JP2024004607A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2024004607A
JP2024004607A JP2022104289A JP2022104289A JP2024004607A JP 2024004607 A JP2024004607 A JP 2024004607A JP 2022104289 A JP2022104289 A JP 2022104289A JP 2022104289 A JP2022104289 A JP 2022104289A JP 2024004607 A JP2024004607 A JP 2024004607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma processing
switch group
power supply
switches
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022104289A
Other languages
English (en)
Inventor
義弘 柳
Yoshihiro Yanagi
宏紀 遠藤
Hiroki Endo
同 呉
Tong Wu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2022104289A priority Critical patent/JP2024004607A/ja
Priority to CN202310734622.6A priority patent/CN117316748A/zh
Priority to KR1020230083480A priority patent/KR20240002719A/ko
Priority to US18/215,859 priority patent/US20240006165A1/en
Publication of JP2024004607A publication Critical patent/JP2024004607A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697—Electrostatic control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/145—Indicating the presence of current or voltage
    • G01R19/155—Indicating the presence of voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

【課題】基板支持部の自己バイアス電圧の面内分布を測定する。【解決手段】プラズマ処理チャンバと、基台と、静電チャックと、前記静電チャック内の同一面内に配置される複数の電極層と、前記複数の電極層のそれぞれに電気的に接続される複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、前記スイッチ群に電気的に接続される電源部及び測定部と、前記スイッチ群の接続先を、前記電源部と前記測定部のいずれか一方に選択する他のスイッチと、制御部と、を備え、前記電源部は、前記複数の電極層に電力を供給する電源を備え、前記測定部は、抵抗と、前記抵抗にかかる電圧を測定する電圧計と、を備え、前記制御部は、前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替えることを含む制御を実行可能に構成される、プラズマ処理装置を提供する。【選択図】図５

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
特許文献１には、静電チャックに埋め込まれた基板のクランプ用電極に電圧を印加し、その際に流れる電流から、自己バイアス電圧Ｖｄｃを決定する方法が開示されている。
米国特許第９６０１３０１号公報
本開示にかかる技術は、基板支持部の自己バイアス電圧の面内分布を測定する。
本開示の一態様は、プラズマ処理装置であって、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、前記基台の上部に配置される静電チャックと、前記静電チャック内の同一面内に配置される複数の電極層と、前記複数の電極層のそれぞれに電気的に接続される複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、前記スイッチ群に電気的に接続される電源部及び測定部と、前記スイッチ群の接続先を、前記電源部と前記測定部のいずれか一方に選択する他のスイッチと、制御部と、を備え、前記電源部は、前記複数の電極層に電力を供給する電源を備え、前記測定部は、抵抗と、前記抵抗にかかる電圧を測定する電圧計と、を備え、前記制御部は、前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替えることを含む制御を実行可能に構成される。
本開示によれば、基板支持部の自己バイアス電圧の面内分布を測定することができる。
実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成例を示す説明図である。 実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。 バイアス電圧と、自己バイアス電圧及びバイアスＲＦ信号の関係を示すグラフである。 実施形態にかかる静電チャックの分割領域の概略を示す、上から見た平面図である。 実施形態にかかる基板支持部における電気的接続の概略を示す断面図である 実施形態にかかるプラズマ処理方法の概略を示すシーケンスチャートである。 実施形態にかかるプラズマ処理方法の概略を示すフローチャートである。 実施形態にかかるプラズマ処理方法における基板、セラミック部材及びヒータエレメントの電気的な関係を模式的に示す断面図である。 実施形態にかかるプラズマ処理方法における基板及び基板支持部についての電気的な関係を模式的に示す等価回路である。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「基板」という）を収納した処理モジュールにおいて所望の処理ガスのプラズマを形成し、基板に所望の処理を行う様々なプラズマ処理工程が行われている。半導体デバイスの微細化に伴い、ハイアスペクト比を実現するプラズマ処理がますます重要となっている。ハイアスペクト比を実現するために、基板支持部のバイアス電圧を高くすることでイオンエネルギーを高める方法が提案されている。しかし、バイアス電圧を高めるとアーキングが起きやすくなり、さらに、プラズマの安定性と均一性が損なわれやすくなる。したがって、アーキングの防止やプラズマの安定性及び均一性の向上のため、バイアス電圧に含まれる自己バイアス電圧を常に検出することで、バイアス電圧を制御することが望まれる。また、エッチング特性の分布を予測するには、自己バイアス電圧の面内分布を測定することが望まれる。
このような課題に対して、従来、静電チャック内部に電極を設け、当該電極にかかる電圧を測定することで自己バイアス電圧を常時モニターする手法が提案されている。また、特許文献１には、クランプ用電極に電圧を印加し、その際に流れる電流から自己バイアス電圧を算出する手法が開示されている。
しかしながら、従来の方法によると静電チャック内部に新たに電極を設ける設計変更が必要である。既存装置におけるこのような設計変更は、ヒータや伝熱媒体による温度調節に影響する観点から、困難である。また、特許文献１には自己バイアス電圧の面内分布を測定する手法は開示されておらず、エッチング特性の面内分布を予測することは考慮されていない。
そこで、本開示にかかる技術は、基板支持部の自己バイアス電圧の面内分布を測定する。具体的には、基板支持部における静電チャック内部に、複数のヒータエレメントを含むヒータ電極層が配置され、ヒータエレメントのそれぞれについて電圧を測定する測定部を設ける構成とする。また、ヒータエレメントのそれぞれについて電圧を測定し、当該電圧に基づき、ヒータエレメントのそれぞれに対応する基板支持部の領域のそれぞれにおける自己バイアス電圧を算出する演算を実行する。
以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜プラズマ処理システム＞
図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。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。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。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１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１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１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。
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１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。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
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、処理部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。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。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。
＜プラズマ処理装置＞
以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置１の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置１の構成例を説明するための図である。
容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０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１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。プラズマ処理チャンバ１０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。
基板支持部１１は、本体部５０及びリングアセンブリ５２を含む。本体部５０は、基板Ｗを支持するための中央領域５０ａと、リングアセンブリ５２を支持するための環状領域５０ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部５０の環状領域５０ｂは、平面視で本体部５０の中央領域５０ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部５０の中央領域５０ａ上に配置され、リングアセンブリ５２は、本体部５０の中央領域５０ａ上の基板Ｗを囲むように本体部５０の環状領域５０ｂ上に配置される。従って、中央領域５０ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域５０ｂは、リングアセンブリ５２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
一実施形態において、本体部５０は、基台６０及び静電チャック６２を含む。基台６０は、導電性部材を含む。基台６０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック６２は、基台６０の上に配置される。静電チャック６２は、セラミック部材６４と、セラミック部材６４内に配置される吸着電極層６６と、ヒータ電極層６８を含む。ヒータ電極層６８は、吸着電極層６６の上部に配置される。ヒータ電極層６８の詳細については後述する。セラミック部材６４は、中央領域５０ａを有する。一実施形態において、セラミック部材６４は、環状領域５０ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック６２を囲む他の部材が環状領域５０ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ５２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック６２と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材６４内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台６０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、吸着電極層６６が下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
リングアセンブリ５２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部１１は、静電チャック６２、リングアセンブリ５２及び基板Ｗのうち少なくとも１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む。温調モジュールはヒータ電極層６８、伝熱媒体、流路７０、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路７０には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路７０が基台６０内に形成される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域５０ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１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１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１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、少なくとも１つの上部電極を含む。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。
ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、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、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。
電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電圧ＶＢが発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。バイアス電圧ＶＢの詳細については後述する。
一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ、３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
ここで、基板支持部１１に発生する自己バイアス電圧Ｖｄｃについて説明する。上述のように、プラズマ処理装置１においてソースＲＦ信号が供給されると、プラズマ処理空間１０ｓに導入されたガスが電子と陽イオンに電離し、プラズマＰＭを形成する。このとき、電子は質量が小さいため、ソースＲＦ信号の高周期の電圧変化に追従してプラズマ処理空間１０ｓ内を移動し、下部電極、すなわち基板支持部１１に流入する。一方で陽イオンは質量が大きいため、ソースＲＦ信号の高周期の電圧変化に追従できず、大部分がプラズマ処理空間１０ｓに存在する。この結果、基板支持部１１はプラズマ処理空間１０ｓに対して負に帯電した状態となる。当該状態における基板支持部１１の電圧が、自己バイアス電圧Ｖｄｃである。
一実施形態では、下部電極に対してはバイアスＲＦ信号が供給される。図３は、バイアスＲＦ信号が供給される場合のバイアス電圧ＶＢの、時間当たりの変化量の一例を示すグラフである。実線はバイアス電圧ＶＢを、点線は自己バイアス電圧Ｖｄｃを、一点鎖線はバイアスＲＦ信号の電圧Ｖｒｆを示す。図３の例では、バイアス電圧ＶＢは自己バイアス電圧ＶｄｃとバイアスＲＦ信号の電圧Ｖｒｆの和によって与えられる。すなわち、バイアスＲＦ信号の電圧Ｖｒｆが自己バイアス電圧Ｖｄｃによって負方向にオフセットしたグラフが、バイアス電圧ＶＢのグラフとなる。
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。
次に、基板支持部１１における本体部５０の詳細について説明する。図４は、本実施形態にかかる基板支持部１１における本体部５０の構成の概略を示す上から見た平面図である。
図４で、基板支持部１１の本体部５０のうち、静電チャック６２のみが図示されている。本体部５０における静電チャック６２は、上述のように中央領域５０ａと、環状領域５０ｂを含む。実線で示された円のうち、内側に示す円で囲われた部分が中央領域５０ａであり、内側に示す円と外側に示す円の間に挟まれた部分が環状領域５０ｂである。
中央領域５０ａ及び環状領域５０ｂは複数の領域に分割されている。当該複数の領域のうちの一つの領域を、分割領域８０と称する。図では、中央領域５０ａ及び環状領域５０ｂは一点鎖線で示す直線及び同心円によって放射状に分割されており、ハッチングで示す部分はこのようにして分割された分割領域８０の一つである。ハッチングで示す分割領域８０以外についても、上記のように分割された部分の全てが分割領域８０であるが、見やすさのためハッチング及び符号を省略している。なお分割とは領域を便宜上区分けすることを意味し、実際に切り離すというような意味ではない。分割領域８０のそれぞれに対しては、ヒータ電極層６８に含まれる複数のヒータ電極層であるヒータエレメント１００のうちの一つが対応して設けられている。なお本明細書では、名称の重複を避けるため、ヒータ電極層６８に含まれる複数のヒータ電極層のそれぞれを、ヒータエレメント１００と記載している。図では、ハッチングで示す分割領域８０に対しては、点線で示す一つのヒータエレメント１００が対応して設けられている。複数のヒータエレメント１００はそれぞれ、ヒータ電極層６８の一部分を構成する電極の一つである。また、複数のヒータエレメント１００はそれぞれ、対応する分割領域８０の近傍における静電チャック６２中に埋め込まれており、全て同一面内に設けられている。複数のヒータエレメント１００のそれぞれは交流電力が供給されることにより、対応する分割領域８０のそれぞれを加熱する。図では複数のヒータエレメント１００のうちの一つのみを示し、他の分割領域８０に対応する他のヒータエレメント１００については同様のため図示を省略している。なお、分割領域８０の形状は図に示されている例に限られず、中央領域５０ａ及び環状領域５０ｂは、異なる他の形状の複数の領域に分割されていてもよい。この場合、中央領域５０ａのみが複数の領域に分割され、環状領域５０ｂは分割されないような形状の複数の領域に分割されていてもよい。また、ヒータエレメント１００の形状は図に示されている例に限られず、分割領域８０の形状及び数量に対応する形状及び数量とすることができる。
図５は、プラズマ処理装置１の部分図であって、基板支持部１１における電気的接続の構成の概略を示す断面図である。ただし、見やすさのため、基板支持部１１における電気的接続についての説明に不要な構成については図示を省略する。なお本明細書において「電気的に接続される」とは、一の構成要素が他の構成要素との間で電気回路を構成するように接続されることを指す。当該接続は、導体を介した有線的な接続であってもよく、電界又は磁界の結合による無線的な接続であってもよい。当該接続は直接的、すなわち間にさらに他の構成要素を挟まないような接続であってもよく、又は間接的、すなわち間にさらに他の構成要素を挟むような接続であってもよい。以下、電気的に接続されることを単に「接続される」と記載する場合がある。また、一の構成要素が他の構成要素に対し電気的に接続された状態のことを、当該構成要素についての「オン」の状態と定義し、接続されていない状態のことを同様に「オフ」の状態と定義する。また、後述のスイッチを介して接続状態のオン又はオフが切り替えられる構成要素については、当該構成要素をオンとするスイッチの状態を当該スイッチの「オン」の状態と定義し、当該構成要素をオフとするスイッチの状態を当該スイッチの「オフ」の状態と定義する。
図５で、複数のヒータエレメント１００のそれぞれは、複数の第１のスイッチ１０２から構成されるスイッチ群を介して、電源部１０４又は測定部１０６に電気的に接続される。第１のスイッチ１０２は、電源部１０４又は測定部１０６に対する複数のヒータエレメント１００のそれぞれのオン又はオフを切り替え可能に構成される。図５の例では、右端に示すヒータエレメント１００に対応する第１のスイッチのみがオンであり、他の全てのヒータエレメント１００に対応する第１のスイッチはオフである。このように、複数の第１のスイッチ１０２によると、複数のヒータエレメント１００の全てをオン又はオフとすることができるほか、複数のヒータエレメント１００のうち所望の数のヒータエレメント１００をオンとし、他をオフとすることが可能である。第１のスイッチ１０２は、具体的には、制御部２が電気信号によってオン又はオフを切り替え制御可能なリレーであってもよい。
電源部１０４及び測定部１０６は、第２のスイッチ１１０を介して、複数のヒータエレメント１００に電気的に接続される。第２のスイッチ１１０は、複数のヒータエレメント１００に対する電源部１０４及び測定部１０６のオン又はオフを切り替え可能に構成される。言い換えれば、第２のスイッチは、上記複数の第１のスイッチの接続先を、電源部１０４と測定部１０６のいずれか一方に選択して切り替える。第２のスイッチ１１０によると、電源部１０４をオンかつ測定部１０６をオフとするか、電源部１０４をオフかつ測定部１０６をオンとするか、又は、いずれもオフとするか、の切り替えが可能である。図５の例では、電源部１０４及び測定部１０６のいずれもオフである、フローティングの状態である。第２のスイッチ１１０は、具体的には、制御部２が電気信号によってオン又はオフを切り替え制御可能なリレーであってもよい。
第１のスイッチ１０２及び第２のスイッチ１１０によれば、例えば、全ての第１のスイッチ１０２を同時にオンとし、第２のスイッチ１１０によって電源部１０４をオン、かつ、測定部１０６をオフとすることで、全てのヒータエレメント１００を電源部１０４に接続することが可能である。また例えば、一の第１のスイッチ１０２のみをオン、かつ、他の全ての第１のスイッチ１０２をオフとし、第２のスイッチ１１０によって測定部１０６をオン、かつ、電源部１０４をオフとすることで、一のヒータエレメント１００のみを測定部１０６に接続することが可能である。上記の他、複数のヒータエレメント１００のいずれか又は全部に対する、電源部１０４、測定部１０６のいずれかを所望の組合せとするように接続することが可能である。
電源部１０４は、ヒータ電極層６８に電力を供給するヒータ電源１２０と、ヒータ制御盤１２２を備える。ヒータ制御盤１２２は、ヒータ電源１２０からの給電を制御するように構成される。例えば、制御部２が電気信号によって、ヒータ制御盤１２２を介してヒータ電源１２０からの給電を制御することとしてもよい。
電源部１０４と複数の第１のスイッチ１０２との間には、ＲＦフィルタ１２４が設けられる。プラズマ形成時においては、ＲＦ電源３１から供給する高周波電力に由来するＲＦノイズが、ヒータ電極層６８から電源部１０４に入り込む場合がある。ＲＦノイズがヒータ電源１２０に到達すると、ヒータ電源１２０の動作又は性能が害されたり、ヒータ電極層６８に高周波電力が消費されることによりプラズマ形成の効率が低下したりするおそれがある。ＲＦフィルタ１２４によると、ＲＦノイズを減衰させ、又は遮断することで電源部１０４を保護することが可能である。このため、ＲＦフィルタ１２４は、所望の周波数の交流電流を減衰させ、又は遮断するように構成される公知のフィルタが適用可能であり、具体的には、コイル、コンデンサ又は抵抗、若しくはこれらの組合せを含み得る。
測定部１０６は、上記ＲＦフィルタ１２４と、抵抗１３０と、当該抵抗１３０にかかる電圧を測定する電圧計１３２と、を備える。測定部１０６におけるＲＦフィルタ１２４は、電圧計１３２が測定する電圧からＲＦノイズの影響を除去する。すなわち、電圧計１３２においてはＲＦノイズが除去された電圧を測定することができる。このほか、測定部１０６は、電圧計１３２において測定した電圧を制御部２に送信し、その値ごとに記録することが可能な所望の構成を備える。
＜プラズマ処理方法＞
次に、上記のプラズマ処理装置１において実行可能なプラズマ処理方法ＭＴについて説明する。プラズマ処理方法ＭＴでは、プラズマ形成時における基板支持部１１の自己バイアス電圧Ｖｄｃを、分割領域８０ごとに算出する。具体的には、以下に説明する工程ＳＴ１からＳＴ９を順に実行することで、分割領域８０のそれぞれに対応するヒータエレメント１００を一つずつ測定部１０６に接続し、ヒータエレメント１００のそれぞれについて電圧Ｖ２を測定する。続いて工程ＳＴ１０において電圧Ｖ２に基づいて演算を実行し、分割領域８０における自己バイアス電圧Ｖｄｃを算出する。図６及び図７は、本実施形態にかかるプラズマ処理方法ＭＴの工程の一例を示すシーケンスチャート（図６）及びフローチャート（図７）である。
図６で、（ａ）における「オン」又は「オフ」は、時系列におけるＲＦ電源３１からのＲＦ電力の供給の有無を意味する。（ｂ）における「オン」又は「オフ」は、時系列における下部電極としての吸着電極層６６への電力供給の有無を意味する。（ｃ）における「全てオン」、「一つのみオン」又は「全てオフ」は、時系列における複数の第１のスイッチ１０２についてのオン又はオフを意味する。（ｄ）における「電源部オン」、「測定部オン」又は「フローティング」は、時系列における第２のスイッチにおける電源部１０４又は測定部１０６のオン又は両方のオフ（フローティング）を意味する。なお、電源部１０４がオンであるとき測定部１０６はオフであり、測定部１０６がオンであるとき電源部１０４はオフである。
図６及び図７で、プラズマ処理方法ＭＴの開始時において、ＲＦ電力の供給なし、吸着電極層６６への電力の供給なし、第１のスイッチ１０２を全てオフ、第２のスイッチ１１０をフローティングの状態で開始する。なお開始時において、あらかじめ基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０に搬入され、基板支持部１１に基板Ｗが載置された状態とする。
工程ＳＴ１において、プラズマ形成用の所望のガスを供給し、続いてＲＦ電力の供給を開始する。ＲＦ電力は少なくともプラズマ生成用のソースＲＦ信号を含み、プラズマ処理空間１０ｓにはプラズマＰＭが形成される。また、ＲＦ電力はプラズマイオンを基板Ｗに引き込むバイアスＲＦ信号を含んでもよい。バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の前、後、又は、同時のいずれかのタイミングで供給することとしてもよい。
工程ＳＴ２において、吸着電極層６６への電力の供給を開始する。これによって静電チャック６２の上面６２ａに基板Ｗを吸着する。基板Ｗを吸着後、基板Ｗの裏面と中央領域５０ａとの間の間隙に伝熱媒体を供給してもよい。
工程ＳＴ３において、ヒータ電極層６８に対して電力を供給する。具体的には、第１のスイッチ１０２を全てオンとし、かつ、第２のスイッチ１１０において電源部１０４をオンにする。これによって、全てのヒータエレメント１００が電源部１０４に対し接続され、ヒータ電源１２０から全てのヒータエレメント１００に対して交流電力が供給される。
工程ＳＴ４において、一つのヒータエレメント１００をオンとした場合の、測定部１０６における電圧Ｖ２を測定する。具体的には、工程ＳＴ３で全てオンにされていた複数の第１のスイッチ１０２のうち、所望の一つのみをオンのままとし、他の全ての第１のスイッチ１０２をオフとする。同時に、第２のスイッチ１１０において測定部１０６をオンとする。これによって、オンとした第１のスイッチ１０２に対応する一つのヒータエレメント１００のみが測定部１０６に対して接続される。測定部１０６において、抵抗１３０にかかる電圧Ｖ２を電圧計１３２によって測定する。
工程ＳＴ５において、ヒータ電極層６８に対して電力を供給する。具体的には工程ＳＴ３と同様である。
工程ＳＴ６において、電圧未測定の一つのヒータエレメント１００をオンとした場合の、測定部１０６における電圧Ｖ２を測定する。電圧未測定の一つのヒータエレメント１００とは、工程ＳＴ４において電圧Ｖ２を測定した一つのヒータエレメント１００以外のヒータエレメント１００であって、後述のように工程ＳＴ６を繰り返し実行する場合においても電圧Ｖ２を未だに測定していないヒータエレメント１００である。工程ＳＴ６では、電圧未測定の一つのヒータエレメント１００に対応する第１のスイッチ１０２のみをオンとし、他の全ての第１のスイッチ１０２をオフとする。同時に、第２のスイッチ１１０において測定部１０６をオンとする。これによって、電圧未測定の一つのヒータエレメント１００のみが測定部１０６に対して接続される。測定部１０６において、抵抗１３０にかかる電圧Ｖ２を電圧計１３２によって測定する。工程ＳＴ６において電圧Ｖ２を測定した当該ヒータエレメント１００は、電圧未測定のヒータエレメント１００には含まれない。
工程ＳＴ６の実行後、全てのヒータエレメント１００について電圧測定が完了したかどうか判断する。全てのヒータエレメント１００について電圧測定が完了しておらず、電圧未測定のヒータエレメント１００が一つ以上存在する場合は、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６の工程を再度実行する。これにより、工程ＳＴ６を繰り返し実行することになるため、電圧未測定のヒータエレメント１００の数は少なくなっていく。最終的に全てのヒータエレメント１００について電圧測定が完了し、電圧未測定のヒータエレメント１００が存在しない場合は、工程ＳＴ７に進む。
工程ＳＴ７において、第１のスイッチ１０２において全てのヒータエレメント１００をオフとし、かつ、第２のスイッチ１１０において電源部１０４及び測定部１０６をオフ（フローティング）とする。
工程ＳＴ８においてＲＦ電力の供給を終了する。工程ＳＴ９において静電チャック６２の表面及び基板Ｗの除電を行い、その後吸着電極層６６への電力の供給を終了する。
工程ＳＴ１０において、ヒータエレメント１００のそれぞれについて測定した電圧Ｖ２に基づいて、分割領域８０のそれぞれについて自己バイアス電圧Ｖｄｃを算出する演算を実行する。なお、図６及び図７の例で、工程ＳＴ１０は工程ＳＴ９の実行後に実行し、工程ＳＴ４及び工程ＳＴ６において取得した全てのヒータエレメント１００のそれぞれについての電圧Ｖ２に基づく演算をまとめて実行するが、これに限定されない。例えば、工程ＳＴ１０は、工程ＳＴ４及び工程ＳＴ６において、電圧Ｖ２を測定した直後に逐次実行することとしてもよい。演算は、電圧Ｖ２の値を測定部１０６が制御部２に送信することで制御部２において実行することとしてもよい。
以下、工程ＳＴ１０において実行する演算について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、工程ＳＴ４及び工程ＳＴ６における、基板Ｗと、セラミック部材６４と、ヒータエレメント１００の電気的な関係を模式的に示す断面図である。図９は、工程ＳＴ４及び工程ＳＴ６において後述するｉ番目のヒータエレメント１００がオンであり、測定部１０６がオンであるときの、基板Ｗ及び基板支持部１１についての等価回路である。
図８で、基板Ｗと中央領域５０ａにおける静電チャック６２の上面６２ａとの間、及び、当該上面６２ａとヒータエレメント１００との間には、それぞれ寄生容量が存在し、容量素子と等価であるとみなすことができる。基板Ｗと静電チャック６２の上面６２ａとの間の静電容量をＣ１とし、静電チャック６２の上面６２ａとヒータエレメント１００との間の静電容量をＣ２とする。ここで、ｉ個のヒータエレメント１００が設けられている時、静電チャック６２の上面６２ａとｉ番目のヒータエレメント１００との間の静電容量をＣ２ｉとする。静電容量Ｃ１及び静電容量Ｃ２ｉは、基板Ｗ、静電チャック６２の上面６２ａ、セラミック部材６４、及び、ヒータエレメント１００の各部位の面積、長さ（距離）、誘電率を含む設計パラメータから、固定値として算出することができる。
図９で、Ｃ１及びＣ２ｉは、それぞれ図８に示した基板Ｗと静電チャック６２の上面６２ａとの間、及び、当該上面６２ａとｉ番目のヒータエレメント１００との間の静電容量である。Ｃ３は、測定部１０６におけるＲＦフィルタ１２４を容量素子と等価であるとみなしたときの静電容量である。Ｒは、抵抗１３０の抵抗値である。Ｖ０は等価回路の電圧の和である。Ｖ１は、基板Ｗとヒータ電極層６８との間の電圧である。Ｖ２は、工程ＳＴ４又は工程ＳＴ６において電圧計１３２が測定する電圧である。Ｑ１は、基板Ｗと静電チャック６２の上面６２ａとの間に蓄積される電荷である。Ｑ２ｉは、静電チャック６２の上面６２ａとｉ番目のヒータエレメント１００との間に蓄積される電荷である。Ｑ３は、ＲＦフィルタ１２４に蓄積される電荷である。
図９の等価回路における電荷Ｑ１、Ｑ２ｉ、Ｑ３について、電荷保存則により、以下の関係が成り立つ。
Ｑ１＋Ｑ２ｉ－Ｑ３＝０
これを変形して、
Ｑ１＋Ｑ２ｉ＝Ｑ３ ・・・（１）
図９の等価回路における電荷Ｑ１、Ｑ２ｉ、Ｑ３と電圧Ｖ１、Ｖ２及び静電容量Ｃ１、Ｃ２ｉ、Ｃ３について、以下の関係が成り立つ。
Ｑ１＋Ｑ２ｉ＝（Ｃ１＋Ｃ２ｉ）Ｖ１ ・・・（２）
Ｑ３＝Ｃ３Ｖ２ ・・・（３）
式（１）に式（２）、（３）を代入すると、Ｖ１とＶ２の関係式（４）が得られる。
（Ｃ１＋Ｃ２ｉ）Ｖ１＝Ｃ３Ｖ２
これを変形して、
Ｖ１＝Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ２ｉ）・Ｖ２ ・・・（４）
図９の等価回路における電圧Ｖ０は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の和である。
Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２
これに、式（４）を代入する。
Ｖ０＝Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ２ｉ）・Ｖ２＋Ｖ２ ・・・（５）
ここで、電圧Ｖ０は、ｉ番目のヒータエレメント１００をオンとした場合の図９の等価回路全体の電圧であり、ｉ番目のヒータエレメント１００に対応する分割領域８０の自己バイアス電圧Ｖｄｃとみなすことができる。このことと、式（５）より、
Ｖｄｃ＝Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ２ｉ）・Ｖ２＋Ｖ２ ・・・（６）
式（６）によると、ｉ番目のヒータエレメント１００に対応する分割領域８０の自己バイアス電圧Ｖｄｃを、測定部１０６において測定した電圧Ｖ２を用いて表すことができる。すなわち、工程ＳＴ１０では、式（６）を用いて、電圧Ｖ２に基づいてｉ番目のヒータエレメント１００に対応する分割領域８０の自己バイアス電圧Ｖｄｃを算出することができる。
工程ＳＴ４及び工程ＳＴ６では、１からｉ番目までの全てのヒータエレメント１００について電圧Ｖ２を測定する。したがって工程ＳＴ１０では、１からｉ番目までの全てのヒータエレメント１００に対応する分割領域８０のそれぞれについて、自己バイアス電圧Ｖｄｃを算出することができる。
なお、上記はｉ番目のヒータエレメント１００が、基板Ｗと対向する基板支持部１１の中央領域５０ａに位置するヒータエレメント１００である場合を示す。これに対して、ヒータエレメント１００が、リングアセンブリ５２に対向する基板支持部１１の環状領域５０ｂに位置するヒータエレメント１００である場合は、以下のようにして、自己バイアス電圧Ｖｄｃを算出することができる。すなわち、図８に示すように、リングアセンブリ５２と環状領域５０ｂにおける静電チャック６２の上面６２ｂとの間の静電容量をＣ１、リングアセンブリ５２とヒータ電極層６８との間の電圧をＶ１、リングアセンブリ５２と静電チャック６２の上面６２ｂとの間に蓄積される電荷をＱ１として、工程ＳＴ１０の演算を実行する。
以上の開示によると、基板支持部１１の分割領域８０のそれぞれについての自己バイアス電圧Ｖｄｃを、複数のヒータエレメント１００のそれぞれについて測定する電圧Ｖ２に基づいて算出することができる。このため、静電チャック６２内部において複数のヒータエレメント１００を含むヒータ電極層６８を備えた基板支持部１１を用いることで、静電チャック６２内部の設計を変更することなく、自己バイアス電圧Ｖｄｃの面内分布を測定することができる。さらに、自己バイアス電圧Ｖｄｃの面内分布を用いることで、基板Ｗの面内のエッチング特性を予測することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、本実施形態では容量結合型のプラズマ処理装置１における基板支持部１１について開示したが、これに限定されず、誘導結合型のプラズマ処理装置１における基板支持部１１についても同様の構成とすることで同様の効果を得ることができる。
また例えば、工程ＳＴ４及び工程ＳＴ６では、複数のヒータエレメント１００を一つずつオンとし、一つずつ電圧Ｖ２を測定することとしたが、これに限定されない。すなわち、複数の分割領域８０のうちいくつかの分割領域８０について、自己バイアス電圧Ｖｄｃが同様の値であると予測される場合は、当該分割領域８０に対応するヒータエレメント１００を複数同時にオンとし、他の全てのヒータエレメント１００をオフとすることで当該工程を実行してもよい。この場合、測定部１０６で測定される電圧Ｖ２は、当該ヒータエレメント１００を一つずつオンとして当該工程を実行することで測定される電圧Ｖ２の平均値として扱うことができる。
また例えば、測定部１０６にはＲＦフィルタ１２４を設けることとしたが、これに限定されない。すなわち、ＲＦフィルタ１２４に代えて、図９の例における等価回路において容量素子と等価とみなすことができる他の構成要素を設けてもよい。この場合、当該構成要素を容量素子と等価とみなした場合の静電容量をＣ３として、工程ＳＴ１０の演算を実行することができる。
また例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
前記基台の上部に配置される静電チャックと、
前記静電チャック内の同一面内に配置される複数の電極層と、
前記複数の電極層のそれぞれに電気的に接続される複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、
前記スイッチ群に電気的に接続される電源部及び測定部と、
前記スイッチ群の接続先を、前記電源部と前記測定部のいずれか一方に選択する他のスイッチと、
制御部と、を備え、
前記電源部は、前記複数の電極層に電力を供給する電源を備え、
前記測定部は、抵抗と、前記抵抗にかかる電圧を測定する電圧計と、を備え、
前記制御部は、
前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替えることを含む制御を実行可能に構成される、
プラズマ処理装置。
（２）前記測定部は、前記電源部と前記スイッチ群との間に配置される容量素子を備える、前記（１）に記載のプラズマ処理装置。
（３）前記電極層はヒータ電極層である、前記（１）又は（２）に記載のプラズマ処理装置。
（４）前記静電チャックは吸着電極層を備え、
前記複数の電極層は、前記吸着電極層の上部に配置される、前記（１）～（３）のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
（５）前記スイッチ群は、前記基台の内部に配置される、前記（１）～（４）のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
（６）前記容量素子は、ＲＦフィルタを構成する、前記（２）に記載のプラズマ処理装置。
（７）前記制御部は、前記スイッチ群の接続先を前記電源部へ切り替え、かつ、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを全てオンの状態に切り替え、その後、前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替えることを含む制御を実行可能に構成される、前記（１）～（６）のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
（８）プラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
前記基台の上部に配置される静電チャックと、
前記静電チャック内の同一面内に配置される複数の電極層と、
前記複数の電極層のそれぞれに電気的に接続される複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、
前記スイッチ群に電気的に接続される電源部及び測定部と、
前記スイッチ群の接続先を、前記電源部と前記測定部のいずれか一方に選択する他のスイッチと、
制御部と、を備え、
前記電源部は、前記複数の電極層に電力を供給する電源を備え、
前記測定部は、抵抗と、前記抵抗にかかる電圧を測定する電圧計と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替える、第１の工程と、
前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチの内の一つがオンの状態であるときに、前記測定部において電圧を測定する、第２の工程と、を備える、プラズマ処理方法。
（９）前記スイッチ群の接続先を前記電源部へ切り替え、かつ、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを全てオンの状態に切り替える工程をさらに備え、
当該工程の後に、前記第１の工程及び前記第２の工程を実行する、前記（８）に記載のプラズマ処理方法。
（１０）前記第２の工程において測定する前記電圧に基づき、基板支持部における前記複数のスイッチの内の一つに対応する領域の自己バイアス電圧を算出する工程をさらに備える、前記（８）又は（９）に記載のプラズマ処理方法。
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
６０ 基台
６２ 静電チャック
６８ ヒータ電極層
１００ ヒータエレメント
１０２ 第１のスイッチ
１０４ 電源部
１０６ 測定部
１１０ 第２のスイッチ
１２０ ヒータ電源
１３０ 抵抗
１３２ 電圧計

Claims (10)

  1. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
    前記基台の上部に配置される静電チャックと、
    前記静電チャック内の同一面内に配置される複数の電極層と、
    前記複数の電極層のそれぞれに電気的に接続される複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、
    前記スイッチ群に電気的に接続される電源部及び測定部と、
    前記スイッチ群の接続先を、前記電源部と前記測定部のいずれか一方に選択する他のスイッチと、
    制御部と、を備え、
    前記電源部は、前記複数の電極層に電力を供給する電源を備え、
    前記測定部は、抵抗と、前記抵抗にかかる電圧を測定する電圧計と、を備え、
    前記制御部は、
    前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替えることを含む制御を実行可能に構成される、
    プラズマ処理装置。
  2. 前記測定部は、前記電源部と前記スイッチ群との間に配置される容量素子を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記電極層はヒータ電極層である、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記静電チャックは吸着電極層を備え、
    前記複数の電極層は、前記吸着電極層の上部に配置される、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記スイッチ群は、前記基台の内部に配置される、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記容量素子は、ＲＦフィルタを構成する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記制御部は、前記スイッチ群の接続先を前記電源部へ切り替え、かつ、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを全てオンの状態に切り替え、その後、前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替えることを含む制御を実行可能に構成される、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  8. プラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
    前記プラズマ処理装置は、
    プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
    前記基台の上部に配置される静電チャックと、
    前記静電チャック内の同一面内に配置される複数の電極層と、
    前記複数の電極層のそれぞれに電気的に接続される複数のスイッチから構成されるスイッチ群と、
    前記スイッチ群に電気的に接続される電源部及び測定部と、
    前記スイッチ群の接続先を、前記電源部と前記測定部のいずれか一方に選択する他のスイッチと、
    制御部と、を備え、
    前記電源部は、前記複数の電極層に電力を供給する電源を備え、
    前記測定部は、抵抗と、前記抵抗にかかる電圧を測定する電圧計と、を備え、
    前記プラズマ処理方法は、
    前記スイッチ群の接続先を前記測定部へ切り替え、その後、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを一つずつオンの状態に切り替える、第１の工程と、
    前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチの内の一つがオンの状態であるときに、前記測定部において電圧を測定する、第２の工程と、を備える、プラズマ処理方法。
  9. 前記スイッチ群の接続先を前記電源部へ切り替え、かつ、前記スイッチ群を構成する前記複数のスイッチを全てオンの状態に切り替える工程をさらに備え、
    当該工程の後に、前記第１の工程及び前記第２の工程を実行する、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
  10. 前記第２の工程において測定する前記電圧に基づき、基板支持部における前記複数のスイッチの内の一つに対応する領域の自己バイアス電圧を算出する工程をさらに備える、請求項８又は９に記載のプラズマ処理方法。
JP2022104289A 2022-06-29 2022-06-29 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Pending JP2024004607A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022104289A JP2024004607A (ja) 2022-06-29 2022-06-29 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN202310734622.6A CN117316748A (zh) 2022-06-29 2023-06-20 等离子体处理装置和等离子体处理方法
KR1020230083480A KR20240002719A (ko) 2022-06-29 2023-06-28 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US18/215,859 US20240006165A1 (en) 2022-06-29 2023-06-29 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022104289A JP2024004607A (ja) 2022-06-29 2022-06-29 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024004607A true JP2024004607A (ja) 2024-01-17

Family

ID=89241481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022104289A Pending JP2024004607A (ja) 2022-06-29 2022-06-29 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240006165A1 (ja)
JP (1) JP2024004607A (ja)
KR (1) KR20240002719A (ja)
CN (1) CN117316748A (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240002719A (ko) 2024-01-05
US20240006165A1 (en) 2024-01-04
CN117316748A (zh) 2023-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102098698B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
TWI622081B (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
KR101488538B1 (ko) 다중 주파수 ｒｆ 전력을 이용한 하이브리드 ｒｆ 용량 및 유도 결합형 플라즈마 소스 및 그 사용 방법
TWI505354B (zh) Dry etching apparatus and dry etching method
US11764038B2 (en) Plasma processing apparatus, electrostatic attraction method, and electrostatic attraction program
TWI791615B (zh) 電漿處理裝置
KR20180133328A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 제어 방법
TW202312274A (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
KR100986023B1 (ko) 바이어스 제어 장치
CN109755125A (zh) 蚀刻方法
KR20210097027A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP2024004607A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
TW202230980A (zh) 配線異常之檢測方法及電漿處理裝置
TW202420377A (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
JP7419611B1 (ja) 伝熱ガスのリーク量低減方法
WO2024005035A1 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2024013548A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2024022059A (ja) プラズマ処理装置及び温度測定方法
TW202305865A (zh) 電漿處理方法及電漿處理裝置
WO2024018960A1 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN112151343B (zh) 一种电容耦合等离子体处理装置及其方法
JP2023039828A (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2024014744A (ja) シーズニング方法及びプラズマ処理装置
KR20240013700A (ko) 시즈닝 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP2023173302A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240314