WO2023204101A1 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

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WO2023204101A1
WO2023204101A1 PCT/JP2023/014711 JP2023014711W WO2023204101A1 WO 2023204101 A1 WO2023204101 A1 WO 2023204101A1 JP 2023014711 W JP2023014711 W JP 2023014711W WO 2023204101 A1 WO2023204101 A1 WO 2023204101A1
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WO
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periods
frequency power
plasma processing
period
processing apparatus
Prior art date
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PCT/JP2023/014711
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English (en)
French (fr)
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ブディマン モハマド ファイルズ ビン
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • Embodiments of the present disclosure relate to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
  • a plasma processing apparatus is used in plasma processing of a substrate.
  • the plasma processing apparatus includes a chamber and a substrate support.
  • a substrate support is provided within the chamber.
  • the substrate support section supports a substrate placed thereon.
  • the substrate support further supports the edge ring (or focus ring).
  • the substrate is positioned on the substrate support within an area surrounded by the edge ring.
  • plasma is generated within a chamber by supplying high frequency power from one or more high frequency power sources.
  • a sheath (plasma sheath) is formed between the plasma and the substrate and between the plasma and the edge ring.
  • the heightwise position of the plasma-sheath boundary above the edge ring and the heightwise position of the plasma-sheath boundary above the substrate must be adjusted. It is necessary to resolve the difference in position.
  • Patent Document 1 below discloses a technique for controlling the voltage applied to the edge ring so as to reduce this difference.
  • the present disclosure provides a technique for correcting the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate inward with respect to the substrate.
  • a plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support, one or more radio frequency power sources, and a correction power source.
  • the substrate support is provided within the chamber and is configured to support an edge ring and a substrate placed thereon, the substrate being disposed on the substrate support within an area surrounded by the edge ring. Placed.
  • the one or more RF power sources include a RF power source electrically connected to an electrode within the substrate support and electrically coupled to the chamber.
  • the correction power supply is configured to apply a negative voltage to the edge ring.
  • the one or more radio frequency power sources are configured to provide one or more radio frequency power during an ON period to generate a plasma from the gas within the chamber.
  • the correction power supply is configured to apply a negative voltage to the edge ring during one or more first periods within the ON period.
  • Each of the one or more first periods corresponds to a plurality of longest waveform cycles among the waveform cycles of one or more high-frequency powers supplied from one or more high-frequency power supplies.
  • the correction power supply is configured to stop applying a negative voltage to the edge ring during one or more second periods within the ON period.
  • Each of the one or more second periods corresponds to multiple longest waveform periods.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a plasma processing system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is an example timing chart related to a plasma processing apparatus according to an example embodiment.
  • 1 is an example timing chart related to a plasma processing apparatus according to an example embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the shape of the sheath and the direction of ion travel with respect to the edge of the substrate.
  • 3 is a flowchart of a control method according to one exemplary embodiment. It is a graph showing the results of an experiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a plasma processing system.
  • a plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2.
  • the plasma processing system is an example of a substrate processing system
  • the plasma processing apparatus 1 is an example of a substrate processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a substrate support section 11, and a plasma generation section 12.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space.
  • the plasma processing chamber 10 also includes at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space, and at least one gas exhaust port for discharging 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 section 11 is disposed within the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting a substrate.
  • the plasma generation unit 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied into the plasma processing space.
  • the plasmas formed in the plasma processing space are capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), and ECR plasma (Electron-Cyclotron-resonance plasma).
  • CCP capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • ECR plasma Electro-Cyclotron-resonance plasma
  • ma capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • ECR plasma Electro-Cyclotron-resonance plasma
  • ma capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • ECR plasma Electro-Cyclotron-resonance plasma
  • ma helicon wave excited plasma
  • SWP surface wave plasma
  • the control unit 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform various steps described in this disclosure.
  • the control unit 2 may be configured to control each element of the plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described herein. In one embodiment, part or all of the control unit 2 may be included in the plasma processing apparatus 1.
  • the control unit 2 may include a processing unit 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3.
  • the control unit 2 is realized by, for example, a computer 2a.
  • the processing unit two a1 may be configured to read a program from the storage unit two a2 and perform various control operations by executing the read program. This program may be stored in the storage unit 2a2 in advance, or may be acquired via a medium when necessary.
  • the acquired program is stored in the storage unit 2a2, and is read out from the storage unit 2a2 and executed by the processing unit 2a1.
  • the medium may be various storage media readable by the computer 2a, or may be a communication line connected to the communication interface 2a3.
  • the processing unit 2a1 may be a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage unit 2a2 includes a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a combination thereof. You can.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply section 20, a power supply 30, and an exhaust system 40. Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section. The gas inlet is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10 .
  • the gas introduction section includes a shower head 13.
  • Substrate support 11 is arranged within plasma processing chamber 10 .
  • the shower head 13 is arranged above the substrate support section 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 10s defined by a shower head 13, a side wall 10a of the plasma processing chamber 10, and a substrate support 11. Plasma processing chamber 10 is grounded.
  • the substrate support 11 is electrically insulated from the casing of the plasma processing chamber 10 .
  • the substrate support section 11 includes a main body section 111 and a ring assembly 112.
  • the main body portion 111 has a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly 112.
  • a wafer is an example of a substrate W.
  • the annular region 111b of the main body 111 surrounds the central region 111a of the main body 111 in plan view.
  • the substrate W is placed on the central region 111a of the main body 111, and the ring assembly 112 is placed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111. Therefore, the central region 111a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly 112.
  • the main body 111 includes a base 1110 and an electrostatic chuck 1111.
  • Base 1110 includes a conductive member.
  • the conductive member of the base 1110 can function as a bottom electrode.
  • Electrostatic chuck 1111 is placed on base 1110.
  • Electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within ceramic member 1111a.
  • Ceramic member 1111a has a central region 111a.
  • ceramic member 1111a also has an annular region 111b.
  • another member surrounding the electrostatic chuck 1111 such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b.
  • ring assembly 112 may be placed on the annular electrostatic chuck or the annular insulation member, or may be placed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulation member.
  • Ring assembly 112 includes one or more annular members.
  • the one or more annular members include an edge ring ER (see FIG. 3) and at least one cover ring.
  • the edge ring ER is made of a conductive or insulating material, such as silicon or silicon carbide, and the cover ring is made of an insulating material.
  • the substrate support unit 11 may include a temperature control module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature.
  • the temperature control module may include a heater, a heat transfer medium, a flow path 1110a, or a combination thereof.
  • a heat transfer fluid such as brine or gas flows through the flow path 1110a.
  • a channel 1110a is formed within the base 1110 and one or more heaters are disposed within the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111.
  • the substrate support section 11 may include a heat transfer gas supply section configured to supply heat transfer gas to the gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.
  • the shower head 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply section 20 into the plasma processing space 10s.
  • the shower head 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 from the plurality of gas introduction ports 13c.
  • the showerhead 13 also includes at least one upper electrode.
  • the gas introduction section may include one or more side gas injectors (SGI) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.
  • SGI side gas injectors
  • the gas supply section 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow rate controller 22.
  • the gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from a respective gas source 21 to the showerhead 13 via a respective flow controller 22 .
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller.
  • gas supply 20 may include at least one flow modulation device that modulates or pulses the flow rate of at least one process gas.
  • the exhaust system 40 may be connected to a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example.
  • Evacuation system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure within the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve.
  • the vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.
  • the power source 30 includes one or more high frequency power sources 31 and correction power sources 32.
  • One or more radio frequency power sources 31 are electrically coupled to plasma processing chamber 10 .
  • the one or more high frequency power sources 31 include high frequency power sources electrically connected to electrodes within the substrate support 11 .
  • the one or more RF power sources 31 include a source RF power source 31a and a bias RF power source 31b.
  • the source high frequency power supply 31a is electrically connected to the high frequency electrode.
  • the source high frequency power supply 31a may be connected to the high frequency electrode via a matching box.
  • the high frequency electrode can be an electrode of the substrate support 11 (eg, one or more electrodes in the conductive member of the base 1110 and/or the electrostatic chuck 1111) or the top electrode.
  • the source high frequency power source 31a is configured to generate source high frequency power for plasma generation.
  • the source high frequency power is sinusoidal power having a waveform period, and is generated periodically.
  • the waveform period of the source high-frequency power has a time length that is the reciprocal of the source frequency.
  • the source frequency is, for example, a source frequency within the range of 10 MHz to 150 MHz.
  • the bias high frequency power supply 31b is electrically connected to the bias electrode of the substrate support section 11.
  • the bias high frequency power source 31b may be connected to the bias electrode via a matching box.
  • the bias electrode can be a conductive member of the base 1110 and/or one or more electrodes within the electrostatic chuck 1111.
  • the bias electrode may be a common electrode with the high frequency electrode.
  • the bias high frequency power supply 31b is configured to generate bias high frequency power.
  • the bias high frequency power is sinusoidal power having a waveform period, and is generated periodically.
  • the waveform period of the bias high-frequency power has a time length that is the reciprocal of the bias frequency.
  • the bias frequency is lower than the source frequency, for example within the range of 100kHz to 60MHz.
  • the waveform period of the bias high frequency power is longer than the waveform period of the source high frequency power, and is the longest waveform period among the waveform periods of the high frequency power used in the plasma processing apparatus 1.
  • the plasma processing apparatus 1 may include a bias power source that periodically applies voltage pulses to the bias electrode as electric bias energy instead of the bias high frequency power source 31b.
  • Voltage pulses are periodically applied to the bias electrode at time intervals (waveform periods) having a time length that is the reciprocal of the bias frequency.
  • the waveform of the pulse can be a square wave, a triangular wave, or any waveform.
  • the polarity of the voltage of the pulse is set to create a potential difference between the substrate W and the plasma so that ions from the plasma can be drawn into the substrate W.
  • the pulse may be a negative voltage pulse, in one example.
  • the correction power supply 32 is configured to apply a negative voltage NV to the edge ring ER.
  • the correction power supply 32 may be a DC power supply that generates a negative DC voltage as the negative voltage NV.
  • FIG. 3 will be referred to in conjunction with FIG. 2.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment.
  • the substrate support section 11 supports the substrate W and the edge ring ER.
  • the edge ring ER has a substantially annular shape.
  • the substrate W is placed on the substrate support 11 and within a region surrounded by the edge ring ER.
  • the correction power source 32 is electrically connected to the edge ring ER via the conductive member of the base 1110 and the conductor 1112.
  • a conductor 1112 passes through the electrostatic chuck 1111.
  • the conductor 1112 electrically connects the conductive member of the base 1110 and the edge ring ER to each other.
  • the correction power source 32 may be electrically connected to the edge ring ER through another electrical path, not through the conductive member of the base 1110 and the conductor 1112.
  • FIGS. 4 and 5 are an example timing chart associated with a plasma processing apparatus according to an example embodiment.
  • RF ON indicates that one or more high frequency power is supplied from one or more high frequency power sources 31 to generate plasma within the plasma processing chamber 10. That is, during the ON period t 0 , one or more radio frequency powers are supplied from one or more radio frequency power sources 31 to generate plasma within the plasma processing chamber 10 .
  • source RF power and bias RF power are provided as one or more RF powers. Note that during the period when RF is OFF, the supply of one or more high-frequency power from one or more high-frequency power sources 31 is stopped.
  • the correction power supply 32 applies a negative voltage NV to the edge ring ER during one or more first periods t 1 within the ON period t 0 .
  • Each of the one or more first periods t1 has a length corresponding to a plurality of longest waveform periods among the one or more waveform periods of high-frequency power.
  • the longest waveform period is, for example, the waveform period of bias high frequency power.
  • the correction power supply 32 stops applying the negative voltage NV to the edge ring ER during one or more second periods t2 within the ON period t0 .
  • Each of the one or more second periods t2 has a length corresponding to a plurality of the longest waveform periods.
  • the length of each of the one or more first periods t1 and the one or more second periods t2 may be 0.1 seconds or more, may be 1 second or more, and may be 10 seconds or more. It may be more than that.
  • the length of the ON period t0 may be 0.1 seconds or more, 1 second or more, or 10 seconds or more.
  • the length of the ON period t0 may be, for example, 100 seconds or less than 100 seconds.
  • the ON period t0 may include a plurality of first periods t1 and a plurality of second periods t2 .
  • the ON period t 0 includes the first periods t 11 , t 12 , t 13 , t 14 as the plurality of first periods t 1 , and includes the first periods t 11 , t 12 , t 13 , t 14 as the plurality of second periods t 2 . , second periods t 21 , t 22 , t 23 .
  • FIG. 4 the ON period t 0 includes the first periods t 11 , t 12 , t 13 , t 14 as the plurality of first periods t 1 , and includes the first periods t 11 , t 12 , t 13 , t 14 as the plurality of second periods t 2 .
  • second periods t 21 , t 22 , t 23 in the example shown in FIG.
  • the ON period t0 includes first periods t101 and t102 as a plurality of first periods t1 , and includes a second period t102 as a plurality of second periods t2. 201 , t 202 , and t 203 .
  • the plurality of first periods t 1 and the plurality of second periods t 2 appear alternately.
  • the start timing of one first period t11 may coincide with the start timing of the ON period t0 . That is, the application of the negative voltage NV to the edge ring ER may start at the start timing of the ON period t0 . Furthermore, the end timing of another first period t14 may coincide with the end timing of the ON period t0 . That is, the application of the negative voltage NV to the edge ring ER may end at the same time as the end timing of the ON period t0 .
  • one second period t201 may include the start timing of the ON period t0 . That is, the application of the negative voltage NV to the edge ring ER may be started with a delay from the start timing of the ON period t0 . Further, one other second period t 203 may include the end timing of the ON period t 0 . That is, the application of the negative voltage NV to the edge ring ER may be terminated before the end timing of the ON period t0 .
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the shape of the sheath and the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate.
  • the circular shape with the character "+" written therein represents an ion.
  • FIG. 6 shows the direction in which ions travel with respect to the boundary SH between the plasma and the sheath and the edge of the substrate W.
  • the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate W is As shown by the solid line in FIG. 6, when the position of the boundary SH above the edge ring ER is lower than the position of the boundary SH above the substrate W, the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate W is As shown by the solid arrow, it has an inward inclination with respect to the substrate W.
  • Such an ion traveling direction may occur when the position FH of the upper surface of the edge ring ER is lower than the position of the upper surface of the substrate W, that is, the reference position RH.
  • the traveling direction of such ions is determined by applying a negative voltage NV to the edge ring ER so as to eliminate the height difference between the position of the boundary SH above the edge ring ER and the position of the boundary SH above the substrate W.
  • the correction is made in the vertical direction, as shown by the dashed-dotted arrow. That is, when correcting the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate W outward with respect to the substrate W, the negative voltage NV is applied to the edge ring such that the position of the boundary SH above the edge ring ER is raised. Applied to ER. For example, when correcting the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate W outward with respect to the substrate W, a negative voltage NV is applied to the edge ring ER during the ON period t0 .
  • the plasma processing apparatus 1 can apply the negative voltage NV to the edge ring ER only during one or more first periods t 1 within the ON period t 0 .
  • a negative voltage NV is applied to the edge ring ER only during one or more first periods t1
  • the traveling direction of ions with respect to the edge of the substrate W is such that a negative voltage is applied to the edge ring ER during the ON period t0 .
  • the correction is made inwardly with respect to the substrate W.
  • the ion traveling direction indicated by the broken line arrow in FIG. 6 can be corrected to the ion traveling direction indicated by the dashed line.
  • the inward correction amount of the ion traveling direction with respect to the substrate W can be adjusted according to the proportion occupied by one or more first periods t1 within the ON period t0.
  • the proportion occupied by one or more first periods t1 within the ON period t0 can be adjusted within a range of 17% or more and 100% or less.
  • the proportion occupied by one or more first periods t 1 within the ON period t 0 may be adjusted within a range of 30% or more and 100% or less.
  • FIG. 7 is a flowchart of a plasma processing method according to one exemplary embodiment.
  • the plasma processing method shown in FIG. 7 (hereinafter referred to as "method MT") includes steps ST1 to ST6.
  • Method MT is performed with substrate W disposed within plasma processing chamber 10 on substrate support 11 and within a region surrounded by edge ring ER.
  • step ST1 and step ST2 are performed in order to generate plasma from gas in the plasma processing chamber 10.
  • gas is supplied into the plasma processing chamber 10.
  • Gas is supplied into the plasma processing chamber 10 by a gas supply unit 20 .
  • exhaust system 40 is controlled to set the pressure within plasma processing chamber 10 to a specified pressure.
  • one or more high-frequency power is supplied from one or more high-frequency power sources 31.
  • One or more radio frequency powers are supplied during the ON period t 0 .
  • the one or more RF powers include the source RF power and the bias RF power described above. As a result, plasma is generated from the gas within the plasma processing chamber 10.
  • steps ST3 to ST5 are performed while steps ST1 and ST2 are being performed, that is, while plasma is being generated in the plasma processing chamber 10.
  • a negative voltage NV is applied from the correction power supply 32 to the edge ring ER.
  • a negative voltage NV is applied to the edge ring ER during each of one or more first periods t 1 within the ON period t 0 .
  • step ST4 is performed after step ST3 is performed.
  • step ST4 application of the negative voltage NV to the edge ring ER is stopped.
  • the application of the negative voltage NV to the edge ring ER is stopped in each of one or more second periods t2 within the ON period t0 .
  • step ST5 it is determined whether a stop condition is satisfied.
  • the stop condition is satisfied when the stop condition is reached when transitioning to step ST6. If the stop conditions are not met, the processing from step ST3 is continued. On the other hand, if the stop condition is satisfied, step ST6 is performed. In step ST6, the supply of one or more high-frequency power from one or more high-frequency power sources 31 is stopped. This ends the method MT.
  • step ST4 may be performed before step ST3. Moreover, after step ST3 is performed after step ST4, step ST6 may be performed.
  • each of the plurality of sample substrates had a silicon oxide film and a mask.
  • the mask was a photoresist mask with a pattern for forming holes in the silicon oxide film.
  • silicon oxide films on a plurality of sample substrates were etched using a capacitively coupled plasma processing apparatus 1.
  • a gas containing fluorocarbon gas was supplied into the plasma processing chamber 10, and one or more radio frequency powers, such as a source radio frequency power and a bias radio frequency power, were supplied during an ON period t0 .
  • the ratio DR occupied by one or more first periods t1 in the ON period t0 is 0%, 17%, 37%, 57%, 77%, Each was adjusted to 97%.
  • the inclination angle ⁇ of a hole formed in a silicon oxide film at each edge of a plurality of sample substrates was measured.
  • the inclination angle ⁇ is an amount that reflects the traveling direction of ions with respect to the edge of the sample substrate.
  • the inclination angle ⁇ is 90°
  • the direction of ion travel is perpendicular to the edge of the sample substrate.
  • the tilt angle ⁇ is greater than 90°
  • the direction of ion travel with respect to the edge of the sample substrate is tilted outward with respect to the sample substrate.
  • the inclination angle ⁇ is smaller than 90°, the direction of ion travel with respect to the edge of the sample substrate is inclined inward with respect to the sample substrate.
  • Figure 8 shows the results of the experiment.
  • the horizontal axis shows the ratio DR
  • the vertical axis shows the inclination angle ⁇ .
  • the inclination angle ⁇ has a negative value on the edge ring ER over the ON period t 0 .
  • the angle of inclination was smaller than that when voltage NV was applied. Therefore, when the ON period t 0 includes one or more first periods t 1 and one or more second periods t 2 , the traveling direction of ions with respect to the edge of the sample substrate is within the range of the sample substrate. It was confirmed that the orientation was corrected. Further, the inclination angle ⁇ decreased as the ratio DR decreased from 100% to 17% or 30%. From this, it was confirmed that it is possible to adjust the inward correction amount of the ion traveling direction with respect to the edge of the sample substrate in accordance with the ratio DR.
  • the correction power source is configured to supply high frequency power, and the correction power source is one or more first periods within the ON period, each of which is one or more first periods supplied from the one or more high frequency power sources.
  • the negative voltage is applied to the edge ring during the one or more first periods corresponding to a plurality of longest waveform periods among the waveform periods of high-frequency power, and application of the negative voltage to the edge ring is configured to stop during the one or more second periods, each of which corresponds to a plurality of the longest waveform periods. plasma processing equipment.
  • the direction of ion travel relative to the edge of the substrate is compared to the direction of travel of ions relative to the edge of the substrate when a negative voltage is applied to the edge ring during the ON period. It becomes possible to make corrections. Further, according to the embodiment described above, it is possible to adjust the inward correction amount of the ion traveling direction with respect to the substrate in accordance with the proportion of one or more first periods within the ON period.
  • each of the one or more first periods and the one or more second periods are 10 seconds or more.
  • the ON period includes a plurality of first periods as one or more first periods, a plurality of second periods as one or more second periods, and a plurality of first periods and a plurality of second periods.
  • the plasma processing apparatus according to any one of E1 to E4, wherein the plurality of second periods appear alternately.
  • the one or more high frequency power sources include a source high frequency power source and a bias high frequency power source, the source high frequency power source is a source high frequency power source that generates source high frequency power for plasma generation, and the bias high frequency power source is a source high frequency power source that generates source high frequency power for plasma generation, and the bias high frequency power source is a source high frequency power source that generates source high frequency power for plasma generation.
  • the plasma processing apparatus according to any one of E1 to E8, wherein the high frequency power source is electrically connected to an electrode of the plasma processing apparatus and is configured to generate bias high frequency power.
  • a plasma processing method performed in a plasma processing apparatus comprising: (a) during an ON period in which plasma is generated from gas in a chamber of the plasma processing apparatus, one or more high-frequency power sources electrically coupled to the chamber; the step of supplying two or more high-frequency powers, the one or more high-frequency power supplies including a high-frequency power supply electrically connected to an electrode in a substrate support provided in the chamber; , supporting an edge ring disposed so as to surround a substrate placed thereon; (b) during one or more first periods within the ON period, the edge ring is supplied from a correction power source; a step of applying a negative voltage to the one or more first periods, and each of the one or more first periods corresponds to the longest waveform among the waveform cycles of the one or more high-frequency powers supplied from the one or more high-frequency power supplies. (c) stopping the application of the negative voltage to the edge ring during one or more second periods within the ON period; Each of the two or more second periods corresponds to a plurality of times of the
  • Plasma processing apparatus 1... Plasma processing apparatus, 2... Control unit, 10... Plasma processing chamber, 11... Substrate support part, 30... Power source, 31... High frequency power source, 32... Correction power source, ER... Edge ring, W... Substrate.

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Abstract

開示されるプラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、一つ以上の高周波電源及び補正電源を含む。一つ以上の高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するＯＮ期間において一つ以上の高周波電力をチャンバに供給するように構成されている。補正電源は、ＯＮ期間内の一つ以上の第１の期間において、負の電圧をエッジリングに印加するように構成されている。一つ以上の第１の期間の各々は、一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する。補正電源は、ＯＮ期間内の一つ以上の第２の期間において、エッジリングへの負の電圧の印加を停止するように構成されている。一つ以上の第２の期間の各々は、最長の波形周期の複数回分に相当する。

Description

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
　本開示の実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
　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、その上に載置される基板を支持する。基板支持部は、エッジリング（又はフォーカスリング）を更に支持する。基板は、基板支持部上でエッジリングによって囲まれた領域内に配置される。
　プラズマ処理装置では、一つ以上の高周波電源から高周波電力が供給されることにより、チャンバ内でプラズマが生成される。プラズマが生成されているときには、シース（プラズマシース）が、プラズマと基板との間及びプラズマとエッジリングとの間で形成される。プラズマからのイオンを基板の全面に向けて垂直に進行させるためには、エッジリングの上方におけるプラズマとシースの境界の高さ方向の位置と基板の上方におけるプラズマとシースの境界の高さ方向の位置との差を解消する必要がある。下記の特許文献１は、この差を減少させるようエッジリングに印加する電圧を制御する技術を開示している。
特開２０１９－１８６４００号公報
　本開示は、基板のエッジに対するイオンの進行方向を、基板に対して内向きに補正する技術を提供する。
　一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、一つ以上の高周波電源及び補正電源を含む。基板支持部は、チャンバ内に設けられており、その上に載置されるエッジリング及び基板を支持するように構成され、該基板は、基板支持部上でエッジリングによって囲まれた領域内に配置される。一つ以上の高周波電源は、基板支持部内の電極に電気的に接続された高周波電源を含み、チャンバに電気的に結合されている。補正電源は、エッジリングに負の電圧を印加するように構成されている。一つ以上の高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するＯＮ期間において一つ以上の高周波電力を供給するように構成されている。補正電源は、ＯＮ期間内の一つ以上の第１の期間において、負の電圧をエッジリングに印加するように構成されている。一つ以上の第１の期間の各々は、一つ以上の高周波電源から供給される一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する。補正電源は、ＯＮ期間内の一つ以上の第２の期間において、エッジリングへの負の電圧の印加を停止するように構成されている。一つ以上の第２の期間の各々は、最長の波形周期の複数回分に相当する。
　本開示によれば、基板のエッジに対するイオンの進行方向を、基板に対して内向きに補正することが可能となる。
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。 容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の一部の拡大断面図である。 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一例のタイミングチャートである。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置に関連する一例のタイミングチャートである。 シースの形状と基板のエッジに対するイオンの進行方向との関係を示す図である。 一つの例示的実施形態に係る制御方法の流れ図である。 実験の結果を示すグラフである。
　以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
　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；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ 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。
　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。
　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。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１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａ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１１１ｂは、リングアセンブリ１１２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１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０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１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂ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１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２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１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。
　リングアセンブリ１１２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、エッジリングＥＲ（図３参照）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ＥＲは、シリコン又は炭化ケイ素のような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１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも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んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａ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１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａ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。
　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。
　電源３０は、一つ以上の高周波電源３１及び補正電源３２を含む。一つ以上の高周波電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０に電気的に結合されている。一つ以上の高周波電源３１は、基板支持部１１内の電極に電気的に接続された高周波電源を含む。一実施形態において、一つ以上の高周波電源３１は、ソース高周波電源３１ａ及びバイアス高周波電源３１ｂを含む。
　ソース高周波電源３１ａは、高周波電極に電気的に接続されている。ソース高周波電源３１ａは、整合器を介して高周波電極に接続されていてもよい。高周波電極は、基板支持部１１の電極（例えば、基台１１１０の導電性部材及び／又は静電チャック１１１１内の一つ以上の電極）又は上部電極であり得る。ソース高周波電源３１ａは、プラズマ生成用のソース高周波電力を発生するように構成されている。ソース高周波電力は、波形周期を有する正弦波状の電力であり、周期的に発生される。ソース高周波電力の波形周期は、ソース周波数の逆数の時間長を有する。ソース周波数は、例えば１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内のソース周波数である。ソース高周波電力がソース高周波電源３１ａから高周波電極に供給されると、プラズマ処理チャンバ１０内でガスからプラズマが生成される。
　バイアス高周波電源３１ｂは、基板支持部１１のバイアス電極に電気的に接続されている。バイアス高周波電源３１ｂは、整合器を介してバイアス電極に接続されていてもよい。バイアス電極は、基台１１１０の導電性部材及び／又は静電チャック１１１１内の一つ以上の電極であり得る。バイアス電極は、高周波電極と共通の電極であってもよい。バイアス高周波電源３１ｂは、バイアス高周波電力を発生するように構成されている。バイアス高周波電力は、波形周期を有する正弦波状の電力であり、周期的に発生される。バイアス高周波電力の波形周期は、バイアス周波数の逆数の時間長を有する。バイアス周波数は、ソース周波数よりも低く、例えば１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数である。バイアス高周波電力の波形周期は、ソース高周波電力の波形周期よりも長く、プラズマ処理装置１において用いられる高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期である。バイアス高周波電力がバイアス高周波電源３１ｂからバイアス電極に供給されると、イオンがプラズマから基板Ｗに引き込まれる。
　別の実施形態において、プラズマ処理装置１は、バイアス高周波電源３１ｂの代わりに、電気バイアスエネルギーとして、電圧のパルスをバイアス電極に周期的に印加するバイアス電源を備えていてもよい。電圧のパルスは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する時間間隔（波形周期）で周期的にバイアス電極に印加される。パルスの波形は、矩形波、三角波、又は任意の波形であり得る。パルスの電圧の極性は、基板Ｗとプラズマとの間に電位差を生じさせてプラズマからのイオンを基板Ｗに引き込むことができるように設定される。パルスは、一例では、負の電圧のパルスであってもよい。
　補正電源３２は、エッジリングＥＲに負の電圧ＮＶを印加するように構成されている。補正電源３２は、負の電圧ＮＶとして負の直流電圧を発生する直流電源であってもよい。以下、図２と共に図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の一部の拡大断面図である。図２及び図３に示すように、基板支持部１１は、基板Ｗ及びエッジリングＥＲを支持している。エッジリングＥＲは、略環形状を有している。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内に配置される。
　一実施形態において、補正電源３２は、基台１１１０の導電性部材及び導体１１１２を介してエッジリングＥＲに電気的に接続される。導体１１１２は、静電チャック１１１１を貫通している。導体１１１２は、基台１１１０の導電性部材とエッジリングＥＲとを互いに電気的に接続している。なお、補正電源３２は、基台１１１０の導電性部材及び導体１１１２を介さずに、別の電気的パスを介してエッジリングＥＲに電気的に接続されていてもよい。
　以下、図２及び図３と共に図４及び図５を参照する。図４及び図５の各々は、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一例のタイミングチャートである。図４及び図５の各々において、ＲＦのＯＮは、プラズマ処理チャンバ１０内でプラズマを生成するために一つ以上の高周波電源３１から一つ以上の高周波電力が供給されることを示している。即ち、ＯＮ期間ｔ０において、一つ以上の高周波電力が、プラズマ処理チャンバ１０内でプラズマを生成するために一つ以上の高周波電源３１から供給される。一実施形態では、ＯＮ期間ｔ０において、ソース高周波電力及びバイアス高周波電力が、一つ以上の高周波電力として供給される。なお、ＲＦがＯＦＦである期間においては、一つ以上の高周波電源３１からの一つ以上の高周波電力の供給が停止される。
　補正電源３２は、ＯＮ期間ｔ０内の一つ以上の第１の期間ｔ１において、負の電圧ＮＶをエッジリングＥＲに印加する。一つ以上の第１の期間ｔ１の各々は、一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する長さを有する。最長の波形周期は、例えば、バイアス高周波電力の波形周期である。補正電源３２は、ＯＮ期間ｔ０内の一つ以上の第２の期間ｔ２において、エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加を停止する。一つ以上の第２の期間ｔ２の各々は、上記の最長の波形周期の複数回分に相当する長さを有する。一つ以上の第１の期間ｔ１及び一つ以上の第２の期間ｔ２の各々の長さは、０．１秒以上であってもよく、１秒以上であってもよく、１０秒以上であってもよい。ＯＮ期間ｔ０の長さは、０．１秒以上であってもよく、１秒以上であってもよく、１０秒以上であってもよい。ＯＮ期間ｔ０の長さは、例えば１００秒であってもよく、１００秒以下であってもよい。
　図４及び図５の各々に示すように、ＯＮ期間ｔ０は、複数の第１の期間ｔ１及び複数の第２の期間ｔ２を含んでいてもよい。図４に示す例では、ＯＮ期間ｔ０は、複数の第１の期間ｔ１として、第１の期間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４を含み、複数の第２の期間ｔ２として、第２の期間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３を含んでいる。図５に示す例では、ＯＮ期間ｔ０は、複数の第１の期間ｔ１として、第１の期間ｔ１０１，ｔ１０２を含み、複数の第２の期間ｔ２として、第２の期間ｔ２０１，ｔ２０２，ｔ２０３を含んでいる。複数の第１の期間ｔ１と複数の第２の期間ｔ２は、交互に出現する。
　図４に示すよう、一つの第１の期間ｔ１１の開始タイミングは、ＯＮ期間ｔ０の開始タイミングと一致していてもよい。即ち、エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加は、ＯＮ期間ｔ０の開始タイミングで開始してもよい。また、一つの別の第１の期間ｔ１４の終了タイミングは、ＯＮ期間ｔ０の終了タイミングと一致していてもよい。即ち、エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加は、ＯＮ期間ｔ０の終了タイミングと同時に終了してもよい。
　図５に示すように、一つの第２の期間ｔ２０１は、ＯＮ期間ｔ０の開始タイミングを含んでいてもよい。即ち、エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加は、ＯＮ期間ｔ０の開始タイミングから遅れて開始されてもよい。また、一つの別の第２の期間ｔ２０３は、ＯＮ期間ｔ０の終了タイミングを含んでいてもよい。即ち、エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加は、ＯＮ期間ｔ０の終了タイミングよりも前に終了されてもよい。
　以下、図６を参照する。図６は、シースの形状と基板のエッジに対するイオンの進行方向との関係を示す図である。図６において、文字「＋」がその中に記載された円形の図形はイオンを示している。図６には、プラズマとシースの境界ＳＨと基板Ｗのエッジに対するイオンの進行方向が示されている。
　図６において実線で示すように、エッジリングＥＲの上方での境界ＳＨの位置が、基板Ｗの上方での境界ＳＨの位置よりも低い場合には、基板Ｗのエッジに対するイオンの進行方向は、実線の矢印で示すように、基板Ｗに対して内向きの傾斜を有する。このようなイオンの進行方向は、エッジリングＥＲの上面の位置ＦＨが、基板Ｗの上面の位置、即ち基準位置ＲＨよりも低い場合に生じ得る。このようなイオンの進行方向は、エッジリングＥＲの上方での境界ＳＨの位置と基板Ｗの上方での境界ＳＨの位置との高低差を解消するように負の電圧ＮＶをエッジリングＥＲに印加することにより、一点鎖線の矢印で示すように、垂直な方向に補正される。即ち、基板Ｗのエッジに対するイオンの進行方向を基板Ｗに対して外向きに補正する場合には、負の電圧ＮＶが、エッジリングＥＲの上方での境界ＳＨの位置を上昇させるようにエッジリングＥＲに印加される。例えば、基板Ｗのエッジに対するイオンの進行方向を基板Ｗに対して外向きに補正する場合には、負の電圧ＮＶが、ＯＮ期間ｔ０にわたって、エッジリングＥＲに印加される。
　一方、プラズマ処理装置１は、ＯＮ期間ｔ０内の一つ以上の第１の期間ｔ１においてのみ負の電圧ＮＶをエッジリングＥＲに印加することが可能である。一つ以上の第１の期間ｔ１においてのみ負の電圧ＮＶをエッジリングＥＲに印加すると、基板Ｗのエッジに対するイオンの進行方向は、ＯＮ期間ｔ０にわたってエッジリングＥＲに負の電圧を印加する場合と比較して、基板Ｗに対して内向きに補正される。例えば、プラズマ処理装置１によれば、図６において破線の矢印で示すイオンの進行方向を、一点鎖線で示すイオンの進行方向に補正することができる。また、プラズマ処理装置１によれば、イオンの進行方向の基板Ｗに対する内向きの補正量を、ＯＮ期間ｔ０内で一つ以上の第１の期間ｔ１が占める割合に応じて調整することが可能である。例えばプラズマ処理装置１では、ＯＮ期間ｔ０内で一つ以上の第１の期間ｔ１が占める割合は、１７％以上１００％以下の範囲内で調整され得る。または、例えばプラズマ処理装置１では、ＯＮ期間ｔ０内で一つ以上の第１の期間ｔ１が占める割合は、３０％以上１００％以下の範囲内で調整され得る。
　以下、図７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７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７に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ６を含む。方法ＭＴは、基板Ｗが、プラズマ処理チャンバ１０内で基板支持部１１上且つエッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置された状態で行われる。
　方法ＭＴでは、まず、プラズマ処理チャンバ１０内でガスからプラズマを生成するために、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２が実行される。工程ＳＴ１では、プラズマ処理チャンバ１０内にガスが供給される。ガスは、ガス供給部２０によってプラズマ処理チャンバ１０内に供給される。また、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気システム４０が制御される。
　工程ＳＴ２では、一つ以上の高周波電源３１から一つ以上の高周波電力が供給される。一つ以上の高周波電力は、ＯＮ期間ｔ０において供給される。一実施形態では、一つ以上の高周波電力として、上述のソース高周波電力及びバイアス高周波電力が供給される。これにより、プラズマ処理チャンバ１０内でガスからプラズマが生成される。
　方法ＭＴでは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２の実行中、即ちプラズマがプラズマ処理チャンバ１０内で生成されているときに、工程ＳＴ３～工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ３では、補正電源３２から負の電圧ＮＶがエッジリングＥＲに印加される。負の電圧ＮＶは、ＯＮ期間ｔ０内の一つ以上の第１の期間ｔ１の各々において、エッジリングＥＲに印加される。
　方法ＭＴでは、工程ＳＴ３が実行された後に工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加が停止される。エッジリングＥＲへの負の電圧ＮＶの印加の停止は、ＯＮ期間ｔ０内の一つ以上の第２の期間ｔ２の各々において行われる。
　工程ＳＴ５では、停止条件を満たすか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴ６に遷移する時に到達した場合に満たされる。停止条件が満たされない場合には、工程ＳＴ３からの処理が継続される。一方、停止条件が満たされる場合には、工程ＳＴ６が行われる。工程ＳＴ６では、一つ以上の高周波電源３１から一つ以上の高周波電力の供給が停止される。これにより、方法ＭＴが終了する。
　なお、方法ＭＴにおいて、工程ＳＴ４は、工程ＳＴ３よりも先に行われてもよい。また、工程ＳＴ４の後に工程ＳＴ３が行われてから、工程ＳＴ６が行われてもよい。
　以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
　以下、プラズマ処理装置１の評価のために行った実験について説明する。実験では、複数のサンプル基板を準備した。複数のサンプル基板の各々は、シリコン酸化膜及びマスクを有していた。マスクは、シリコン酸化膜にホールを形成するためのパターンを有するフォトレジストマスクであった。実験では、容量結合型のプラズマ処理装置１を用いて、複数のサンプル基板のシリコン酸化膜をエッチングした。シリコン酸化膜のエッチングのために、フルオロカーボンガスを含むガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給し、一つ以上の高周波電力としてソース高周波電力及びバイアス高周波電力を、ＯＮ期間ｔ０にわたって供給した。また、複数のサンプル基板のシリコン酸化膜のエッチングでは、ＯＮ期間ｔ０において一つ以上の第１の期間ｔ１が占める割合ＤＲを、０％，１７％，３７％，５７％，７７％，９７％にそれぞれ調整した。
　実験では、複数のサンプル基板の各々のエッジにおいてシリコン酸化膜に形成されたホールの傾斜角度θを測定した。傾斜角度θは、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向を反映する量である。傾斜角度θが９０°である場合には、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向は垂直である。傾斜角度θが９０°よりも大きい場合には、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向はサンプル基板に対して外向きに傾斜している。傾斜角度θが９０°よりも小さい場合には、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向はサンプル基板に対して内向きに傾斜している。
　図８に実験の結果を示す。図８のグラフにおいて、横軸は割合ＤＲを示しており、縦軸は傾斜角度θを示している。割合ＤＲが１００％であった場合、即ち、ＯＮ期間ｔ０にわたってエッジリングＥＲに負の電圧ＮＶが印加された場合には、傾斜角度θは９０°よりも大きかった。即ち、ＯＮ期間ｔ０にわたってエッジリングＥＲに負の電圧ＮＶが印加された場合には、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向はサンプル基板に対して外向きに傾斜していた。また、割合ＤＲが１００％よりも小さい場合には、傾斜角度θは、割合ＤＲが１００％であった場合の傾斜角度θよりも小さくなっていた。即ち、ＯＮ期間ｔ０が一つ以上の第１の期間ｔ１及び一つ以上の第２の期間ｔ２を含む場合には、傾斜角度θは、ＯＮ期間ｔ０にわたってエッジリングＥＲに負の電圧ＮＶが印加された場合の傾斜角度よりも小さくなっていた。したがって、ＯＮ期間ｔ０が一つ以上の第１の期間ｔ１及び一つ以上の第２の期間ｔ２を含む場合には、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向がサンプル基板に対して内向きに補正されことが確認された。また、１００％から１７％又は３０％までの間での割合ＤＲの減少に応じて、傾斜角度θが減少していた。このことから、サンプル基板のエッジに対するイオンの進行方向の内向きの補正量を、割合ＤＲに応じて調整することが可能であることが確認された。
　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］～［Ｅ１１］に記載する。
［Ｅ１］
　チャンバと、前記チャンバ内に設けられており、その上に載置されるエッジリング及び基板を支持するように構成された基板支持部であり、該基板は、前記基板支持部上で前記エッジリングによって囲まれた領域内に配置される、該基板支持部と、前記基板支持部内の電極に電気的に接続された高周波電源を含み、前記チャンバに電気的に結合された一つ以上の高周波電源と、前記エッジリングに負の電圧を印加するように構成された補正電源と、を備え、前記一つ以上の高周波電源は、前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するＯＮ期間において一つ以上の高周波電力を供給するように構成されており、前記補正電源は、前記ＯＮ期間内の一つ以上の第１の期間であり、各々が前記一つ以上の高周波電源から供給される一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する該一つ以上の第１の期間において、前記負の電圧を前記エッジリングに印加し、前記ＯＮ期間内の一つ以上の第２の期間であり、各々が前記最長の波形周期の複数回分に相当する該一つ以上の第２の期間において、前記エッジリングへの前記負の電圧の印加を停止する、ように構成されている、プラズマ処理装置。
　Ｅ１の実施形態では、基板のエッジに対するイオンの進行方向を、ＯＮ期間にわたってエッジリングに負の電圧を印加する場合の基板のエッジに対するイオンの進行方向と比較して、基板に対して内向きに補正することが可能となる。また、上記実施形態によれば、イオンの進行方向の基板に対する内向きの補正量を、ＯＮ期間内で一つ以上の第１の期間が占める割合に応じて調整することが可能である。
［Ｅ２］
　前記一つ以上の第１の期間及び前記一つ以上の第２の期間の各々は、０．１秒以上である、Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ３］
　前記一つ以上の第１の期間及び前記一つ以上の第２の期間の各々は、１秒以上である、Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ４］
　前記一つ以上の第１の期間及び前記一つ以上の第２の期間の各々は、１０秒以上である、Ｅ１に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ５］
　前記一つ以上の第２の期間のうちの一つは、前記ＯＮ期間の開始時点を含む、Ｅ１～Ｅ４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ６］
　前記一つ以上の第２の期間として複数の第２の期間を含み、該複数の第２の期間のうち一つは、前記ＯＮ期間の終了時点を含む、Ｅ５に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ７］
　前記ＯＮ期間は、一つ以上の第１の期間として複数の第１の期間を含み、一つ以上の第２の期間として複数の第２の期間を含み、該複数の第１の期間及び該複数の第２の期間は、交互に出現する、Ｅ１～Ｅ４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ８］
　前記補正電源は、前記負の電圧として負の直流電圧を発生する直流電源である、Ｅ１～Ｅ７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ９］
　前記一つ以上の高周波電源としてソース高周波電源及びバイアス高周波電源を含み、前記ソース高周波電源は、プラズマ生成用のソース高周波電力を発生するソース高周波電源であり、前記バイアス高周波電源は、前記基板支持部の電極に電気的に接続された前記高周波電源であり、バイアス高周波電力を発生するように構成されている、Ｅ１～Ｅ８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ１０］
　前記最長の波形周期は、前記バイアス高周波電力の波形周期である、Ｅ９に記載のプラズマ処理装置。
［Ｅ１１］
　プラズマ処理装置において行われるプラズマ処理方法であって、（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内でガスからプラズマを生成するＯＮ期間において、前記チャンバに電気的に結合された一つ以上の高周波電源から一つ以上の高周波電力を供給する工程であり、該一つ以上の高周波電源は、前記チャンバ内に設けられた基板支持部内の電極に電気的に接続された高周波電源を含み、該基板支持部は、その上に載置される基板を囲むように配置されたエッジリングを支持する、該工程と、（ｂ）前記ＯＮ期間内の一つ以上の第１の期間において、補正電源から前記エッジリングに負の電圧を印加する工程であり、該一つ以上の第１の期間の各々は、前記一つ以上の高周波電源から供給される前記一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する、該工程と、（ｃ）前記ＯＮ期間内の一つ以上の第２の期間において、前記エッジリングへの前記負の電圧の印加を停止する工程であり、該一つ以上の第２の期間の各々は、前記最長の波形周期の複数回分に相当する、該工程と、を含むプラズマ処理方法。
　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、２…制御部、１０…プラズマ処理チャンバ、１１…基板支持部、３０…電源、３１…高周波電源、３２…補正電源、ＥＲ…エッジリング、Ｗ…基板。

Claims (11)

  1. 　チャンバと、
    　前記チャンバ内に設けられており、その上に載置されるエッジリング及び基板を支持するように構成された基板支持部であり、該基板は、前記基板支持部上で前記エッジリングによって囲まれた領域内に配置される、該基板支持部と、
    　前記基板支持部内の電極に電気的に接続された高周波電源を含み、前記チャンバに電気的に結合された一つ以上の高周波電源と、
    　前記エッジリングに負の電圧を印加するように構成された補正電源と、
    を備え、
    　前記一つ以上の高周波電源は、前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するＯＮ期間において一つ以上の高周波電力を供給するように構成されており、
    　前記補正電源は、
    　　前記ＯＮ期間内の一つ以上の第１の期間であり、各々が前記一つ以上の高周波電源から供給される一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する該一つ以上の第１の期間において、前記負の電圧を前記エッジリングに印加し、
    　　前記ＯＮ期間内の一つ以上の第２の期間であり、各々が前記最長の波形周期の複数回分に相当する該一つ以上の第２の期間において、前記エッジリングへの前記負の電圧の印加を停止する、
    　ように構成されている、
    プラズマ処理装置。
  2. 　前記一つ以上の第１の期間及び前記一つ以上の第２の期間の各々は、０．１秒以上である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記一つ以上の第１の期間及び前記一つ以上の第２の期間の各々は、１秒以上である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記一つ以上の第１の期間及び前記一つ以上の第２の期間の各々は、１０秒以上である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記一つ以上の第２の期間のうちの一つは、前記ＯＮ期間の開始時点を含む、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記一つ以上の第２の期間として複数の第２の期間を含み、該複数の第２の期間のうち一つは、前記ＯＮ期間の終了時点を含む、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記ＯＮ期間は、一つ以上の第１の期間として複数の第１の期間を含み、一つ以上の第２の期間として複数の第２の期間を含み、該複数の第１の期間及び該複数の第２の期間は、交互に出現する、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記補正電源は、前記負の電圧として負の直流電圧を発生する直流電源である、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記一つ以上の高周波電源としてソース高周波電源及びバイアス高周波電源を含み、
    　前記ソース高周波電源は、プラズマ生成用のソース高周波電力を発生するソース高周波電源であり、
    　前記バイアス高周波電源は、前記基板支持部の電極に電気的に接続された前記高周波電源であり、バイアス高周波電力を発生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。
  10. 　前記最長の波形周期は、前記バイアス高周波電力の波形周期である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　プラズマ処理装置において行われるプラズマ処理方法であって、
    　（ａ）プラズマ処理装置のチャンバ内でガスからプラズマを生成するＯＮ期間において、前記チャンバに電気的に結合された一つ以上の高周波電源から一つ以上の高周波電力を供給する工程であり、該一つ以上の高周波電源は、前記チャンバ内に設けられた基板支持部内の電極に電気的に接続された高周波電源を含み、該基板支持部は、その上に載置される基板を囲むように配置されたエッジリングを支持する、該工程と、
    　（ｂ）前記ＯＮ期間内の一つ以上の第１の期間において、補正電源から前記エッジリングに負の電圧を印加する工程であり、該一つ以上の第１の期間の各々は、前記一つ以上の高周波電源から供給される前記一つ以上の高周波電力の波形周期のうち最長の波形周期の複数回分に相当する、該工程と、
    　（ｃ）前記ＯＮ期間内の一つ以上の第２の期間において、前記エッジリングへの前記負の電圧の印加を停止する工程であり、該一つ以上の第２の期間の各々は、前記最長の波形周期の複数回分に相当する、該工程と、
    を含むプラズマ処理方法。
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