JP7394601B2 - プラズマ処理装置及び測定方法 - Google Patents

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Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及び測定方法に関するものである。
プラズマ処理装置が、基板のプラズマ処理に用いられている。プラズマ処理装置のチャンバ内において、基板は、エッジリングによって囲まれた領域内に配置される。エッジリングは、フォーカスリングと呼ばれることがある。
プラズマ処理装置においてプラズマ処理が行われると、エッジリングが消耗してその厚さが減少する。エッジリングの厚さの減少に伴い、エッジリングの上方でのシースの上端の位置が低くなる。エッジリングの上方でのシースの上端の位置が低くなると、プラズマからのイオンが、基板のエッジに対して傾斜した角度で衝突する。その結果、基板のエッジにおいて形成される開口が傾斜する。下記の特許文献１は、基板のエッジにおいて形成される開口の傾斜を抑制するために、エッジリングに直流電圧を印加することを開示している。
特開２００７－２５８４１７号公報
本開示は、エッジリングの厚さを反映する値を求める技術を提供する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、電気的パス、及び測定器を備える。基板支持器は、チャンバ内に設けられている。電気的パスは、基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される。測定器は、基板支持器上に搭載されたエッジリングに電気的パスを介して電圧を印加することにより電気的特性値を測定するように構成されている。測定器によって測定される電気的特性値は、エッジリングの厚さに応じて変化する値である。
一つの例示的実施形態によれば、エッジリングの厚さを反映する値を求めることが可能となる。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係る基板支持器、電気的パス、及び測定器を示す図である。 第１の電極及び第２の電極のレイアウトの一例を示す平面図である。 別の実施形態にかかる第１の電極及び第２の電極を含む電気的パスを示す図である。 第１の電極及び第２の電極のレイアウトの別の一例を示す平面図である。 別の例示的実施形態に係る基板支持器を示す図である。 更に別の実施形態にかかる第１の電極及び第２の電極を含む電気的パスを示す図である。 第１の電極及び第２の電極のレイアウトの更に別の一例を示す平面図である。 更に別の例示的実施形態に係る基板支持器、電気的パス、及び測定器を示す図である。 第１の接点及び第２の接点のレイアウトの一例を示す平面図である。 更に別の例示的実施形態に係る測定器を示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る測定器の二つの電圧センサの各々から延びる電気的パスのエッジリングとの接点のレイアウトを示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る電気的パスを示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る電気的パスを示す平面図である。 更に別の例示的実施形態に係る調整器及びエッジリングを示す図である。 更に別の例示的実施形態に係る調整器及びエッジリングを示す図である。 一つの例示的実施形態に係る方法の流れ図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、電気的パス、及び測定器を備える。基板支持器は、チャンバ内に設けられている。電気的パスは、基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される。測定器は、基板支持器上に搭載されたエッジリングに電気的パスを介して電圧を印加することにより電気的特性値を測定するように構成されている。測定器によって測定される電気的特性値は、エッジリングの厚さに応じて変化する値である。
上記実施形態では、エッジリングが基板支持器上に搭載されているときに、そのエッジリングに接続されるか又は容量結合する電気的パスが提供される。測定器は、この電気的パスを介してエッジリングに電圧を印加することにより、エッジリングの厚さに応じて変化する当該エッジリングの電気的特性値を測定する。したがって、上記実施形態によれば、エッジリングの厚さを反映する値を求めることが可能となる。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、エッジリングの温度を制御するように構成された温度制御機構を更に有していてもよい。この実施形態において、測定器は、温度制御機構がエッジリングの温度を基準温度に設定するように動作している状態におけるエッジリングの電気的特性値を取得するように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、エッジリングの温度測定値を取得するように構成された温度センサを更に備えていてもよい。この実施形態において、電気的特性値は、基準温度におけるエッジリングの電気的特性値であってもよい。この実施形態において、測定器は、温度センサによって取得された温度測定値におけるエッジリングの電気的特性値を、基準温度におけるエッジリングの電気的特性値に変換するように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、測定器は、エッジリングに容量結合された電気的パスを介して、エッジリングに交流電圧又は高周波電圧を印加することにより電気的特性値を測定するように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、電気的特性値は、エッジリングのインピーダンスの実部の値であってもよい。
一つの例示的実施形態において、基板支持器は、その上にエッジリングが部分的に搭載される誘電体部を有していてもよい。この実施形態において、電気的パスは、誘電体部内に設けられた第１の電極及び第２の電極を含んでいてもよい。この実施形態において、測定器は、エッジリングに容量結合された第１の電極及び第２の電極を介して、交流電圧又は高周波電圧を印加するように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、基板支持器は、下部電極及び静電チャックを更に有しいてもよい。静電チャックは、下部電極上に設けられ得る。この実施形態において、誘電体部は、下部電極及び静電チャックの各々とチャンバの側壁との間で、下部電極及び前記静電チャックを囲むように延在していてもよい。
一つの例示的実施形態において、基板支持器は、静電チャックを有していてもよい。誘電体部は、静電チャックの一部を構成していてもよい。
一つの例示的実施形態において、第１の電極及び第２の電極は、静電チャックとエッジリングとの間で静電引力を発生させるために一つ以上の直流電源に電気的に接続されていてもよい。即ち、この実施形態では、静電チャックとエッジリングとの間で静電引力を発生するために用いられる二つの電極が、電気的特性値を求めるためにそれらを介してエッジリングに電圧を印加する二つの電極として兼用される。
一つの例示的実施形態において、測定器は、エッジリングに接続された電気的パスを介して、エッジリングに直流電圧を印加することにより電気的特性値を測定するように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、電気的特性値は、エッジリングの抵抗値であってもよい。
一つの例示的実施形態において、電気的パスは、エッジリングの中心軸線に対して対称な位置でエッジリングに接触する第１の接点及び第２の接点を含んでいてもよい。
一つの例示的実施形態において、測定器は、電流センサ及び電圧センサを有していてもよい。この実施形態において、電流センサは、電気的パス上に設けられ、エッジリングに流れる電流の電流値を測定するように構成される。この実施形態において、電圧センサは、第１の接点と第２の接点との間のエッジリングにおける電位差を測定するように構成される。この実施形態において、測定器は、電位差及び電流値から抵抗値を求めるように構成される。
一つの例示的実施形態において、測定器は、電流センサ、第１の電圧センサ、及び第２の電圧センサを有していてもよい。この実施形態において、電流センサは、電気的パス上に設けられ、エッジリングに流れる電流の電流値を測定するように構成される。この実施形態において、第１の電圧センサは、第１の接点、第２の接点、及び中心軸線を含む面に対して一方側で延在するエッジリングの第１の部分における第１の電位差を測定するように構成される。この実施形態において、第２の電圧センサは、上記面に対して他方側で延在するエッジリングの第２の部分における第２の電位差を測定するように構成される。この実施形態において、測定器は、第１の電位差と第２の電位差の平均値及び電流値から抵抗値を求めるように構成される。
一つの例示的実施形態において、測定器は、電気的特性値からエッジリングの厚さ又は該エッジリングの厚さの減少量を求めるように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、調整器及び制御部を更に備えていてもよい。この実施形態において、調整器は、エッジリングの上方でのシースの上端位置を調整するように構成される。制御部は、基板支持器上に載置される基板のエッジにおいて形成される開口の傾斜を抑制するために、電気的特性値又は該電気的特性値から求められるエッジリングの厚さ若しくはエッジリングの厚さの減少量に応じて、調整器を制御する。
一つの例示的実施形態において、調整器は、エッジリングの上面の高さ方向の位置又はエッジリングの電位を調整するように制御部によって制御され得る。エッジリングの上面の高さ方向の位置又はエッジリングの電位は、電気的特性値又は該電気的特性値から求められるエッジリングの厚さ若しくはエッジリングの厚さの減少量に応じて調整される。
一つの例示的実施形態において、調整器は、エッジリングの電位を設定するためにエッジリングに電気的に結合された電源を含んでいてもよい。この実施形態において、電気的パスは、エッジリングを電源又は測定器に選択的に接続するように構成された第１のスイッチ及び第２のスイッチを含んでいてもよい。
一つの例示的実施形態において、測定方法が提供される。測定方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内で基板支持器上に搭載されたエッジリングに電圧を印加する工程を含む。方法は、エッジリングに当該電圧を印加することにより、エッジリングの厚さに応じて変化するエッジリングの電気的特性値を測定する工程を更に含む。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。内部空間１０ｓの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。
一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の中に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ本体１２は電気的に接地されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
プラズマ処理装置１は、基板支持器１６を更に備える。基板支持器１６は、チャンバ１０の中で、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。基板支持器１６は、支持部１７によって支持されている。支持部１７は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１７は、略円筒形状を有している。支持部１７は、石英といった絶縁材料から形成されている。
基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。下部電極１８及び静電チャック２０は、チャンバ１０の中に設けられている。下部電極１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。
下部電極１８内には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって下部電極１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の供給装置２３（例えば、チラーユニット）が接続されている。供給装置２３は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆには、供給装置２３から配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して供給装置２３に戻される。供給装置２３と流路１８ｆとの間で熱交換媒体が循環されることにより、基板支持器１６上に載置された基板Ｗの温度が調整される。
図２は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器、電気的パス、及び測定器を示す図である。図１及び図２に示すように、静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときに、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。
静電チャック２０は、本体２０ｍ及び電極２０ｅを有している。本体２０ｍは、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。本体２０ｍは、略円盤形状を有している。静電チャック２０の中心軸線は、軸線ＡＸである。電極２０ｅは、本体内に設けられている。電極２０ｅは、導電性を有する膜であり得る。電極２０ｅには、直流電源２０ｐがスイッチ２０ｓを介して電気的に接続されている。直流電源２０ｐからの電圧が電極２０ｅに印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
一実施形態において、静電チャック２０は、第１の領域２０１及び第２の領域２０２を含んでいてもよい。第１の領域２０１は、その上に載置される基板Ｗを保持するように構成されている。第１の領域２０１は、略円盤形状を有する。第１の領域２０１の中心軸線は、軸線ＡＸである。基板Ｗは、チャンバ１０内で処理されるときには、第１の領域２０１の上面の上に載置される。電極２０ｅは、第１の領域２０１内且つ本体２０ｍ内に設けられている。
第２の領域２０２は、静電チャック２０の中心軸線、即ち軸線ＡＸの周りで第１の領域２０１を囲むように周方向に延在している。第２の領域２０２の上面の上にはエッジリングＥＲが搭載される。エッジリングＥＲは、環形状を有している。エッジリングＥＲは、軸線ＡＸにその中心軸線が一致するように、第２の領域２０２上に搭載される。基板Ｗは、第１の領域２０１上、且つ、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。エッジリングＥＲは、例えばシリコン、炭化ケイ素、又は石英のような誘電体から形成されている。なお、第２の領域２０２は、エッジリングＥＲを保持する静電チャックとして構成されていてもよい。例えば、第２の領域２０２は、図６を参照して後述するように、本体２０ｍ内に双極電極を内蔵していてもよい。
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２５を更に備え得る。ガス供給ライン２５は、ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間の間隙に供給する。
プラズマ処理装置１は、絶縁領域２７を更に備え得る。絶縁領域２７は、石英といった誘電体から形成されている。絶縁領域２７は、下部電極１８及び静電チャック２０の各々とチャンバ１０の側壁との間で、下部電極１８及び静電チャック２０を囲むように延在している。絶縁領域２７は、下部電極１８の外周面及び静電チャック２０の第２の領域２０２の外周面に沿って周方向に延在している。絶縁領域２７は、支持部１７上に配置されていてもよい。エッジリングＥＲは、絶縁領域２７及び第２の領域２０２上に搭載される。即ち、エッジリングＥＲは、部分的には絶縁領域２７上に搭載されていてもよい。
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、この部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部を構成している。ガス供給部は、ガスソース群４０を更に含んでいてもよい。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、内部空間１０ｓに供給することが可能である。
基板支持器１６又は支持部１７とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓの圧力を減圧することができる。
プラズマ処理装置１は、高周波電源６１を更に備えている。高周波電源６１は、高周波電力ＨＦを発生する電源である。高周波電力ＨＦは、チャンバ１０内のガスからプラズマを生成するために用いられる。高周波電力ＨＦの周波数は、１３～２００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚである。高周波電源６１は、整合回路６３を介して下部電極１８に接続されている。整合回路６３は、可変インピーダンスを有する。整合回路６３のインピーダンスは、高周波電源６１の負荷からの反射を抑制するように、調整される。例えば、整合回路６３は、高周波電源６１の負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを、高周波電源６１の出力インピーダンスに整合させるように、そのインピーダンスを調整する。なお、高周波電源６１は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、整合回路６３を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
プラズマ処理装置１は、バイアス電源６２を更に備えている。バイアス電源６２は、下部電極１８に電気的に接続されている。バイアス電源６２は、バイアス電力ＢＰを発生する。バイアス電力ＢＰは、基板Ｗにイオンを引き込むために用いられる。バイアス電力ＢＰは、第２の周波数で規定される周期内で静電チャック２０上に載置された基板Ｗの電位を変動させるように設定されている。第２の周波数は、第１の周波数よりも低い。
一実施形態において、バイアス電力ＢＰは、第２の周波数を有する高周波電力であってもよい。この実施形態において、バイアス電力ＢＰの周波数は、５０ｋＨｚ以上、３０ＭＨｚ以下の範囲内の周波数であり、例えば４００ｋＨｚである。この実施形態において、バイアス電源６２は、整合回路６４を介して下部電極１８に接続される。整合回路６４は、可変インピーダンスを有する。整合回路６４のインピーダンスは、バイアス電源６２の負荷からの反射を抑制するように、調整される。例えば、整合回路６４は、バイアス電源６２の負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを、バイアス電源６２の出力インピーダンスに整合させるように、そのインピーダンスを調整する。
別の実施形態において、バイアス電源６２は、バイアス電力ＢＰとして、負極性の直流電圧のパルスを断続的に又は周期的に下部電極１８に印加するように構成されていてもよい。直流電圧のパルスは、第２の周波数で規定される周期で周期的に下部電極１８に印加され得る。この実施形態において、第２の周波数は、５０ｋＨｚ以上、２７ＭＨｚ以下の範囲内の周波数であり、例えば４００ｋＨｚである。この実施形態では、整合回路６４は省略され得る。
プラズマ処理装置１においてプラズマ処理、例えばプラズマエッチングが行われる場合には、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＢＰが供給されることにより、内部空間１０ｓの中でガスが励起される。その結果、内部空間１０ｓの中でプラズマが生成される。生成されたプラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種により、基板Ｗが処理される。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、調整器７４を更に備え得る。調整器７４は、エッジリングＥＲの上方でのシースの上端位置を調整するように構成されている。調整器７４は、エッジリングＥＲの上方でのシースの上端位置と基板Ｗの上方でのシースの上端位置との差を解消するか減少させるように、エッジリングＥＲの上方でのシースの上端位置を調整する。
一実施形態では、調整器７４は、エッジリングＥＲに電圧を印加して、エッジリングＥＲの電位を調整するように構成された電源である。調整器７４によってエッジリングＥＲに印加される電圧は、負極性を有し得る。調整器７４によってエッジリングＥＲに印加される電圧は、直流電圧又は高周波電圧であり得る。或いは、調整器７４によってエッジリングＥＲに印加される電圧は、断続的又は周期的にエッジリングＥＲに印加される直流電圧のパルスであってもよい。この実施形態において、調整器７４は、フィルタ７５及び導線７６を介してエッジリングＥＲに接続されている。フィルタ７５は、調整器７４に流入する高周波電力を遮断するか低減させるためのフィルタである。
プラズマ処理装置１は、測定器８０及び電気的パス８２を更に備えている。電気的パス８２は、基板支持器１６上に搭載されたエッジリングＥＲに接続されるか又は容量結合される。測定器８０は、基板支持器１６上に搭載されたエッジリングＥＲに電気的パス８２を介して電圧を印加することにより、エッジリングＥＲの電気的特性値を測定するように構成されている。測定器８０によって測定されるエッジリングＥＲの電気的特性値は、エッジリングＥＲの厚さに応じて変化する値である。種々の実施形態における測定器８０及び電気的パス８２の詳細については、後述する。
一実施形態においては、図２に示すように、プラズマ処理装置１は、温度センサ８４を更に備えていてもよい。温度センサ８４は、エッジリングＥＲの温度を測定するように構成されている。一例においては、温度センサ８４は、エッジリングＥＲの温度として、基板支持器１６内の温度を測定するように構成されていてもよい。この例において、供給装置２３は、温度センサ８４によって測定された温度に応じて、熱交換媒体の温度及び／又は流量を調整し得る。
制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。後述する実施形態に係る方法は、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において実行され得る。
以下、図２を参照する。一実施形態において、電気的パス８２は、エッジリングＥＲに容量結合されている。図２に示す電気的パス８２は、第１の電極８２１及び第２の電極８２２を含んでいる。第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、基板支持器１６上に搭載されたエッジリングＥＲに容量結合する。第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、その上にエッジリングＥＲが部分的に搭載される誘電体部の中に設けられている。図３は、第１の電極及び第２の電極のレイアウトの一例を示す平面図である。図３に示す例では、第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、第２の領域２０２の本体２０ｍの中に設けられている。また、図３に示す例では、第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、軸線ＡＸに対して対称な位置に設けられている。第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、軸線ＡＸに対して周方向において互いから分離されており、当該周方向に沿って配列されている。第１の電極８２１及び第２の電極８２２の各々は、略円形又は島状の電極であり得る。
一実施形態において、測定器８０は、エッジリングＥＲの電気的特性値として、エッジリングＥＲの抵抗値ＲＥＲを求めるように構成されている。図２に示すように、測定器８０は、電源８０ｐ、電圧センサ８０ｖ、及び電流センサ８０ｉを有していてもよい。電圧センサ８０ｖは、電源８０ｐ及び電流センサ８０ｉと並列接続されている。電流センサ８０ｉは、電源８０ｐと直列接続されている。測定器８０は、演算器８０ｃを更に有していてもよい。演算器８０ｃは、例えば、プロセッサ及びメモリを含み得る。
電源８０ｐは、交流電源又は高周波電源である。即ち、電源８０ｐは、交流電圧又は高周波電圧を、電気的パス８２を介してエッジリングＥＲに印加するように構成されている。なお、電気的パス８２及びエッジリングＥＲを含む回路が共振を生じない場合には、電気的パス８２はインダクタ８２ｉを有していてもよい。インダクタ８２ｉのインダクタンスは、電気的パス８２及びエッジリングＥＲを含む回路が共振を生じるように調整され得る。
演算器８０ｃは、エッジリングＥＲの抵抗値ＲＥＲとして、エッジリングＥＲのインピーダンスの実部を求めるように構成されている。演算器８０ｃは、基板支持器１６上にエッジリングＥＲが搭載されていないときのインピーダンスＺ１を記憶している。また、演算器８０ｃは、基板支持器１６上にエッジリングＥＲが搭載されているときのインピーダンスＺ２を求める。演算器８０ｃは、電圧センサ８０ｖによって測定される電圧Ｖと電流センサ８０ｉによって測定される電流Ｉから、Ｖ／Ｉにより、インピーダンスを求めることができる。
演算器８０ｃは、下記の式（１）により、エッジリングＥＲの抵抗値ＲＥＲ、即ちエッジリングＥＲのインピーダンスの実部を求めることができる。なお、式（１）において、Ｒｅ（）は、括弧内の演算結果の実部を求める演算である。
ＲＥＲ＝Ｒｅ（（Ｚ２×Ｚ１）／（Ｚ２－Ｚ１）） …（１）
なお、演算器８０ｃにおけるエッジリングＥＲの抵抗値ＲＥＲの演算は、制御部ＭＣによって実行されてもよい。この場合に、制御部ＭＣは、測定器８０の一部を構成する。この場合には、測定器８０は、演算器８０ｃを有していなくてもよい。
或いは、測定器８０は、ネットワークアナライザを含んでいてもよい。この場合に、ネットワークアナライザによって測定されたインピーダンスＺ２とインピーダンスＺ１から、式（１）の演算によりエッジリングＥＲの抵抗値ＲＥＲが求められる。式（１）の演算は、制御部ＭＣによって行われ得る。この場合に、制御部ＭＣは測定器８０の一部を構成する。この場合には、測定器８０は、電源８０ｐ、電圧センサ８０ｖ、電流センサ８０ｉ、及び演算器８０ｃを有していなくてもよい。
エッジリングＥＲの電気的特性値は、それが高い温度依存性を有する場合には、基準温度におけるエッジリングＥＲの電気的特性値であり得る。エッジリングＥＲの電気的特性値の温度依存性が高い場合には、測定器８０は、温度制御機構がエッジリングＥＲの温度を基準温度に設定するように動作している状態におけるエッジリングＥＲの電気的特性値（例えば、抵抗値ＲＥＲ）を取得するように構成される。温度制御機構は、温度センサ８４によって測定された温度と基準温度との差を減少させるように制御部ＭＣによって制御される。一実施形態では、温度制御機構は、供給装置２３を含む。
或いは、エッジリングＥＲの電気的特性値の温度依存性が高い場合には、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、温度センサ８４によって取得された温度測定値におけるエッジリングＥＲの電気的特性値の変換を実行してもよい。この変換では、温度センサ８４によって取得された温度測定値におけるエッジリングＥＲの電気的特性値は、関数又はテーブルを用いて、基準温度におけるエッジリングＥＲの電気的特性値に変換される。この関数又はテーブルは、温度センサ８４によって取得された温度測定値におけるエッジリングＥＲの電気的特性値を基準温度におけるエッジリングＥＲの電気的特性値に変換するために予め準備されている。例えば、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、式（１）の演算結果を、予め準備されている関数又はテーブルを用いて、基準温度におけるエッジリングＥＲの抵抗値ＲＥＲに変換する。
一実施形態において、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、エッジリングＥＲの電気的特性値（例えば、抵抗値ＲＥＲ）からエッジリングＥＲの厚さを求めるように構成されていてもよい。エッジリングＥＲの厚さは、関数又はテーブルを用いて、エッジリングＥＲの電気的特性値をエッジリングＥＲの厚さに変換することにより、求められる。当該関数又はテーブルは、エッジリングＥＲの電気的特性値をエッジリングＥＲの厚さに変換するために予め準備されている。一実施形態において、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、エッジリングＥＲの初期厚さからのエッジリングＥＲの厚さの減少量を求めるように構成されていてもよい。
一実施形態において、制御部ＭＣは、基板支持器１６上に載置される基板Ｗのエッジにおいて形成される開口の傾斜を抑制するために、調整器７４を制御する。制御部ＭＣは、エッジリングＥＲの電気的特性値（例えば、抵抗値ＲＥＲ）、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に応じて、調整器７４を制御する。例えば、制御部ＭＣは、関数又はテーブルを用いて、エッジリングＥＲの電気的特性値（例えば、抵抗値ＲＥＲ）、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に応じたエッジリングＥＲの電位を決定する。当該関数又はテーブルは、エッジリングＥＲの電気的特性値（例えば、抵抗値ＲＥＲ）、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に対応するエッジリングＥＲの電位を決定するために予め準備されている。制御部ＭＣは、決定した電位をエッジリングＥＲに設定する電圧をエッジリングＥＲに印加するように調整器７４を制御する。
以下、別の実施形態に係る第１の電極及び第２の電極について説明する。図４は、別の実施形態にかかる第１の電極及び第２の電極を含む電気的パスを示す図である。図５は、第１の電極及び第２の電極のレイアウトの別の一例を示す平面図である。図４及び図５に示す第１の電極８２１及び第２の電極８２２を含む電気的パス８２は、プラズマ処理装置１において採用され得る。図４及び図５に示すように、第１の電極８２１及び第２の電極８２２の各々は、略環形状を有し、軸線ＡＸの周りで周方向に延在していてもよい。図示された例では、第１の電極８２１は、第２の電極８２２の外側で延在している。第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、静電チャック２０の第２の領域２０２内且つ本体２０ｍの中に設けられている。
以下、図６を参照する。図６は、別の例示的実施形態に係る基板支持器を示す図である。図６に示す基板支持器１６は、プラズマ処理装置１において採用され得る。図６に示す基板支持器１６において、第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、図４及び図５に示した基板支持器１６における第１の電極８２１及び第２の電極８２２と同じレイアウトで配置されている。図６に示す基板支持器１６において、第２の領域２０２は、エッジリングＥＲを保持するための静電チャックとして構成されている。即ち、図６に示す基板支持器１６において、第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、静電チャックにおける双極電極を構成する。換言すると、第２の領域２０２とエッジリングＥＲとの間で静電引力を発生するために用いられる二つの電極（８２１，８２２）が、エッジリングＥＲの電気的特性値を求めるためにそれらを介してエッジリングＥＲに電圧を印加する二つの電極として兼用される。
図６に示す基板支持器１６において、第１の電極８２１は、直流電源２１ｐに電気的に接続されている。第１の電極８２１と直流電源２１ｐとの間には、フィルタ２１ｆ及びスイッチ２１ｓが接続されていてもよい。フィルタ２１ｆは、ローパスフィルタである。第２の電極８２２は、直流電源２２ｐに電気的に接続されている。第２の電極８２２と直流電源２２ｐとの間には、フィルタ２２ｆ及びスイッチ２２ｓが接続されていてもよい。フィルタ２２ｆは、ローパスフィルタである。
第１の電極８２１の電位と第２の電極８２２の電位が互いに異なるように、直流電源２１ｐから第１の電極８２１に直流電圧が印加され、直流電源２２ｐから第２の電極８２２に直流電圧が印加される。その結果、第２の領域２０２とエッジリングＥＲとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、エッジリングＥＲは、第２の領域２０２に引き付けられて、第２の領域２０２によって保持される。なお、第１の電極８２１の電位と第２の電極８２２の電位は、一つの直流電源によって設定されてもよい。また、第２の領域２０２は、単極の静電チャックとして運用されてもよい。即ち、第１の電極８２１と第２の電極８２２には、一つ以上の直流電源から同じ電圧が印加されてもよい。
以下、図７及び図８を参照する。図７は、更に別の実施形態にかかる第１の電極及び第２の電極を含む電気的パスを示す図である。図８は、第１の電極及び第２の電極のレイアウトの更に別の一例を示す平面図である。図７及び図８に示す第１の電極８２１及び第２の電極８２２を含む電気的パス８２は、プラズマ処理装置１において採用され得る。図７及び図８に示すように、第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、絶縁領域２７の中に設けられている。エッジリングＥＲは、部分的に、絶縁領域２７上、且つ、第１の電極８２１及び第２の電極８２２の上方に配置される。図７及び図８に示す第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、図３に示す第１の電極８２１及び第２の電極８２２と同様に軸線ＡＸに対して対称な位置に配置されていてもよい。或いは、第１の電極８２１及び第２の電極８２２は、絶縁領域２７内に設けられており、且つ、図４、図５、及び図６に示す第１の電極８２１及び第２の電極８２２と同様に、略環形状を有し、軸線ＡＸの周りで周方向に延在していてもよい。
以下、図９及び図１０を参照する。図９は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器、電気的パス、及び測定器を示す図である。図１０は、第１の接点及び第２の接点のレイアウトの一例を示す平面図である。図９及び図１０に示す基板支持器１６、電気的パス８２、及び測定器８０は、プラズマ処理装置１において採用され得る。この場合において、プラズマ処理装置１は、図９に示す測定器８０によって求められるエッジリングＥＲの電気的特性値を同様に利用する。以下、図９及び図１０に示す基板支持器１６、電気的パス８２、及び測定器８０を備えるプラズマ処理装置１と上述した実施形態に係るプラズマ処理装置１の相違点について説明する。
図９に示す測定器８０は、エッジリングＥＲに接続された電気的パス８２を介して、エッジリングＥＲに直流電圧を印加することによりエッジリングＥＲの電気的特性値を測定するように構成されている。
図９及び図１０に示すように、電気的パス８２は、第１の接点８２ａ及び第２の接点８２ｂを含んでいる。第１の接点８２ａ及び第２の接点８２ｂの各々は、エッジリングＥＲに接触する。一実施形態においては、図１０に示すように、第１の接点８２ａ及び第２の接点８２ｂは、エッジリングＥＲの中心軸線に対して対称な位置でエッジリングＥＲに接触してもよい。即ち、第１の接点８２ａ及び第２の接点８２ｂは、軸線ＡＸに対して対称な位置に設けられる。第１の接点８２ａ及び第２の接点８２ｂは、絶縁領域２７又は第２の領域２０２上に設けられ得る。
図９に示すように、測定器８０は、電源８０ｐ、電圧センサ８０ｖ、及び電流センサ８０ｉを有していてもよい。電源８０ｐは、直流電源であり得る。即ち、電源８０ｐは、直流電圧を、電気的パス８２を介してエッジリングＥＲに印加するように構成されている。電流センサ８０ｉは、電気的パス８２上に設けられており、電源８０ｐと直列接続されている。電流センサ８０ｉは、電気的パス８２を介して電源８０ｐから印加される電圧に応じてエッジリングＥＲに流れる電流の電流値を測定するように構成されている。電圧センサ８０ｖは、電源８０ｐから印加される電圧に応じてエッジリングＥＲに生じる電位差を測定するように構成されている。この電位差は、第１の接点８２ａと第２の接点８２ｂとの間の電位差である。
図９に示す測定器８０は、演算器８０ｃを更に有していてもよい。演算器８０ｃは、例えば、プロセッサ及びメモリを含み得る。図９に示す測定器８０において、演算器８０ｃは、エッジリングＥＲの電気的特性値として、エッジリングＥＲの抵抗値を求めるように構成されている。具体的に、演算器８０ｃは、電圧センサ８０ｖによって測定される電圧Ｖ（電位差）と電流センサ８０ｉによって測定される電流Ｉから、Ｖ／Ｉにより、エッジリングＥＲの抵抗値を求めることができる。なお、演算器８０ｃにおけるエッジリングＥＲの抵抗値の演算は、制御部ＭＣによって実行されてもよい。この場合に、制御部ＭＣは、測定器８０の一部を構成する。この場合には、測定器８０は、演算器８０ｃを有していなくてもよい。また、電圧センサ８０ｖは、第１の接点８２ａの近傍に設けられた別の接点及び第２の接点８２ｂの近傍に設けられた別の接点との間の電位差を測定してもよい。即ち、測定器８０は、四端子法によりエッジリングＥＲの抵抗値を求めてもよい。四端子法によれば、エッジリングＥＲの抵抗値の測定において、電気的パス８２の抵抗及び電圧センサ８０ｖとエッジリングＥＲとを互いに接続する配線の抵抗の影響を抑制することが可能となる。
以下、図１１及び図１２を参照する。図１１は、更に別の例示的実施形態に係る測定器を示す図である。図１２は、更に別の例示的実施形態に係る測定器の二つの電圧センサの各々から延びる電気的パスのエッジリングとの接点のレイアウトを示す図である。図１１及び図１２に示す測定器及び電気的パスの構成は、プラズマ処理装置１において採用され得る。以下、図１１に示す測定器及び電気的パスを備えるプラズマ処理装置１と図９に示す測定器及び電気的パスを備えるプラズマ処理装置１との相違点について説明する。
図１１に示す測定器８０は、電圧センサ８０ｖの代わりに、第１の電圧センサ８０ｖ１及び第２の電圧センサ８０ｖ２を有している。測定器８０は、第１の電圧センサ８０ｖ１及び第２の電圧センサ８０ｖ２を用い、四端子法によってエッジリングＥＲの抵抗値を測定し得る。
第１の電圧センサ８０ｖ１は、第１の接点８２ａ、第２の接点８２ｂ、及びエッジリングＥＲの中心軸線（又は軸線ＡＸ）を含む面に対して一方側で延在するエッジリングの第１の部分における第１の電位差を測定するように構成されている。第２の電圧センサ８０ｖ２は、当該面に対して他方側で延在するエッジリングＥＲの第２の部分における第２の電位差を測定するように構成されている。
第１の部分の電位差は、接点８２ｃと接点８２ｄとの間の電位差である。接点８２ｃ及び接点８２ｄは、第１の電圧センサ８０ｖ１からエッジリングＥＲまで延びる電気的パスに含まれる。接点８２ｃ及び接点８２ｄは、エッジリングＥＲに接触する。接点８２ｃ及び接点８２ｄは、絶縁領域２７又は第２の領域２０２上に設けられ得る。
第２の部分の電位差は、接点８２ｅと接点８２ｆとの間の電位差である。接点８２ｅ及び接点８２ｆは、第２の電圧センサ８０ｖ２からエッジリングＥＲまで延びる電気的パスに含まれる。接点８２ｅ及び接点８２ｆは、エッジリングＥＲに接触する。接点８２ｅ及び接点８２ｆは、絶縁領域２７又は第２の領域２０２上に設けられ得る。接点８２ｃと接点８２ｆは、エッジリングＥＲの中心軸線又は軸線ＡＸに対して対称な位置に設けられていてもよい。また、接点８２ｄと接点８２ｅは、エッジリングＥＲの中心軸線又は軸線ＡＸに対して対称な位置に設けられていてもよい。
接点８２ｃ及び接点８２ｄは、エッジリングＥＲの中心軸線又は軸線ＡＸを含み、且つ、第１の接点８２ａと第２の接点８２ｂとを結ぶ直線に対して直交する面に対して対称な位置に設けられてもよい。また、接点８２ｅ及び接点８２ｆは、エッジリングＥＲの中心軸線又は軸線ＡＸを含み、且つ、第１の接点８２ａと第２の接点８２ｂとを結ぶ直線に対して直交する面に対して対称な位置に設けられてもよい。
測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、第１の電位差と第２の電位差の平均値及び電流センサ８０ｉによって測定される電流値から、エッジリングＥＲの抵抗値を求めるように構成されている。なお、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、第１の電位差、接点８２ｃと接点８２ｄとの間の距離（周方向における距離）、及び電流センサ８０ｉによって測定される電流値から、エッジリングＥＲの第１の比抵抗を求めてもよい。また、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、第２の電位差、接点８２ｅと接点８２ｆとの間の距離（周方向における距離）、及び電流センサ８０ｉによって測定される電流値から、エッジリングＥＲの第２の比抵抗を求めてもよい。また、測定器８０の演算器８０ｃ又は制御部ＭＣは、第１の比抵抗と第２の比抵抗との平均値を、エッジリングＥＲの電気的特性値として求めてもよい。この場合において、接点８２ｃと接点８２ｆは、エッジリングＥＲの中心軸線又は軸線ＡＸに対して非対称な位置に設けられていてもよい。また、接点８２ｄと接点８２ｅは、エッジリングＥＲの中心軸線又は軸線ＡＸに対して非対称な位置に設けられていてもよい。
以下、図１３及び図１４を参照する。図１３は、更に別の例示的実施形態に係る電気的パスを示す図である。図１４は、更に別の例示的実施形態に係る電気的パスを示す平面図である。図１３及び図１４に示す電気的パスの構成は、プラズマ処理装置１において採用され得る。以下、図１３及び１４に示す電気的パスを備えるプラズマ処理装置１と図９に示す電気的パスを備えるプラズマ処理装置１との相違点について説明する。
図１３及び図１４に示す電気的パス８２は、第１のスイッチＳＷ１及び第２のスイッチＳＷ２を含んでいる。第１のスイッチＳＷ１は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子を含んでいる。第１のスイッチＳＷ１は、第１の端子を、第２の端子又は第３の端子に選択的に接続する。第１のスイッチＳＷ１は、制御部ＭＣによって制御され得る。第１のスイッチＳＷ１の第１の端子は、第１の接点８２ａに接続されている。第１のスイッチＳＷ１の第２の端子は、電源８０ｐに接続されている。第１のスイッチＳＷ１の第３の端子は、導線７６に接続されている。
第２のスイッチＳＷ２は、第１の端子、第２の端子、及び第３の端子を含んでいる。第２のスイッチＳＷ２は、第１の端子を、第２の端子又は第３の端子に選択的に接続する。第２のスイッチＳＷ２は、制御部ＭＣによって制御され得る。第２のスイッチＳＷ２の第１の端子は、第２の接点８２ｂに接続されている。第２のスイッチＳＷ２の第２の端子は、電源８０ｐに接続されている。第２のスイッチＳＷ２の第３の端子は、導線７６に接続されている。
図１４に示すように、導線７６の一部は、環状配線であってもよい。即ち、導線７６は、環形状を有し、軸線ＡＸの周りで周方向に延在する環状配線を含んでいてもよい。導線７６は、一つ以上のスイッチＳＷ３及び一つ以上の接点７６ｃを更に含み得る。一つ以上の接点７６ｃの各々は、エッジリングＥＲに対する導線７６の接点である。一つ以上のスイッチＳＷ３の各々は、環状配線と対応の接点７６ｃとの間で接続されている。一つ以上のスイッチＳＷ３の各々が導通状態に設定されると、環状配線と対応の接点７６ｃとが接続される。一つ以上のスイッチＳＷ３の各々が非導通状態に設定されると、環状配線と対応の接点７６ｃとの間の接続が切断される。一つ以上のスイッチＳＷ３は、制御部ＭＣによって制御され得る。
第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、及び一つ以上のスイッチＳＷ３は、複数のスイッチＳＷ３は、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って等間隔で配列され得る。また、第１の接点８２ａ、第２の接点８２ｂ、及び一つ以上の接点７６ｃは、軸線ＡＸの周りで周方向に沿って等間隔で配列され得る。また、第１のスイッチＳＷ１、第２のスイッチＳＷ２、及び一つ以上のスイッチＳＷ３のそれぞれから延びる配線と環状配線との間の接続点は、軸線ＡＸの周りに周方向に沿って等間隔で配列され得る。
図１３及び図１４に示す構成によれば、調整器７４は、測定器８０をエッジリングＥＲに接続し得る電気的パス８２の第１の接点８２ａ及び第２の接点８２ｂを介して、エッジリングＥＲに電圧を印加することが可能となる。
以下、図１５を参照する。図１５は、更に別の例示的実施形態に係る調整器及びエッジリングを示す図である。プラズマ処理装置１は、上述した実施形態の調整器７４に代えて、図１５に示す調整器７４を備えていてもよい。図１５に示す調整器７４は、図１５に示すエッジリングＥＲと共に採用され得る。
図１５に示すエッジリングＥＲは、第１環状部ＥＲ１及び第２環状部ＥＲ２を有している。第１環状部ＥＲ１及び第２環状部ＥＲ２は、互いから分離されている。第１環状部ＥＲ１は、環状且つ板状をなしており、軸線ＡＸの周りで延在するように第２の領域２０２上に搭載される。基板Ｗは、そのエッジが第１環状部ＥＲ１の上又は上方に位置するように第１の領域２０１上に載置される。第２環状部ＥＲ２は、環状且つ板状をなしており、軸線ＡＸの周りで延在するように第２の領域２０２上に搭載される。第２環状部ＥＲ２は、径方向において第１環状部ＥＲ１の外側に位置している。第２環状部ＥＲ２の内側端面は、基板Ｗのエッジの端面に対面し得る。
図１５に示す調整器７４は、エッジリングＥＲの上面の鉛直方向における位置を調整するためにエッジリングＥＲを上方に移動させるように構成された移動装置である。具体的には、調整器７４は、第２環状部ＥＲ２の上面の鉛直方向における位置を調整するために第２環状部ＥＲ２を上方に移動させるように構成されている。一例において、調整器７４は、駆動装置７４ａ及びシャフト７４ｂを含む。シャフト７４ｂは、第２環状部ＥＲ２を支持しており、第２環状部ＥＲ２から下方に延在している。駆動装置７４ａは、シャフト７４ｂを介して第２環状部ＥＲ２を鉛直方向に移動させるための駆動力を発生するように構成されている。
制御部ＭＣは、図１５に示す調整器７４を制御し得る。具体的に、制御部ＭＣは、基板支持器１６上に載置される基板Ｗのエッジにおいて形成される開口の傾斜を抑制するために、調整器７４を制御する。制御部ＭＣは、エッジリングＥＲの電気的特性値、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に応じて、調整器７４を制御する。例えば、制御部ＭＣは、関数又はテーブルを用いて、エッジリングＥＲの電気的特性値、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に応じたエッジリングＥＲ（第２環状部ＥＲ２）の上面の高さ方向の位置を決定する。当該関数又はテーブルは、エッジリングＥＲの電気的特性値、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に対応するエッジリングＥＲ（第２環状部ＥＲ２）の上面の高さ方向の位置を決定するために予め準備されている。制御部ＭＣは、決定した高さ方向の位置に、エッジリングＥＲ（第２環状部ＥＲ２）の上面の高さ方向の位置を設定するように、調整器７４（例えば、その駆動装置７４ａ）を制御する。
図１６は、更に別の例示的実施形態に係る調整器及びエッジリングを示す図である。図１６に示すエッジリングＥＲは、図１５に示すエッジリングＥＲに代えて、調整器７４と共に採用され得る。図１６に示すエッジリングＥＲは、第１環状部ＥＲ１及び第２環状部ＥＲ２を有する。図１６に示すエッジリングＥＲにおいて、第１環状部ＥＲ１は、内周部及び外周部を有している。内周部の上面の鉛直方向における位置は、外周部の上面の鉛直方向における高さ方向の位置よりも低い。基板Ｗは、そのエッジが第１環状部ＥＲ１の内周部の上又は上方に位置するように第１の領域２０１上に載置される。図１６に示すエッジリングＥＲにおいて、第２環状部ＥＲ２は、基板Ｗのエッジを囲むように、第１環状部ＥＲ１の内周部上に配置される。即ち、図１６に示すエッジリングＥＲでは、第２環状部ＥＲ２は、第１環状部ＥＲ１の外周部の内側に配置される。図１６に示すエッジリングＥＲが用いられる場合には、調整器７４のシャフト７４ｂは、第２環状部ＥＲ２から、第１環状部ＥＲ１の内周部を貫通して下方に延在している。図１６に示すエッジリングＥＲが用いられる場合には、調整器７４は、エッジリングＥＲの上面の高さ方向の位置として、第２環状部ＥＲ２の高さ方向の位置を設定する。
上述した種々の実施形態に係るプラズマ処理装置では、エッジリングＥＲが基板支持器１６上に搭載されているときに、エッジリングＥＲに接続されるか又は容量結合する電気的パス８２が提供される。測定器８０は、電気的パス８２を介してエッジリングに電圧を印加することにより、エッジリングＥＲの厚さに応じて変化するエッジリングＥＲの電気的特性値を測定する。したがって、エッジリングＥＲの厚さを反映する値を求めることが可能となる。
以下、図１７を参照する。図１７は、一つの例示的実施形態に係る方法の流れ図である。図１７に示す方法ＭＴは、上述した種々の実施形態のうち何れかのプラズマ処理装置１を用いて実行され得る。この方法ＭＴは、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６を含む。工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６は、一つの例示的実施形態に係る測定方法を構成する。
方法ＭＴは、工程ＳＴ１で開始し得る。工程ＳＴ１では、エッジリングＥＲの初期厚さが測定される。エッジリングＥＲの初期厚さは、限定されるものではないが、ノギス又はマイクロメータのような測定器によって測定され得る。
方法ＭＴでは、工程ＳＴ１の次に、工程ＳＴ２が実行され得る。工程ＳＴ２では、エッジリングＥＲが基板支持器１６上に搭載される。エッジリングＥＲは、搬送ロボットによってチャンバ１０内に搬送されて基板支持器１６上に搭載されてもよい。搬送ロボットは、制御部ＭＣによって制御される。
方法ＭＴでは、工程ＳＴ２の次に、工程ＳＴ３が実行され得る。工程ＳＴ３では、エッジリングＥＲの初期の電気的特性値が測定される。エッジリングＥＲの初期の電気的特性値は、基板支持器１６上にエッジリングＥＲが搭載されている状態で、測定器８０によって測定される。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４は、基板支持器１６上にエッジリングＥＲが搭載され、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内且つ基板支持器１６上に基板Ｗが搭載された状態で実行される。工程ＳＴ４では、プラズマ処理が実行される。工程ＳＴ４のプラズマ処理は、プラズマエッチングであり得る。工程ＳＴ４では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ４では、生成されたプラズマからの化学種により、基板Ｗが処理される（例えば、エッチングされる）。工程ＳＴ４では、制御部ＭＣは、チャンバ１０内に処理ガスを供給するようにガス供給部を制御する。工程ＳＴ４では、制御部ＭＣは、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御する。工程ＳＴ４では、制御部ＭＣは、高周波電力ＨＦ及び／又はバイアス電力ＢＰを供給するように高周波電源６１及び／又はバイアス電源６２を制御する。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ５は、例えば工程ＳＴ４のプラズマ処理が実行されていないとき、即ちプラズマ処理装置１がアイドル状態にあるときに、実行される。工程ＳＴ５では、測定器８０からエッジリングＥＲに電気的パス８２を介して電圧が印加される。上述したように、測定器８０からエッジリングＥＲに印加される電圧は、直流電圧、交流電圧、又は高周波電圧である。工程ＳＴ６は、工程ＳＴ５においてエッジリングＥＲに電圧が印加されているときに実行される。工程ＳＴ６では、エッジリングＥＲに電圧が印加されているときのエッジリングＥＲの電気的特性値が、測定器８０によって測定される。エッジリングＥＲの電気的特性値は、基板支持器１６上にエッジリングＥＲが搭載されている状態で、測定される。
なお、上述したように、エッジリングＥＲの電気的特性値の温度依存性が高い場合には、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６は、温度制御機構がエッジリングＥＲの温度を基準温度に設定するように動作している状態で取得されてもよい。或いは、上述したように、エッジリングＥＲの電気的特性値の温度依存性が高い場合には、温度センサ８４によって取得された温度測定値におけるエッジリングＥＲの電気的特性値が、基準温度におけるエッジリングＥＲの電気的特性値に変換されてもよい。ここでの変換には、上述したように、予め準備された関数又はテーブルが用いられる。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ７が実行されてもよい。工程ＳＴ７では、エッジリングＥＲの厚さ又はエッジリングＥＲの厚さの減少量が取得される。上述したように、エッジリングＥＲの厚さは、予め準備された関数又はテーブルを用いて、エッジリングＥＲの電気的特性値を変換することにより求められる。また、上述したように、エッジリングＥＲの厚さの減少量は、工程ＳＴ１において測定されたエッジリングＥＲの初期厚さから工程ＳＴ７において求めたエッジリングＥＲの厚さを減算することにより、求められる。
続く工程ＳＴ８では、エッジリングＥＲを交換すべきか否かが判定される。工程ＳＴ８では、工程ＳＴ６において測定したエッジリングＥＲの電気的特性値、工程ＳＴ７において取得したエッジリングＥＲの厚さ、又は工程ＳＴ７において取得したエッジリングＥＲの厚さの減少量が、閾値と比較される。工程ＳＴ８における比較の結果、エッジリングＥＲが交換すべき程度に消耗していると判定される場合には、エッジリングＥＲが交換されて、工程ＳＴ１からの処理が繰り返される。一方、工程ＳＴ８における比較の結果、エッジリングＥＲを交換する必要はないと判定される場合には、工程ＳＴ９が実行される。工程ＳＴ８の判定は、制御部ＭＣによって実行され得る。
工程ＳＴ９では、調整器７４によるエッジリングＥＲの上方でのシースの上端位置の調整が必要か否かが判定さされる。工程ＳＴ９では、工程ＳＴ６において測定したエッジリングＥＲの電気的特性値、工程ＳＴ７において取得したエッジリングＥＲの厚さ、又は工程ＳＴ７において取得したエッジリングＥＲの厚さの減少量が、別の閾値と比較される。工程ＳＴ９における比較の結果、基板支持器１６上に載置された基板Ｗのエッジにおいて許容可能な傾斜を有する開口が工程ＳＴ４のプラズマ処理で形成されるものと判定される場合には、工程ＳＴ４が実行される。一方、工程ＳＴ９における比較の結果、基板支持器１６上に載置された基板Ｗのエッジにおいて許容することができない傾斜を有する開口が工程ＳＴ４のプラズマ処理で形成されるものと判定される場合には、工程ＳＴ１０が実行される。なお、工程ＳＴ９の判定は、制御部ＭＣによって実行され得る。
工程ＳＴ１０では、補正値が決定される。補正値は、制御部ＭＣによって求められ得る。補正値は、続く工程ＳＴ１１において調整器７４によってエッジリングＥＲに設定される電位又は工程ＳＴ１１において調整器７４によって設定されるエッジリングＥＲの上面の高さ方向の位置である。補正値は、上述したように、予め準備された関数又はテーブルを用いて、エッジリングＥＲの電気的特性値（例えば、抵抗値ＲＥＲ）、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量から決定される。
続く工程ＳＴ１１では、工程ＳＴ１０において決定された補正値を用いて、制御部ＭＣにより調整器７４が制御される。例えば、補正値である電位をエッジリングＥＲに設定するように、調整器７４が制御される。或いは、補正値である高さ方向の位置に、エッジリングＥＲの上面の高さ方向の位置を設定するように、調整器７４が制御される。工程Ｓ１１の後、再び工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４は、工程ＳＴ１１において調整器７４が制御された状態において、実行される。
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。
別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、誘導結合型プラズマ処理装置であってもよい。更に別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、マイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。また、第１の領域２０１と第２の領域２０２はそれぞれ、別個の独立した静電チャックとして構成されていてもよい。
また、別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、調整器７４に代えて、エッジリングＥＲの上方のプラズマ密度及び／又は基板Ｗの上方のプラズマ密度を調整する機構を備えていてもよい。当該機構は、エッジリングＥＲの電気的特性値、エッジリングＥＲの厚さ、又はエッジリングＥＲの厚さの減少量に応じて、制御部ＭＣによって制御され得る。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１６…基板支持器、８０…測定器、８２…電気的パス、ＥＲ…エッジリング。

Claims (22)

  1. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される電気的パスと、
    前記エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値であって前記基板支持器上に搭載された前記エッジリングに前記電気的パスを介して電圧を印加することにより該電気的特性値を測定するように構成された測定器と、
    を備え、
    前記電気的特性値は、前記エッジリングのインピーダンスの実部の値である、プラズマ処理装置。
  2. 前記エッジリングの温度を制御するように構成された温度制御機構を更に備え、
    前記測定器は、前記温度制御機構が前記エッジリングの温度を基準温度に設定するように動作している状態における該エッジリングの前記電気的特性値を取得するように構成されている、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される電気的パスと、
    前記エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値であって前記基板支持器上に搭載された前記エッジリングに前記電気的パスを介して電圧を印加することにより該電気的特性値を測定するように構成された測定器と、
    前記エッジリングの温度測定値を取得するように構成された温度センサと、
    を備え、
    前記電気的特性値は、基準温度における前記エッジリングの電気的特性値であり、
    前記測定器は、前記温度センサによって取得された温度測定値における前記エッジリングの電気的特性値を、前記基準温度における前記エッジリングの前記電気的特性値に変換するように構成されている、
    プラズマ処理装置。
  4. 前記電気的特性値は、前記エッジリングのインピーダンスの実部の値である、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記測定器は、前記エッジリングに容量結合された前記電気的パスを介して、該エッジリングに交流電圧又は高周波電圧を印加することにより前記電気的特性値を測定するように構成されている、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記基板支持器は、その上に前記エッジリングが部分的に搭載される誘電体部を有し、
    前記電気的パスは、前記誘電体部内に設けられた第１の電極及び第２の電極を含み、
    前記測定器は、前記エッジリングに容量結合された前記第１の電極及び前記第２の電極を介して、前記交流電圧又は前記高周波電圧を印加するように構成されている、
    請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記基板支持器は、下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを更に有し、
    前記誘電体部は、前記下部電極及び前記静電チャックの各々と前記チャンバの側壁との間で、前記下部電極及び前記静電チャックを囲むように延在している、
    請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記基板支持器は、静電チャックを有し、
    前記誘電体部は、前記静電チャックの一部を構成する、
    請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  9. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される電気的パスと、
    前記エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値であって前記基板支持器上に搭載された前記エッジリングに前記電気的パスを介して電圧を印加することにより該電気的特性値を測定するように構成された測定器と、
    を備え、
    前記測定器は、前記エッジリングに容量結合された前記電気的パスを介して、該エッジリングに交流電圧又は高周波電圧を印加することにより前記電気的特性値を測定するように構成されており、
    前記基板支持器は、その上に前記エッジリングが部分的に搭載される誘電体部を有し、
    前記電気的パスは、前記誘電体部内に設けられた第１の電極及び第２の電極を含み、
    前記測定器は、前記エッジリングに容量結合された前記第１の電極及び前記第２の電極を介して、前記交流電圧又は前記高周波電圧を印加するように構成されており、
    前記基板支持器は、静電チャックを有し、
    前記誘電体部は、前記静電チャックの一部を構成する、
    プラズマ処理装置。
  10. 前記エッジリングの温度を制御するように構成された温度制御機構を更に備え、
    前記測定器は、前記温度制御機構が前記エッジリングの温度を基準温度に設定するように動作している状態における該エッジリングの前記電気的特性値を取得するように構成されている、
    請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記電気的特性値は、前記エッジリングのインピーダンスの実部の値である、請求項９又は１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記静電チャックと前記エッジリングとの間で静電引力を発生させるために一つ以上の直流電源に電気的に接続されている、
    請求項８～１１の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  13. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される電気的パスと、
    前記エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値であって前記基板支持器上に搭載された前記エッジリングに前記電気的パスを介して電圧を印加することにより該電気的特性値を測定するように構成された測定器と、
    を備え、
    前記測定器は、前記エッジリングに接続された前記電気的パスを介して、該エッジリングに直流電圧を印加することにより前記電気的特性値を測定するように構成されており、
    前記電気的特性値は、前記エッジリングの抵抗値であり、
    前記電気的パスは、前記エッジリングの中心軸線に対して対称な位置で前記エッジリングに接触する第１の接点及び第２の接点を含み、
    前記測定器は、
    前記電気的パス上に設けられ、前記エッジリングに流れる電流の電流値を測定するように構成された電流センサと、
    前記第１の接点と前記第２の接点との間の前記エッジリングにおける電位差を測定するように構成された電圧センサと、
    を有し、前記電位差及び前記電流値から前記抵抗値を求めるように構成されている、
    プラズマ処理装置。
  14. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される電気的パスと、
    前記エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値であって前記基板支持器上に搭載された前記エッジリングに前記電気的パスを介して電圧を印加することにより該電気的特性値を測定するように構成された測定器と、
    を備え、
    前記測定器は、前記エッジリングに接続された前記電気的パスを介して、該エッジリングに直流電圧を印加することにより前記電気的特性値を測定するように構成されており、
    前記電気的特性値は、前記エッジリングの抵抗値であり、
    前記電気的パスは、前記エッジリングの中心軸線に対して対称な位置で前記エッジリングに接触する第１の接点及び第２の接点を含み、
    前記測定器は、
    前記電気的パス上に設けられ、前記エッジリングに流れる電流の電流値を測定するように構成された電流センサと、
    前記第１の接点、前記第２の接点、及び前記中心軸線を含む面に対して一方側で延在する前記エッジリングの第１の部分における第１の電位差を測定するように構成された第１の電圧センサと、
    前記面に対して他方側で延在する前記エッジリングの第２の部分における第２の電位差を測定するように構成された第２の電圧センサと、
    を有し、前記第１の電位差と前記第２の電位差の平均値及び前記電流値から前記抵抗値を求めるように構成されている、
    プラズマ処理装置。
  15. 前記エッジリングの温度を制御するように構成された温度制御機構を更に備え、
    前記測定器は、前記温度制御機構が前記エッジリングの温度を基準温度に設定するように動作している状態における該エッジリングの前記電気的特性値を取得するように構成されている、
    請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
  16. 前記エッジリングの温度測定値を取得するように構成された温度センサを更に備え、
    前記電気的特性値は、基準温度における前記エッジリングの電気的特性値であり、
    前記測定器は、前記温度センサによって取得された温度測定値における前記エッジリングの電気的特性値を、前記基準温度における前記エッジリングの前記電気的特性値に変換するように構成されている、
    請求項１３又は１４に記載のプラズマ処理装置。
  17. 前記測定器は、前記電気的特性値から前記エッジリングの厚さ又は該エッジリングの厚さの減少量を求めるように構成されている、請求項１～１６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  18. 前記エッジリングの上方でのシースの上端位置を調整するように構成された調整器と、
    前記基板支持器上に載置される基板のエッジにおいて形成される開口の傾斜を抑制するために、前記電気的特性値又は該電気的特性値から求められる前記エッジリングの厚さ若しくは該エッジリングの厚さの減少量に応じて、前記調整器を制御するように構成された制御部と、
    を更に備える、請求項１～１６の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  19. 前記調整器は、前記電気的特性値又は該電気的特性値から求められる前記エッジリングの厚さ若しくは該エッジリングの厚さの減少量に応じて、前記エッジリングの上面の高さ方向の位置又は前記エッジリングの電位を調整するように前記制御部によって制御される、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
  20. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記基板支持器上に搭載されたエッジリングに接続されるか又は容量結合される電気的パスと、
    前記エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値であって前記基板支持器上に搭載された前記エッジリングに前記電気的パスを介して電圧を印加することにより該電気的特性値を測定するように構成された測定器と、
    前記エッジリングの上方でのシースの上端位置を調整するように構成された調整器と、
    前記基板支持器上に載置される基板のエッジにおいて形成される開口の傾斜を抑制するために、前記電気的特性値又は該電気的特性値から求められる前記エッジリングの厚さ若しくは該エッジリングの厚さの減少量に応じて、前記調整器を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    前記調整器は、前記エッジリングの電位を設定するために前記エッジリングに電気的に結合された電源を含み、
    前記電気的パスは、前記エッジリングを前記電源又は前記測定器に選択的に接続するように構成された第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む、
    プラズマ処理装置。
  21. 前記調整器は、前記電気的特性値又は該電気的特性値から求められる前記エッジリングの厚さ若しくは該エッジリングの厚さの減少量に応じて、前記エッジリングの上面の高さ方向の位置又は前記エッジリングの電位を調整するように前記制御部によって制御される、請求項２０に記載のプラズマ処理装置。
  22. プラズマ処理装置のチャンバ内で基板支持器上に搭載されたエッジリングに電圧を印加する工程と、
    前記エッジリングに前記電圧を印加することにより、該エッジリングの厚さに応じて変化する該エッジリングの電気的特性値を測定する工程と、
    を含み、
    前記電気的特性値は、前記エッジリングのインピーダンスの実部の値である、測定方法。
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