JP7738703B2 - プラズマ処理装置、電源システム、及びプラズマ処理方法 - 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において用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板保持電極を備える。基板保持電極は、チャンバ内に設けられている。基板保持電極は、その主面上に載置された基板を保持する。このようなプラズマ処理装置の一種は、特開２００９－１８７９７５号公報（以下、「特許文献１」という）に記載されている。

特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、高周波発生装置及びＤＣ負パルス発生装置を更に備えている。高周波発生装置は、基板保持電極に対して高周波電圧を印加する。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、高周波電圧のオンとオフが交互に切り替えられる。また、特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、高周波電圧のオンとオフのタイミングに応じてＤＣ負パルス発生装置から基板保持電極にＤＣ負パルス電圧が印加される。

特開２００９－１８７９７５号公報

本開示は、異なるエネルギーを有するイオンを基板に供給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、チャンバ、基板支持器、及び電源システムを備える。基板支持器は、電極を有し、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。電源システムは、基板支持器の電極に電気的に接続されており、チャンバ内のプラズマから基板支持器上の基板にイオンを引き込むために基板支持器の電極にバイアス電圧を印加するように構成されている。電源システムは、バイアス電圧として、第１の期間において第１のパルスを基板支持器の電極に出力し、第１の期間の後の第２の期間において第２のパルスを基板支持器の電極に出力するように構成されている。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、電圧のパルスである。第１のパルスの電圧レベルは、第２のパルスの電圧レベルと異なる。

一つの例示的実施形態によれば、異なるエネルギーを有するイオンを基板に供給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。 第１例のバイアス電圧のタイミングチャートである。 第２例のバイアス電圧のタイミングチャートである。 第３例のバイアス電圧のタイミングチャートである。 第４例のバイアス電圧のタイミングチャートである。 第５例のバイアス電圧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電源システムを示す図である。 別の例示的実施形態に係る電源システムを示す図である。 別の例示的実施形態に係る基板支持器の構成を示す図である。

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、及び電源システムを備える。基板支持器は、電極を有し、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。電源システムは、基板支持器の電極に電気的に接続されており、チャンバ内のプラズマから基板支持器上の基板にイオンを引き込むために基板支持器の電極にバイアス電圧を印加するように構成されている。電源システムは、バイアス電圧として、第１の期間において第１のパルスを基板支持器の電極に出力し、第１の期間の後の第２の期間において第２のパルスを基板支持器の電極に出力するように構成されている。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、電圧のパルスである。第１のパルスの電圧レベルは、第２のパルスの電圧レベルと異なる。

上記実施形態では、第１のパルスの電圧レベルは、第２のパルスの電圧レベルと異なる。したがって、第１の期間においてプラズマから基板に供給されるイオンのエネルギーと第２の期間においてプラズマから基板に供給されるイオンのエネルギーは異なる。故に、上記実施形態によれば、基板に異なるエネルギーを有するイオンを供給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２の期間は、第１の期間に連続していてもよい。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。第１のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対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、第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。第１のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。電源システムは、第１の期間と第２の期間との間の期間において基板支持器の電極への出力電圧が０Ｖであるように構成されていてもよい。

一つの例示的実施形態において、第２の期間は、第１の期間に連続していてもよい。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。第１のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対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、電源システムは、第２の期間の後の第３の期間において基板支持器の電極に第３のパルスを出力するように構成されていてもよい。第３のパルスは、負極性の電圧のパルスであってもよい。第３のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。第３のパルスの電圧レベルの絶対値は、第１のパルスの電圧レベルの絶対値と同一であってもよい。

一つの例示的実施形態において、電源システムは、第１の期間及び第２の期間を各々が含む二つの周期のうち後続の周期内の第１の期間の開始前に、正極性の電圧のパルスを基板支持器の電極に出力するように構成されていてもよい。この実施形態によれば、正極性の電圧のパルスが基板支持器の電極に出力されているときに、基板に電子が供給される。その結果、基板の正電荷量が減少される。

一つの例示的実施形態において、電源システムは、第１の期間において第１のパルスを間欠的に基板支持器の電極に出力するように構成されていてもよい。電源システムは、第２の期間において第２のパルスを間欠的に基板支持器の電極に出力するように構成されていてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。電源システムは、第１の期間において第１のパルスと正極性の電圧のパルスを交互に基板支持器の電極に出力するように構成されていてもよい。電源システムは、第２の期間において第２のパルスと正極性の電圧のパルスを交互に基板支持器の電極に出力するように構成されていてもよい。この実施形態によれば、正極性の電圧のパルスが基板支持器の電極に出力されているときに、基板に電子が供給される。その結果、基板の正電荷量が減少される。

一つの例示的実施形態において、電源システムは、第１の期間と第２の期間との間の期間において、正極性の電圧のパルスを基板支持器の電極に出力するように構成されていてもよい。この実施形態によれば、正極性の電圧のパルスが基板支持器の電極に出力されているときに、基板に電子が供給される。その結果、基板の正電荷量が減少される。

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に設けられた基板支持器上に基板を準備する工程を含む。該基板支持器は電極を含む。プラズマ処理方法は、チャンバ内のプラズマから基板にイオンを引き込むためのバイアス電圧として、第１の期間において電源システムから基板支持器の電極に第１のパルスを出力する工程を更に含む。プラズマ処理方法は、バイアス電圧として、第２の期間において電源システムから基板支持器の電極に第２のパルスを出力する工程を更に含む。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、電圧のパルスである。第１のパルスの電圧レベルは、第２のパルスの電圧レベルと異なる。

一つの例示的実施形態において、第２の期間は、第１の期間に連続していてもよい。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。第１のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対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、第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。第１のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。プラズマ処理方法は、第１の期間と第２の期間との間の期間において電源システムから基板支持器の電極への出力電圧を０Ｖに設定する工程を更に含んでいてもよい。

一つの例示的実施形態において、第２の期間は、第１の期間に連続していてもよい。第１のパルス及び第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。第１のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対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、プラズマ処理方法は、第２の期間の後の第３の期間において電源システムから基板支持器の電極に第３のパルスを出力する工程を更に含んでいてもよい。第３のパルスは、負極性の電圧のパルスであってもよい。第３のパルスの電圧レベルの絶対値は、第２のパルスの電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。第３のパルスの電圧レベルの絶対値は、第１のパルスの電圧レベルの絶対値と同一であってもよい。

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理方法は、第１の期間及び第２の期間を各々が含む二つの周期のうち後続の周期内の第１の期間の開始前に、電源システムから基板支持器の電極に正極性の電圧のパルスを出力する工程を更に含んでいてもよい。

一つの例示的実施形態では、第１の期間において第１のパルスが電源システムから基板支持器の電極に間欠的に出力されてもよい。第２の期間において第２のパルスが電源システムから基板支持器の電極に間欠的に出力されてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１のパルス及び前記第２のパルスの各々は、負極性の電圧のパルスであってもよい。プラズマ処理方法は、第１の期間において電源システムから基板支持器の電極に正極性の電圧のパルスを間欠的に出力する工程を更に含んでいてもよい。正極性の電圧のパルスは第１のパルスと交互に出力されてもよい。プラズマ処理方法は、第２の期間において電源システムから基板支持器の電極に正極性の電圧のパルスを間欠的に出力する工程を更に含んでいてもよい。正極性の電圧のパルスは第２のパルスと交互に出力されてもよい。

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理方法は、第１の期間と第２の期間との間の期間において、電源システムから基板支持器の電極に正極性の電圧のパルスを出力する工程を更に含んでいてもよい。

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。チャンバ１０の中心軸線は、軸線ＡＸであり、鉛直方向に延びている。

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の中で、その上に載置される基板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、支持体１５によって支持されていてもよい。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を有する。基板支持器１６は、静電チャック２０を更に有していてもよい。基板支持器１６は、電極プレート１９を更に有していてもよい。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及び電極プレート１９の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。

下部電極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。熱交換媒体としては、例えば冷媒が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の循環装置（例えば、チラーユニット）が接続されている。この循環装置は、チャンバ１０の外部に設けられている。循環装置からの熱交換媒体は、配管２３ａを介して流路１８ｆに供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して循環装置に戻される。

静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときには、その中心が軸線ＡＸ上に位置するように静電チャック２０上に載置される。静電チャック２０は、基板を保持するように構成されている。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、静電チャック２０の本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、導体から形成された膜である。静電チャック２０の電極には、直流電源が電気的に接続されている。直流電源から静電チャック２０の電極に直流電圧が印加されると、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。

基板支持器１６は、その上に搭載されるエッジリングＥＲを更に支持してもよい。エッジリングＥＲは、環形状を有しており、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ＥＲは、その中心軸線が軸線ＡＸ上に位置するように基板支持器１６上に搭載される。一実施形態において、エッジリングＥＲは、部分的に静電チャック２０上に搭載されていてもよい。なお、基板Ｗは、静電チャック２０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。

プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２５を更に備えていてもよい。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を更に備えていてもよい。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、絶縁性材料から形成されている。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。

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は、天板３４を板厚方向（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、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。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。

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が設けられていてもよい。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を更に備えている。高周波電源６１は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力の周波数は、２７～１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚであってもよい。高周波電源６１は、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、高周波電源６１の負荷側（下部電極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ための整合回路を有している。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、高周波電源６２を更に備えていてもよい。高周波電源６２は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数よりも低い。高周波電源６２は、整合器６２ｍ及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。整合器６２ｍは、高周波電源６２の負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを高周波電源６２の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。なお、プラズマ処理装置１は、高周波電源６２及び整合器６２ｍを備えていなくてもよい。

プラズマ処理装置１では、内部空間１０ｓにガス供給部からガスが供給される。そして、高周波電力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。基板Ｗは、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、処理される。

プラズマ処理装置１は、電源システム７０を更に備えている。電源システム７０は、下部電極１８に電気的に接続されている。電源システム７０は、プラズマからのイオンを基板支持器１６上の基板に引き込むために下部電極１８にバイアス電圧を印加するように構成されている。電源システム７０は、フィルタ７０ｆを介して下部電極１８に接続されていてもよい。フィルタ７０ｆは、電源システム７０に向かう高周波電力を遮断するか低減させるフィルタ回路を含んでいる。なお、電源システム７０の詳細については、後述する。

プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備えていてもよい。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。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２～図６を参照して、電源システム７０が発生するバイアス電圧について、説明する。図２～図６はそれぞれ、第１例～第５例のバイアス電圧のタイミングチャートである。また、以下では、種々の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法についても説明する。

種々の例示的実施形態において、プラズマ処理方法は、基板支持器１６上に基板Ｗを準備する工程を含む。プラズマ処理方法は、基板Ｗが基板支持器１６上に載置されている状態で実行される。

プラズマ処理方法は、チャンバ１０内でプラズマを生成する工程を含む。プラズマを生成するために、処理ガスが、ガス供給部からチャンバ１０内に供給される。また、チャンバ１０内のガスの圧力が、指定された圧力に排気装置５０によって調整される。また、第１の高周波電力が、高周波電源６１から供給される。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。なお、プラズマの生成中に、高周波電源６２からの第２の高周波電力が下部電極１８に供給されてもよい。以下に説明するプラズマ処理方法の工程は、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、実行される。

プラズマ処理方法は、図２～図６に示すように、第１の期間Ｐ１において電源システム７０から下部電極１８にバイアス電圧として第１のパルスＰＬ１を出力する工程を含む。第１のパルスＰＬ１は、電圧のパルスである。第１のパルスＰＬ１は、直流電圧のパルスであってもよい。なお、第１のパルスＰＬ１は、三角波、インパルス波のような矩形波以外の波形を有していてもよい。第１のパルスは、その前縁及び後縁においてその電圧値が変化する波形を有していてもよい。

プラズマ処理方法は、図２～図６に示すように、第２の期間Ｐ２において電源システム７０から下部電極１８にバイアス電圧として第２のパルスＰＬ２を出力する工程を含む。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１の後の期間である。第２のパルスＰＬ２は、電圧のパルスである。第１のパルスＰＬ１の電圧レベルは、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルと異なる。なお、第２のパルスＰＬ２は、直流電圧のパルスであってもよい。第２のパルスＰＬ２は、三角波、インパルス波のような矩形波以外の波形を有していてもよい。第２のパルスは、その前縁及び後縁においてその電圧値が変化する波形を有していてもよい。

図２～図６の各々に示す例において、第１のパルスＰＬ１及び第２のパルスＰＬ２の各々は、負極性の電圧（例えば、負極性の直流電圧）のパルスである。第１のパルスＰＬ１と第２のパルスＰＬ２のうち一方のパルス（以下、「Ｈレベルのパルス」という）の電圧レベルと基準レベル（例えば、０Ｖ）との差は、６ｋＶ以上であってもよい。Ｈレベルのパルスの電圧レベルと基準レベルとの差は、１０ｋＶ又は２０ｋＶ以上であってもよい。第１のパルスＰＬ１と第２のパルスＰＬ２のうち他方のパルス（以下、「Ｌレベルのパルス」という）の電圧レベルと基準レベル（例えば、０Ｖ）との差は、５ｋＶ以下であってもよい。

プラズマ処理方法では、図２～図６に示すように、周期ＣＹが繰り返されてもよい。周期ＣＹは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２を含む。図２～図４に示す第１例～第３例では、周期ＣＹを規定する周波数は、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数であってもよい。図５～図６に示す第４例～第５例では、周期ＣＹを規定する周波数は、０．２Ｈｚ以上、１Ｈｚ以下であってもよい。

一実施形態においては、図２に示す第１例のように、第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に連続していてもよい。この実施形態において、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルの絶対値は、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの絶対値よりも小さくてもよい。

なお、図２に示す第１例では、バイアス電圧の基準レベルは０Ｖである。この基準レベルは、正又は負の値を有していてもよい。第１例では、基準レベルと第１のパルスＰＬ１の電圧レベルとの間の差が基準レベルと第２のパルスＰＬ２の電圧レベルとの間の差よりも小さければ、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。即ち、第１例では、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルが第１のパルスＰＬ１の電圧レベルよりも低ければ、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。

別の実施形態においては、図３に示す第２例のように、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルの絶対値は、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。この実施形態において、プラズマ処理方法は、第１の期間Ｐ１と第２の期間Ｐ２との間の期間ＰＧ１において電源システム７０から下部電極１８への出力電圧を０Ｖに設定する工程を更に含んでいてもよい。

なお、図３に示す第２例においても、バイアス電圧の基準レベルは０Ｖである。この基準レベルは、正又は負の値を有していてもよい。第２例では、基準レベルと第１のパルスＰＬ１の電圧レベルとの間の差が基準レベルと第２のパルスＰＬ２の電圧レベルとの間の差よりも大きければ、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。即ち、第２例では、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルが第２のパルスＰＬ２の電圧レベルよりも低ければ、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。

更に別の実施形態においては、図４に示す第３例のように、第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に連続していてもよい。この実施形態において、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルの絶対値は、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。

更に別の実施形態においては、図４に示す第３例のように、プラズマ処理方法は、第２の期間Ｐ２の後の第３の期間Ｐ３において電源システム７０から下部電極１８に第３のパルスＰＬ３を出力する工程を更に含んでいてもよい。第３のパルスＰＬ３は、負の電圧のパルスであってもよく、第３のパルスＰＬ３の電圧レベルの絶対値は、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの絶対値よりも大きくてもよい。第３のパルスＰＬ３の電圧レベルの絶対値は、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルの絶対値と同じであってもよい。即ち、第３のパルスＰＬ３は、Ｈレベルのパルスであってもよい。第３のパルスＰＬ３の電圧レベルと基準レベル（例えば、０Ｖ）との差は、６ｋＶ以上であってもよい。第３のパルスＰＬ３の電圧レベルと基準レベルとの差は、１０ｋＶ又は２０ｋＶ以上であってもよい。

なお、図４に示す第３例においても、バイアス電圧の基準レベルは０Ｖである。この基準レベルは、正又は負の値を有していてもよい。第３例では、基準レベルと第１のパルスＰＬ１の電圧レベルとの間の差が基準レベルと第２のパルスＰＬ２の電圧レベルとの間の差よりも大きければ、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。即ち、第３例では、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルが第２のパルスＰＬ２の電圧レベルよりも低ければ、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。また、第３例では、基準レベルと第３のパルスＰＬ３の電圧レベルとの間の差が基準レベルと第２のパルスＰＬ２の電圧レベルとの間の差よりも大きければ、第３のパルスＰＬ３の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。即ち、第３例では、第３のパルスＰＬ３の電圧レベルが第２のパルスＰＬ２の電圧レベルよりも低ければ、第３のパルスＰＬ３の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。

更に別の実施形態において、プラズマ処理方法は、図２～図４に示す第１例～第３例のように、正極性の電圧のパルスＰＰＬを出力する工程を更に含んでいてもよい。電圧のパルスＰＰＬの電圧レベルは、基準レベル（例えば、０Ｖ）よりも高い。電圧のパルスＰＰＬは、正極性の直流電圧のパルスであってもよい。パルスＰＰＬは、期間ＰＰにおいて出力される。期間ＰＰは、任意の連続する二つの周期ＣＹのうち後続の周期ＣＹ内の第１の期間Ｐ１の開始前の期間である。期間ＰＰは、後続の第１の期間Ｐ１の直前の期間であってもよい。この場合には、後続の第１の期間Ｐ１において、高いエネルギーを有するイオンを基板Ｗに供給することが可能となる。

図２に示す第１例では、期間ＰＰは、期間ＰＧの後の期間である。図２に示す第１例では、期間ＰＧは、第２の期間Ｐ２の後の期間である。図２に示す第１例では、期間ＰＧにおいて、電源システム７０から下部電極１８への出力電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）に設定される。

図３に示す第２例では、期間ＰＰは、期間ＰＧ２の後の期間である。図３に示す第２例では、期間ＰＧ２は、第２の期間Ｐ２の後の期間である。図３に示す第２例では、期間ＰＧ２において、電源システム７０から下部電極１８への出力電圧は、０Ｖに設定される。

図４に示す第３例では、期間ＰＰは、期間ＰＧの後の期間である。図４に示す第３例では、期間ＰＧは、第３の期間Ｐ３の後の期間である。図４に示す第３例では、期間ＰＧにおいて、電源システム７０から下部電極１８への出力電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）に設定される。

更に別の実施形態においては、図５に示す第４例及び図６に示す第５例のように、第１の期間Ｐ１において第１のパルスＰＬ１が電源システム７０から下部電極１８に間欠的に出力されてもよい。第１のパルスＰＬ１は、第１の期間Ｐ１において、電源システム７０から下部電極１８に周期的に出力されてもよい。第１のパルスＰＬ１は、第１の期間Ｐ１内の副期間ＳＰ１において出力される。第１のパルスＰＬ１は、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力されてもよい。

更に別の実施形態においては、図５に示す第４例及び図６に示す第５例のように、第２の期間Ｐ２において第２のパルスＰＬ２が電源システム７０から下部電極１８に間欠的に出力されてもよい。第２のパルスＰＬ２は、第２の期間Ｐ２において、電源システム７０から下部電極１８に周期的に出力されてもよい。第２のパルスＰＬ２は、第２の期間Ｐ２内の副期間ＳＰ２において出力される。第２のパルスＰＬ２は、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力されてもよい。

なお、図５に示す第４例及び図６に示す第５例では、第１のパルスＰＬ１の電圧レベルの絶対値は、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの絶対値よりも大きい。第１のパルスＰＬ１の電圧レベルの絶対値は、第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの絶対値よりも小さくてもよい。

図５に示す第４例においても、バイアス電圧の基準レベルは０Ｖである。この基準レベルは、正又は負の値を有していてもよい。第４例では、基準レベルと第１のパルスＰＬ１の電圧レベルとの間の差が基準レベルと第２のパルスＰＬ２の電圧レベルとの間の差と異なっていれば、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。

更に別の実施形態において、プラズマ処理方法は、図５に示す第４例のように、第１の期間Ｐ１において電源システム７０から下部電極１８に正極性の電圧のパルスＰＰＬ１を間欠的に出力する工程を更に含んでいてもよい。電圧のパルスＰＰＬ１の電圧レベルは、基準レベル（例えば、０Ｖ）よりも高い。電圧のパルスＰＰＬ１は、正極性の直流電圧のパルスであってもよい。この実施形態において、正極性の電圧のパルスＰＰＬ１は、第１のパルスＰＬ１と交互に出力され得る。正極性の電圧のパルスＰＰＬ１は、期間ＳＰＰ１において出力される。期間ＳＰＰ１は、期間ＳＰＧ１の後の期間であってもよい。期間ＳＰＧ１は、副期間ＳＰ１の後の期間である。期間ＳＰＧ１において、電源システム７０から下部電極１８への出力電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）に設定されてもよい。期間ＳＰＰ１は、後続の副期間ＳＰ１の直前の期間であってもよい。この場合には、後続の副期間ＳＰ１において、高いエネルギーを有するイオンを基板Ｗに供給することが可能となる。

更に別の実施形態において、プラズマ処理方法は、図５に示す第４例のように、第２の期間Ｐ２において電源システム７０から下部電極１８に正極性の電圧のパルスＰＰＬ２を間欠的に出力する工程を更に含んでいてもよい。電圧のパルスＰＰＬ２の電圧レベルは、基準レベル（例えば、０Ｖ）よりも高い。電圧のパルスＰＰＬ２は、正極性の直流電圧のパルスであってもよい。この実施形態において、正極性の電圧のパルスＰＰＬ２は、第２のパルスＰＬ２と交互に出力され得る。正極性の電圧のパルスＰＰＬ２は、期間ＳＰＰ２において出力される。期間ＳＰＰ２は、期間ＳＰＧ２の後の期間であってもよい。期間ＳＰＧ２は、副期間ＳＰ２の後の期間である。期間ＳＰＧ２において、電源システム７０から下部電極１８への出力電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）に設定されてもよい。期間ＳＰＰ２は、後続の副期間ＳＰ２の直前の期間であってもよい。この場合には、後続の副期間ＳＰ２において、高いエネルギーを有するイオンを基板Ｗに供給することが可能となる。

更に別の実施形態において、プラズマ処理方法は、図６に示す第５例のように、第１の期間Ｐ１と第２の期間Ｐ２との間の期間ＳＰＰ１において、電源システム７０から下部電極１８に正極性の電圧のパルスＰＰＬ１を出力する工程を更に含んでいてもよい。電圧のパルスＰＰＬ１の電圧レベルは、基準レベル（例えば、０Ｖ）よりも高い。電圧のパルスＰＰＬ１は、正極性の直流電圧のパルスであってもよい。期間ＳＰＰ１は、後続の副期間ＳＰ２の直前の期間であってもよい。この場合には、後続の副期間ＳＰ２において、高いエネルギーを有するイオンを基板Ｗに供給することが可能となる。

更に別の実施形態において、プラズマ処理方法は、図６に示す第５例のように、期間ＳＰＰ２において、電源システム７０から下部電極１８に正極性の電圧のパルスＰＰＬ２を出力する工程を更に含んでいてもよい。電圧のパルスＰＰＬ２の電圧レベルは、基準レベル（例えば、０Ｖ）よりも高い。電圧のパルスＰＰＬ２は、正極性の直流電圧のパルスであってもよい。期間ＳＰＰ２は、第２の期間Ｐ２と後続の第１の期間Ｐ１との間の期間である。期間ＳＰＰ２は、後続の副期間ＳＰ１の直前の期間であってもよい。この場合には、後続の副期間ＳＰ１において、高いエネルギーを有するイオンを基板Ｗに供給することが可能となる。

なお、図６に示す第５例においても、バイアス電圧の基準レベルは０Ｖである。この基準レベルは、正又は負の値を有していてもよい。第５例では、基準レベルと第１のパルスＰＬ１の電圧レベルとの間の差が基準レベルと第２のパルスＰＬ２の電圧レベルとの間の差と異なっていれば、第１のパルスＰＬ１の電圧レベル及び第２のパルスＰＬ２の電圧レベルの各々は任意の値を有していてもよい。

上述した種々の例示的実施形態では、第１の期間Ｐ１においてプラズマから基板Ｗに供給されるイオンのエネルギーと第２の期間Ｐ２においてプラズマから基板Ｗに供給されるイオンのエネルギーは異なる。故に、基板Ｗに異なるエネルギーを有するイオンを供給することが可能となる。

また、幾つかの例示的実施形態では、正極性の直流電圧のパルスが下部電極１８に供給される。正極性の直流電圧のパルスを下部電極１８に供給することにより、電子が基板Ｗに供給される。その結果、基板Ｗの正電荷量が減少される。

なお、第１例～第３例のバイアス電圧を用いて基板Ｗの膜をエッチングして基板Ｗに開口を形成する場合には、Ｌレベルのパルスが供給されている期間において、基板Ｗ上の堆積物が除去されて開口の形状が調整され得る。また、この場合には、Ｈレベルのパルスが供給されている期間において、深い開口の底にイオンが供給され得る。

第４例及び第５例のバイアス電圧は、互いに異なる膜種を有する多層膜のエッチングに用いることが可能である。第４例及び第５例のバイアス電圧は、例えば、ＮＡＮＤデバイスの製造におけるエッチングで用いられ得る。ＮＡＮＤデバイスの製造においては、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜又は多結晶シリコン膜との交互の積層を含む多層膜がエッチングされる。シリコン酸化膜は、比較的高いエネルギーのイオンでエッチングされ、シリコン窒化膜又は多結晶シリコン膜は、比較的低いエネルギーのイオンでエッチングされ得る。第４例及び第５例のバイアス電圧を用いる場合には、第１の期間Ｐ１においてシリコン酸化膜がエッチングされ、第２の期間Ｐ２においてシリコン窒化膜又は多結晶シリコン膜がエッチングされてもよい。

以下、プラズマ処理装置１の電源システム７０として採用され得る幾つかの例示的実施形態に係る電源システムについて説明する。

図７は、一つの例示的実施形態に係る電源システムを示す図である。図７に示す電源システム７０Ａは、プラズマ処理装置１の電源システム７０として採用され得る。電源システム７０Ａは、上述した第１例～第５例のバイアス電圧を出力し得る。電源システム７０Ａは、直流電源７１、パルスユニット７２、及びパルスコントローラＰＣを含み得る。

直流電源７１は、負極性の直流電圧を発生する電源である。直流電源７１の正極は、グランドに接続されている。直流電源７１は、可変直流電源であってもよい。

パルスユニット７２は、直流電源７１からの負極性の直流電圧から電圧のパルスを生成するように構成されている。一実施形態において、パルスユニット７２は、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａ、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂ、ダイオード７２ｃ、及びダイオード７２ｄを含んでいてもよい。

一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａは、直流電源７１の正極とノード７２１との間で接続されている。パルスユニット７２が、複数のスイッチングトランジスタ７２ａを含んでいる場合には、これらスイッチングトランジスタ７２ａは、直流電源７１の正極とノード７２１との間で直列接続される。

一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂは、直流電源７１の負極とノード７２１との間で接続されている。パルスユニット７２が、複数のスイッチングトランジスタ７２ｂを含んでいる場合には、これらスイッチングトランジスタ７２ｂは、直流電源７１の負極とノード７２１との間で直列接続される。

ダイオード７２ｃは、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａと並列に接続されている。ダイオード７２ｃは、直流電源７１の正極とノード７２２との間で接続されている。ダイオード７２ｃのカソードは、直流電源７１の正極に接続されており、ダイオード７２ｃのアノードは、ノード７２２に接続されている。ノード７２２は、ノード７２１に接続されている。

ダイオード７２ｄは、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂと並列に接続されている。ダイオード７２ｄは、直流電源７１の負極とノード７２２との間で接続されている。ダイオード７２ｄのアノードは、直流電源７１の負極に接続されており、ダイオード７２ｄのカソードは、ノード７２２に接続されている。

パルスコントローラＰＣは、パルスユニット７２に制御信号を与えることにより、パルスユニット７２からの電圧のパルスの出力期間を設定するように構成されている。一実施形態において、パルスコントローラＰＣは、制御信号として、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａの制御端子及び一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂの制御端子にパルス制御信号を与える。

パルスコントローラＰＣからのパルス制御信号により、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａが閉状態になり、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂが開状態になると、ノード７２２はグランドに接続される。その結果、電源システム７０Ａの出力電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）になる。

パルスコントローラＰＣからのパルス制御信号により、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａが開状態になり、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂが閉状態になると、ノード７２２は直流電源７１の負極に接続される。その結果、電源システム７０Ａから負極性の電圧のパルス（例えば、負極性の直流電圧）が出力される。上述した第１のパルス、第２のパルス、及び第３のパルスの各々は、直流電源７１の出力電圧レベルを調整してノード７２２から出力されるパルスの電圧レベルを調整することにより、生成される。

一実施形態において、電源システム７０Ａは、直流電源７３及びパルスユニット７４を更に含んでいてもよい。直流電源７３は、正極性の直流電圧を発生する電源である。直流電源７３の負極は、グランドに接続されている。直流電源７３は、可変直流電源であってもよい。

パルスユニット７４は、直流電源７３からの正極性の直流電圧から電圧のパルスを生成するように構成されている。一実施形態において、パルスユニット７４は、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａ、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂ、ダイオード７４ｃ、及びダイオード７４ｄを含んでいてもよい。

一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａは、直流電源７３の正極とノード７４１との間で接続されている。パルスユニット７４が、複数のスイッチングトランジスタ７４ａを含んでいる場合には、これらスイッチングトランジスタ７４ａは、直流電源７３の正極とノード７４１との間で直列接続される。

一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂは、直流電源７３の負極とノード７４１との間で接続されている。パルスユニット７４が、複数のスイッチングトランジスタ７４ｂを含んでいる場合には、これらスイッチングトランジスタ７４ｂは、直流電源７３の負極とノード７４１との間で直列接続される。

ダイオード７４ｃは、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａと並列に接続されている。ダイオード７４ｃは、直流電源７３の正極とノード７４２との間で接続されている。ダイオード７４ｃのカソードは、直流電源７３の正極に接続されており、ダイオード７４ｃのアノードは、ノード７４２に接続されている。ノード７４２は、ノード７４１に接続されている。

ダイオード７４ｄは、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂと並列に接続されている。ダイオード７４ｄは、直流電源７３の負極とノード７４２との間で接続されている。ダイオード７４ｄのアノードは、直流電源７３の負極に接続されており、ダイオード７４ｄのカソードは、ノード７４２に接続されている。

パルスコントローラＰＣは、パルスユニット７４に制御信号を与えることにより、パルスユニット７４からの電圧のパルスの出力期間を設定するように構成されていてもよい。一実施形態において、パルスコントローラＰＣは、制御信号として、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａの制御端子及び一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂの制御端子にパルス制御信号を与える。

パルスコントローラＰＣからのパルス制御信号により、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａが開状態になり、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂが閉状態になると、ノード７４２はグランドに接続される。その結果、電源システム７０Ａの出力電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）になる。

パルスコントローラＰＣからのパルス制御信号により、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａが閉状態になり、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂが開状態になると、ノード７４２は直流電源７３の正極に接続される。その結果、電源システム７０Ａから正極性の電圧（例えば、正極性の直流電圧）のパルスが出力される。

なお、電源システム７０Ａから負極性の電圧のパルスが出力されているときには、一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ａ及び一つ以上のスイッチングトランジスタ７４ｂは、開状態に設定され得る。また、電源システム７０Ａから正極性の電圧のパルスが出力されているときには、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａ及び一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂは、開状態に設定され得る。

一実施形態において、パルスコントローラＰＣは、高周波電源６１及び／又は高周波電源６２にパルス制御信号を与えてもよい。高周波電源６１は、パルス制御信号に応じて、第１の高周波電力のパルスを出力してもよい。第１の高周波電力のパルスは、電源システム７０Ａから出力される直流電圧のパルスと同じ位相で出力されてもよく、異なる位相で出力されてもよい。高周波電源６２は、パルス制御信号に応じて、第２の高周波電力のパルスを出力してもよい。第２の高周波電力のパルスは、電源システム７０Ａから出力される直流電圧のパルスと同じ位相で出力されてもよく、異なる位相で出力されてもよい。なお、高周波電源６１は、第１の高周波電力の連続波を出力してもよい。また、高周波電源６２は、第２の高周波電力の連続波を出力してもよい。

以下、図８を参照する。図８は、別の例示的実施形態に係る電源システムを示す図である。図８に示す電源システム７０Ｂは、プラズマ処理装置１の電源システム７０として採用され得る。電源システム７０Ｂは、上述した第１例～第５例のバイアス電圧を出力し得る。以下、電源システム７０Ｂの電源システム７０Ａに対する相違点について説明する。

電源システム７０Ｂのパルスユニット７２は、スイッチングトランジスタ７２ｅを更に含んでいる。スイッチングトランジスタ７２ｅは、ノード７２２とノード７０１との間で接続されている。ノード７０１は、下部電極１８に接続されている。

スイッチングトランジスタ７２ｅは、パルスコントローラＰＣからその制御端子に与えられる制御信号（パルス制御信号）に応じて、開状態と閉状態との間で切り替わる。スイッチングトランジスタ７２ｅが開状態であるときには、パルスユニット７２は、ノード７０１及び下部電極１８から電気的に分離される。スイッチングトランジスタ７２ｅが閉状態であるときには、パルスユニット７２は、ノード７０１及び下部電極１８に接続され、負極性の電圧のパルスが、パルスユニット７２から下部電極１８に出力される。パルスユニット７２から下部電極１８に出力される負極性の電圧のパルスは、第１のパルスＰＬ１及び第２のパルスＰＬ２のうち一方として用いられる。パルスユニット７２が第１のパルスＰＬ１を出力する場合には、パルスユニット７２は第３のパルスＰＬ３を更に出力してもよい。

電源システム７０Ｂは、直流電源７５及びパルスユニット７６を更に含んでいる。直流電源７５は、負極性の直流電圧を発生する電源である。直流電源７５の正極は、グランドに接続されている。直流電源７５は、可変直流電源であってもよい。直流電源７５が発生する負極性の直流電圧のレベルは、直流電源７１が発生する負極性の直流電圧のレベルと異なっている。

パルスユニット７６は、直流電源７５からの負極性の直流電圧から電圧のパルスを生成するように構成されている。一実施形態において、パルスユニット７６は、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ａ、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ｂ、ダイオード７６ｃ、ダイオード７６ｄ、及びスイッチングトランジスタ７６ｅを含んでいてもよい。

一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ａは、直流電源７５の正極とノード７６１との間で接続されている。パルスユニット７６が、複数のスイッチングトランジスタ７６ａを含んでいる場合には、これらスイッチングトランジスタ７６ａは、直流電源７５の正極とノード７６１との間で直列接続される。

一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ｂは、直流電源７５の負極とノード７６１との間で接続されている。パルスユニット７６が、複数のスイッチングトランジスタ７６ｂを含んでいる場合には、これらスイッチングトランジスタ７６ｂは、直流電源７５の負極とノード７６１との間で直列接続される。

ダイオード７６ｃは、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ａと並列に接続されている。ダイオード７６ｃは、直流電源７５の正極とノード７６２との間で接続されている。ダイオード７６ｃのカソードは、直流電源７５の正極に接続されており、ダイオード７６ｃのアノードは、ノード７６２に接続されている。ノード７６２は、ノード７６１に接続されている。ノード７６２は、スイッチングトランジスタ７６ｅを介してノード７０１に接続されている。即ち、スイッチングトランジスタ７６ｅは、ノード７６２とノード７０１との間で接続されている。

ダイオード７６ｄは、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ｂと並列に接続されている。ダイオード７６ｄは、直流電源７５の負極とノード７６２との間で接続されている。ダイオード７６ｄのアノードは、直流電源７５の負極に接続されており、ダイオード７６ｄのカソードは、ノード７６２に接続されている。

電源システム７０Ｂでは、パルスコントローラＰＣは、パルスユニット７６に制御信号を与えることにより、パルスユニット７６からの電圧のパルスの出力期間を設定するように構成されている。一実施形態において、パルスコントローラＰＣは、制御信号として、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ａの制御端子及び一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ｂの制御端子にパルス制御信号を与える。

また、電源システム７０Ｂでは、パルスコントローラＰＣは、スイッチングトランジスタ７６ｅの制御端子にパルス制御信号を与える。スイッチングトランジスタ７６ｅは、パルスコントローラＰＣからその制御端子に与えられるパルス制御信号に応じて、開状態と閉状態との間で切り替わる。

スイッチングトランジスタ７６ｅが開状態であるときには、パルスユニット７６は、ノード７０１及び下部電極１８から電気的に分離される。スイッチングトランジスタ７６ｅが閉状態であるときには、パルスユニット７６は、ノード７０１及び下部電極１８に接続される。

パルスコントローラＰＣからのパルス制御信号により、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ａが閉状態になり、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ｂが開状態になると、ノード７６２はグランドに接続される。その結果、ノード７６２における電圧は、０Ｖ（即ち、基準レベル）になる。

パルスコントローラＰＣからのパルス制御信号により、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ａが開状態になり、一つ以上のスイッチングトランジスタ７６ｂが閉状態になると、ノード７６２は直流電源７５の負極に接続される。

パルスユニット７６がノード７０１に接続され、且つ、ノード７６２が直流電源７５の負極に接続されると、負極性の電圧（例えば、負極性の直流電圧）のパルスが、パルスユニット７６から出力される。パルスユニット７６から下部電極１８に出力される負極性の電圧のパルスは、第１のパルスＰＬ１及び第２のパルスＰＬ２のうち他方として用いられる。パルスユニット７６が第１のパルスＰＬ１を出力する場合には、パルスユニット７６は第３のパルスＰＬ３を更に出力してもよい。

以下、図９を参照する。図９は、別の例示的実施形態に係る基板支持器の構成を示す図である。図９に示す基板支持器１６Ａは、プラズマ処理装置１において、基板支持器１６に代えて採用され得る。

基板支持器１６Ａは、下部電極１８Ａ及び静電チャック２０Ａを有する。下部電極１８Ａ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１８Ａには、高周波電源６１が、整合器６１ｍを介して接続され得る。なお、上述したように、高周波電源６１は、整合器６１ｍを介して上部電極３０に接続されていてもよい。

静電チャック２０Ａは、下部電極１８Ａ上に設けられている。静電チャック２０Ａは、誘電体部２０ｄ及び電極２１ａを有している。静電チャック２０Ａは、電極２２ａ及び電極２２ｂを更に有していてもよい。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２０Ａ上に載置され、静電チャック２０Ａによって保持される。また、基板支持器１６Ａ上には、エッジリングＥＲが搭載される。エッジリングＥＲは、その中心軸線が軸線ＡＸに一致するように、基板支持器１６Ａ上に搭載される。チャンバ１０内に収容された基板Ｗは、静電チャック２０Ａ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。

基板支持器１６Ａは、第１の領域２１及び第２の領域２２を有する。図９において、第１の領域２１と第２の領域２２との間の境界は、破線で示されている。第１の領域２１は、基板支持器１６Ａの中央の領域である。第１の領域２１は、静電チャック２０Ａの中央領域及び下部電極１８Ａの中央領域を含む。第２の領域２２は、第１の領域２１に対して径方向外側で周方向に延在している。第２の領域２２は、静電チャック２０Ａの周縁領域及び下部電極１８Ａの周縁領域を含む。第１の領域２１の静電チャック及び第２の領域２２の静電チャックは、単一の静電チャックによって提供されていてもよい。即ち、第１の領域２１の静電チャック及び第２の領域２２の静電チャックは、一体化されていてもよい。なお、別の実施形態では、第１の領域２１の静電チャックと第２の領域２２の静電チャックは、別個の静電チャックであってもよい。

第１の領域２１は、その上（即ち、その上面の上）に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。第１の領域２１は、円盤形状を有する領域である。第１の領域２１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第１の領域２１は、誘電体部２０ｄを第２の領域２２と共有している。誘電体部２０ｄは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムといった誘電体から形成されている。誘電体部２０ｄは、略円盤形状を有している。一実施形態において、第２の領域２２における誘電体部２０ｄの厚みは、第１の領域２１における誘電体部２０ｄの厚みよりも小さい。第２の領域２２における誘電体部２０ｄの上面の鉛直方向における位置は、第１の領域２１における誘電体部２０ｄの上面の鉛直方向における位置よりも低くてもよい。

第１の領域２１は、電極２１ａ（チャック電極）を有する。電極２１ａは、膜状の電極であり、第１の領域２１内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。電極２１ａには、直流電源１０１ｐがスイッチ１０１ｓを介して接続されている。直流電源１０１ｐからの直流電圧が電極２１ａに印加されると、第１の領域２１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は第１の領域２１に引き付けられ、第１の領域２１によって保持される。

第１の領域２１は、第１の電極２１ｃを更に有している。第１の電極２１ｃは、膜状の電極であり、第１の領域２１内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。なお、電極２１ａは、鉛直方向において、第１の電極２１ｃよりも第１の領域２１の上面の近くで延在し得る。

第１の電極２１ｃには、電源システム８１がフィルタ８１ｆを介して接続されている。電源システム８１は、電源システム７０と同一の構成を有し、上述したバイアス電圧を第１の電極２１ｃに印加するように構成されている。フィルタ８１ｆは、フィルタ７０ｆと同一の構成を有する。

第２の領域２２は、第１の領域２１を囲むよう延在している。第２の領域２２は、略環状の領域である。第２の領域２２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第２の領域２２は、その上（即ち、その上面の上）に載置されるエッジリングＥＲを支持するように構成されている。第２の領域２２は、誘電体部２０ｄを第１の領域２１と共有している。

一実施形態において、第２の領域２２は、エッジリングＥＲを静電引力により保持してもよい。この実施形態において、第２の領域２２は、一つ以上の電極（チャック電極）を有し得る。図９に示す例では、第２の領域２２は、一対の電極、即ち電極２２ａ及び電極２２ｂを有する。電極２２ａ及び電極２２ｂは、第２の領域２２内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。電極２２ａ及び電極２２ｂは、双極電極を構成している。電極２２ａ及び電極２２ｂの各々は、膜状の電極である。電極２２ａ及び電極２２ｂは、鉛直方向において略同一の高さ位置で延在していてもよい。

電極２２ａには、直流電源１０２ｐが、スイッチ１０２ｓ及びフィルタ１０２ｆを介して接続されている。フィルタ１０２ｆは、高周波電力を遮断するか、減衰させるように構成されている。電極２２ｂには、直流電源１０３ｐが、スイッチ１０３ｓ及びフィルタ１０３ｆを介して接続されている。フィルタ１０３ｆは、高周波電力を遮断するか、低減させるように構成されている。

直流電源１０２ｐ及び直流電源１０３ｐはそれぞれ、エッジリングＥＲを第２の領域２２に引き付ける静電引力を発生させるために、電極２２ａ及び電極２２ｂに直流電圧を印加する。なお、電極２２ａ及び電極２２ｂの各々の設定電位は、正電位、負電位、及び０Ｖのうち何れであってもよい。例えば、電極２２ａの電位が正電位に設定され、電極２２ｂの電位が負電位に設定されてもよい。また、電極２２ａと電極２２ｂとの間の電位差は、二つの直流電源ではなく、単一の直流電源を用いて形成されてもよい。

電極２２ａと電極２２ｂに直流電圧が与えられると、第２の領域２２とエッジリングＥＲとの間で静電引力が発生する。エッジリングＥＲは、発生した静電引力により第２の領域２２に引き付けられ、第２の領域２２によって保持される。

第２の領域２２は、第２の電極２２ｃを更に有する。第２の電極２２ｃは、膜状の電極である。第２の電極２２ｃは、第２の領域２２内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。第２の電極２２ｃは、第１の電極２１ｃから分離されている。なお、電極２２ａ及び電極２２ｂは、鉛直方向において、第２の電極２２ｃよりも第２の領域２２の上面の近くで延在し得る。なお、第２の電極２２ｃは、第２の領域２２の外側に配置されていてもよい。例えば、第２の電極２２ｃは、エッジリングＥＲの下方、且つ、絶縁部２９の中に設けられていてもよい。

第２の電極２２ｃには、電源システム８２がフィルタ８２ｆを介して接続されている。電源システム８２は、電源システム７０と同一の構成を有し、上述したバイアス電圧を第２の電極２２ｃに印加するように構成されている。フィルタ８２ｆは、フィルタ７０ｆと同一の構成を有する。電源システム８２によって第２の電極２２ｃに印加されるバイアス電圧は、電源システム８１によって第１の電極２１ｃに印加されるバイアス電圧と同期され得る。電源システム８２によって第２の電極２２ｃに印加されるバイアス電圧の位相は、電源システム８１によって第１の電極２１ｃに印加されるバイアス電圧の位相と一致していてもよい。電源システム８２によって第２の電極２２ｃに印加されるバイアス電圧は、電源システム８１によって第１の電極２１ｃに印加されるバイアス電圧に対して位相差を有していてもよい。

第２の領域２２は、ガスライン２２ｇを更に有していてもよい。ガスライン２２ｇは、第２の領域２２とエッジリングＥＲとの間の間隙に伝熱ガス、例えばＨｅガスを供給するために設けられたガスラインである。ガスライン２２ｇは、伝熱ガスのソースであるガス供給機構１０４に接続されている。

なお、電源システム８１は、電極２１ａに接続されていてもよい。この場合には、基板支持器１６Ａは、第１の電極２１ｃを有していなくてもよい。また、電源システム８２は、電極２２ａ及び電極２２ｂのうち少なくとも一方に接続されていてもよい。この場合には、基板支持器１６Ａは、第２の電極２２ｃを有していなくてもよい。また、第２の領域２２は、電極２２ａ及び電極２２ｂを有していなくてもよい。また、電源システム８１は、第１の電極２１ｃ及び第２の電極２２ｃにバイアス電圧を印加してもよい。この場合には、プラズマ処理装置１は、電源システム８２を備えていなくてもよい。

また、静電チャック２０Ａは、高周波電源６１からの高周波電力が供給されるソース電極を有していてもよい。ソース電極は、第１の領域２１及び第２の領域２２のうち少なくとも一方の誘電体部２０ｄの中に設けられる。ソース電極が第１の領域２１の誘電体部２０ｄの中に設けられる場合には、当該ソース電極は第１の電極２１ｃの下方に設けられてもよく、第１の電極２１ｃは電極２１ａの下方に設けられてもよい。或いは、ソース電極は第１の電極２１ｃの上方且つ電極２１ａの下方に設けられてもよい。ソース電極が第２の領域２２の誘電体部２０ｄの中に設けられる場合には、当該ソース電極は第２の電極２２ｃの下方に設けられてもよく、第２の電極２２ｃは電極２２ａ及び電極２２ｂの下方に設けられてもよい。或いは、ソース電極は第２の電極２２ｃの上方且つ電極２２ａ及び電極２２ｂの下方に設けられてもよい。

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、電源システム７０、８１、及び８２の各々は、図７及び図８に示した構成に代えて、電圧（例えば、直流電圧）のパルスを出力可能な一つ以上の電源（例えば、直流電源）を有していてもよい。一つ以上の電源の各々は、可変直流電源であってもよい。かかる一つ以上の電源により、上述した種々の例のバイアス電圧が生成され得る。

また、パルスコントローラＰＣは、電源システム７０、８１、及び８２の構成ではなく、高周波電源６１又は高周波電源６２に付随する構成であってもよい。

また、図３に示す第２例において、第２のパルスＰＬ２は、第１の期間Ｐ１の終了時点以降にノード７２２をグランドに接続し、ノード７２２の電位が０Ｖになる前にノード７２２を直流電源７１から電気的に分離することにより、生成されてもよい。ノード７２２をグランドに接続するために、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａが閉状態に設定され、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂが開状態に設定される。ノード７２２を直流電源７１から電気的に分離するために、一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ａ及び一つ以上のスイッチングトランジスタ７２ｂは、開状態に設定される。

また、別の実施形態において、プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置ではなく、他のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。他のタイプのプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置、又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等であってもよい。種々の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法においては、そのような他のタイプのプラズマ処理装置が用いられてもよい。

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、７０…電源システム。

Claims (15)

1. チャンバと、
   電極を有し、基板を支持するように構成されており、前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
   前記基板支持器上の前記基板に前記チャンバ内のプラズマからのイオンを引き込むために、各サイクルにおいて前記電極にパルス状の電圧信号を印加するように構成された電源システムと、
   を備え、
   前記電源システムは、
   各々が第１の電圧レベル及び負極性を有する複数の第１の電圧パルスのシーケンスを各サイクル内の第１の期間において有し、
   各々が前記第１の電圧レベルと異なる第２の電圧レベル及び負極性を有する複数の第２の電圧パルスのシーケンスを各サイクル内の第２の期間において有し、
   各サイクル内の前記第１の期間と前記第２の期間との間の第３の期間において正極性を有する第３の電圧パルスを有し、
   各サイクル内の前記第２の期間の後の第４の期間において正極性を有する第４の電圧パルスを有するよう、
   前記パルス状の電圧信号を生成するように構成されている、
   プラズマ処理装置。
2. 前記電源システムは、前記第１の期間において、前記複数の第１の電圧パルスを、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力し、前記第２の期間において、前記複数の第２の電圧パルスを、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力するように構成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記サイクルの時間長の逆数である周波数は、０．２Ｈｚ以上、１Ｈｚ以下である、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記電源システムは、前記第１の電圧レベルの絶対値を前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい値に設定するように構成されている、請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記電源システムは、前記第１の電圧レベルの絶対値を前記第２の電圧レベルの絶対値よりも小さい値に設定するように構成されている、請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. プラズマ処理装置のチャンバ内の基板支持器上の基板に前記チャンバ内のプラズマからのイオンを引き込むために、前記基板支持器の電極に、各サイクルにおいて、パルス状の電圧信号を印加するように構成されており、
   前記パルス状の電圧信号は、
   各々が第１の電圧レベル及び負極性を有する複数の第１の電圧パルスのシーケンスを各サイクル内の第１の期間において有し、
   各々が前記第１の電圧レベルと異なる第２の電圧レベル及び負極性を有する複数の第２の電圧パルスのシーケンスを各サイクル内の第２の期間において有し、
   各サイクル内の前記第１の期間と前記第２の期間との間の第３の期間において正極性を有する第３の電圧パルスを有し、
   各サイクル内の前記第２の期間の後の第４の期間において正極性を有する第４の電圧パルスを有する、
   電源システム。
7. 前記電源システムは、前記第１の期間において、前記複数の第１の電圧パルスを、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力し、前記第２の期間において、前記複数の第２の電圧パルスを、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力するように構成されている、請求項６に記載の電源システム。
8. 前記サイクルの時間長の逆数である周波数は、０．２Ｈｚ以上、１Ｈｚ以下である、請求項６又は７に記載の電源システム。
9. 前記電源システムは、前記第１の電圧レベルの絶対値を前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい値に設定するように構成されている、請求項６～８の何れか一項に記載の電源システム。
10. 前記電源システムは、前記第１の電圧レベルの絶対値を前記第２の電圧レベルの絶対値よりも小さい値に設定するように構成されている、請求項６～８の何れか一項に記載の電源システム。
11. 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準備する工程であり、該基板支持器は電極を含む、該工程と、
    前記基板支持器上の前記基板に前記チャンバ内のプラズマからのイオンを引き込むために、各サイクルにおいて電源システムから前記電極にパルス状の電圧信号を出力する工程と、
    を含み、
    前記パルス状の電圧信号は、
    各々が第１の電圧レベル及び負極性を有する複数の第１の電圧パルスのシーケンスを各サイクル内の第１の期間において有し、
    各々が前記第１の電圧レベルと異なる第２の電圧レベル及び負極性を有する複数の第２の電圧パルスのシーケンスを各サイクル内の第２の期間において有し、
    各サイクル内の前記第１の期間と前記第２の期間との間の第３の期間において正極性を有する第３の電圧パルスを有し、
    各サイクル内の前記第２の期間の後の第４の期間において正極性を有する第４の電圧パルスを有する、
    プラズマ処理方法。
12. 前記電源システムは、前記第１の期間において、前記複数の第１の電圧パルスを、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力し、前記第２の期間において、前記複数の第２の電圧パルスを、１００ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下の周波数で周期的に出力するように構成されている、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
13. 前記サイクルの時間長の逆数である周波数は、０．２Ｈｚ以上、１Ｈｚ以下である、請求項１１又は１２に記載のプラズマ処理方法。
14. 前記電源システムは、前記第１の電圧レベルの絶対値を前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい値に設定するように構成されている、請求項１１～１３の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
15. 前記電源システムは、前記第１の電圧レベルの絶対値を前記第２の電圧レベルの絶対値よりも小さい値に設定するように構成されている、請求項１１～１３の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。