JP2020057696A5 - - Google Patents

Description

プラズマ処理装置及び静電吸着方法

本開示は、プラズマ処理装置及び静電吸着方法に関するものである。

従来から、半導体ウェハなどの被処理体に対してプラズマを用いて、エッチングなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置は、例えば、被処理体を保持する下部電極と、下部電極の上方に配置された上部電極とを有する。プラズマ処理装置は、下部電極又は上部電極に所定の高周波電力を印加することにより、下部電極に配置された被処理体に対してプラズマ処理を行う。また、プラズマ処理装置では、上部電極の抜熱を目的として、上部電極が、冷却機構を有するクーリングプレートに固定される。

ところで、プラズマ処理装置では、被処理体に対してプラズマ処理を行うと、上部電極が消耗する。そして、プラズマ処理装置では、上部電極が消耗すると、上部電極の剛性が低下するため、上部電極が撓んで上部電極とクーリングプレートとの間に隙間が生じ、上部電極の抜熱が妨げられる。その結果、エッチングレートなどの処理特性が劣化してしまう。

そこで、プラズマ処理装置では、上部電極とクーリングプレートとを密着させる以下の技術が提案されている。すなわち、プラズマ処理装置では、上部電極が固定されるクーリングプレートの固定面に静電チャックを設け、プラズマ処理の期間中に静電チャックに対して一定の電圧を印加して静電チャックの吸着力で上部電極を吸着する。

特表２００４−５３８６３３号公報

本開示は、上部電極とクーリングプレートとの密着性の低下を抑制することができる技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、上部電極が固定される固定面を有し、前記固定面に、印加電圧に応じた吸着力で前記上部電極を吸着する静電チャックが設けられたクーリングプレートと、前記静電チャックに電圧を印加する電源部と、前記上部電極の消耗度合いに応じて、前記静電チャックに印加される電圧の絶対値が増加されるように前記電源部を制御する電源制御部と、を有する。

本開示によれば、上部電極とクーリングプレートとの密着性の低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。 図２は、一実施形態におけるシャワーヘッドの要部構成の一例を示す断面図である。 図３は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の構成例を示すブロック図である。 図４は、電極板の消耗例を説明するための図である。 図５は、一実施形態に係る静電吸着処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して種々の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。

従来から、半導体ウェハなどの被処理体に対してプラズマを用いて、エッチングなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置は、例えば、被処理体を保持する下部電極と、下部電極の上方に配置された上部電極とを有する。プラズマ処理装置は、下部電極又は上部電極に所定の高周波電力を印加することにより、下部電極に配置された被処理体に対してプラズマ処理を行う。また、プラズマ処理装置では、上部電極の抜熱を目的として、上部電極が、冷却機構を有するクーリングプレートに固定される。

ところで、プラズマ処理装置では、被処理体に対してプラズマ処理を行うと、上部電極が消耗する。そして、プラズマ処理装置では、上部電極が消耗すると、上部電極の剛性が低下するため、上部電極が撓んで上部電極とクーリングプレートとの間に隙間が生じ、上部電極の抜熱が妨げられる。その結果、エッチングレートなどの処理特性が劣化してしまう。

そこで、プラズマ処理装置では、上部電極とクーリングプレートとを密着させる以下の技術が提案されている。すなわち、プラズマ処理装置では、上部電極が固定されるクーリングプレートの固定面に静電チャックを設け、プラズマ処理の期間中に静電チャックに対して一定の電圧を印加して静電チャックの吸着力で上部電極を吸着する。

しかしながら、静電チャックに対して一定の電圧を印加して上部電極の吸着を行う場合、上部電極の消耗度合いに関わらず、静電チャックの吸着力が一定に維持される。このため、上部電極の消耗が進行して上部電極の剛性が低下するほど、静電チャックの吸着力が不足し、結果として、上部電極とクーリングプレートとの密着性が低下してしまう。

［プラズマ処理装置１０の構成］
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成例を示す断面図である。図１において、プラズマ処理装置１０は、アルミニウム等からなり、内部を密閉可能な筒状のチャンバ１１を有する。チャンバ１１は、接地されている。チャンバ１１の内部には、導電性材料、例えばアルミニウム等から構成された載置台１２が設けられている。載置台１２は、被処理体の一例である半導体ウェハ（以下、「ウェハ」ともいう。）Ｗを載置する円柱状の台であり、下部電極を兼ねている。

チャンバ１１の側壁と載置台１２の側面との間には、載置台１２の上方のガスをチャンバ１１外へ排出する経路となる排気路１３が形成されている。排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。排気プレート１４は多数の孔を有する板状部材であり、チャンバ１１を上部と下部とに仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１の上部は、プラズマエッチングが実行される反応室１７である。また、チャンバ１１下部の排気室（マニホールド）１８には、チャンバ１１内のガスを排出する排気管１５が接続されている。排気プレート１４は反応室１７にて生成されるプラズマを捕捉又は反射して排気室１８への漏洩を防止する。排気管１５は、ＡＰＣ（Adaptive Pressure Control：自動圧力制御）バルブ１６を介して排気装置に接続されている。排気装置は、チャンバ１１内を減圧し、所定の真空状態に維持する。

載置台１２には、整合器２０を介して第１の高周波電源１９が接続されている。第１の高周波電源１９は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚのバイアス用の高周波電力を載置台１２に供給する。整合器２０は、載置台１２からの高周波電力の反射を抑え、バイアス用の高周波電力の載置台１２への供給効率を最大にする。

載置台１２の上面には、静電電極板２１を内部に有する静電チャック２２が配置されている。静電チャック２２は、下部円板状部材の上に、下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を有する。載置台１２にウェハＷを載置するとき、ウェハＷは、静電チャック２２の上部円板状部材の上に置かれる。静電電極板２１には、第１の直流電源２３が接続されている。静電チャック２２は、第１の直流電源２３から静電電極板２１に印加される電圧により、クーロン力等の静電力を発生させ、静電力によりウェハＷを吸着保持する。

また、静電チャック２２には、ウェハＷの周縁部を囲うように、円環状のフォーカスリング２４が載置される。フォーカスリング２４は、導電性部材、例えば、シリコンからなり、反応室１７においてプラズマをウェハＷの表面に向けて収束し、エッチング処理の効率を向上させる。

また、載置台１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられる。この冷媒室２５には、冷媒用配管２６を介してチラーユニットから低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却された載置台１２は静電チャック２２を介してウェハＷ及びフォーカスリング２４を冷却する。

また、静電チャック２２には、複数の伝熱ガス供給孔２７が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２７には、伝熱ガス供給ライン２８を介してヘリウム（Ｈｅ）ガス等の伝熱ガスが供給される。伝熱ガスは、伝熱ガス供給孔２７を介して静電チャック２２の吸着面とウェハＷの裏面との間隙に供給される。その間隙に供給された伝熱ガスは、ウェハＷの熱を静電チャック２２に伝達するように機能する。

チャンバ１１の天井部には、載置台１２と対向するように、シャワーヘッド２９が配置されている。シャワーヘッド２９には、整合器２０を介して第２の高周波電源３１が接続されている。第２の高周波電源３１は、例えば４０ＭＨｚ程度のプラズマ励起用の高周波電力をシャワーヘッド２９に供給する。なお、整合器３０は、シャワーヘッド２９からの高周波電力の反射を抑え、プラズマ励起用の高周波電力のシャワーヘッド２９への供給効率を最大にする。なお、プラズマ励起用の高周波電力は、載置台１２に印加されてもよい。

シャワーヘッド２９は、多数のガス穴３２を有する上部電極３３と、上部電極３３を着脱可能に釣支するクーリングプレート３４と、クーリングプレート３４を覆う蓋体３５とを有する。また、クーリングプレート３４の内部にはバッファ室３６が設けられ、バッファ室３６にはガス導入管３７が接続されている。シャワーヘッド２９は、ガス導入管３７から供給されたガスを、バッファ室３６にて拡散し、多数のガス穴３２を介して反応室１７内へ供給する。

クーリングプレート３４は、冷却機構を有し、上部電極３３を冷却する。冷却機構は、円周方向に延在する渦巻状又は環状の冷媒室３８と、冷媒用配管３８ａとを有する。冷媒室３８は、冷媒用配管３８ａを介してチラーユニットから低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）を循環供給する。上部電極３３は、プラズマからの入熱により高温になる。そこで、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、静電チャック４１を介して上部電極３３とクーリングプレート３４とを密着させ、上部電極３３の熱をクーリングプレート３４に抜熱させることで上部電極３３を冷却する。

シャワーヘッド２９は、チャンバ１１に対して着脱自在であり、チャンバ１１の蓋としても機能する。チャンバ１１からシャワーヘッド２９を離脱させれば、作業者はチャンバ１１の壁面や構成部品に直接触れることができる。これにより、作業者はチャンバ１１の壁面や構成部品の表面をクリーニングすることができ、チャンバ１１の壁面等に付着した付着物を除去することができる。

上記構成のプラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。この制御部１００は、例えば、コンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。プラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。

［シャワーヘッド２９の構成］
次に、図２を参照して、シャワーヘッド２９の要部構成について説明する。図２は、一実施形態におけるシャワーヘッド２９の要部構成の一例を示す断面図である。

シャワーヘッド２９は、電極板（以下、適宜「上部電極」とも呼ぶ）３３と、クーリングプレート３４と、クランプ部材４０とを有する。

上部電極３３は、円盤状の部材であり、例えば、シリコン等の導電性材料で形成される。上部電極３３には、処理ガスを通すための複数のガス穴３２（図１参照）が形成される。

クーリングプレート３４は、円盤状の部材であり、例えば、アルミニウム等の導電性材料で形成される。クーリングプレート３４の下面は、上部電極３３が固定される固定面３４ａとされている。クランプ部材４０は、ネジ４０ａを介して上部電極３３の外周部をクーリングプレート３４の固定面３４ａに向かって押し付けることで、上部電極３３をクーリングプレート３４の固定面３４ａに固定する。

クーリングプレート３４には、固定面３４ａに静電チャック４１が設けられている。静電チャック４１は、クーリングプレート３４の固定面３４ａと上部電極３３との間に介在している。静電チャック４１は、導電膜からなる電極板４２を一対の誘電膜の間に挟み込むことによって構成される。電極板４２には、第２の直流電源４３が電気的に接続されている。第２の直流電源４３は、発生する直流電圧の絶対値を変更可能に構成されている。第２の直流電源４３は、制御部１００からの制御により、電極板４２に直流電圧を印加する。静電チャック４１は、第２の直流電源４３から電極板４２に印加される電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、静電力により上部電極３３を吸着保持する。

［制御部１００の構成］
次に、制御部１００について詳細に説明する。図３は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０を制御する制御部１００の構成例を示すブロック図である。制御部１００は、プロセスコントローラ１０１と、ユーザインターフェース１０２と、記憶部１０３とが設けられている。

プロセスコントローラ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えプラズマ処理装置１０の各部を制御する。

ユーザインターフェース１０２は、工程管理者がプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部１０３には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。また、記憶部１０３には、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との密着性の低下に対応するための各種の情報が格納されている。例えば、記憶部１０３には、上部電極３３の消耗度合を示す消耗情報１０３ａと、静電チャック４１（つまり、電極板４２）に印加される直流電圧の絶対値を示す電圧情報１０３ｂが記憶されている。なお、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

プロセスコントローラ１０１は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有し、記憶部１０３に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムの処理を実行する。プロセスコントローラ１０１は、制御プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、プロセスコントローラ１０１は、計測部１０１ａと、電源制御部１０１ｂとを有する。なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、プロセスコントローラ１０１が、計測部１０１ａと、電源制御部１０１ｂの機能を有する場合を例に説明するが、計測部１０１ａと、電源制御部１０１ｂの機能を複数のコントローラで分散して実現してもよい。

ところで、プラズマ処理装置１０では、ウェハＷに対してプラズマ処理を行うと、上部電極３３が消耗する。上部電極３３の消耗度合いは、例えば、プラズマ処理の累計処理時間が長くなるほど、大きくなる。そして、プラズマ処理装置１０では、上部電極３３が消耗すると、上部電極３３の剛性が低下するため、上部電極３３が撓んで上部電極３３とクーリングプレート３４との間に隙間が生じ、上部電極３３の抜熱が妨げられる。

図４は、上部電極３３の消耗例を説明するための図である。図４の上側には、上部電極３３が新品である場合（つまり、プラズマ処理の累計処理時間が０ｈである場合）の上部電極３３の状態が示されている。図４の下側には、プラズマ処理の累計処理時間が所定時間以上である場合の上部電極３３の状態が示されている。

クーリングプレート３４の下面は、上部電極３３が固定される固定面３４ａとされている。静電チャック４１は、クーリングプレート３４の固定面３４ａと上部電極３３との間に介在している。静電チャック４１には、電極板４２が含まれている。例えば、従来技術では、静電チャック４１（つまり、電極板４２）に対して一定の電圧を印加して上部電極３３の吸着を行う。

しかしながら、電極板４２に対して一定の電圧を印加して上部電極３３の吸着を行う場合、上部電極３３の消耗度合いに関わらず、静電チャック４１の吸着力が一定に維持される。このため、上部電極３３の消耗が進行して上部電極３３の剛性が低下するほど、静電チャック４１の吸着力が不足する。例えば、図４の下側の例では、プラズマ処理の累計処理時間が所定時間以上である場合に、上部電極３３の表面がエッチングされて上部電極３３の厚さが減り、上部電極３３の剛性が低下している。このように上部電極３３の剛性が低下すると、上部電極３３が撓む方向に作用する力に対して、静電チャック４１の吸着力が不足し、結果として、上部電極３３とクーリングプレート３４との密着性が低下してしまう。

プラズマ処理装置１０では、上部電極３３とクーリングプレート３４との密着性が低下すると、上部電極３３の抜熱が妨げられ、上部電極３３の温度が過度に上昇してプラズマ処理の処理特性が劣化してしまう。

そこで、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、上部電極３３の消耗度合いに応じて、静電チャック４１に印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３の制御を行う。

図３の説明に戻る。計測部１０１ａは、上部電極３３の消耗度合いを計測する。例えば、計測部１０１ａは、プラズマ処理の累計処理時間を計測し、計測したプラズマ処理の累計処理時間を、上部電極３３の消耗度合いを示す情報として、消耗情報１０３ａに記憶する。

電源制御部１０１ｂは、上部電極３３の消耗度合いに応じて、静電チャック４１に印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３を制御する。例えば、電源制御部１０１ｂは、計測部１０１ａにより計測されるプラズマ処理の累計処理時間が長くなるほど、静電チャック４１に印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３を制御する。

プラズマ処理装置１０では、上部電極３３の消耗が進行して上部電極３３の剛性が低下する場合でも、静電チャック４１に印加される直流電圧の絶対値が増加されることにより静電チャック４１の吸着力が増大し、上部電極３３が撓む方向に作用する力がキャンセルされる。上部電極３３が撓む方向に作用する力としては、例えば、上部電極３３に作用する重力や、バッファ室３６に導入されるガスの圧力に起因して上部電極３３に作用する力等が挙げられる。上部電極３３が撓む方向に作用する力が静電チャック４１の吸着力によりキャンセルされることにより、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との間の密着性の低下を抑制することができる。

例えば、プラズマ処理装置１０では、プラズマ処理の累計処理時間が長くなるほど静電チャック４１に印加される直流電圧の絶対値が大きくなるように、プラズマ処理の累計処理時間ごとに、直流電圧の絶対値を示す電圧情報１０３ｂが記憶部１０３に事前に記憶される。

電源制御部１０１ｂは、ウェハＷに対するプラズマ処理の所定のタイミングで、計測部１０１ａにより計測されたプラズマ処理の累計処理時間に対応する直流電圧の絶対値を電圧情報１０３ｂから読み出す。そして、電源制御部１０１ｂは、読み出した絶対値に応じた直流電圧を供給するように第２の直流電源４３を制御する。

これにより、プラズマ処理装置１０では、上部電極３３の消耗が進行するにつれて静電チャック４１の吸着力を徐々に増大させることができ、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との間の密着性の低下を抑制することができる。

［制御の流れ］
次に、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０を用いた静電吸着処理について説明する。図５は、一実施形態に係る静電吸着処理の流れの一例を示すフローチャートである。この静電吸着処理は、例えば、ウェハＷに対するプラズマ処理を開始する所定のタイミングで、実行される。

電源制御部１０１ｂは、消耗情報１０３ａに記憶されたプラズマ処理の累計処理時間を読み出す（ステップＳ１０）。つまり、電源制御部１０１ｂは、計測部１０１ａにより前回計測されたプラズマ処理の累計処理時間を消耗情報１０３ａから読み出す。

電源制御部１０１ｂは、読み出したプラズマ処理の累計処理時間に対応する直流電圧の絶対値を電圧情報１０３ｂから読み出す（ステップＳ１１）。電源制御部１０１ｂは、読み出した絶対値に応じた直流電圧を供給するように第２の直流電源４３を制御する（ステップＳ１２）。

計測部１０１ａは、今回のプラズマ処理の処理時間が加算された、プラズマ処理の累計処理時間を計測し、計測結果を消耗情報１０３ａに保存し（ステップＳ１３）、処理を終了する。

以上のように、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、クーリングプレート３４と、第２の直流電源４３と、電源制御部１０１ｂとを有する。クーリングプレート３４は、上部電極３３が固定される固定面３４ａを有する。クーリングプレート３４の固定面３４ａには、印加電圧に応じた吸着力で上部電極３３を吸着する静電チャック４１が設けられている。第２の直流電源４３は、静電チャック４１に直流電圧を印加する。電源制御部１０１ｂは、電極板３３の消耗度合いに応じて、電極板４２に印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との間の密着性の低下を抑制することができる。その結果、プラズマ処理装置１０は、上部電極３３の抜熱の効率を高めて上部電極３３の温度の上昇を抑制することができ、プラズマ処理の処理特性を改善することができる。

また、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、計測部１０１ａをさらに有する。計測部１０１ａは、プラズマ処理の累計処理時間を計測する。電源制御部１０１ｂは、計測されるプラズマ処理の累計処理時間が長くなるほど、電極板４２に印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、プラズマ処理の累計処理時間が長くなるにつれて静電チャック４１の吸着力を徐々に増大させることができ、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との間の密着性の低下を抑制することができる。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、開示の技術は、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態では、計測部１０１ａによりプラズマ処理の累計処理時間を計測することで、上部電極３３の消耗度合いを計測する例を説明したが、上部電極３３の消耗度合いを計測する手法はこれに限定されない。例えば、プラズマ処理装置１０は、計測部１０１ａにより、プラズマ処理の期間中に、上部電極３３の温度と予め計測された消耗していない上部電極３３の温度との差を計測することで、上部電極３３の消耗度合いを計測してもよい。例えば、プラズマ処理装置１０は、上部電極３３の上方の部材に、光ファイバーにより温度を計測する温度計や、光干渉により温度を計測する温度計等を設けて、上部電極３３の温度と予め計測された消耗していない上部電極３３の温度との差を計測してよい。上部電極３３の上方の部材は、例えば、クーリングプレート３４等である。プラズマ処理装置１０では、上部電極３３の消耗が進行して上部電極３３の剛性が低下するほど、上部電極３３が撓む方向に作用する力に対して、静電チャック４１の吸着力が不足し、結果として、上部電極３３とクーリングプレート３４との密着性が低下する。上部電極３３が撓む方向に作用する力としては、例えば、上部電極３３に作用する重力や、バッファ室３６に導入されるガスの圧力に起因して上部電極３３に作用する力等が挙げられる。上部電極３３とクーリングプレート３４との密着性が低下することにより、上部電極３３の温度と予め計測された消耗していない上部電極３３の温度との差が大きくなる。そこで、電源制御部１０１ｂは、計測される、上部電極３３の温度と予め計測された消耗していない上部電極３３の温度との差が所定の閾値を超える時点で、静電チャック４１に印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との間の密着性の低下を抑制することができる。なお、電源制御部１０１ｂは、上記の時点で、静電チャック４１に印加される電圧の絶対値が０から０よりも大きい値（例えば、２５００Ｖ）に増加されるように第２の直流電源４３を制御してもよい。言い換えると、プラズマ処理を開始してから一定期間、上部電極３３はクランプ部材４０により保持され、電源制御部１０１ｂは、静電チャック４１に電圧が印加されないように第２の直流電源４３を制御する。その後、計測される上部電極３３の温度と予め計測された消耗していない上部電極３３の温度との差が所定の閾値を超えた時点で、電源制御部１０１ｂは、静電チャック４１に電圧が印加されるように第２の直流電源４３を制御してもよい。

また、上述した実施形態では、クーリングプレート３４の固定面３４ａ全体に、１つの静電チャック４１が設けられ、１つの静電チャック４１が上部電極３３を吸着する例を説明したが、開示の技術はこれに限られない。静電チャック４１は、中央側静電チャックと、外周側静電チャックとに分離されてもよい。例えば、中央側静電チャックは、クーリングプレート３４の固定面３４ａのうち、上部電極３３の中央部に対応する領域に設けられる。一方、外周側静電チャックは、クーリングプレート３４の固定面３４ａのうち、上部電極３３の外周部に対応する領域に設けられる。中央側静電チャックの電極板及び外周側静電チャックの電極板には、第２の直流電源４３が電気的に接続される。第２の直流電源４３は、制御部１００からの制御により、中央側静電チャックの電極板と外周側静電チャックの電極板とに個別に直流電圧を印加する。ここで、電極板３３は、電極板３３の外周部がクランプ部材４０によりクーリングプレート３４の固定面３４ａに押し付けられることで、クーリングプレート３４の固定面３４ａに固定される。このため、上部電極３３の消耗が進行して上部電極３３の剛性が低下すると、クランプ部材４０により固定面３４ａに押し付けられていない上部電極３３の中央部が撓み易くなる。そこで、電源制御部１０１ｂは、外周側静電チャックに印加される直流電圧の絶対値が一定に維持された状態で、上部電極３３の消耗度合いに応じて、中央側静電チャックに印加される直流電圧の絶対値が増加されるように第２の直流電源４３を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、上部電極３３の消耗に起因した、上部電極３３とクーリングプレート３４との間の密着性の低下をより効率的に抑制することができる。

１０ プラズマ処理装置
２９ シャワーヘッド
３３ 上部電極
３４ クーリングプレート
３４ａ 固定面
４０ クランプ部材
４１ 静電チャック
４２ 電極板
４３ 第２の直流電源
１００ 制御部
１０１ プロセスコントローラ
１０１ａ 計測部
１０１ｂ 電源制御部
１０３ 記憶部
１０３ａ 消耗情報
１０３ｂ 電圧情報
Ｗ ウェハ

Claims (20)

1. クーリングプレート、上部電極、及び前記クーリングプレートと前記上部電極との間に配置される静電チャックを含むシャワーヘッドと、
   前記静電チャックに電圧を印加する電源部と、
   前記電源部が前記静電チャックに印加する電圧の絶対値を制御する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記上部電極の消耗度合いに応じて、前記絶対値が増加するように前記電源部を制御する工程
   を含む処理を実行する、プラズマ処理装置。
2. プラズマ処理の累計処理時間を計測する計測部をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記計測部によりプラズマ処理の累計処理時間を計測する工程と、
   前記計測された累計処理時間に応じて前記上部電極の消耗度合いを決定する工程と、
   をさらに含む処理を実行する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. プラズマ処理の累計処理時間を計測する計測部と、
   前記絶対値を記録する記憶部と、
   をさらに有し、
   前記制御部は、
   予め、プラズマ処理の累計処理時間が長くなるほど前記絶対値が大きくなるように、前記累計処理時間ごとに前記絶対値を示す電圧情報を前記記憶部に記憶する工程と、
   前記計測部によりプラズマ処理の累計処理時間を計測する工程と、
   前記記憶部から前記累計処理時間に対応する前記電圧情報を読み出す工程と、
   前記読み出された電圧情報に応じた電圧を前記静電チャックに印加する工程と、
   をさらに含む処理を実行する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. プラズマ処理の累計処理時間を計測する計測部と、
   前記上部電極の消耗度合いを示す消耗情報と、前記絶対値を示す電圧情報との関係を記憶する記憶部と、
   をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記関係を参照して、前記絶対値を決定する工程
   をさらに含む処理を実行する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記制御部は、
   前記電源部を制御する工程を、ウェハの処理後、次のウェハを処理する前に、又はウェハの処理中に実行する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記上部電極の温度を計測する温度計をさらに有し、
   前記制御部は、
   前記温度計により前記上部電極の温度を測定する工程と、
   前記測定された上部電極の温度と、予め計測された消耗していない上部電極の温度との差を算出する工程と、
   前記差が所定の閾値を超える時点で、前記絶対値が増加するように前記電源部を制御する工程と、
   をさらに含む処理を実行する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記温度計は、前記クーリングプレートに設けられた光ファイバーにより温度を計測する温度計及び／又は光干渉により温度を計測する温度計である、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記静電チャックは、中央側静電チャックと外周側静電チャックとを含む、請求項１〜７のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
9. 前記制御部は、
   前記中央側静電チャックと前記外周側静電チャックのそれぞれに前記電圧を印加する工程
   をさらに含む処理を実行する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記制御部は、
    前記外周側静電チャックに印加される電圧の絶対値を一定に維持した状態で、前記上部電極の消耗度合いに応じて、前記中央側静電チャックに印加される電圧の絶対値が増加するように前記電源部を制御する工程
    をさらに含む処理を実行する、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. クーリングプレート、上部電極、及び前記クーリングプレートと前記上部電極との間に配置される静電チャックを含むシャワーヘッドと、
    前記静電チャックに電圧を印加する電源部と、
    前記電源部が前記静電チャックに印加する電圧の絶対値を制御する制御部と、
    を有するプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
    前記上部電極の消耗度合いに応じて、前記絶対値が増加するように前記電源部を制御する工程
    を含む、プラズマ処理方法。
12. 前記プラズマ処理装置は、計測部をさらに有し、
    前記計測部によりプラズマ処理の累計処理時間を計測する工程と、
    前記計測された累計処理時間に応じて前記上部電極の消耗度合いを決定する工程と、
    をさらに含む、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
13. 前記プラズマ処理装置は、
    プラズマ処理の累計処理時間を計測する計測部と、
    前記絶対値を記録する記憶部と、
    をさらに有し、
    予め、プラズマ処理の累計処理時間が長くなるほど前記絶対値が大きくなるように、前記累計処理時間ごとに前記絶対値を示す電圧情報を前記記憶部に記憶する工程と、
    前記計測部によりプラズマ処理の累計処理時間を計測する工程と、
    前記記憶部から前記累計処理時間に対応する前記電圧情報を読み出す工程と、
    前記読み出された電圧情報に応じた電圧を前記静電チャックに印加する工程と、
    をさらに含む、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
14. 前記プラズマ処理装置は、
    プラズマ処理の累計処理時間を計測する計測部と、
    前記上部電極の消耗度合いを示す消耗情報と、前記絶対値を示す電圧情報との関係を記憶する記憶部と、
    をさらに有し、
    前記関係を参照して、前記絶対値を決定する工程
    をさらに含む、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
15. 前記電源部を制御する工程を、ウェハに対してプラズマ処理を開始するタイミングで実行する、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
16. 前記電源部を制御する工程において、プラズマ処理の累計処理時間が長くなるにつれて、前記上部電極に対する前記静電チャックの吸着力が徐々に増加するように、前記電源部を制御する、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
17. 前記プラズマ処理装置は、
    前記上部電極の温度を計測する計測部
    をさらに有し、
    前記計測部により前記上部電極の温度を計測する工程と、
    前記計測された上部電極の温度と、予め計測された消耗していない上部電極の温度との差を算出する工程と、
    前記差が所定の閾値を超える時点で、前記絶対値が増加するように前記電源部を制御する工程と、
    をさらに含む、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
18. 前記電源部を制御する工程において、前記閾値を超える時点で、前記絶対値が０から０よりも大きい値に増加するように前記電源部を制御する、請求項１７に記載のプラズマ処理方法。
19. 前記静電チャックは、中央側静電チャックと外周側静電チャックとを含み、
    前記中央側静電チャックと前記外周側静電チャックのそれぞれに前記電圧を印加する工程
    をさらに含む、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
20. 前記電圧を印加する工程は、
    前記外周側静電チャックに印加される電圧の絶対値を一定に維持した状態で、前記上部電極の消耗度合いに応じて、前記中央側静電チャックに印加される電圧の絶対値が増加するように前記電源部を制御する工程
    を含む、請求項１９に記載のプラズマ処理方法。