JP2023025675A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of reducing a difference between an upper end position of a sheath on a substrate and an upper end position of a sheath on an edge ring, in a cycle of an electric bias energy supplied to the edge ring.SOLUTION: In a plasma processing apparatus, a first electric bias energy and a second electric bias energy are respectively supplied to a substrate and an edge ring. A first high-frequency power and a second high-frequency power are respectively coupled with a plasma via the substrate and the edge ring. A cycle of the second electric bias energy includes a time period in which a voltage of the second electric bias energy has a positive level to an average value within its cycle. In the time period, a power level of the first high-frequency power or a power level of the second high-frequency power is set so as to reduce a difference between an upper end position of a sheath on the substrate and an upper end position of a sheath on the edge ring.SELECTED DRAWING: Figure 3

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。 An exemplary embodiment of the present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

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、チャンバ及び基板支持部を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。基板支持部は、基板及びエッジリング(又はフォーカスリング)を支持する。エッジリングの厚さは、プラズマ処理によって減少する。下記の特許文献1は、エッジリングの厚さが小さくなっている場合にエッジリングに負の直流電圧を印加するように構成されたプラズマ処理装置を開示している。負の直流電圧が印加されると、エッジリング上のシースが厚くなり、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との差が解消される。 Plasma processing apparatuses are used in plasma processing of substrates. A plasma processing apparatus includes a chamber and a substrate support. A substrate support is provided within the chamber. The substrate support supports the substrate and edge ring (or focus ring). The edge ring thickness is reduced by the plasma treatment. Patent Literature 1 listed below discloses a plasma processing apparatus configured to apply a negative DC voltage to an edge ring when the thickness of the edge ring is small. When a negative DC voltage is applied, the sheath on the edge ring becomes thicker and the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring is eliminated.

特開2008-227063号公報JP 2008-227063 A

本開示は、エッジリングに供給される電気バイアスエネルギーの周期内において、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくする技術を提供する。 The present disclosure provides techniques for reducing the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring within the period of the electrical bias energy supplied to the edge ring.

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、基板支持部、少なくとも一つの高周波電源、及び少なくとも一つのバイアス電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられており、基板及びエッジリングを支持するように構成されている。少なくとも一つの高周波電源は、基板を介して基板の上方でプラズマに結合する第1の高周波電力及びエッジリングを介してエッジリングの上方でプラズマに結合する第2の高周波電力を発生するように構成されている。少なくとも一つのバイアス電源は、基板に供給される第1の電気バイアスエネルギー及びエッジリングに供給される第2の電気バイアスエネルギーを発生するように構成されている。第1の電気バイアスエネルギー及び第2の電気バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有するバイアス周期で繰り返す波形を有する。バイアス周期は、第1の期間及び第2の期間を含む。第1の期間では、第1の電気バイアスエネルギー及び第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧は、バイアス周期内における該電圧の平均値に対して正側のレベルを有する。第2の期間では、第1の電気バイアスエネルギー及び第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧は、当該平均値に対して負側のレベルを有する。第1の期間において、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、第1の高周波電力のパワーレベル又は第2の高周波電力のパワーレベルが設定される。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. A plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support, at least one radio frequency power supply, and at least one bias power supply. A substrate support is provided within the chamber and configured to support the substrate and the edge ring. The at least one radio frequency power source is configured to generate a first radio frequency power that couples to the plasma through the substrate and above the substrate and a second radio frequency power that couples to the plasma through the edge ring and above the edge ring. It is At least one bias power supply is configured to generate a first electrical bias energy supplied to the substrate and a second electrical bias energy supplied to the edge ring. The first electrical bias energy and the second electrical bias energy have waveforms that repeat with a bias period having a time length that is the reciprocal of the bias frequency. A bias period includes a first period and a second period. In the first period, the voltage of each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a positive level with respect to the average value of the voltage within the bias period. In the second period, each voltage of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a negative level with respect to the average value. In the first period, the power level of the first high frequency power or the power level of the second high frequency power is set so as to reduce the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring. is set.

一つの例示的実施形態によれば、エッジリングに供給される電気バイアスエネルギーの周期内において、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能となる。 According to one exemplary embodiment, the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring can be small within a period of the electrical bias energy supplied to the edge ring. It becomes possible.

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。1 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment; FIG. 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。1 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment; FIG. 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。1 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment; FIG. 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置に関連するタイミングチャートである。4 is a timing chart associated with a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment; 図5の(a)は、エッジリングの厚さが所定値よりも大きい場合のシースの上端位置を示す図であり、図5の(b)は、エッジリングの厚さが所定値よりも小さい場合のシースの上端位置を示す図である。FIG. 5(a) is a diagram showing the upper end position of the sheath when the thickness of the edge ring is larger than a predetermined value, and FIG. 5(b) is a diagram showing the edge ring having a thickness smaller than the predetermined value. FIG. 10 is a diagram showing the position of the upper end of the sheath in this case. 別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。FIG. 2 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 更に別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。FIG. 4 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment; 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。1 is a flow diagram of a plasma processing method according to one exemplary embodiment;

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。 Various exemplary embodiments are described in detail below with reference to the drawings. In addition, suppose that the same code|symbol is attached|subjected to the part which is the same or equivalent in each drawing.

図1及び図2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。 1 and 2 are schematic diagrams of a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment.

一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、基板支持部11及びプラズマ生成部12を含む。プラズマ処理チャンバ10は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも一つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも一つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部20に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム40に接続される。基板支持部11は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。 In one embodiment, a plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2 . The plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a substrate support section 11 and a plasma generation section 12 . Plasma processing chamber 10 has a plasma processing space. The plasma processing chamber 10 also has at least one gas inlet for supplying at least one process gas to the plasma processing space and at least one gas outlet for exhausting gas from the plasma processing space. The gas supply port is connected to a gas supply section 20, which will be described later, and the gas discharge port is connected to an exhaust system 40, which will be described later. The substrate support 11 is arranged in the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting the substrate.

プラズマ生成部12は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも一つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ(CCP;Capacitively Coupled Plasma)、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)、ECRプラズマ(Electron-Cyclotron-resonance plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)、又は、表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)等であってもよい。 The plasma generator 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied into the plasma processing space. Plasma formed in the plasma processing space includes capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), ECR plasma (Electron-Cyclotron-resonance plasma), helicon wave excited plasma (HWP: Helicon Wave Plasma), surface wave plasma (SWP: Surface Wave Plasma), or the like.

制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aを含んでもよい。コンピュータ2aは、例えば、処理部(CPU:Central Processing Unit)2a1、記憶部2a2、及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。処理部2a1は、記憶部2a2に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部2a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース2a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1との間で通信してもよい。 Controller 2 processes computer-executable instructions that cause plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 . The control unit 2 may include, for example, a computer 2a. The computer 2a may include, for example, a processing unit (CPU: Central Processing Unit) 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations based on programs stored in storage unit 2a2. The storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof. The communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).

以下に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について説明する。容量結合プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。側壁10aは接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10の筐体とは電気的に絶縁される。 A configuration example of a capacitively-coupled plasma processing apparatus as an example of the plasma processing apparatus 1 will be described below. The capacitively-coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply 20, and an exhaust system 40. As shown in FIG. Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section. The gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 . The gas introduction section includes a showerhead 13 . A substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 . The showerhead 13 is arranged above the substrate support 11 . In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 . The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a showerhead 13 , side walls 10 a of the plasma processing chamber 10 and a substrate support 11 . Side wall 10a is grounded. The showerhead 13 and substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10 .

基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に設けられている。基板支持部11は、その上に載置される基板W及びエッジリングERを支持するように構成されている。エッジリングERは、リング形状を有しており、シリコン、炭化ケイ素、石英のような材料から形成されている。基板Wは、基板支持部11上且つエッジリングERによって囲まれた領域の中に配置される。また、図示は省略するが、基板支持部11は、基板W及びエッジリングERのうち少なくとも一つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と基板支持面との間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含んでもよい。 A substrate support 11 is provided within the plasma processing chamber 10 . The substrate support 11 is configured to support the substrate W and the edge ring ER placed thereon. The edge ring ER has a ring shape and is made of a material such as silicon, silicon carbide, or quartz. A substrate W is placed on the substrate support 11 and within the area surrounded by the edge ring ER. Also, although not shown, the substrate supporter 11 may include a temperature control module configured to adjust at least one of the substrate W and the edge ring ER to a target temperature. The temperature control module may include heaters, heat transfer media, flow paths, or combinations thereof. A heat transfer fluid, such as brine or gas, flows through the channel. Further, the substrate support section 11 may include a heat transfer gas supply section configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the substrate support surface.

シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも一つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも一つのガス供給口13a、少なくとも一つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、導電性部材を含む。シャワーヘッド13の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。 The showerhead 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply 20 into the plasma processing space 10s. The showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and a plurality of gas introduction ports 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c. Showerhead 13 also includes a conductive member. A conductive member of the showerhead 13 functions as an upper electrode. In addition to the showerhead 13, the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injectors) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.

ガス供給部20は、一つ以上のガスソース21及び少なくとも一つ以上の流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、一つ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、一つ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する一つ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。 The gas supplier 20 may include one or more gas sources 21 and at least one or more flow controllers 22 . In one embodiment, gas supply 20 is configured to supply one or more process gases from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to showerhead 13 . Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller. Additionally, gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of one or more process gases.

排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。 The exhaust system 40 may be connected to a gas outlet 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example. Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure regulating valve regulates the pressure in the plasma processing space 10s. Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.

以下、図2に加えて図3を参照する。図3は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。基板支持部11は、第1の基台111a、第2の基台111b、及び静電チャック113を有している。第1の基台111a及び第2の基台111bは、アルミニウムのような導体から形成されている。第1の基台111aは、略円盤形状を有する。第2の基台111bは、略環形状を有している。第2の基台111bは、第1の基台111aを囲むように、第1の基台111aの径方向外側で周方向に延在している。第1の基台111aと第2の基台111bとの間には、誘電体領域111cが介在していてもよい。 In the following, FIG. 3 will be referred to in addition to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment. The substrate support section 11 has a first base 111 a , a second base 111 b and an electrostatic chuck 113 . The first base 111a and the second base 111b are made of a conductor such as aluminum. The first base 111a has a substantially disk shape. The second base 111b has a substantially ring shape. The second base 111b extends in the circumferential direction outside the first base 111a in the radial direction so as to surround the first base 111a. A dielectric region 111c may be interposed between the first base 111a and the second base 111b.

静電チャック113は、第1の基台111a及び第2の基台111bの上に設けられている。基板支持部11は、静電チャック113の中央部及び第1の基台111aから構成された第1の領域11R1を含んでいる。基板Wは、第1の領域11R1上且つ静電チャック113上に載置される。基板支持部11は、静電チャック113の周縁部及び第2の基台111bから構成された第2の領域11R2を含んでいる。エッジリングERは、第2の領域11R2上且つ静電チャック113上に載置される。 The electrostatic chuck 113 is provided on the first base 111a and the second base 111b. The substrate support portion 11 includes a first region 11R1 composed of a central portion of the electrostatic chuck 113 and a first base 111a. The substrate W is placed on the electrostatic chuck 113 on the first region 11R1. The substrate support portion 11 includes a second region 11R2 composed of the peripheral portion of the electrostatic chuck 113 and the second base 111b. The edge ring ER is placed on the second region 11R2 and on the electrostatic chuck 113. As shown in FIG.

静電チャック113は、誘電体部113dを有している。誘電体部113dは、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムのような誘電体から形成されている。誘電体部113dは、略円盤形状を有している。第1の領域11R1は、誘電体部113dの中央部分を含む。第2の領域11R2は、誘電体部113dの周縁部分を含む。 The electrostatic chuck 113 has a dielectric portion 113d. Dielectric portion 113d is formed of a dielectric such as aluminum nitride or aluminum oxide. The dielectric portion 113d has a substantially disk shape. The first region 11R1 includes the central portion of the dielectric portion 113d. The second region 11R2 includes the peripheral portion of the dielectric portion 113d.

静電チャック113は、チャック電極113aを更に有している。チャック電極113aは、導体から形成された膜であり、第1の領域11R1内で誘電体部113dの中に設けられている。チャック電極113aには、直流電源50pがスイッチ50sを介して電気的に接続されている。直流電源50pからの直流電圧がチャック電極113aに印加されると、基板Wと静電チャック113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113に引き付けられ、静電チャック113によって保持される。 The electrostatic chuck 113 further has a chuck electrode 113a. The chuck electrode 113a is a film made of a conductor, and is provided in the dielectric portion 113d within the first region 11R1. A DC power supply 50p is electrically connected to the chuck electrode 113a through a switch 50s. When a DC voltage from the DC power supply 50p is applied to the chuck electrode 113a, electrostatic attraction is generated between the substrate W and the electrostatic chuck 113. As shown in FIG. The generated electrostatic attraction attracts the substrate W to the electrostatic chuck 113 and holds it by the electrostatic chuck 113 .

静電チャック113は、チャック電極113b及び113cを更に有していてもよい。チャック電極113b及び113cの各々は、導体から形成された膜である。チャック電極113b及び113cは、環形状を有していてもよい。チャック電極113b及び113cは、第2の領域11R2内で誘電体部113dの中に設けられている。チャック電極113bには、直流電源51pがスイッチ51sを介して電気的に接続されている。チャック電極113cには、直流電源52pがスイッチ52sを介して電気的に接続されている。直流電源51pからの直流電圧がチャック電極113bに印加され、直流電源52pからの直流電圧がチャック電極113cに印加されると、エッジリングERと静電チャック113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113に引き付けられ、静電チャック113によって保持される。 The electrostatic chuck 113 may further have chuck electrodes 113b and 113c. Each of the chuck electrodes 113b and 113c is a film made of a conductor. Chuck electrodes 113b and 113c may have an annular shape. The chuck electrodes 113b and 113c are provided in the dielectric portion 113d within the second region 11R2. A DC power supply 51p is electrically connected to the chuck electrode 113b through a switch 51s. A DC power supply 52p is electrically connected to the chuck electrode 113c through a switch 52s. When the DC voltage from the DC power supply 51p is applied to the chuck electrode 113b and the DC voltage from the DC power supply 52p is applied to the chuck electrode 113c, electrostatic attraction is generated between the edge ring ER and the electrostatic chuck 113. . The generated electrostatic attraction attracts the edge ring ER to the electrostatic chuck 113 and holds it by the electrostatic chuck 113 .

プラズマ処理装置1は、高周波電源31(第1の高周波電源)、高周波電源32(第2の高周波電源)、バイアス電源41(第1のバイアス電源)、及びバイアス電源42(第2のバイアス電源)を備えている。 The plasma processing apparatus 1 includes a high frequency power supply 31 (first high frequency power supply), a high frequency power supply 32 (second high frequency power supply), a bias power supply 41 (first bias power supply), and a bias power supply 42 (second bias power supply). It has

高周波電源31は、チャンバ10内でプラズマを生成するために高周波電力RF1(第1の高周波電力)を発生するように構成されている。高周波電力RF1は、例えば、13MHz以上、150MHz以下の周波数を有する。高周波電力RF1は、基板支持部11及び基板Wを介して基板W上でプラズマに結合するように基板支持部11に供給される。図3の実施形態では、高周波電源31は、整合器31mを介して第1の基台111aに電気的に接続されている。整合器31mは、整合回路を含んでいる。整合器31mの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器31mの整合回路は、後述する制御部30によって制御される。整合器31mの整合回路のインピーダンスは、高周波電源31の負荷側のインピーダンスを高周波電源31の出力インピーダンスに整合させるように調整される。 The high frequency power supply 31 is configured to generate high frequency power RF1 (first high frequency power) to generate plasma within the chamber 10 . The high frequency power RF1 has a frequency of, for example, 13 MHz or more and 150 MHz or less. Radio frequency power RF1 is supplied to the substrate support 11 through the substrate support 11 and the substrate W so as to couple to the plasma on the substrate W. As shown in FIG. In the embodiment of FIG. 3, the high frequency power supply 31 is electrically connected to the first base 111a through the matching box 31m. The matching box 31m includes a matching circuit. The matching circuit of the matching box 31m has variable impedance. The matching circuit of the matching box 31m is controlled by the controller 30, which will be described later. The impedance of the matching circuit of the matching unit 31m is adjusted so as to match the impedance on the load side of the high frequency power supply 31 with the output impedance of the high frequency power supply 31 .

高周波電源32は、チャンバ10内でプラズマを生成するために高周波電力RF2(第2の高周波電力)を発生するように構成されている。高周波電力RF2は、高周波電力RF1と同じく、例えば、13MHz以上、150MHz以下の周波数を有する。高周波電力RF2は、基板支持部11及びエッジリングERを介してエッジリングER上でプラズマに結合するように基板支持部11に供給される。図3の実施形態では、高周波電源32は、整合器32mを介して第2の基台111bに電気的に接続されている。整合器32mは、整合回路を含んでいる。整合器32mの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器32mの整合回路は、制御部30によって制御される。整合器32mの整合回路のインピーダンスは、高周波電源32の負荷側のインピーダンスを高周波電源32の出力インピーダンスに整合させるように調整される。 The radio frequency power supply 32 is configured to generate radio frequency power RF2 (second radio frequency power) to generate plasma within the chamber 10 . The high-frequency power RF2 has a frequency of, for example, 13 MHz or more and 150 MHz or less, like the high-frequency power RF1. Radio frequency power RF2 is supplied to the substrate support 11 through the substrate support 11 and the edge ring ER to couple to the plasma on the edge ring ER. In the embodiment of FIG. 3, the high frequency power supply 32 is electrically connected to the second base 111b via a matching box 32m. The matching box 32m includes a matching circuit. The matching circuit of the matching box 32m has variable impedance. The matching circuit of the matching box 32m is controlled by the controller 30. FIG. The impedance of the matching circuit of the matching unit 32m is adjusted so as to match the impedance on the load side of the high frequency power supply 32 with the output impedance of the high frequency power supply 32. FIG.

バイアス電源41は、電気バイアスエネルギーBE1(第1の電気バイアスエネルギー)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BE1は、基板支持部11を介して基板Wに供給される。電気バイアスエネルギーBE1は、プラズマから基板Wに供給されるイオンのエネルギーを調整するために、基板Wに供給される。図3の実施形態では、バイアス電源41は、第1の基台111aに電気的に接続されている。 The bias power supply 41 is configured to generate electrical bias energy BE1 (first electrical bias energy). Electrical bias energy BE 1 is supplied to the substrate W via the substrate support 11 . An electrical bias energy BE1 is applied to the substrate W to adjust the energy of the ions supplied to the substrate W from the plasma. In the embodiment of FIG. 3, the bias power supply 41 is electrically connected to the first base 111a.

バイアス電源42は、電気バイアスエネルギーBE2(第2の電気バイアスエネルギー)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、基板支持部11を介してエッジリングERに供給される。電気バイアスエネルギーBE2は、プラズマからエッジリングERに供給されるイオンのエネルギーを調整するために、エッジリングERに供給される。図3の実施形態では、バイアス電源42は、第2の基台111bに電気的に接続されている。 Bias power supply 42 is configured to generate electrical bias energy BE2 (second electrical bias energy). Electrical bias energy BE2 is supplied to edge ring ER via substrate support 11 . An electrical bias energy BE2 is supplied to the edge ring ER to adjust the energy of the ions supplied from the plasma to the edge ring ER. In the embodiment of FIG. 3, the bias power supply 42 is electrically connected to the second base 111b.

以下、図2及び図3と共に、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装置に関連するタイミングチャートである。図4には、電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE1の各々の波形(電圧波形)が示されている。また、図4には、電気バイアスエネルギーBE1のレベルLBE1及び電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2が示されている。また、図4には、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び高周波電力RF2のパワーレベルPRF2が示されている。 4 together with FIGS. 2 and 3. FIG. FIG. 4 is a timing chart associated with a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment. FIG. 4 shows respective waveforms (voltage waveforms) of the electric bias energy BE1 and the electric bias energy BE1. FIG. 4 also shows the level L BE1 of the electrical bias energy BE1 and the level L BE2 of the electrical bias energy BE2. FIG. 4 also shows a power level P -RF1 of the high-frequency power RF1 and a power level P- RF2 of the high-frequency power RF2.

電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE2の各々は、バイアス周波数の逆数の時間長を有する周期CY(波形周期)で繰り返す波形を有する。バイアス周波数は、例えば100kHz以上、13.56MHz以下の周波数である。 Each of the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2 has a waveform that repeats with a cycle CY (waveform cycle) having a time length that is the reciprocal of the bias frequency. The bias frequency is, for example, a frequency of 100 kHz or more and 13.56 MHz or less.

一実施形態において、電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE2の各々は、バイアス周波数を有する高周波電力、即ち高周波バイアス電力LFであってもよい。高周波バイアス電力LFは、周期CY(波形周期)、即ちバイアス周期において正弦波状の波形を有する。周期CYは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する。 In one embodiment, each of the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2 may be radio frequency power having a bias frequency, ie radio frequency bias power LF. The high-frequency bias power LF has a sinusoidal waveform in the period CY (waveform period), that is, the bias period. Cycle CY has a time length that is the reciprocal of the bias frequency.

電気バイアスエネルギーBE1が高周波バイアス電力LFである場合には、バイアス電源41は、整合器41mを介して第1の基台111aに接続される。整合器41mは、整合回路を含んでいる。整合器41mの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器41mの整合回路は、制御部30によって制御される。整合器41mの整合回路のインピーダンスは、バイアス電源41の負荷側のインピーダンスをバイアス電源41の出力インピーダンスに整合させるように調整される。 When the electric bias energy BE1 is the high-frequency bias power LF, the bias power supply 41 is connected to the first base 111a through the matching box 41m. The matching box 41m includes a matching circuit. The matching circuit of the matching box 41m has variable impedance. The matching circuit of the matching box 41m is controlled by the controller 30. FIG. The impedance of the matching circuit of the matching unit 41m is adjusted so as to match the impedance on the load side of the bias power supply 41 with the output impedance of the bias power supply 41 .

電気バイアスエネルギーBE2が高周波バイアス電力LFである場合には、バイアス電源42は、整合器42mを介して第2の基台111bに接続される。整合器42mは、整合回路を含んでいる。整合器42mの整合回路は、可変インピーダンスを有する。整合器42mの整合回路は、制御部30によって制御される。整合器42mの整合回路のインピーダンスは、バイアス電源42の負荷側のインピーダンスをバイアス電源42の出力インピーダンスに整合させるように調整される。 When the electric bias energy BE2 is the high-frequency bias power LF, the bias power supply 42 is connected to the second base 111b through the matching box 42m. The matching box 42m includes a matching circuit. A matching circuit of the matching unit 42m has a variable impedance. The matching circuit of the matching box 42m is controlled by the controller 30. FIG. The impedance of the matching circuit of the matching unit 42m is adjusted so as to match the impedance on the load side of the bias power supply 42 with the output impedance of the bias power supply 42. FIG.

別の実施形態において、電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE2の各々は、バイアス周波数の逆数である時間長を有する時間間隔(即ち、周期CY又は波形周期)で周期的に発生される電圧のパルスPVであってもよい。電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE2として用いられる電圧のパルスPVは、負の電圧のパルス又は負の直流電圧のパルスであってもよい。電圧のパルスPVは、三角波、矩形波といった任意の波形を有していてもよい。電気バイアスエネルギーBE1として電圧のパルスが用いられる場合には、整合器41mの代わりに、フィルタが、高周波電力を遮断するよう、バイアス電源41に接続されていてもよい。また、電気バイアスエネルギーBE2として電圧のパルスが用いられる場合には、整合器42mの代わりに、フィルタが、高周波電力を遮断するよう、バイアス電源42に接続されていてもよい。 In another embodiment, each of electrical bias energy BE1 and electrical bias energy BE2 is a pulse of voltage generated periodically at time intervals (i.e., period CY or waveform period) having a time length that is the reciprocal of the bias frequency. It may be PV. The voltage pulse PV used as the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2 may be a negative voltage pulse or a negative DC voltage pulse. The voltage pulse PV may have an arbitrary waveform such as a triangular wave or a square wave. If a voltage pulse is used as the electrical bias energy BE1, instead of the matching box 41m, a filter may be connected to the bias power supply 41 to cut off the high frequency power. Further, when a voltage pulse is used as the electrical bias energy BE2, instead of the matching box 42m, a filter may be connected to the bias power supply 42 so as to cut off the high frequency power.

周期CY(波形周期)は、第1の期間T1及び第2の期間T2を含む。第1の期間T1では、電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE2の各々の電圧は、周期CY内における当該電圧の平均値に対して正側のレベルを有する。第2の期間T2では、電気バイアスエネルギーBE1及び電気バイアスエネルギーBE2の各々の電圧は、当該平均値に対して負側のレベルを有する。 A cycle CY (waveform cycle) includes a first period T1 and a second period T2. In the first period T1, each voltage of the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2 has a positive level with respect to the average value of the voltages within the cycle CY. In the second period T2, each voltage of the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2 has a negative level with respect to the average value.

高周波電源31は、高周波電力RF1の負荷からの反射を抑制するために、周期CY内で高周波電力RF1の周波数を変化させてもよい。このため、周期CYは、複数の位相期間に分割される。周期CY内の複数の位相期間それぞれの高周波電力RF1の周波数は、予め準備された周波数の時系列を用いて設定される。周波数の時系列は、制御部30から高周波電源31に指定され得る。 The high frequency power supply 31 may change the frequency of the high frequency power RF1 within the cycle CY in order to suppress the reflection of the high frequency power RF1 from the load. Thus, the period CY is divided into a number of phase periods. The frequency of the high-frequency power RF1 for each of the plurality of phase periods within the cycle CY is set using a time series of frequencies prepared in advance. The frequency time series can be specified from the control unit 30 to the high frequency power supply 31 .

また、高周波電源32は、高周波電力RF2の負荷からの反射を抑制するために、周期CY内で高周波電力RF2の周波数を変化させてもよい。周期CY内の複数の位相期間それぞれの高周波電力RF2の周波数は、予め準備された周波数の時系列を用いて設定される。周波数の時系列は、制御部30から高周波電源32に指定され得る。 Further, the high-frequency power supply 32 may change the frequency of the high-frequency power RF2 within the period CY in order to suppress the reflection of the high-frequency power RF2 from the load. The frequency of the high-frequency power RF2 for each of the plurality of phase periods within the period CY is set using a time series of frequencies prepared in advance. The frequency time series can be specified from the control unit 30 to the high frequency power supply 32 .

制御部30は、高周波電源31、高周波電源32、バイアス電源41、及びバイアス電源42を制御するように構成されている。制御部30は、CPUといったプロセッサから構成され得る。なお、制御部2が、制御部30を兼ねていてもよい。 The control unit 30 is configured to control the high frequency power source 31 , the high frequency power source 32 , the bias power source 41 and the bias power source 42 . The control unit 30 may be composed of a processor such as a CPU. Note that the control unit 2 may also serve as the control unit 30 .

以下、図2~図4と共に、図5の(a)及び図5の(b)を参照する。図5の(a)は、エッジリングの厚さが所定値よりも大きい場合のシースの上端位置を示す図であり、図5の(b)は、エッジリングの厚さが所定値よりも小さい場合のシースの上端位置を示す図である。 5(a) and 5(b) will be referred to together with FIGS. 2 to 4. FIG. FIG. 5(a) is a diagram showing the upper end position of the sheath when the thickness of the edge ring is larger than a predetermined value, and FIG. 5(b) is a diagram showing the edge ring having a thickness smaller than the predetermined value. FIG. 10 is a diagram showing the position of the upper end of the sheath in this case.

図5の(a)及び図5の(b)に示すように、第1の期間T1においてはシースの厚さは小さく、第1の期間T1におけるシースの上端SHT1の位置は低い。一方、第2の期間T2においてはシースの厚さは大きく、第2の期間T2におけるシースの上端SHT2の位置は高い。なお、シースの上端の位置(即ち、シースの上端位置)は、シースとプラズマの界面の高さ方向の位置である。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the thickness of the sheath is small during the first period T1, and the position of the upper end SH T1 of the sheath during the first period T1 is low. On the other hand, the thickness of the sheath is large in the second period T2, and the position of the upper end SH T2 of the sheath in the second period T2 is high. The position of the upper end of the sheath (that is, the upper end position of the sheath) is the position in the height direction of the interface between the sheath and the plasma.

エッジリングERの厚さTHERが所定値THである場合、例えばエッジリングERの上面の高さ方向の位置と基板Wの上面の高さ方向の位置が等しい場合には、エッジリングER上のシースの上端位置は、基板W上のシースの上端位置と等しい。以下、この場合の電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2を基準レベルLREF2という。また、この場合の高周波電力RF1のパワーレベルPRF1を基準パワーレベルPREF1という。また、この場合の高周波電力RF2のパワーレベルPRF2を基準パワーレベルPREF2という。 When the thickness TH ER of the edge ring ER is a predetermined value TH P , for example, when the position of the top surface of the edge ring ER in the height direction is equal to the position of the top surface of the substrate W in the height direction, the thickness of the edge ring ER is is equal to the upper end position of the sheath on the substrate W. Hereinafter, the level L BE2 of the electrical bias energy BE2 in this case will be referred to as a reference level L REF2 . Also, the power level P-- RF1 of the high-frequency power RF1 in this case is referred to as a reference power level P-- REF1 . Also, the power level P-- RF2 of the high-frequency power RF2 in this case is referred to as a reference power level P-- REF2 .

エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも大きく、レベルLBE2が基準レベルLREF2であると、エッジリングER上のシースの上端位置は、図5の(a)において破線で示すように基板W上のシースの上端位置よりも高くなる。一方、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも小さく、レベルLBE2が基準レベルLREF2であると、エッジリングER上のシースの上端位置は、図5の(b)において破線で示すように基板W上のシースの上端位置よりも低くなる。 When the thickness TH ER of the edge ring ER is greater than the predetermined value TH P and the level L BE2 is the reference level L REF2 , the upper end position of the sheath on the edge ring ER is indicated by the broken line in FIG. 5(a). is higher than the upper end position of the sheath on the substrate W, as shown in FIG. On the other hand, when the thickness TH ER of the edge ring ER is smaller than the predetermined value TH P and the level L BE2 is the reference level L REF2 , the position of the upper end of the sheath on the edge ring ER is indicated by the dashed line in FIG. is lower than the upper end position of the sheath on the substrate W as indicated by .

プラズマ処理装置1では、周期CY内において基板W上でのシースの上端位置とエッジリングER上でのシースの上端位置との差を低減するために、電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2が調整される。また、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び/又は高周波電力RF2のパワーレベルPRF2が調整される。電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2、並びに、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び高周波電力RF2のパワーレベルPRF2は、制御部30によって制御され得る。 In the plasma processing apparatus 1, the level L BE2 of the electric bias energy BE2 is adjusted in order to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate W and the upper end position of the sheath on the edge ring ER within the period CY. be. Also, the power level P-RF1 of the high-frequency power RF1 and/or the power level P-RF2 of the high-frequency power RF2 are adjusted. The level L BE2 of the electrical bias energy BE2 and the power level P RF1 of the high frequency power RF1 and the power level P RF2 of the high frequency power RF2 can be controlled by the controller 30 .

第2の期間T2においては、基板W上のシースの厚さ及びエッジリングER上のシースの厚さは、主に電気バイアスエネルギーBE1のレベルLBE1及び電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2で決定される。第2の期間T2において、基板W上でのシースの上端位置とエッジリングER上でのシースの上端位置との差を低減するために、電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2は、エッジリングERの厚さTHERの減少に応じて増加するように設定される。電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2は、制御部30からバイアス電源42に指定され得る。 In the second period T2, the thickness of the sheath on the substrate W and the thickness of the sheath on the edge ring ER are mainly determined by the level L BE1 of the electrical bias energy BE1 and the level L BE2 of the electrical bias energy BE2. be. In the second period T2, in order to reduce the difference between the top position of the sheath on the substrate W and the top position of the sheath on the edge ring ER, the level L BE2 of the electrical bias energy BE2 is increased to It is set to increase with decreasing thickness THER . The level L BE2 of the electrical bias energy BE2 can be specified from the controller 30 to the bias power supply 42 .

具体的には、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも大きい場合には、図4に示すように、レベルLBE2が基準レベルLREF2よりも低いレベルに設定される。これにより、図5の(a)において実線で示すように、基板W上のシースの上端SHT2の位置とエッジリングER上のシースの上端SHT2の位置の差が低減される。なお、エッジリングERの厚さTHERは、センサにより光学的に又は電気的に取得されてもよい。或いは、エッジリングERの厚さTHERは、エッジリングERがプラズマに晒された時間の長さから推定されてもよい。 Specifically, when the thickness TH ER of the edge ring ER is greater than the predetermined value TH P , the level L BE2 is set to a level lower than the reference level L REF2 , as shown in FIG. This reduces the difference between the position of the sheath upper end SH T2 on the substrate W and the position of the sheath upper end SH T2 on the edge ring ER, as indicated by the solid line in FIG. 5(a). Note that the thickness TH ER of the edge ring ER may be obtained optically or electrically by a sensor. Alternatively, the thickness T ER of the edge ring ER may be estimated from the length of time the edge ring ER is exposed to the plasma.

一方、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも小さい場合には、図4に示すように、レベルLBE2が基準レベルLREF2よりも高いレベルに設定される。これにより、図5の(b)において実線で示すように、基板W上のシースの上端SHT2の位置とエッジリングER上のシースの上端SHT2の位置の差が低減される。 On the other hand, when the thickness TH ER of the edge ring ER is smaller than the predetermined value THP , the level L BE2 is set higher than the reference level L REF2 as shown in FIG. This reduces the difference between the position of the sheath upper end SH T2 on the substrate W and the position of the sheath upper end SH T2 on the edge ring ER, as indicated by the solid line in FIG. 5(b).

なお、電気バイアスエネルギーBE1のレベルLBE1が高いほど、基板Wの負バイアス電位の絶対値が大きくなり、基板W上でのシースの厚さが大きくなる。また、電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2が高いほど、エッジリングERの負バイアス電位の絶対値が大きくなり、エッジリングER上でのシースの厚さが大きくなる。電気バイアスエネルギーBE1が高周波バイアス電力LFであれば、レベルLBE1は電気バイアスエネルギーBE1のパワーレベルである。電気バイアスエネルギーBE2が高周波バイアス電力LFであれば、レベルLBE2は電気バイアスエネルギーBE2のパワーレベルである。電気バイアスエネルギーBE1が電圧のパルスPVであれば、レベルLBE1は電圧のパルスPVの電圧レベルの負方向への増加につれて高くなる。また、電気バイアスエネルギーBE2が電圧のパルスPVであれば、レベルLBE2は電圧のパルスPVの電圧レベルの負方向への増加につれて高くなる。 Note that the higher the level L BE1 of the electrical bias energy BE1, the larger the absolute value of the negative bias potential of the substrate W, and the thicker the sheath on the substrate W becomes. Also, the higher the level L BE2 of the electrical bias energy BE2, the larger the absolute value of the negative bias potential of the edge ring ER and the thicker the sheath on the edge ring ER. If the electrical bias energy BE1 is the high frequency bias power LF, the level L BE1 is the power level of the electrical bias energy BE1. If the electrical bias energy BE2 is the high frequency bias power LF, the level L BE2 is the power level of the electrical bias energy BE2. If the electrical bias energy BE1 is a voltage pulse PV, the level L BE1 increases as the voltage level of the voltage pulse PV increases in the negative direction. Also, if the electrical bias energy BE2 is a voltage pulse PV, the level L BE2 increases as the voltage level of the voltage pulse PV increases in the negative direction.

第1の期間T1においては、基板W上のシースの厚さ及びエッジリングER上のシースの厚さは、主に高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び高周波電力RF2のパワーレベルPRF2で決定される。プラズマ処理装置1では、第1の期間T1において基板W上のシースの上端位置とエッジリングER上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、第1の期間T1におけるパワーレベルPRF1又はパワーレベルPRF2が設定される。パワーレベルPRF1及びパワーレベルPRF2はそれぞれ、制御部30から高周波電源31及び高周波電源32に指定される。 In the first period T1, the thickness of the sheath on the substrate W and the thickness of the sheath on the edge ring ER are mainly determined by the power level P RF1 of the high frequency power RF1 and the power level P RF2 of the high frequency power RF2 . be. In the plasma processing apparatus 1, the power level P during the first period T1 is reduced so as to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate W and the upper end position of the sheath on the edge ring ER during the first period T1. RF1 or power level P RF2 is set. The power level P -RF1 and the power level P- RF2 are designated by the control section 30 to the high frequency power source 31 and the high frequency power source 32, respectively.

プラズマ処理装置1では、周期CY内においてパワーレベルPRF1及びパワーレベルPRF2を調整するために、高周波電源31、高周波電源32、バイアス電源41、及びバイアス電源42は、同期信号を用いて互いに同期されている。同期信号は、高周波電源31、高周波電源32、バイアス電源41、及びバイアス電源42のうち一つから、他の電源に送信されてもよい。或いは、同期信号は、制御部30から高周波電源31、高周波電源32、バイアス電源41、及びバイアス電源42に送信されてもよい。同期信号は、電圧センサ41vによって測定される電気バイアスエネルギーBE1の電圧又は電圧センサ42vによって測定される電気バイアスエネルギーBE2の電圧から、制御部30によって生成されてもよい。 In the plasma processing apparatus 1, the high frequency power supply 31, the high frequency power supply 32, the bias power supply 41, and the bias power supply 42 are synchronized with each other using a synchronization signal in order to adjust the power level PRF1 and the power level PRF2 within the period CY. It is The synchronization signal may be sent from one of the RF power supply 31, the RF power supply 32, the bias power supply 41, and the bias power supply 42 to the other power supply. Alternatively, the synchronization signal may be transmitted from the control section 30 to the high frequency power source 31 , the high frequency power source 32 , the bias power source 41 and the bias power source 42 . The synchronization signal may be generated by the controller 30 from the voltage of the electrical bias energy BE1 measured by the voltage sensor 41v or the voltage of the electrical bias energy BE2 measured by the voltage sensor 42v.

また、第1の期間T1及び第2の期間T2は、電圧センサ41vによって測定される電気バイアスエネルギーBE1の電圧又は電圧センサ42vによって測定される電気バイアスエネルギーBE2の電圧から制御部30によって特定されてもよい。或いは、第1の期間T1及び第2の期間T2の各々は、予め定められた時間長を有する周期CY内の期間として設定されていてもよい。 The first period T1 and the second period T2 are specified by the control unit 30 from the voltage of the electrical bias energy BE1 measured by the voltage sensor 41v or the voltage of the electrical bias energy BE2 measured by the voltage sensor 42v. good too. Alternatively, each of the first period T1 and the second period T2 may be set as a period within the cycle CY having a predetermined time length.

以下、周期CYにおけるパワーレベルPRF1及びパワーレベルPRF2の調整に関する第1~第4の例について説明する。 First to fourth examples of adjusting the power level P -RF1 and the power level P- RF2 in the period CY will be described below.

[第1の例] [First example]

第1の例においては、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも大きい場合に第1の期間T1におけるパワーレベルPRF2が、図4に示すように、基準パワーレベルPREF2よりも低いパワーレベルに設定される。これにより、図5の(a)において実線で示すように、基板W上のシースの上端SHT1の位置とエッジリングER上のシースの上端SHT1の位置の差が低減される。また、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも大きい場合に第2の期間T2におけるパワーレベルPRF2は、図4に示すように、基準パワーレベルPREF2よりも高いパワーレベルに設定されてもよい。これにより、第1の期間T1において減少されたパワーレベルPRF2が第2の期間T2において補われて、周期CYにおける平均的なプラズマの密度が一定の密度に維持される。 In the first example, when the thickness TH ER of the edge ring ER is greater than the predetermined value TH P , the power level P RF2 in the first period T1 is higher than the reference power level P REF2 as shown in FIG. is also set to a lower power level. This reduces the difference between the position of the upper end SHT1 of the sheath on the substrate W and the position of the upper end SHT1 of the sheath on the edge ring ER, as indicated by the solid line in (a) of FIG. In addition, when the thickness TH ER of the edge ring ER is larger than the predetermined value TH P , the power level P - - RF2 in the second period T2 becomes a power level higher than the reference power level P - - REF2 , as shown in FIG. may be set. As a result, the reduced power level P- RF2 in the first period T1 is compensated for in the second period T2, and the average plasma density in the cycle CY is maintained at a constant density.

[第2の例] [Second example]

第2の例においては、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも大きい場合に第1の期間T1におけるパワーレベルPRF1が、図4に示すように、基準パワーレベルPREF1よりも高いパワーレベルに設定される。これにより、基板W上のシースの上端SHT1の位置とエッジリングER上のシースの上端SHT1の位置の差が低減される。また、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも大きい場合に第2の期間T2におけるパワーレベルPRF1は、図4に示すように、基準パワーレベルPREF1よりも低いパワーレベルに設定されてもよい。これにより、周期CYにおける平均的なパワーレベルPRF1が一定のパワーレベルに維持され、周期CYにおける平均的なプラズマの密度が一定の密度に維持される。 In the second example, when the thickness TH ER of the edge ring ER is greater than the predetermined value TH P , the power level P RF1 in the first period T1 is higher than the reference power level P REF1 as shown in FIG. is also set to a high power level. This reduces the difference between the position of the upper end SHT1 of the sheath on the substrate W and the position of the upper end SHT1 of the sheath on the edge ring ER. In addition, when the thickness TH ER of the edge ring ER is greater than the predetermined value TH P , the power level P RF1 in the second period T2 becomes a power level lower than the reference power level P REF1 as shown in FIG. may be set. Thereby, the average power level PRF1 in the period CY is maintained at a constant power level, and the average plasma density in the period CY is maintained at a constant density.

[第3の例] [Third example]

第3の例においては、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも小さい場合に第1の期間T1におけるパワーレベルPRF2が、図4に示すように、基準パワーレベルPREF2よりも高いパワーレベルに設定される。これにより、図5の(b)において実線で示すように、基板W上のシースの上端SHT1の位置とエッジリングER上のシースの上端SHT1の位置の差が低減される。また、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも小さい場合に第2の期間T2におけるパワーレベルPRF2は、図4に示すように、基準パワーレベルPREF2よりも低いパワーレベルに設定されてもよい。これにより、周期CYにおける平均的なパワーレベルPRF2が一定のパワーレベルに維持され、周期CYにおける平均的なプラズマの密度が一定の密度に維持される。 In the third example, when the thickness TH ER of the edge ring ER is smaller than the predetermined value TH P , the power level P RF2 in the first period T1 is lower than the reference power level P REF2 as shown in FIG. is also set to a high power level. As a result, the difference between the position of the upper end SHT1 of the sheath on the substrate W and the position of the upper end SHT1 of the sheath on the edge ring ER is reduced, as indicated by the solid line in FIG. 5B. In addition, when the thickness TH ER of the edge ring ER is smaller than the predetermined value TH P , the power level P RF2 in the second period T2 becomes a power level lower than the reference power level P REF2 as shown in FIG. may be set. Thereby, the average power level PRF2 in the period CY is maintained at a constant power level, and the average plasma density in the period CY is maintained at a constant density.

[第4の例] [Fourth example]

第4の例おいては、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも小さい場合に第1の期間T1におけるパワーレベルPRF1は、図4に示すように、基準パワーレベルPREF1よりも低いパワーレベルに設定される。これにより、基板W上のシースの上端SHT1の位置とエッジリングER上のシースの上端SHT1の位置の差が低減される。また、エッジリングERの厚さTHERが所定値THよりも小さい場合に第2の期間T2におけるパワーレベルPRF1は、図4に示すように、基準パワーレベルPREF1よりも高いパワーレベルに設定されてもよい。これにより、第1の期間T1において減少されたパワーレベルPRF1が第2の期間T2において補われて、周期CYにおける平均的なプラズマの密度が、一定の密度に維持される。 In the fourth example, when the thickness TH ER of the edge ring ER is smaller than the predetermined value TH P , the power level P RF1 in the first period T1 is the reference power level P REF1 as shown in FIG. set to a lower power level than This reduces the difference between the position of the upper end SHT1 of the sheath on the substrate W and the position of the upper end SHT1 of the sheath on the edge ring ER. In addition, when the thickness TH ER of the edge ring ER is smaller than the predetermined value TH P , the power level P RF1 in the second period T2 becomes a power level higher than the reference power level P REF1 as shown in FIG. may be set. As a result, the reduced power level PRF1 in the first period T1 is compensated for in the second period T2, and the average plasma density in the cycle CY is maintained at a constant density.

以上説明したプラズマ処理装置1では、第2の電気バイアスエネルギーのレベルを調整することにより、周期CY内の第2の期間において基板W上のシースの上端位置とエッジリングER上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能である。また、第1の期間T1において、基板W上のシースの上端位置とエッジリングER上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1又は高周波電力RF2のパワーレベルPRF2が設定される。したがって、第1の期間T1において、基板W上のシースの上端位置とエッジリングER上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能である。故に、プラズマ処理装置1によれば、エッジリングERに供給される電気バイアスエネルギーBE2の周期CY内において、基板W上のシースの上端位置とエッジリングER上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能となる。 In the plasma processing apparatus 1 described above, by adjusting the level of the second electrical bias energy, the upper end position of the sheath on the substrate W and the upper end position of the sheath on the edge ring ER during the second period within the period CY. It is possible to reduce the difference between In the first period T1, the power level P RF1 of the high frequency power RF1 or the high frequency power RF2 is adjusted so as to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate W and the upper end position of the sheath on the edge ring ER. The power level P-- RF2 of is set. Therefore, in the first period T1, it is possible to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate W and the upper end position of the sheath on the edge ring ER. Therefore, according to the plasma processing apparatus 1, the difference between the upper end position of the sheath on the substrate W and the upper end position of the sheath on the edge ring ER within the period CY of the electric bias energy BE2 supplied to the edge ring ER is can be reduced.

以下、図6~図14を参照して、幾つかの別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図6は、別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。以下、図6に示すプラズマ処理装置1Bのプラズマ処理装置1に対する相違点について説明する。 Plasma processing apparatuses according to some other exemplary embodiments will now be described with reference to FIGS. 6-14. FIG. 6 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1B shown in FIG. 6 from the plasma processing apparatus 1 will be described below.

プラズマ処理装置1Bは、第1の基台111a及び第2の基台111bに代えて、基台111を有している。基台111は、略円盤形状を有しており、アルミニウムのような導体から形成されている。静電チャック113は、基台111上に設けられている。プラズマ処理装置1Bでは、高周波電源31及びバイアス電源41は、基台111に電気的に接続されている。高周波電源32及びバイアス電源42は、エッジリングERに電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Bの他の構成は、プラズマ処理装置1の対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Bの各部の動作は、プラズマ処理装置1の対応の部分の動作と同一である。 The plasma processing apparatus 1B has a base 111 instead of the first base 111a and the second base 111b. The base 111 has a substantially disk shape and is made of a conductor such as aluminum. The electrostatic chuck 113 is provided on the base 111 . In the plasma processing apparatus 1B, the high frequency power supply 31 and the bias power supply 41 are electrically connected to the base 111. As shown in FIG. The high frequency power supply 32 and the bias power supply 42 are electrically connected to the edge ring ER. Other configurations of the plasma processing apparatus 1B are the same as the corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1B. Further, the operation of each part of the plasma processing apparatus 1B is the same as that of the corresponding part of the plasma processing apparatus 1B.

図7は、更に別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。以下、図7に示すプラズマ処理装置1Cのプラズマ処理装置1Bに対する相違点について説明する。 FIG. 7 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1C shown in FIG. 7 from the plasma processing apparatus 1B will be described below.

プラズマ処理装置1Cは、基台111を囲むように設けられた絶縁部115を含んでいる。絶縁部115は、石英のような絶縁体から形成されている。エッジリングERの周縁部分は、絶縁部115上に載置されている。絶縁部115の中には、電極117が設けられている。電極117は、周方向に延在していてもよく、環形状を有していてもよい。電極117は、エッジリングERの周縁部の下方に配置されている。プラズマ処理装置1Cでは、高周波電源32及びバイアス電源42は、電極117に電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Cの他の構成は、プラズマ処理装置1Bの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Cの各部の動作は、プラズマ処理装置1Bの対応の部分の動作と同一である。 The plasma processing apparatus 1</b>C includes an insulating portion 115 that surrounds the base 111 . The insulating portion 115 is made of an insulator such as quartz. A peripheral portion of the edge ring ER is placed on the insulating portion 115 . An electrode 117 is provided in the insulating portion 115 . The electrode 117 may extend in the circumferential direction and may have an annular shape. The electrode 117 is arranged below the peripheral portion of the edge ring ER. In the plasma processing apparatus 1</b>C, the high frequency power supply 32 and the bias power supply 42 are electrically connected to the electrode 117 . Other configurations of the plasma processing apparatus 1C are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1B. Also, the operation of each part of the plasma processing apparatus 1C is the same as that of the corresponding part of the plasma processing apparatus 1B.

図8は、更に別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。以下、図8に示すプラズマ処理装置1Dのプラズマ処理装置1Bに対する相違点について説明する。 FIG. 8 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1D shown in FIG. 8 from the plasma processing apparatus 1B will be described below.

プラズマ処理装置1Dでは、電極113hが、第2の領域11R2内で静電チャック113の誘電体部113dの中に設けられている。電極113hは、導体から形成された膜である。電極113hは、周方向に延在していてもよく、環形状を有していてもよい。電極113hは、チャック電極113b及び113cの各々と誘電体部113dの下面との間に設けられていてもよい。プラズマ処理装置1Dでは、高周波電源32及びバイアス電源42は、電極113hに電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Dの他の構成は、プラズマ処理装置1Bの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Dの各部の動作は、プラズマ処理装置1Bの対応の部分の動作と同一である。 In the plasma processing apparatus 1D, the electrode 113h is provided in the dielectric portion 113d of the electrostatic chuck 113 within the second region 11R2. The electrode 113h is a film made of a conductor. The electrode 113h may extend in the circumferential direction and may have a ring shape. The electrode 113h may be provided between each of the chuck electrodes 113b and 113c and the lower surface of the dielectric portion 113d. In the plasma processing apparatus 1D, the high frequency power supply 32 and the bias power supply 42 are electrically connected to the electrode 113h. Other configurations of the plasma processing apparatus 1D are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1B. Also, the operation of each part of the plasma processing apparatus 1D is the same as that of the corresponding part of the plasma processing apparatus 1B.

図9は、更に別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。以下、図9に示すプラズマ処理装置1Eのプラズマ処理装置1Dに対する相違点について説明する。 FIG. 9 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1E shown in FIG. 9 from the plasma processing apparatus 1D will be described below.

プラズマ処理装置1Eでは、電極113gが、第1の領域11R1内で静電チャック113の誘電体部113dの中に設けられている。電極113gは、導体から形成された膜である。電極113gは、円形状を有していてもよい。電極113gは、チャック電極113aと誘電体部113dの下面との間に設けられていてもよい。プラズマ処理装置1Eでは、高周波電源31及びバイアス電源41は、電極113gに電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Eの他の構成は、プラズマ処理装置1Dの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Eの各部の動作は、プラズマ処理装置1Dの対応の部分の動作と同一である。なお、プラズマ処理装置1Eにおいて、基台111は、導体、誘電体、半導体の何れから形成されていてもよい。 In the plasma processing apparatus 1E, the electrode 113g is provided in the dielectric portion 113d of the electrostatic chuck 113 within the first region 11R1. The electrode 113g is a film made of a conductor. The electrode 113g may have a circular shape. The electrode 113g may be provided between the chuck electrode 113a and the lower surface of the dielectric portion 113d. In the plasma processing apparatus 1E, the high frequency power supply 31 and the bias power supply 41 are electrically connected to the electrode 113g. Other configurations of the plasma processing apparatus 1E are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1D. Also, the operation of each part of the plasma processing apparatus 1E is the same as that of the corresponding part of the plasma processing apparatus 1D. In addition, in the plasma processing apparatus 1E, the base 111 may be made of any one of a conductor, a dielectric, and a semiconductor.

図10は、更に別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。以下、図10に示すプラズマ処理装置1Fのプラズマ処理装置1Eに対する相違点について説明する。 FIG. 10 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1F shown in FIG. 10 from the plasma processing apparatus 1E will be described below.

プラズマ処理装置1Fでは、電極113nが、第2の領域11R2内で静電チャック113の誘電体部113dの中に設けられている。電極113nは、導体から形成された膜である。電極113nは、周方向に延在していてもよく、環形状を有していてもよい。電極113nは、電極113hと誘電体部113dの下面との間に設けられていてもよい。プラズマ処理装置1Fでは、高周波電源32は、電極113nに電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Fの他の構成は、プラズマ処理装置1Eの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Fの各部の動作は、プラズマ処理装置1Eの対応の部分の動作と同一である。 In the plasma processing apparatus 1F, the electrode 113n is provided in the dielectric portion 113d of the electrostatic chuck 113 within the second region 11R2. The electrode 113n is a film made of a conductor. The electrode 113n may extend in the circumferential direction and may have a ring shape. The electrode 113n may be provided between the electrode 113h and the lower surface of the dielectric portion 113d. In plasma processing apparatus 1F, high-frequency power supply 32 is electrically connected to electrode 113n. Other configurations of the plasma processing apparatus 1F are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1E. Also, the operation of each part of the plasma processing apparatus 1F is the same as that of the corresponding part of the plasma processing apparatus 1E.

図11は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。以下、図11に示すプラズマ処理装置1Gのプラズマ処理装置1Fに対する相違点について説明する。 FIG. 11 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1G shown in FIG. 11 from the plasma processing apparatus 1F will be described below.

プラズマ処理装置1Gでは、電極113mが、第1の領域11R1内で静電チャック113の誘電体部113dの中に設けられている。電極113mは、導体から形成された膜である。電極113mは、円形状を有していてもよい。電極113mは、電極113gと誘電体部113dの下面との間に設けられていてもよい。プラズマ処理装置1Gでは、高周波電源31は、電極113mに電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Gの他の構成は、プラズマ処理装置1Fの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Gの各部の動作は、プラズマ処理装置1Fの対応の部分の動作と同一である。なお、プラズマ処理装置1Gにおいて、基台111は、導体、誘電体、半導体の何れから形成されていてもよい。 In the plasma processing apparatus 1G, the electrode 113m is provided in the dielectric portion 113d of the electrostatic chuck 113 within the first region 11R1. The electrode 113m is a film made of a conductor. The electrode 113m may have a circular shape. The electrode 113m may be provided between the electrode 113g and the lower surface of the dielectric portion 113d. In the plasma processing apparatus 1G, the high frequency power supply 31 is electrically connected to the electrode 113m. Other configurations of the plasma processing apparatus 1G are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1F. Also, the operation of each part of the plasma processing apparatus 1G is the same as that of the corresponding part of the plasma processing apparatus 1F. In addition, in the plasma processing apparatus 1G, the base 111 may be made of any one of a conductor, a dielectric, and a semiconductor.

図12は、更に別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。以下、図12に示すプラズマ処理装置1Hのプラズマ処理装置1Eに対する相違点について説明する。 FIG. 12 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1H shown in FIG. 12 from the plasma processing apparatus 1E will be described below.

プラズマ処理装置1Hは、電極113hを有していない。高周波電源32及びバイアス電源42は、基台111に電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Hでは、周期CYにおけるパワーレベルPRF1及びパワーレベルPRF2の調整に関する上述の第2の例及び第4の例が用いられる。プラズマ処理装置1Hの他の構成は、プラズマ処理装置1Eの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Hの各部の他の動作は、プラズマ処理装置1Eの対応の部分の動作と同一である。 The plasma processing apparatus 1H does not have an electrode 113h. The high frequency power supply 32 and the bias power supply 42 are electrically connected to the base 111 . The plasma processing apparatus 1H uses the above-described second and fourth examples regarding the adjustment of the power level P- RF1 and the power level P- RF2 in the period CY. Other configurations of the plasma processing apparatus 1H are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1E. Other operations of each part of the plasma processing apparatus 1H are the same as those of the corresponding parts of the plasma processing apparatus 1E.

図13は、更に別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。以下、図13に示すプラズマ処理装置1Jのプラズマ処理装置1Gに対する相違点について説明する。 FIG. 13 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1J shown in FIG. 13 from the plasma processing apparatus 1G will be described below.

プラズマ処理装置1Jは、電極113nを有していない。高周波電源32は、基台111に電気的に接続されている。プラズマ処理装置1Jでは、周期CYにおけるパワーレベルPRF1及びパワーレベルPRF2の調整に関する上述の第2の例及び第4の例が用いられる。プラズマ処理装置1Jの他の構成は、プラズマ処理装置1Gの対応の構成と同一である。また、プラズマ処理装置1Jの各部の他の動作は、プラズマ処理装置1Gの対応の部分の動作と同一である。 The plasma processing apparatus 1J does not have the electrode 113n. The high frequency power supply 32 is electrically connected to the base 111 . The plasma processing apparatus 1J uses the above-described second and fourth examples regarding the adjustment of the power level P- RF1 and the power level P- RF2 in the cycle CY. Other configurations of the plasma processing apparatus 1J are the same as corresponding configurations of the plasma processing apparatus 1G. Other operations of each part of the plasma processing apparatus 1J are the same as those of the corresponding parts of the plasma processing apparatus 1G.

図14は、更に別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。以下、図14に示すプラズマ処理装置1Kのプラズマ処理装置1に対する相違点について説明する。 FIG. 14 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1K shown in FIG. 14 from the plasma processing apparatus 1 will be described below.

プラズマ処理装置1Kは、高周波電源32及びバイアス電源42を備えていない。プラズマ処理装置1Kでは、単一の高周波電源31によって発生される高周波電力が分岐されて高周波電力RF1と高周波電力RF2が生成される。高周波電力RF1は、第1の基台111aに供給され、高周波電力RF2は、第2の基台111bに供給される。 The plasma processing apparatus 1K does not include the high frequency power supply 32 and the bias power supply 42. FIG. In the plasma processing apparatus 1K, high frequency power generated by a single high frequency power supply 31 is branched to generate high frequency power RF1 and high frequency power RF2. The high frequency power RF1 is supplied to the first base 111a, and the high frequency power RF2 is supplied to the second base 111b.

単一の高周波電源31によって発生される高周波電力の高周波電力RF1と高周波電力RF2への分配比率は、調整器31aによって調整される。プラズマ処理装置1Kでは、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び高周波電力RF2のパワーレベルPRF2は、調整器31aによる分配比率の調整により設定される。なお、プラズマ処理装置1B~1Kにおいても、単一の高周波電源31によって発生される高周波電力が分岐されて高周波電力RF1と高周波電力RF2が生成されてもよい。 The distribution ratio of the high frequency power generated by the single high frequency power supply 31 to the high frequency power RF1 and the high frequency power RF2 is adjusted by the adjuster 31a. In the plasma processing apparatus 1K, the power level P- RF1 of the high-frequency power RF1 and the power level P- RF2 of the high-frequency power RF2 are set by adjusting the distribution ratio by the adjuster 31a. Also in the plasma processing apparatuses 1B to 1K, the high frequency power generated by the single high frequency power supply 31 may be branched to generate the high frequency power RF1 and the high frequency power RF2.

図14に示すように、調整器31aは、高周波電源31を第1の基台111aに接続する電気的パス上のノードと第2の基台111bとの間で接続されていてもよい。調整器31aは、可変インピーダンスを有する回路を含んでいてもよい。この回路は、固定容量コンデンサとスイッチング素子を各々が含む複数の直列回路の並列接続から構成されていてもよい。或いは、調整器31aは、高周波電源31から第2の基台111bに向けて供給される高周波電力を減衰させるように構成された減衰器であってもよい。なお、調整器31aは、上記ノードと第1の基台111aとの間に接続されていてもよい。 As shown in FIG. 14, regulator 31a may be connected between a node on an electrical path connecting high-frequency power supply 31 to first base 111a and second base 111b. The regulator 31a may include circuitry with variable impedance. The circuit may consist of a parallel connection of a plurality of series circuits each containing a fixed capacitor and a switching element. Alternatively, the adjuster 31a may be an attenuator configured to attenuate the high frequency power supplied from the high frequency power supply 31 toward the second base 111b. Note that the coordinator 31a may be connected between the node and the first base 111a.

また、プラズマ処理装置1Kでは、単一のバイアス電源41によって発生された電気バイアスエネルギーが分岐されて電気バイアスエネルギーBE1と電気バイアスエネルギーBE2が生成される。電気バイアスエネルギーBE1は、第1の基台111aに供給され、電気バイアスエネルギーBE2は、第2の基台111bに供給される。 In the plasma processing apparatus 1K, the electrical bias energy generated by the single bias power supply 41 is branched to generate electrical bias energy BE1 and electrical bias energy BE2. Electrical bias energy BE1 is supplied to the first base 111a and electrical bias energy BE2 is supplied to the second base 111b.

単一のバイアス電源41によって発生される電気バイアスエネルギーの電気バイアスエネルギーBE1と電気バイアスエネルギーBE2への分配比率は、調整器41aによって調整される。プラズマ処理装置1Kでは、電気バイアスエネルギーBE1のレベルLBE1及び電気バイアスエネルギーBE1のレベルLBE2は、調整器41aによる分配比率の調整により設定される。なお、プラズマ処理装置1B~1Kにおいても、単一のバイアス電源41によって発生される電気バイアスエネルギーが分岐されて電気バイアスエネルギーBE1と電気バイアスエネルギーBE2が生成されてもよい。 The distribution ratio of the electrical bias energy generated by the single bias power supply 41 to the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2 is adjusted by the adjuster 41a. In the plasma processing apparatus 1K, the level L BE1 of the electrical bias energy BE1 and the level L BE2 of the electrical bias energy BE1 are set by adjusting the distribution ratio by the adjuster 41a. Also in the plasma processing apparatuses 1B to 1K, the electrical bias energy generated by the single bias power supply 41 may be branched to generate the electrical bias energy BE1 and the electrical bias energy BE2.

図14に示すように、調整器41aは、バイアス電源41を第1の基台111aに接続する電気的パス上のノードと第2の基台111bとの間で接続されていてもよい。調整器41aは、可変インピーダンスを有する回路を含んでいてもよい。この回路は、固定容量コンデンサとスイッチング素子を各々が含む複数の直列回路の並列接続から構成されていてもよい。或いは、調整器41aは、バイアス電源41から第2の基台111bに向けて供給される電気バイアスエネルギーを減衰させるように構成された減衰器であってもよい。なお、調整器41aは、上記ノードと第1の基台111aとの間に接続されていてもよい。 As shown in FIG. 14, regulator 41a may be connected between a node on an electrical path connecting bias power supply 41 to first base 111a and second base 111b. The regulator 41a may include circuitry with variable impedance. The circuit may consist of a parallel connection of a plurality of series circuits each containing a fixed capacitor and a switching element. Alternatively, regulator 41a may be an attenuator configured to attenuate electrical bias energy supplied from bias power supply 41 toward second base 111b. Note that the adjuster 41a may be connected between the node and the first base 111a.

図15は、更に別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。以下、図15に示すプラズマ処理装置1Lのプラズマ処理装置1に対する相違点について説明する。 FIG. 15 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to yet another exemplary embodiment. Differences of the plasma processing apparatus 1L shown in FIG. 15 from the plasma processing apparatus 1 will be described below.

プラズマ処理装置1Lにおいて、静電チャック113は、その中央部と周縁部との間に領域113eを含んでいる。領域113eは、静電チャック113の中央部と周縁部を電気的に分離し得る。領域113eは、絶縁体から形成されていてもよい。或いは、領域113eは、静電チャック113の中央部の誘電体部113dの材料及び静電チャック113の周縁部の誘電体部113dの材料とは異なる誘電体から形成されていてもよい。領域113eは、溶射により形成されてもよい。或いは、領域113eは、空間であってもよい。また、プラズマ処理装置1Lにおいて、静電チャック113の中央部と周縁部は、互いに異なる誘電体から形成されていてもよい。なお、上述した種々の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の各々においても、静電チャック113は、その中央部と周縁部との間に領域113eを含んでいてもよい。 In the plasma processing apparatus 1L, the electrostatic chuck 113 includes a region 113e between its central portion and peripheral portion. Region 113 e may electrically separate the central portion and peripheral portion of electrostatic chuck 113 . Region 113e may be formed from an insulator. Alternatively, the region 113 e may be formed of a dielectric different from the material of the dielectric portion 113 d in the central portion of the electrostatic chuck 113 and the material of the dielectric portion 113 d in the peripheral portion of the electrostatic chuck 113 . Region 113e may be formed by thermal spraying. Alternatively, region 113e may be space. Further, in the plasma processing apparatus 1L, the central portion and the peripheral portion of the electrostatic chuck 113 may be made of different dielectrics. Note that in each of the plasma processing apparatuses according to the various exemplary embodiments described above, the electrostatic chuck 113 may also include a region 113e between its central portion and peripheral portion.

以下、図16を参照して、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。図16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16に示すプラズマ処理方法(以下、「方法MT」という)は、上述した種々の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を用いて行われ得る。 A plasma processing method according to one exemplary embodiment will now be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flow diagram of a plasma processing method according to one exemplary embodiment. The plasma processing method shown in FIG. 16 (hereinafter referred to as "method MT") can be performed using the plasma processing apparatuses according to the various exemplary embodiments described above.

図16に示すように、方法MTは、工程STaで開始する。工程STaでは、基板支持部11上に基板が載置される。次いで、方法MTでは、工程STbと工程STcが並行して行われる。工程STbと工程STcが行われている期間においては、ガス供給部20からチャンバ10内にガスが供給される。また、工程STbと工程STcが行われている期間においては、チャンバ10内の圧力が、指定された圧力に排気システム40によって減圧される。 As shown in FIG. 16, method MT begins at step STa. In step STa, the substrate is placed on the substrate supporting portion 11 . Next, in method MT, process STb and process STc are performed in parallel. Gas is supplied from the gas supply unit 20 into the chamber 10 during the period during which the process STb and the process STc are performed. Moreover, during the period when the process STb and the process STc are performed, the pressure in the chamber 10 is reduced to a specified pressure by the exhaust system 40 .

工程STbでは、チャンバ10内のガスからプラズマを生成するために、高周波電力RF1及び高周波電力RF2が供給される。工程STcでは、電気バイアスエネルギーBE1が基板Wに供給され、電気バイアスエネルギーBE2がエッジリングERに供給される。方法MTでは、第1の期間T1において、基板W上のシースの上端位置とエッジリングER上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1又は高周波電力RF2のパワーレベルPRF2が設定される。 In step STb, high-frequency power RF1 and high-frequency power RF2 are supplied to generate plasma from the gas in chamber 10 . In step STc, electrical bias energy BE1 is supplied to the substrate W and electrical bias energy BE2 is supplied to the edge ring ER. In method MT, in the first period T1, the power level P RF1 of the high frequency power RF1 or the high frequency A power level P RF2 of the power RF2 is set.

また、周期CY内において基板W上でのシースの上端位置とエッジリングER上でのシースの上端位置との差を低減するために、電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2も調整され得る。また、第2の期間T2においても、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び/又は高周波電力RF2のパワーレベルPRF2が調整され得る。電気バイアスエネルギーBE2のレベルLBE2が調整、並びに、高周波電力RF1のパワーレベルPRF1及び/又は高周波電力RF2のパワーレベルPRF2の調整については、プラズマ処理装置1に関する上述の説明を参照されたい。 Also, the level L BE2 of the electrical bias energy BE2 may be adjusted to reduce the difference between the top position of the sheath on the substrate W and the top position of the sheath on the edge ring ER within the period CY. Moreover, the power level P RF1 of the high frequency power RF1 and/or the power level P RF2 of the high frequency power RF2 can also be adjusted during the second period T2. For adjustment of the level L BE2 of the electrical bias energy BE2 and adjustment of the power level P RF1 of the high frequency power RF1 and/or the power level P RF2 of the high frequency power RF2 , please refer to the above description of the plasma processing apparatus 1 .

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。 While various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the exemplary embodiments described above. Also, elements from different embodiments can be combined to form other embodiments.

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]~[E16]に記載する。 Various exemplary embodiments included in the present disclosure will now be described in [E1] to [E16] below.

[E1]
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられており、基板及びエッジリングを支持するように構成された基板支持部と、
前記基板を介して該基板の上方でプラズマに結合する第1の高周波電力及び前記エッジリングを介して前記エッジリングの上方でプラズマに結合する第2の高周波電力を発生するように構成された少なくとも一つの高周波電源と、
前記基板に供給される第1の電気バイアスエネルギー及び前記エッジリングに供給される第2の電気バイアスエネルギーを発生するように構成された少なくとも一つのバイアス電源と、
を備え、
前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有し、
前記周期は、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が該周期内における該電圧の平均値に対して正側のレベルを有する第1の期間と、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が前記平均値に対して負側のレベルを有する第2の期間と、を含み、
前記第1の期間において、前記基板上のシースの上端位置と前記エッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、前記第1の高周波電力のパワーレベル又は前記第2の高周波電力のパワーレベルが設定される、
プラズマ処理装置。
[E1]
a chamber;
a substrate support within the chamber and configured to support a substrate and an edge ring;
configured to generate at least a first RF power coupled to a plasma through the substrate and above the substrate and a second RF power coupled to the plasma through the edge ring and above the edge ring; a high frequency power source;
at least one bias power supply configured to generate a first electrical bias energy supplied to the substrate and a second electrical bias energy supplied to the edge ring;
with
the first electrical bias energy and the second electrical bias energy have waveforms that repeat with a period having a time length that is the reciprocal of the bias frequency;
The cycle includes a first period in which each voltage of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a positive level with respect to an average value of the voltages in the cycle; a second period in which the voltage of each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a negative level with respect to the average value;
In the first period, the power level of the first high-frequency power or the second high-frequency power is adjusted so as to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate and the upper end position of the sheath on the edge ring. the power level of the RF power is set,
Plasma processing equipment.

第2の期間においては、基板上のシースの厚さ及びエッジリング上のシースの厚さは、主に第1の電気バイアスエネルギーのレベル及び第2の電気バイアスエネルギーのレベルで決定される。第2の期間においては、第2の電気バイアスエネルギーのレベルを調整することにより、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能である。一方、基板上のシースの厚さ及びエッジリング上のシースの厚さは、第1の期間においては主に第1の高周波電力のパワーレベル及び第2の高周波電力のパワーレベルで決定される。[E1]の実施形態では、第1の期間において、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、第1の高周波電力のパワーレベル又は第2の高周波電力のパワーレベルが設定される。したがって、第1の期間において、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能である。故に、[E1]の実施形態によれば、エッジリングに供給される電気バイアスエネルギーの周期内において、基板上のシースの上端位置とエッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくすることが可能となる。 In the second period, the thickness of the sheath on the substrate and the thickness of the sheath on the edge ring are determined primarily by the level of the first electrical bias energy and the level of the second electrical bias energy. During the second time period, the level of the second electrical bias energy can be adjusted to reduce the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring. . On the other hand, the thickness of the sheath on the substrate and the thickness of the sheath on the edge ring are determined mainly by the power level of the first high frequency power and the power level of the second high frequency power in the first period. In the embodiment of [E1], in the first period, the power level of the first high frequency power or A power level of the second high frequency power is set. Therefore, in the first period, it is possible to reduce the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring. Therefore, according to the embodiment of [E1], the difference between the top position of the sheath on the substrate and the top position of the sheath on the edge ring is small within the period of the electrical bias energy supplied to the edge ring. becomes possible.

[E2]
前記第2の電気バイアスエネルギーのレベルは、前記エッジリングの厚さの減少に応じて増加するように設定される、[E1]に記載のプラズマ処理装置。
[E2]
The plasma processing apparatus of [E1], wherein the level of the second electrical bias energy is set to increase as the thickness of the edge ring decreases.

[E3]
前記エッジリングの厚さが所定値よりも大きい場合に前記第1の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、[E2]に記載のプラズマ処理装置。
[E3]
The power level of the second high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is greater than the predetermined value is the same as the power level of the second high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E2], wherein the power level is set to be lower than the reference power level of the second high-frequency power to be set in one period.

[E4]
前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも大きい場合に前記第2の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、[E3]に記載のプラズマ処理装置。
[E4]
When the thickness of the edge ring is greater than the predetermined value, the power level of the second high-frequency power supplied in the second period is the same as when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E3], wherein the power level is set higher than the reference power level of the second high-frequency power to be set in the second period.

[E5]
前記エッジリングの厚さが所定値よりも大きい場合に前記第1の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、[E2]に記載のプラズマ処理装置。
[E5]
The power level of the first high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is greater than a predetermined value is the same as the power level of the first high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E2], wherein the power level is set to be higher than the reference power level of the first high frequency power to be set in one period.

[E6]
前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも大きい場合に前記第2の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、[E5]に記載のプラズマ処理装置。
[E6]
The power level of the first high-frequency power supplied in the second period when the thickness of the edge ring is greater than the predetermined value is the same as the power level of the first high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E5], wherein the power level is set lower than the reference power level of the first high frequency power to be set in the second period.

[E7]
前記エッジリングの厚さが所定値よりも小さい場合に前記第1の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、[E2]に記載のプラズマ処理装置。
[E7]
The power level of the second high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is smaller than the predetermined value is the same as the power level of the second high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E2], wherein the power level is set to be higher than the reference power level of the second high-frequency power to be set in one period.

[E8]
前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも小さい場合に前記第2の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、[E7]に記載のプラズマ処理装置。
[E8]
When the thickness of the edge ring is less than the predetermined value, the power level of the second high-frequency power supplied in the second period is the same as when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E7], wherein the power level is set lower than the reference power level of the second high-frequency power to be set in the second period.

[E9]
前記エッジリングの厚さが所定値よりも小さい場合に前記第1の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、[E2]に記載のプラズマ処理装置。
[E9]
The power level of the first high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is smaller than a predetermined value is the same as the power level of the first high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E2], wherein the power level is set to be lower than the reference power level of the first high-frequency power to be set in one period.

[E10]
前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも小さい場合に前記第2の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、[E9]に記載のプラズマ処理装置。
[E10]
When the thickness of the edge ring is less than the predetermined value, the power level of the first high-frequency power supplied in the second period is the same as when the thickness of the edge ring is the predetermined value. The plasma processing apparatus according to [E9], wherein the power level is set higher than the reference power level of the first high-frequency power to be set in the second period.

[E11]
前記少なくとも一つの高周波電源として、前記第1の高周波電力を発生するように構成された第1の高周波電源及び前記第2の高周波電力を発生するように構成された第2の高周波電源を備える、[E1]~[E10]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E11]
The at least one high-frequency power source includes a first high-frequency power source configured to generate the first high-frequency power and a second high-frequency power source configured to generate the second high-frequency power, The plasma processing apparatus according to any one of [E1] to [E10].

[E12]
前記少なくとも一つの高周波電源として、単一の高周波電源を備え、
前記単一の高周波電源によって発生される高周波電力の前記第1の高周波電力と前記第2の高周波電力への分配比率を調整するように構成された調整器を更に備える、
[E1]~[E10]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E12]
A single high-frequency power supply is provided as the at least one high-frequency power supply,
further comprising an adjuster configured to adjust a distribution ratio of radio frequency power generated by the single radio frequency power supply to the first radio frequency power and the second radio frequency power;
The plasma processing apparatus according to any one of [E1] to [E10].

[E13]
前記少なくとも一つのバイアス電源として、前記第1の電気バイアスエネルギーを発生するように構成された第1のバイアス電源及び前記第2の電気バイアスエネルギーを発生するように構成された第2のバイアス電源を備える、[E1]~[E12]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E13]
said at least one bias power supply comprising a first bias power supply configured to generate said first electrical bias energy and a second bias power supply configured to generate said second electrical bias energy; The plasma processing apparatus according to any one of [E1] to [E12].

[E14]
前記少なくとも一つのバイアス電源として、単一のバイアス電源を備え、
前記単一の高周波電源によって発生される電気バイアスエネルギーの前記第1の電気バイアスエネルギーと前記第2の電気バイアスエネルギーへの分配比率を調整するように構成された調整器を更に備える、[E1]~[E12]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E14]
A single bias power supply is provided as the at least one bias power supply,
further comprising an adjuster configured to adjust a distribution ratio of electrical bias energy generated by the single radio frequency power source to the first electrical bias energy and the second electrical bias energy [E1] The plasma processing apparatus according to any one of [E12].

[E15]
前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々は、高周波バイアス電力であるか、前記バイアス周波数の逆数の時間長を有す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]~[E14]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E15]
Each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy is radio frequency bias power or a pulse of voltage generated periodically at time intervals having a time length that is the reciprocal of the bias frequency. , the plasma processing apparatus according to any one of [E1] to [E14].

[E16]
プラズマ処理装置のチャンバ内において基板支持部上に基板を載置する工程であり、該基板支持部上にはエッジリングが搭載されている、該工程と、
前記基板を介して該基板の上方でプラズマに結合する第1の高周波電力及び前記エッジリングを介して前記エッジリングの上方でプラズマに結合する第2の高周波電力を供給する工程と、
前記基板に第1の電気バイアスエネルギーを、前記エッジリングに第2の電気バイアスエネルギーを供給する工程と、
を含み、
前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有し、
前記周期は、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が該周期内における該電圧の平均値に対して正側のレベルを有する第1の期間と、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が前記平均値に対して負側のレベルを有する第2の期間と、を含み、
前記第1の期間において、前記基板上のシースの上端位置と前記エッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、前記第1の高周波電力のパワーレベル又は前記第2の高周波電力のパワーレベルが設定される、
プラズマ処理方法。
[E16]
placing a substrate on a substrate support in a chamber of a plasma processing apparatus, wherein an edge ring is mounted on the substrate support;
supplying a first RF power through the substrate to couple into a plasma above the substrate and a second RF power through the edge ring to couple into a plasma above the edge ring;
applying a first electrical bias energy to the substrate and a second electrical bias energy to the edge ring;
including
the first electrical bias energy and the second electrical bias energy have waveforms that repeat with a period having a time length that is the reciprocal of the bias frequency;
The cycle includes a first period in which each voltage of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a positive level with respect to an average value of the voltages in the cycle; a second period in which the voltage of each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a negative level with respect to the average value;
In the first period, the power level of the first high-frequency power or the second high-frequency power is adjusted so as to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate and the upper end position of the sheath on the edge ring. the power level of the RF power is set,
Plasma treatment method.

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。 From the foregoing description, it will be appreciated that various embodiments of the present disclosure have been set forth herein for purposes of illustration, and that various changes may be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure. Will. Therefore, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, with a true scope and spirit being indicated by the following claims.

1…プラズマ処理装置、10…チャンバ、11…基板支持部、31,32…高周波電源、41,42…バイアス電源、W…基板、ER…エッジリング。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Plasma processing apparatus, 10... Chamber, 11... Substrate support part, 31, 32... High frequency power supply, 41, 42... Bias power supply, W... Substrate, ER... Edge ring.

Claims (16)

チャンバと、
前記チャンバ内に設けられており、基板及びエッジリングを支持するように構成された基板支持部と、
前記基板を介して該基板の上方でプラズマに結合する第1の高周波電力及び前記エッジリングを介して前記エッジリングの上方でプラズマに結合する第2の高周波電力を発生するように構成された少なくとも一つの高周波電源と、
前記基板に供給される第1の電気バイアスエネルギー及び前記エッジリングに供給される第2の電気バイアスエネルギーを発生するように構成された少なくとも一つのバイアス電源と、
を備え、
前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有し、
前記周期は、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が該周期内における該電圧の平均値に対して正側のレベルを有する第1の期間と、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が前記平均値に対して負側のレベルを有する第2の期間と、を含み、
前記第1の期間において、前記基板上のシースの上端位置と前記エッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、前記第1の高周波電力のパワーレベル又は前記第2の高周波電力のパワーレベルが設定される、
プラズマ処理装置。
a chamber;
a substrate support within the chamber and configured to support a substrate and an edge ring;
configured to generate at least a first RF power coupled to a plasma through the substrate and above the substrate and a second RF power coupled to the plasma through the edge ring and above the edge ring; a high frequency power source;
at least one bias power supply configured to generate a first electrical bias energy supplied to the substrate and a second electrical bias energy supplied to the edge ring;
with
the first electrical bias energy and the second electrical bias energy have waveforms that repeat with a period having a time length that is the reciprocal of the bias frequency;
The cycle includes a first period in which each voltage of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a positive level with respect to an average value of the voltages in the cycle; a second period in which the voltage of each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a negative level with respect to the average value;
In the first period, the power level of the first high-frequency power or the second high-frequency power is adjusted so as to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate and the upper end position of the sheath on the edge ring. the power level of the RF power is set,
Plasma processing equipment.
前記第2の電気バイアスエネルギーのレベルは、前記エッジリングの厚さの減少に応じて増加するように設定される、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the level of said second electrical bias energy is set to increase with decreasing thickness of said edge ring. 前記エッジリングの厚さが所定値よりも大きい場合に前記第1の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The power level of the second high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is greater than the predetermined value is the same as the power level of the second high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the power level is set to be lower than the reference power level of said second high frequency power to be set in one period. 前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも大きい場合に前記第2の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、請求項3に記載のプラズマ処理装置。 When the thickness of the edge ring is greater than the predetermined value, the power level of the second high-frequency power supplied in the second period is the same as when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the power level is set higher than the reference power level of said second high frequency power to be set in the second period. 前記エッジリングの厚さが所定値よりも大きい場合に前記第1の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The power level of the first high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is greater than a predetermined value is the same as the power level of the first high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the power level is set to be higher than the reference power level of said first high frequency power to be set in one period. 前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも大きい場合に前記第2の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、請求項5に記載のプラズマ処理装置。 The power level of the first high-frequency power supplied in the second period when the thickness of the edge ring is greater than the predetermined value is the same as the power level of the first high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 6. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the power level is set lower than the reference power level of said first high frequency power to be set in the second period. 前記エッジリングの厚さが所定値よりも小さい場合に前記第1の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The power level of the second high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is smaller than the predetermined value is the same as the power level of the second high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the power level is set to be higher than the reference power level of said second high frequency power to be set in one period. 前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも小さい場合に前記第2の期間において供給される前記第2の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第2の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、請求項7に記載のプラズマ処理装置。 When the thickness of the edge ring is less than the predetermined value, the power level of the second high-frequency power supplied in the second period is the same as when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the power level is set to be lower than the reference power level of said second high frequency power to be set in the second period. 前記エッジリングの厚さが所定値よりも小さい場合に前記第1の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第1の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも低いパワーレベルに設定される、請求項2に記載のプラズマ処理装置。 The power level of the first high-frequency power supplied in the first period when the thickness of the edge ring is smaller than a predetermined value is the same as the power level of the first high-frequency power when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the power level is set to be lower than the reference power level of said first high frequency power to be set in one period. 前記エッジリングの厚さが前記所定値よりも小さい場合に前記第2の期間において供給される前記第1の高周波電力のパワーレベルが、前記エッジリングの厚さが前記所定値である場合に前記第2の期間において設定されるべき前記第1の高周波電力の基準パワーレベルよりも高いパワーレベルに設定される、請求項9に記載のプラズマ処理装置。 When the thickness of the edge ring is less than the predetermined value, the power level of the first high-frequency power supplied in the second period is the same as when the thickness of the edge ring is the predetermined value. 10. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the power level is set higher than the reference power level of said first high frequency power to be set in the second period. 前記少なくとも一つの高周波電源として、前記第1の高周波電力を発生するように構成された第1の高周波電源及び前記第2の高周波電力を発生するように構成された第2の高周波電源を備える、請求項1~10の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。 The at least one high-frequency power source includes a first high-frequency power source configured to generate the first high-frequency power and a second high-frequency power source configured to generate the second high-frequency power, The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-10. 前記少なくとも一つの高周波電源として、単一の高周波電源を備え、
前記単一の高周波電源によって発生される高周波電力の前記第1の高周波電力と前記第2の高周波電力への分配比率を調整するように構成された調整器を更に備える、
請求項1~10の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
A single high-frequency power supply is provided as the at least one high-frequency power supply,
further comprising an adjuster configured to adjust a distribution ratio of radio frequency power generated by the single radio frequency power supply to the first radio frequency power and the second radio frequency power;
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1-10.
前記少なくとも一つのバイアス電源として、前記第1の電気バイアスエネルギーを発生するように構成された第1のバイアス電源及び前記第2の電気バイアスエネルギーを発生するように構成された第2のバイアス電源を備える、請求項1~10の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。 said at least one bias power supply comprising a first bias power supply configured to generate said first electrical bias energy and a second bias power supply configured to generate said second electrical bias energy; The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, comprising: 前記少なくとも一つのバイアス電源として、単一のバイアス電源を備え、
前記単一の高周波電源によって発生される電気バイアスエネルギーの前記第1の電気バイアスエネルギーと前記第2の電気バイアスエネルギーへの分配比率を調整するように構成された調整器を更に備える、請求項1~10の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
A single bias power supply is provided as the at least one bias power supply,
10. Further comprising an adjuster configured to adjust the ratio of the electrical bias energy generated by the single radio frequency power source to the first electrical bias energy and the second electrical bias energy. 11. The plasma processing apparatus according to any one of items 1 to 10.
前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々は、高周波バイアス電力であるか、前記バイアス周波数の逆数の時間長を有する時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスである、請求項1~10の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。 Each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy is radio frequency bias power or a pulse of voltage generated periodically at time intervals having a time length that is the reciprocal of the bias frequency. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10. プラズマ処理装置のチャンバ内において基板支持部上に基板を載置する工程であり、該基板支持部上にはエッジリングが搭載されている、該工程と、
前記基板を介して該基板の上方でプラズマに結合する第1の高周波電力及び前記エッジリングを介して前記エッジリングの上方でプラズマに結合する第2の高周波電力を供給する工程と、
前記基板に第1の電気バイアスエネルギーを、前記エッジリングに第2の電気バイアスエネルギーを供給する工程と、
を含み、
前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有し、
前記周期は、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が該周期内における該電圧の平均値に対して正側のレベルを有する第1の期間と、前記第1の電気バイアスエネルギー及び前記第2の電気バイアスエネルギーの各々の電圧が前記平均値に対して負側のレベルを有する第2の期間と、を含み、
前記第1の期間において、前記基板上のシースの上端位置と前記エッジリング上のシースの上端位置との間の差を小さくするように、前記第1の高周波電力のパワーレベル又は前記第2の高周波電力のパワーレベルが設定される、
プラズマ処理方法。
placing a substrate on a substrate support in a chamber of a plasma processing apparatus, wherein an edge ring is mounted on the substrate support;
supplying a first RF power through the substrate to couple into a plasma above the substrate and a second RF power through the edge ring to couple into a plasma above the edge ring;
applying a first electrical bias energy to the substrate and a second electrical bias energy to the edge ring;
including
the first electrical bias energy and the second electrical bias energy have waveforms that repeat with a period having a time length that is the reciprocal of the bias frequency;
The cycle includes a first period in which each voltage of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a positive level with respect to an average value of the voltages in the cycle; a second period in which the voltage of each of the first electrical bias energy and the second electrical bias energy has a negative level with respect to the average value;
In the first period, the power level of the first high-frequency power or the second high-frequency power is adjusted so as to reduce the difference between the upper end position of the sheath on the substrate and the upper end position of the sheath on the edge ring. the power level of the RF power is set,
Plasma treatment method.
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