の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は、前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、該第１の電圧パルス電源と、
前記リング電極に第２の電圧パルス信号を印加するように構成された第２の電圧パルス電源であり、前記第２の電圧パルス信号は、前記第１の期間において該第２の電圧パルス信号の第２の平均電圧よりも低い第３の電圧レベルを有し、前記第２の期間において該第２の平均電圧よりも高い第４の電圧レベルを有し、前記第３の電圧レベルの絶対値は、前記第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい、該第２の電圧パルス電源と、
を備える、プラズマ処理装置。

［Ｆ８］
前記第１の電圧レベル及び前記第３の電圧レベルは、負極性を有する、［Ｆ７］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ９］
前記第３の電圧レベルは、前記第１の電圧レベルと同じであり、前記第４の電圧レベルは、前記第２の電圧レベルと同じである、［Ｆ７］又は［Ｆ８］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１０］
単一の電圧パルス電源が、前記第１の電圧パルス電源と前記第２の電圧パルス電源を兼ねる、［Ｆ９］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１１］
前記第３の電圧レベルは、前記第１の電圧レベルとは異なる、［Ｆ７］又は［Ｆ８］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１２］
前記第１の期間は、前記第２の期間の長さと同じ長さを有する、［Ｆ７］～［Ｆ１１］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１３］
前記第１の期間は、前記第２の期間の長さとは異なる長さを有する、［Ｆ７］～［Ｆ１１］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１４］
前記第１の期間は、前記第２の期間の長さよりも長い、［Ｆ７］～［Ｆ１１］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１５］
前記第１の期間は、前記第２の期間の長さよりも短い、［Ｆ７］～［Ｆ１１］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１６］
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む基板支持器と、
前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されたＲＦ電源と、
前記基板支持器上の基板を囲むように配置されたエッジリングと、
前記エッジリングを囲むように配置されたリング電極と、
前記バイアス電極に電気的に接続された第１のバイアス電源と、
前記リング電極に電気的に接続された第２のバイアス電源と、
を備え、
前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々は、バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生するように構成されており、
前記バイアス周波数の逆数である時間長を有する前記電気バイアスエネルギーの１周期は、該電気バイアスエネルギーが該１周期内でのその平均電圧よりも低い電圧を有する負位相期間を含み、
前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間と少なくとも部分的に重複する、
プラズマ処理装置。

［Ｆ１７］
前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの位相は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの位相と同期している、［Ｆ１６］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１８］
前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々によって発生される前記電気バイアスエネルギーは、前記バイアス周波数を有するＲＦ電力であるか、前記バイアス周波数の逆数である時間間隔で周期的に発生されるＤＣ電圧パルスのシーケンスである、［Ｆ１６］又は［Ｆ１７］に記載のプラズマ処理装置。

［Ｆ１９］
前記第１のバイアス電源、前記第２のバイアス電源、又は前記バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生するように構成された別のバイアス電源が、前記エッジリングに結合されている、［Ｆ１６］～［Ｆ１８］の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

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。

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…基台、２０…静電チャック、６１，６３…高周波電源、６２，６４…バイアス電源、Ｗ…基板、ＥＲ…エッジリング、ＤＲ…リング電極。

Claims (19)

1. プラズマ処理チャンバと、
   前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む基板支持器と、
   前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されたＲＦ電源と、
   前記基板支持器上の基板を囲むように配置されたエッジリングと、
   前記エッジリングを囲むように配置されたリング電極と、
   前記バイアス電極に第１のバイアスＲＦ電力を供給するように構成された第１のバイアスＲＦ電源であり、前記第１のバイアスＲＦ電力は、第１の周波数及び第１の電力レベルを有する、該第１のバイアスＲＦ電源と、
   前記リング電極に第２のバイアスＲＦ電力を供給するように構成された第２のバイアスＲＦ電源であり、前記第２のバイアスＲＦ電力は、前記第１の周波数及び第２の電力レベルを有し、前記第２のバイアスＲＦ電力は、前記第１のバイアスＲＦ電力と同期している、該第２のバイアスＲＦ電源と、
   を備える、プラズマ処理装置。
2. 前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルと同じである、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 単一のバイアスＲＦ電源が、前記第１のバイアスＲＦ電源と前記第２のバイアスＲＦ電源を兼ねる、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルとは異なる、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルよりも大きい、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第２の電力レベルは、前記第１の電力レベルよりも小さい、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
7. プラズマ処理チャンバと、
   前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む基板支持器と、
   前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されたＲＦ電源と、
   前記基板支持器上の基板を囲むように配置されたエッジリングと、
   前記エッジリングを囲むように配置されたリング電極と、
   前記バイアス電極に第１の電圧パルス信号を印加するように構成された第１の電圧パルス電源であり、前記第１の電圧パルス信号は、繰り返し期間内の第１の期間において該繰り返し期間内の該第１の電圧パルス信号の第１の平均電圧よりも低い第１の電圧レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の期間において前記第１の平均電圧よりも高い第２の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は、前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、該第１の電圧パルス電源と、
   前記リング電極に第２の電圧パルス信号を印加するように構成された第２の電圧パルス電源であり、前記第２の電圧パルス信号は、前記第１の期間において該第２の電圧パルス信号の第２の平均電圧よりも低い第３の電圧レベルを有し、前記第２の期間において該第２の平均電圧よりも高い第４の電圧レベルを有し、前記第３の電圧レベルの絶対値は、前記第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい、該第２の電圧パルス電源と、
   を備える、プラズマ処理装置。
8. 前記第１の電圧レベル及び前記第３の電圧レベルは、負極性を有する、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記第３の電圧レベルは、前記第１の電圧レベルと同じであり、前記第４の電圧レベルは、前記第２の電圧レベルと同じである、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 単一の電圧パルス電源が、前記第１の電圧パルス電源と前記第２の電圧パルス電源を兼ねる、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記第１の期間は、前記第２の期間の長さと同じ長さを有する、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記第１の期間は、前記第２の期間の長さとは異なる長さを有する、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
13. 前記第１の期間は、前記第２の期間の長さよりも長い、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
14. 前記第１の期間は、前記第２の期間の長さよりも短い、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
15. 前記第３の電圧レベルは、前記第１の電圧レベルとは異なる、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
16. チャンバと、
    前記チャンバ内に配置され、バイアス電極を含む基板支持器と、
    前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＲＦ電力を発生するように構成されたＲＦ電源と、
    前記基板支持器上の基板を囲むように配置されたエッジリングと、
    前記エッジリングを囲むように配置されたリング電極と、
    前記バイアス電極に電気的に接続された第１のバイアス電源と、
    前記リング電極に電気的に接続された第２のバイアス電源と、
    を備え、
    前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々は、バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生するように構成されており、
    前記バイアス周波数の逆数である時間長を有する前記電気バイアスエネルギーの１周期は、該電気バイアスエネルギーが該１周期内でのその平均電圧よりも低い電圧を有する負位相期間を含み、
    前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの前記負位相期間と少なくとも部分的に重複する、
    プラズマ処理装置。
17. 前記第２のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの位相は、前記第１のバイアス電源によって発生される前記電気バイアスエネルギーの位相と同期している、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
18. 前記第１のバイアス電源及び前記第２のバイアス電源の各々によって発生される前記電気バイアスエネルギーは、前記バイアス周波数を有するＲＦ電力であるか、前記バイアス周波数の逆数である時間間隔で周期的に発生されるＤＣ電圧パルスのシーケンスである、請求項１６又は１７に記載のプラズマ処理装置。
19. 前記第１のバイアス電源、前記第２のバイアス電源、又は前記バイアス周波数を有する電気バイアスエネルギーを発生するように構成された別のバイアス電源が、前記エッジリングに結合されている、請求項１６又は１７に記載のプラズマ処理装置。

Images