WO2024075785A1 - 基板処理装置および静電チャック - Google Patents

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WO2024075785A1
WO2024075785A1 PCT/JP2023/036250 JP2023036250W WO2024075785A1 WO 2024075785 A1 WO2024075785 A1 WO 2024075785A1 JP 2023036250 W JP2023036250 W JP 2023036250W WO 2024075785 A1 WO2024075785 A1 WO 2024075785A1
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WO
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electrode
electrostatic chuck
electrodes
substrate
power supply
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Application number
PCT/JP2023/036250
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English (en)
French (fr)
Inventor
大輔 佐竹
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
    • H01L21/67—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

Definitions

  • Various aspects and embodiments of the present disclosure relate to substrate processing apparatus and electrostatic chucks.
  • Patent Document 1 discloses a device in which a wafer holder 20 is composed of an electrostatic chuck 21 with a built-in heater 21C and a base 27 to which the electrostatic chuck 21 is fixed, the temperature of the wafer 11 is raised in advance by the electrostatic chuck 21, processing is started at this temperature, and the wafer temperature is measured during processing while controlling the input power to the heater 21C, so that the temperature of the electrostatic chuck 21, which has a small heat capacity, is lowered with good thermal responsiveness by the amount of the temperature rise caused by the plasma being injected into the wafer 11, thereby maintaining a constant wafer temperature.
  • the present disclosure provides a substrate processing apparatus and an electrostatic chuck that can improve the temperature uniformity of a substrate.
  • One aspect of the present disclosure is a substrate processing apparatus comprising a chamber, an electrostatic chuck, a power supply, and a control unit.
  • the electrostatic chuck is provided in the chamber, and a substrate is placed on the electrostatic chuck.
  • the electrostatic chuck also has a plurality of electrodes arranged in a direction along the top surface of the electrostatic chuck.
  • the power supply applies a voltage to the plurality of electrodes, thereby generating an electrostatic force in the plurality of electrodes.
  • the control unit controls the power supply so that the magnitude of the voltage applied to at least one of the plurality of electrodes is different from the magnitude of the voltage applied to the other electrodes.
  • Various aspects and embodiments of the present disclosure can improve the temperature uniformity of the substrate.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating an example of a plasma processing system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the structure of the substrate support portion in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of the structure of the substrate support portion in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an arrangement of electrodes in the electrostatic chuck according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the structure of the electrostatic chuck in the vicinity of the ring assembly in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a temperature distribution on the substrate.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating an example of a plasma processing system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of a power supply unit according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a switch control process.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a switch control process.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a control method according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the configuration of the power supply unit according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing another example of the arrangement of electrodes in the electrostatic chuck.
  • FIG. 14 is a diagram showing another example of the arrangement of electrodes in the electrostatic chuck.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating another example of a computer.
  • the present disclosure therefore provides technology that can improve the temperature uniformity of the substrate.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a plasma processing system 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the plasma processing system 100 includes a plasma processing apparatus 1 and a control unit 2.
  • the plasma processing system 100 is an example of a substrate processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a substrate support unit 11, and a plasma generation unit 12.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space.
  • the plasma processing chamber 10 also has 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 exhausting gas from the plasma processing space.
  • the gas supply port is connected to a gas supply unit 20, which will be described later, and the gas exhaust port is connected to an exhaust system 40, which will be described later.
  • the substrate support unit 11 is disposed in the plasma processing space, and has a substrate support surface for supporting a substrate.
  • the plasma generating unit 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied into the plasma processing space.
  • the plasma formed in the plasma processing space may be a capacitively coupled plasma (CCP), an inductively coupled plasma (ICP), an electron-cyclotron-resonance plasma (ECR plasma), a helicon wave plasma (HWP), or a surface wave plasma (SWP).
  • various types of plasma generating units may be used, including an alternating current (AC) plasma generating unit and a direct current (DC) plasma generating unit.
  • the AC signal (AC power) used in the AC plasma generating unit has a frequency in the range of 100 kHz to 10 GHz.
  • the AC signal includes a radio frequency (RF) signal and a microwave signal.
  • the RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 150 MHz.
  • the control unit 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the 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, a 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, for example, by a computer 2a.
  • the processing unit 2a1 may be configured to perform various control operations by reading a program from the storage unit 2a2 and 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 from the storage unit 2a2 by the processing unit 2a1 and executed.
  • 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 memory unit 2a2 may include a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a combination of these.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing device 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the plasma processing device 1.
  • the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply unit 20, a power supply 30, and an exhaust system 40.
  • the plasma processing apparatus 1 also includes a substrate support unit 11 and a gas inlet unit.
  • the gas inlet unit is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10.
  • the gas inlet unit includes a shower head 13.
  • the substrate support unit 11 is disposed in the plasma processing chamber 10.
  • the shower head 13 is disposed above the substrate support unit 11. In one embodiment, the shower head 13 constitutes at least a part of the ceiling of the plasma processing chamber 10.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by the shower head 13, the sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, and the substrate support unit 11.
  • the plasma processing chamber 10 is grounded.
  • the shower head 13 and the substrate support unit 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10.
  • the substrate support 11 includes a main body 111 and a ring assembly 112.
  • the main body 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 a plan view.
  • the substrate W is disposed on the central region 111a of the main body 111
  • the ring assembly 112 is disposed 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.
  • the base 1110 includes a conductive member.
  • the conductive member of the base 1110 may function as a lower electrode.
  • the electrostatic chuck 1111 is disposed on the base 1110.
  • the electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within the ceramic member 1111a.
  • the ceramic member 1111a has a central region 111a. In one embodiment, the ceramic member 1111a also has an annular region 111b. Note that other members surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b.
  • the ring assembly 112 may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member.
  • at least one RF/DC electrode coupled to an RF power source 31 and/or a DC power source 32 described later may be disposed in the ceramic member 1111a.
  • the at least one RF/DC electrode functions as a lower electrode.
  • the RF/DC electrode is also called a bias electrode.
  • the conductive member of the base 1110 and the at least one RF/DC electrode may function as multiple lower electrodes.
  • the electrostatic electrode 1111b may function as a lower electrode.
  • the substrate support 11 includes at least one lower electrode.
  • the ring assembly 112 includes one or more annular members.
  • the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring.
  • the edge rings are formed of a conductive or insulating material, and the cover rings are formed of an insulating material.
  • the substrate support 11 may also include a temperature adjustment 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 adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow passage 1110a, or a combination thereof.
  • a heat transfer fluid such as brine or a gas flows through the flow passage 1110a.
  • the flow passage 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas to a 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 unit 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 multiple gas inlets 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 multiple gas inlets 13c.
  • the shower head 13 also includes at least one upper electrode.
  • the gas introduction unit may include, in addition to the shower head 13, one or more side gas injectors (SGIs) attached to one or more openings formed in the sidewall 10a.
  • SGIs side gas injectors
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22.
  • the gas supply unit 20 is configured to supply at least one process gas from a respective gas source 21 through a respective flow controller 22 to the showerhead 13.
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller.
  • the gas supply unit 20 may include at least one flow modulation device that modulates or pulses the flow rate of the at least one process gas.
  • the power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • the RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s.
  • the RF power supply 31 can function as at least a part of the plasma generating unit 12.
  • a bias RF signal to at least one lower electrode, a bias potential is generated on the substrate W, and ion components in the formed plasma can be attracted to the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b.
  • the first RF generating unit 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the second RF generator 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency lower than the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz.
  • the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies.
  • the generated one or more bias RF signals are provided to at least one lower electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • the power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10.
  • the DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b.
  • the first DC generator 32a is connected to at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal.
  • the generated first DC signal is applied to the at least one lower electrode.
  • the second DC generator 32b is connected to at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal.
  • the generated second DC signal is applied to the at least one upper electrode.
  • the first and second DC signals may be pulsed.
  • a sequence of voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular or combination thereof pulse waveform.
  • a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the first DC generator 32a and at least one lower electrode.
  • the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator.
  • the second DC generator 32b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator
  • the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a positive polarity or a negative polarity.
  • the sequence of voltage pulses may also include one or more positive polarity voltage pulses and one or more negative polarity voltage pulses within one period.
  • the first and second DC generating units 32a and 32b may be provided in addition to the RF power source 31, or the first DC generating unit 32a may be provided in place of the second RF generating unit 31b.
  • the exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10.
  • the exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in 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.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the structure of the substrate support part 11 in the first embodiment.
  • Fig. 4 is a plan view showing an example of the structure of the substrate support part 11 in the first embodiment.
  • Fig. 5 is a diagram showing an example of the arrangement of electrodes in the electrostatic chuck 1111 in the first embodiment.
  • Fig. 3 shows the substrate support part 11 with the substrate W placed thereon.
  • the A-A cross section of Fig. 4 corresponds to Fig. 3.
  • the electrostatic chuck 1111 has a main body 50.
  • the upper part of the electrostatic chuck 1111 is generally cylindrical, as shown in Figures 3 and 4, for example.
  • the upper part of the electrostatic chuck 1111 may have a shape other than cylindrical, such as a polygonal prism.
  • the upper surface 50b of the main body 50 is provided with ridges 50a.
  • the ridges 50a are provided along the outer periphery of the upper surface 50b of the main body 50, as shown in FIG. 4, for example.
  • a plurality of protrusions 52 of the same height as the ridges 50a are provided in the area of the upper surface 50b of the main body 50 surrounded by the ridges 50a.
  • the substrate W is supported by the ridges 50a and the plurality of protrusions 52. By placing the substrate W on the ridges 50a and the plurality of protrusions 52, a cylindrical space 51 surrounded by the substrate W, the main body 50, and the ridges 50a is formed between the substrate W and the electrostatic chuck 1111.
  • a heat transfer gas such as helium gas is supplied to the space 51 through the pipe 53 and the opening 54.
  • the pressure of the heat transfer gas supplied to the space 51 is controlled by the control unit 2.
  • the main body 50 is provided with a first electrode 55a, a second electrode 55b, a third electrode 55c, a fourth electrode 55d, and a fifth electrode 55e.
  • the first electrode 55a is disposed in the approximate center of the top surface 50b of the main body 50, as shown in, for example, Figures 3 and 5.
  • the second electrode 55b is disposed around the first electrode 55a, as shown in, for example, Figures 3 and 5.
  • the third electrode 55c is disposed around the second electrode 55b, as shown in, for example, Figures 3 and 5.
  • the second electrode 55b and the third electrode 55c are annular plate-shaped. Furthermore, the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c are arranged concentrically when viewed from the top surface 50b side of the main body 50, as shown in FIG. 5, for example.
  • the fourth electrode 55d and the fifth electrode 55e are disposed along and below the annular region 111b.
  • the fifth electrode 55e is disposed around the fourth electrode 55d.
  • the first electrode 55a is connected to the power supply unit 57a
  • the second electrode 55b is connected to the power supply unit 57b
  • the third electrode 55c is connected to the power supply unit 57c.
  • the fourth electrode 55d is connected to the power supply unit 57d
  • the fifth electrode 55e is connected to the power supply unit 57e.
  • the power supply unit 57a includes a filter 570, a switch 571, and a variable DC power supply 572.
  • the variable DC power supply 572 is an example of a power supply.
  • the power supply unit 57b, the power supply unit 57c, the power supply unit 57d, and the power supply unit 57e have the same configuration as the power supply unit 57a.
  • each power supply unit 57a, the power supply unit 57b, the power supply unit 57c, the power supply unit 57d, and the power supply unit 57e is controlled by the control unit 2. Note that each power supply unit does not need to be provided with a switch 571.
  • the first electrode 55a generates an electrostatic force in response to the voltage applied from the power supply unit 57a.
  • the second electrode 55b generates an electrostatic force in response to the voltage applied from the power supply unit 57b.
  • the third electrode 55c generates an electrostatic force in response to the voltage applied from the power supply unit 57c.
  • the electrostatic forces generated by the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c attract and hold the substrate W onto the upper surfaces of the protrusions 50a and the multiple convex portions 52.
  • the voltages applied to the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c are positive voltages, but the disclosed technology is not limited to this.
  • the voltages applied to the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c may be negative voltages.
  • the magnitude of the voltage applied to at least one of the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c can be controlled by the control unit 2 so as to be different from the magnitude of the voltage applied to the other electrodes.
  • the heat transfer coefficient between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 is high.
  • the heat transfer coefficient between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 is low.
  • the temperature of the substrate W may become partially biased due to uneven distribution of the plasma and differences in the size of the surface in contact with the electrostatic chuck 1111, etc.
  • the suction force between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 is increased. This increases the amount of heat removed from the substrate W by the electrostatic chuck 1111, and suppresses the temperature rise of the substrate W. Furthermore, for areas of the substrate W where the heat input is relatively small, the suction force between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 is decreased. This reduces the amount of heat removed from the substrate W by the electrostatic chuck 1111, and suppresses the temperature drop of the substrate W. This improves the uniformity of the temperature distribution of the substrate W.
  • the power supply unit 57d and the power supply unit 57e apply a DC voltage to the fourth electrode 55d and the fifth electrode 55e, respectively, so that a predetermined potential difference occurs between the fourth electrode 55d and the fifth electrode 55e.
  • the set potentials of the fourth electrode 55d and the fifth electrode 55e may be any of a positive potential, a negative potential, and 0V.
  • the potential of the fourth electrode 55d may be set to a positive potential and the potential of the fifth electrode 55e may be set to a negative potential, or the potential of the fourth electrode 55d may be set to 0V and the potential of the fifth electrode 55e may be set to a positive potential.
  • a heater 56 is provided within the electrostatic chuck 1111.
  • a heater power supply 58 is connected to the heater 56.
  • the heater 56 generates heat in response to the power supplied from the heater power supply 58, thereby heating the substrate W placed in the central region 111a.
  • the heater 56 may be provided between the base 1110 and the electrostatic chuck 1111.
  • [Position of third electrode 55c] 6 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the structure of the electrostatic chuck 1111 near the ring assembly 112.
  • the third electrode 55c is disposed at a position where the outermost periphery of the third electrode 55c is ⁇ L1 from the outermost periphery of the upper surface 50b of the electrostatic chuck 1111.
  • ⁇ L1 is small, and for example, ⁇ L1 may be about 0.5 mm to 2.0 mm.
  • Fig. 7 is a diagram showing an example of the temperature distribution of the substrate W.
  • Fig. 7 shows a comparative example in which the same voltages are applied to the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c.
  • the first electrode 55a is arranged in the region (1)
  • the second electrode 55b is arranged in the region (2)
  • the third electrode 55c is arranged in the region (3).
  • the temperature distribution of the substrate W was, for example, as shown in FIG. 7. Specifically, the temperature of the substrate W in region (2) was lower than the temperatures of the substrate W in regions (1) and (3). The difference between the maximum and minimum temperatures of the substrate W was ⁇ t'.
  • the temperature of the substrate W is generally lower than in the comparative example in which 4 kV is applied.
  • the temperature distribution of the substrate W is almost the same as in the comparative example in which 4 kV is applied.
  • the substrate processing apparatus (plasma processing system 100) in this embodiment includes a chamber (plasma processing chamber 10), an electrostatic chuck (electrostatic chuck 1111), a power supply (variable DC power supply 572), and a control unit (control unit 2).
  • the electrostatic chuck is provided in the chamber, and a substrate (substrate W) is placed on the electrostatic chuck.
  • the electrostatic chuck also has a plurality of electrodes (first electrode 55a, second electrode 55b, and third electrode 55c) arranged in a direction along the upper surface (upper surface 50b) of the electrostatic chuck.
  • the power supply applies a voltage to the plurality of electrodes, thereby generating an electrostatic force in the plurality of electrodes.
  • the control unit controls the power supply so that the magnitude of the voltage applied to at least one of the plurality of electrodes is different from the magnitude of the voltage applied to the other electrodes. This can improve the uniformity of the temperature of the substrate W.
  • the multiple electrodes in the above embodiment are arranged concentrically when viewed from the top surface of the electrostatic chuck. This allows the temperature distribution of the substrate W to be efficiently controlled.
  • the above embodiment further includes a plasma generating unit (plasma generating unit 12) that converts the gas in the chamber into plasma by supplying RF power into the chamber.
  • a plasma generating unit plasma generating unit 12
  • the electrostatic chuck in the above embodiment is an electrostatic chuck that is provided in a chamber of a substrate processing apparatus and on which a substrate is placed, and has multiple electrodes inside.
  • the multiple electrodes are arranged in a direction along the top surface of the electrostatic chuck.
  • the magnitude of the voltage applied to at least one of the multiple electrodes is different from the magnitude of the voltage applied to the other electrodes. This can improve the temperature uniformity of the substrate W.
  • one variable DC power supply 572 is connected to each of the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c.
  • one variable DC power supply 572 is provided in common to the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c. This allows the number of parts to be reduced and the plasma processing apparatus 1 to be made smaller than when the variable DC power supplies 572 are provided to each of the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c. The following will focus on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a power supply unit 57 in the second embodiment.
  • a first electrode 55a, a second electrode 55b, and a third electrode 55c are diagrammatically shown together with power supply units 57a to 57c.
  • Power supply unit 57a, power supply unit 57b, and power supply unit 57c each include a filter 570 and a switch 571.
  • the first electrode 55a is in a floating state.
  • the second electrode 55b is in a floating state
  • switch 571 of power supply unit 57c is controlled to an open state
  • the third electrode 55c is in a floating state.
  • One variable DC power supply 572 is commonly connected to switches 571 of power supply unit 57a, power supply unit 57b, and power supply unit 57c.
  • the power supply units 57a to 57c and the variable DC power supply 572 configured as shown in FIG. 8 can be used to apply voltages of different magnitudes to the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c, respectively.
  • a voltage of a first magnitude e.g., 4 kV
  • the switches 571 of the power supply units 57a and 57c are controlled to an open state, and the switch 571 of the power supply unit 57b is controlled to a closed state.
  • the variable DC power supply 572 is then controlled to output a voltage of the first magnitude. This applies a voltage of the first magnitude to the second electrode 55b.
  • the control in which the switches 571 of the power supply units 57a and 57c are controlled to an open state, the switch 571 of the power supply unit 57b is controlled to a closed state, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of the first magnitude is an example of the first control.
  • the switch 571 of the power supply unit 57b is controlled to an open state.
  • the switch 571 of the power supply unit 57b is controlled to an open state, the second electrode 55b is put into a floating state, and a charge corresponding to the voltage of the first magnitude is held in the second electrode 55b.
  • the switches 571 of the power supply units 57a and 57c are controlled to a closed state, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of the second magnitude.
  • a voltage of the second magnitude is applied to the first electrode 55a and the third electrode 55c.
  • the control in which the switches 571 of the power supply units 57a and 57c are controlled to a closed state, the switch 571 of the power supply unit 57b is controlled to an open state, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of the second magnitude is an example of the second control. In this way, by controlling the switches 571 and variable DC power supplies 572 of each of the power supply units 57a to 57c, different voltages can be applied to the first electrode 55a, the second electrode 55b, and the third electrode 55c.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a control method in the second embodiment.
  • the control method shown in Fig. 11 is realized by the control unit 2 controlling each part of the plasma processing apparatus 1.
  • step S10 the control unit 2 controls the drive mechanism of the lift pins (not shown), for example, so that the tips of the lift pins (not shown) protrude from the upper surface of the electrostatic chuck 1111.
  • the control unit 2 then controls the gate valve (not shown) to open it.
  • the substrate W is loaded into the plasma processing chamber 10 by a transfer robot (not shown) through an opening formed in the side wall 10a of the plasma processing chamber 10, and placed on the lift pins.
  • the control unit 2 then controls the drive mechanism of the lift pins so that the lift pins are lowered. As a result, the lift pins are lowered, and the substrate W is placed on the electrostatic chuck 1111.
  • the control unit 2 then controls the gate valve to close it.
  • step S11 a first control and a second control are executed.
  • the first control for example, among the power supply units 57a to 57c, the switches 571 of some of the power supply units are controlled to an open state, and the switches 571 of the other power supply units are controlled to a closed state, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of a first magnitude.
  • a voltage of the first magnitude is applied to the electrodes connected to some of the power supply units.
  • the switches 571 of some of the power supply units are controlled to a closed state, and the switches 571 of the other power supply units are controlled to an open state, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of a second magnitude.
  • a voltage of the second magnitude is applied to the electrode connected to the other power supply unit.
  • step S12 plasma processing is started on the substrate W (step S12).
  • processing gas is supplied from the gas supply unit 20 into the plasma processing chamber 10 via the shower head 13.
  • the processing gas is converted into plasma in the plasma processing chamber 10 by RF power for plasma generation supplied from the power supply 30 into the plasma processing chamber 10.
  • bias RF power and a DC signal are supplied from the power supply 30 into the plasma processing chamber 10 as necessary.
  • processing such as film formation and etching is performed on the substrate W by using the active species and ions contained in the plasma.
  • step S13 it is determined whether or not to end the plasma processing. If the plasma processing is not to be ended (step S13: No), a re-adsorption process is performed (step S14), and the process shown in step S13 is executed again.
  • step S14 the same process as in step S12 is performed. For example, in step S14, among the power supply units 57a to 57c, the switches 571 of some of the power supply units are controlled to be open, and the switches 571 of the other power supply units are controlled to be closed, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of a first magnitude.
  • the switches 571 of some of the power supply units are controlled to be closed, and the switches 571 of the other power supply units are controlled to be open, and the variable DC power supply 572 is controlled to output a voltage of a second magnitude. This maintains the adsorption force between the substrate W and the electrostatic chuck 1111.
  • Step S14 is repeatedly performed while the plasma processing is being performed. This makes it possible to suppress a decrease in the adhesion force between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 during the plasma processing period.
  • step S13 When the plasma processing is to be terminated (step S13: Yes), the adhesion between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 is released (step S15).
  • step S15 for example, a voltage of the opposite polarity to the voltage applied when adsorbing the substrate W is applied to the electrode to remove any remaining charge on the electrode.
  • step S16 the control unit 2 controls a lift pin drive mechanism (not shown) so that the tips of the lift pins (not shown) protrude from the upper surface of the electrostatic chuck 1111, thereby lifting the processed substrate W from the electrostatic chuck 1111.
  • the control unit 2 controls a gate valve (not shown) to open it, and the processed substrate W is removed from the plasma processing chamber 10 by a transfer robot (not shown) through an opening formed in the side wall 10a of the plasma processing chamber 10.
  • the control unit 2 then controls the gate valve to close it, and controls the lift pin drive mechanism so that the lift pins descend.
  • the process shown in this flowchart then ends.
  • each of the multiple electrodes (first electrode 55a, second electrode 55b, and third electrode 55c) is commonly connected to one power source (variable DC power source 572) via a switch (switch 571).
  • control unit 2 executes a first control in which the switch connected to at least one of the multiple electrodes is controlled to a closed state, the switches connected to the other electrodes are controlled to an open state, and the power source is controlled to apply a voltage of a first magnitude to at least one electrode, and a second control in which the switch connected to at least one electrode is controlled to an open state, the switches connected to the other electrodes are controlled to a closed state, and the power source is controlled to apply a voltage of a second magnitude different from the first magnitude to the other electrodes.
  • the substrate W can be attracted to the electrostatic chuck 1111 by the electrostatic force generated by the electrode to which the voltage of the first magnitude is applied and the electrostatic force generated by the electrode to which the voltage of the second magnitude is applied.
  • control unit repeatedly executes the first control and the second control multiple times. This makes it possible to suppress a decrease in the adsorption force between the substrate W and the electrostatic chuck 1111 during the plasma processing period.
  • each power supply unit may be provided with a voltage conversion mechanism 573 instead of the switch 571.
  • the voltage conversion mechanism 573 converts the voltage supplied from the variable DC power supply 572 into a voltage of a different magnitude.
  • the voltage conversion mechanism 573 may be a resistive element or a DC/DC converter.
  • a heater 56 is provided in the electrostatic chuck 1111, but the disclosed technology is not limited to this.
  • a heating mechanism such as a heater 56 does not need to be provided in the electrostatic chuck 1111.
  • each of the above-described embodiments as shown in FIG. 5, for example, three electrodes divided in the radial direction are provided in the electrostatic chuck 1111 with respect to the upper surface 50b of the electrostatic chuck 1111 corresponding to the central region 111a, but the disclosed technology is not limited to this.
  • four or more electrodes 550-1 to 550-4 divided in the radial direction may be provided in the electrostatic chuck 1111.
  • multiple electrodes divided in the circumferential direction may be provided in the electrostatic chuck 1111.
  • multiple electrodes 551-1 to 551-13 divided in the circumferential and radial directions may be provided in the electrostatic chuck 1111.
  • FIG. 15 is a diagram showing another example of a computer.
  • the hardware and software environment illustrated in FIG. 15 can provide an exemplary platform for implementing the software and/or methods according to the present disclosure.
  • network system 800 may include, but is not limited to, computer 805, network 810, remote computer 815, web server 820, cloud storage server 825, and computer server 830. In some embodiments, multiple examples of one or more of the functional blocks illustrated in FIG. 15 may be employed.
  • FIG. 15 Further details of computer 805 are shown in FIG. 15. The functional blocks illustrated in computer 805 are merely shown to provide an example of functionality and are not intended to be exhaustive. Also, details are not shown for remote computer 815, web server 820, cloud storage server 825, and computer server 830, although these computers and devices may include functionality similar to that shown for computer 805.
  • Computer 805 may be a personal computer (PC), a desktop computer, a laptop computer, a tablet computer, a netbook computer, a personal digital assistant (PDA), a smartphone, or other programmable electronic device capable of communicating with other devices on network 810.
  • PC personal computer
  • PDA personal digital assistant
  • Computer 805 may include a processing unit 835, a bus 837, memory 840, non-volatile storage 845, a network interface 850, a peripherals interface 855, and a display interface 865.
  • these functions are implemented as individual electronic subsystems (integrated circuit chips or a combination of chips and associated devices), while in other embodiments, a combination of functions may be implemented on a single chip (also called a system-on-chip or SoC).
  • Processing unit 835 may be one or more single-chip or multi-chip microprocessors, such as those designed and/or manufactured by Intel Corporation, Advanced Micro Devices, Inc. (AMD), Arm Holdings, Apple Computer, etc.
  • microprocessors include Intel's Celeron (registered trademark), Pentium (registered trademark), Core i3, Core i5, Core i7, AMD's Opteron (registered trademark), Phenom, Athlon (registered trademark), Turion, Ryzen (registered trademark), Arm's Cortex-A (registered trademark), Cortex-r (registered trademark), Cortex-m (registered trademark), etc.
  • Bus 837 may be a proprietary or industry standard high speed parallel or serial peripheral interconnect bus such as ISA, PCI, PCI Express (PCI-e), AGP, etc.
  • Memory 840 and non-volatile storage 845 may be computer readable storage media.
  • Memory 840 may include any suitable volatile storage device, such as dynamic random access memory (DRAM) or SRAM.
  • Non-volatile storage 845 may include one or more of a floppy disk, a hard disk, an SSD, a ROM, an EPROM or Flash, a CD or CD-ROM, a DVD, and a memory card or memory stick.
  • Program 848 may be a collection of machine-readable instructions and/or data stored in non-volatile storage 845 and used to create, manage, and control certain software functions as described in detail in this disclosure and illustrated in the drawings.
  • memory 840 may be much faster than non-volatile storage 845. In that case, program 848 may be transferred from non-volatile storage 845 to memory 840 and then executed by processing unit 835.
  • Network 810 may be, for example, a local area network (LAN), a wide area network (WAN) such as the Internet, or a combination thereof, and may include wired, wireless, or fiber optic connections.
  • network 810 may be any combination of connections and protocols that support communication between two or more computers and associated devices.
  • the peripheral interface 855 may allow data to be input and output between the computer 805 and other devices that may be locally connected.
  • the peripheral interface 855 may allow connection to an external device 860.
  • the external device 860 may include devices such as a keyboard, a mouse, a keypad, a touch screen, and/or other suitable input devices.
  • the external device 860 may also include portable computer-readable storage media such as thumb drives, portable optical or magnetic disks, and memory cards.
  • Software and data e.g., program 848) used to implement embodiments of the present disclosure may be stored on such portable computer-readable storage media. In that case, the software may be loaded into the non-volatile storage device 845 or directly into the memory 840 via the peripheral interface 855.
  • the peripheral interface 855 may use an industry standard connection such as RS-232 or Universal Serial Bus (USB) to connect to the external device 860.
  • Display device interface 865 may connect computer 805 to display device 870, which in some embodiments may be used to present a command line or graphical user interface to a user of computer 805.
  • Display device interface 865 may connect to display device 870 using one or more proprietary or industry standard connections, such as VGA, DVI, DisplayPort, HDMI, etc.
  • the network interface 850 provides communication with other computing or storage systems or devices external to the computer 805.
  • the software programs and data described herein may be downloaded to the non-volatile storage 845 via the network interface 850 and the network 810 from, for example, a remote computer 815, a web server 820, a cloud storage server 825, or a computer server 830.
  • the systems and methods described herein may be implemented by one or more computers connected to the computer 805 via the network interface 850 and the network 810.
  • the systems and methods described herein may be implemented by a remote computer 815, a computer server 830, or a combination of computers interconnected over the network 810.
  • the data, data sets, and/or databases used in the embodiments of the systems and methods described herein may be stored on or downloaded from a remote computer 815, a web server 820, a cloud storage server 825, or a computer server 830.
  • the plasma processing apparatus 1 is described as performing processing using a capacitively coupled plasma (CCP) as an example of a plasma source, but the plasma source is not limited to this.
  • plasma sources other than capacitively coupled plasma include inductively coupled plasma (ICP), microwave excited surface wave plasma (SWP), electron cyclotron resonance plasma (ECP), and helicon wave excited plasma (HWP).
  • (Appendix 1) A chamber; an electrostatic chuck provided in the chamber and on which a substrate is placed, the electrostatic chuck having a plurality of electrodes arranged in a direction along an upper surface of the electrostatic chuck; a power source that applies a voltage to the plurality of electrodes to generate an electrostatic force in the plurality of electrodes; and a control unit that controls the power supply so that a voltage applied to at least one of the plurality of electrodes is different from a voltage applied to the other electrodes.
  • Appendix 2 2. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the electrodes are arranged concentrically when viewed from the top.
  • (Appendix 3) 3. The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein no heating mechanism is provided inside the electrostatic chuck.
  • (Appendix 4) The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a plasma generating unit that generates plasma from a gas in the chamber by supplying RF (Radio Frequency) power into the chamber.
  • the power source is commonly connected to each of the plurality of electrodes via a switch,
  • the control unit is a first control for controlling the power source to apply a voltage of a first magnitude to the at least one electrode by controlling the switch connected to at least one of the plurality of electrodes to a closed state and controlling the switch connected to the other electrodes to an open state; 5.
  • the substrate processing apparatus further comprising: a first control for controlling the switch connected to the at least one electrode to an open state, controlling the switch connected to the other electrode to a closed state, and controlling the power supply to apply a voltage of a second magnitude different from the first magnitude to the other electrode.
  • a first control for controlling the switch connected to the at least one electrode to an open state
  • controlling the switch connected to the other electrode to a closed state and controlling the power supply to apply a voltage of a second magnitude different from the first magnitude to the other electrode.
  • An electrostatic chuck provided in a chamber of a substrate processing apparatus and on which a substrate is placed, comprising: A plurality of electrodes are provided inside and arranged in a direction along an upper surface of the electrostatic chuck, An electrostatic chuck, wherein a voltage applied to at least one of the plurality of electrodes is different in magnitude from voltages applied to the other electrodes.
  • plasma processing system 1 plasma processing apparatus 2 control unit 2a computer 10 plasma processing chamber 10a side wall 10e gas exhaust port 10s plasma processing space 11 substrate support 111 main body 111a central region 111b annular region 1110 base 1111 electrostatic chuck 112 ring assembly 12 plasma generation unit 13 shower head 20 gas supply unit 30 power supply 31 RF power supply 32 DC power supply 40 exhaust system 50 main body 50a ridge 50b upper surface 51 space 52 convex portion 53 piping 54 opening 55a first electrode 55b second electrode 55c third electrode 55d fourth electrode 55e fifth electrode 550 electrode 551 electrode 56 heater 57 power supply unit 570 filter 571 switch 572 variable DC power supply 573 voltage conversion mechanism 58 heater power supply

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Abstract

基板処理装置は、チャンバと、静電チャックと、電源と、制御部とを備える。静電チャックは、チャンバ内に設けられ、基板が載せられる。また、静電チャックは、静電チャックの上面に沿う方向に配置された複数の電極を有する。電源は、複数の電極に電圧を印加することにより、複数の電極に静電気力を発生させる。制御部は、複数の電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさを、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさとなるように電源を制御する。

Description

基板処理装置および静電チャック
　本開示の種々の側面および実施形態は、基板処理装置および静電チャックに関する。
　例えば下記の特許文献１には、ウエハホールダ２０を、ヒータ２１Ｃを内蔵した静電チャック２１と，静電チャック２１を固定する台座２７とで構成し、静電チャック２１で予めウエハ１１の温度を上げておき、この温度で処理を開始し、処理中ウエハ温度を測定しつつヒータ２１Ｃへの入力電力を制御して、ウエハ１１へのプラズマ入射による温度上昇分、熱容量の小さい静電チャック２１の温度を熱応答性よく降下させてウエハ温度を一定に維持する装置とすることが開示されている。
特開平８－１３０２３７号公報
　本開示は、基板の温度の均一性を向上させることができる基板処理装置および静電チャックを提供する。
　本開示の一側面は、基板処理装置であって、チャンバと、静電チャックと、電源と、制御部とを備える。静電チャックは、チャンバ内に設けられ、基板が載せられる。また、静電チャックは、静電チャックの上面に沿う方向に配置された複数の電極を有する。電源は、複数の電極に電圧を印加することにより、複数の電極に静電気力を発生させる。制御部は、複数の電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさを、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさとなるように電源を制御する。
　本開示の種々の側面および実施形態によれば、基板の温度の均一性を向上させることができる。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示すシステム構成図である。 図２は、プラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。 図３は、第１の実施形態における基板支持部の構造の一例を示す拡大断面図である。 図４は、第１の実施形態における基板支持部の構造の一例を示す平面図である。 図５は、第１の実施形態における静電チャック内の電極の配置の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態におけるリングアセンブリ付近の静電チャックの構造の一例を示す拡大断面図である。 図７は、基板の温度分布の一例を示す図である。 図８は、第２の実施形態における電源ユニットの構成の一例を示す図である。 図９は、スイッチの制御過程の一例を示す図である。 図１０は、スイッチの制御過程の一例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態における制御方法の一例を示す図である。 図１２は、第２の実施形態における電源ユニットの構成の他の例を示す図である。 図１３は、静電チャック内の電極の配置の他の例を示す図である。 図１４は、静電チャック内の電極の配置の他の例を示す図である。 図１５は、コンピュータの他の例を示す図である。
　以下に、基板処理装置および静電チャックの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される基板処理装置および静電チャックが限定されるものではない。
　ところで、近年の半導体プロセスの微細化に伴い、基板の温度を高い精度で制御することが求められている。特に、基板の温度の均一性を高めることは、基板から製造される個々の半導体装置の性能を一定に保つ上で重要な要素である。
　そこで、本開示は、基板の温度の均一性を向上させることができる技術を提供する。
（第１の実施形態）
［プラズマ処理システム１００］
　図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システム１００の一例を示すシステム構成図である。一実施形態において、プラズマ処理システム１００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１００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。
　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、プラズマ処理装置１の一例を示す概略断面図である。
　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。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１１１１ａ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１１１０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、静電電極１１１１ｂ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、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む。
　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にバイアス電位が発生し、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。
　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。
　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。
［基板支持部１１の詳細］
　図３は、第１の実施形態における基板支持部１１の構造の一例を示す拡大断面図である。図４は、第１の実施形態における基板支持部１１の構造の一例を示す平面図である。図５は、第１の実施形態における静電チャック１１１１内の電極の配置の一例を示す図である。図３には、基板Ｗが載せられた状態の基板支持部１１が図示されている。図４のＡ－Ａ断面が図３に対応する。
　静電チャック１１１１は、本体部５０を有する。本実施形態において、静電チャック１１１１の上部は、例えば図３および図４に示されるように、略円柱状である。なお、他の形態として、静電チャック１１１１の上部は、多角柱状など、円柱状以外の形状であってもよい。
　本体部５０の上面５０ｂには、突条５０ａが設けられている。突条５０ａは、例えば図４に示されるように、本体部５０の上面５０ｂの外周に沿って設けられている。また、突条５０ａで囲まれた本体部５０の上面５０ｂの領域には、突条５０ａと同じ高さの複数の凸部５２が設けられている。基板Ｗは、突条５０ａおよび複数の凸部５２によって支持される。突条５０ａおよび複数の凸部５２の上に基板Ｗが載せられることにより、基板Ｗと静電チャック１１１１との間には、基板Ｗ、本体部５０、および突条５０ａで囲まれる筒状の空間５１が形成される。
　空間５１には、配管５３および開口部５４を介して、ヘリウムガス等の伝熱ガスが供給される。空間５１に供給される伝熱ガスの圧力は、制御部２によって制御される。
　本体部５０内には、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、第３の電極５５ｃ、第４の電極５５ｄ、および第５の電極５５ｅが設けられている。第１の電極５５ａは、本体部５０の上面５０ｂ側から見た場合に、例えば図３および図５に示されるように、本体部５０の上面５０ｂの略中央に配置されている。第２の電極５５ｂは、本体部５０の上面５０ｂ側から見た場合に、例えば図３および図５に示されるように、第１の電極５５ａの周囲に配置されている。第３の電極５５ｃは、本体部５０の上面５０ｂ側から見た場合に、例えば図３および図５に示されるように、第２の電極５５ｂの周囲に配置されている。
　本実施形態において、第２の電極５５ｂおよび第３の電極５５ｃは、環状の板状である。また、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃは、本体部５０の上面５０ｂ側から見た場合に、例えば図５に示されるように、同心円状に配置されている。
　第４の電極５５ｄおよび第５の電極５５ｅは、環状領域１１１ｂに沿って、環状領域１１１ｂの下方に配置されている。第５の電極５５ｅは、第４の電極５５ｄの周囲に配置されている。
　第１の電極５５ａには電源ユニット５７ａが接続されており、第２の電極５５ｂには電源ユニット５７ｂが接続されており、第３の電極５５ｃには電源ユニット５７ｃが接続されている。また、第４の電極５５ｄには電源ユニット５７ｄが接続されており、第５の電極５５ｅには電源ユニット５７ｅが接続されている。電源ユニット５７ａには、フィルタ５７０、スイッチ５７１、および可変直流電源５７２が含まれる。可変直流電源５７２は、電源の一例である。電源ユニット５７ｂ、電源ユニット５７ｃ、電源ユニット５７ｄ、および電源ユニット５７ｅは、電源ユニット５７ａと同様の構成である。電源ユニット５７ａ、電源ユニット５７ｂ、電源ユニット５７ｃ、電源ユニット５７ｄ、および電源ユニット５７ｅのそれぞれに含まれる可変直流電源５７２から出力される電圧の大きさは、制御部２によって制御される。なお、それぞれの電源ユニットには、スイッチ５７１が設けられていなくてもよい。
　第１の電極５５ａは、電源ユニット５７ａから印加された電圧に応じて静電気力を発生させる。第２の電極５５ｂは、電源ユニット５７ｂから印加された電圧に応じて静電気力を発生させる。第３の電極５５ｃは、電源ユニット５７ｃから印加された電圧に応じて静電気力を発生させる。第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃが発生させた静電気力により、基板Ｗは、突条５０ａおよび複数の凸部５２の上面に吸着保持される。
　なお、図３の例では、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに印加される電圧は、正の電圧であるが、開示の技術はこれに限られない。第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに印加される電圧は、負の電圧であってもよい。
　本実施形態において、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃの中で、少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさは、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさとなるように制御部２によって制御され得る。これにより、少なくとも１つの電極が配置された領域に対応する静電チャック１１１１の部分と、他の電極が配置された領域に対応する静電チャック１１１１の部分とで、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力を異ならせることができる。
　ここで、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力が高い領域では、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の熱伝達率が高くなる。一方、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力が低い領域では、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の熱伝達率が低くなる。また、プラズマの分布の偏り、および、静電チャック１１１１と接触する面の大きさの違い等により、基板Ｗの温度が部分的に偏る場合がある。
　そこで、入熱量が大きい基板Ｗの領域に対しては、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力を高くする。これにより、静電チャック１１１１による基板Ｗの抜熱量を増やすことができ、基板Ｗの温度上昇を抑えることができる。また、入熱量が比較的小さい基板Ｗの領域に対しては、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力を低くする。これにより、静電チャック１１１１による基板Ｗの抜熱量を減らすことができ、基板Ｗの温度低下を抑えることができる。これにより、基板Ｗの温度分布の均一性を向上させることができる。
　電源ユニット５７ｄおよび電源ユニット５７ｅは、第４の電極５５ｄと第５の電極５５ｅとの間で予め定められた電位差が発生するように、直流電圧を第４の電極５５ｄおよび第５の電極５５ｅにそれぞれ印加する。なお、第４の電極５５ｄと第５の電極５５ｅのそれぞれの設定電位は、正電位、負電位、および０Ｖのうちいずれであってもよい。例えば、第４の電極５５ｄの電位が正電位に設定され、第５の電極５５ｅの電位が負電位に設定されてもよく、第４の電極５５ｄの電位が０Ｖに設定され、第５の電極５５ｅの電位が正電位に設定されてもよい。第４の電極５５ｄと第５の電極５５ｅとの間で電位差が生じると、環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間に電位差に応じた静電気力が発生する。リングアセンブリ１１２は、発生した静電気力により環状領域１１１ｂに引き付けられ、環状領域１１１ｂに保持される。
　静電チャック１１１１内には、ヒータ５６が設けられている。ヒータ５６には、ヒータ電源５８が接続されている。ヒータ５６は、ヒータ電源５８から供給された電力に応じて発熱することにより、中央領域１１１ａに載せられた基板Ｗを加熱する。なお、ヒータ５６は、基台１１１０と静電チャック１１１１の間に設けられていてもよい。
［第３の電極５５ｃの位置］
　図６は、リングアセンブリ１１２付近の静電チャック１１１１の構造の一例を示す拡大断面図である。本実施形態において、第３の電極５５ｃは、第３の電極５５ｃの最外周が、静電チャック１１１１の上面５０ｂの最外周からΔＬ１となる位置に配置される。基板Ｗと静電チャック１１１１との吸着力を静電チャック１１１１のより外周部側まで制御し、基板Ｗの温度を静電チャック１１１１のより外周部側まで制御するため、ΔＬ１は小さい方が好ましく、例えばΔＬ１は０.５ｍｍ～２.　０ｍｍ程度であってもよい。
［実験結果］
　ここで、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃに印加する電圧と、基板Ｗの温度分布との関係を調べた。図７は、基板Ｗの温度分布の一例を示す図である。図７では、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃに同じ大きさの電圧を印加した場合を比較例として示している。なお、図７において、領域（１）には第１の電極５５ａが配置され、領域（２）には第２の電極５５ｂが配置され、領域（３）には第３の電極５５ｃが配置される。
　第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃに４ｋＶを印加した比較例では、基板Ｗの温度分布は、例えば図７に示されるような分布になった。具体的には、領域（２）の基板Ｗの温度は、領域（１）および（３）の基板Ｗの温度よりも低い分布となっている。基板Ｗの温度の最大値と最小値との差は、Δｔ’である。
　また、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃに５ｋＶを印加した比較例では、例えば図７に示されるように、４ｋＶを印加した比較例に比べて基板Ｗの温度は全体的に下がっている。しかし、基板Ｗの温度分布は、４ｋＶを印加した比較例と比べてほとんど変わらない。
　これに対し、本実施形態では、第１の電極５５ａおよび第３の電極５５ｃに５ｋＶを印加し、第２の電極５５ｂに４ｋＶを印加した。この場合、例えば図７に示されるように、、領域（１）および（３）の基板Ｗの温度上昇が抑えられ、領域（２）の基板Ｗの温度低下が抑えられている。本実施形態において、基板Ｗの温度の最大値と最小値との差は、Δｔ’よりも小さいΔｔとなった。従って、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。
　以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態における基板処理装置（プラズマ処理システム１００）は、チャンバ（プラズマ処理チャンバ１０）と、静電チャック（静電チャック１１１１）と、電源（可変直流電源５７２）と、制御部（制御部２）とを備える。静電チャックは、チャンバ内に設けられ、基板（基板Ｗ）が載せられる。また、静電チャックは、静電チャックの上面（上面５０ｂ）に沿う方向に配置された複数の電極（第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃ）を有する。電源は、複数の電極に電圧を印加することにより、複数の電極に静電気力を発生させる。制御部は、複数の電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさを、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさとなるように電源を制御する。これにより、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。
　また、上記した実施形態における複数の電極は、静電チャックの上面から見た場合に、同心円状に配置される。これにより、基板Ｗの温度分布を効率よく制御することができる。
　また、上記した実施形態において、チャンバ内にＲＦ電力を供給することにより、チャンバ内のガスをプラズマ化するプラズマ生成部（プラズマ生成部１２）をさらに備える。これにより、プラズマの分布に偏りがある場合でも、それぞれの電極に印加される電圧の大きさを個別に制御することで、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。
　また、上記した実施形態における静電チャックは、基板処理装置のチャンバ内に設けられ、基板が載せられる静電チャックであって、内部に複数の電極を備える。複数の電極は、静電チャックの上面に沿う方向に配置されている。また、複数の電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさは、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさである。これにより、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに可変直流電源５７２が１つずつ接続される。これに対し、第２の実施形態では、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃに対して、可変直流電源５７２が共通に１つ設けられる。これにより、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに可変直流電源５７２を設ける場合に比べて、部品点数を削減することができ、プラズマ処理装置１を小型化することができる。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
［電源ユニット５７の構成］
　図８は、第２の実施形態における電源ユニット５７の構成の一例を示す図である。図８では、電源ユニット５７ａ～５７ｃと共に、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃが模式的に図示されている。
　電源ユニット５７ａ、電源ユニット５７ｂ、および電源ユニット５７ｃには、フィルタ５７０およびスイッチ５７１が含まれる。本実施形態において、電源ユニット５７ａのスイッチ５７１が開状態に制御されると、第１の電極５５ａがフローティング状態となる。同様に、電源ユニット５７ｂのスイッチ５７１が開状態に制御されると、第２の電極５５ｂがフローティング状態となり、電源ユニット５７ｃのスイッチ５７１が開状態に制御されると、第３の電極５５ｃがフローティング状態となる。電源ユニット５７ａ、電源ユニット５７ｂ、および電源ユニット５７ｃのスイッチ５７１には、１つの可変直流電源５７２が共通に接続されている。
　本実施形態では、図８のように構成された電源ユニット５７ａ～５７ｃおよび可変直流電源５７２を用いて、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに、個別に異なる大きさの電圧を印加することができる。具体的には、第２の電極５５ｂに第１の大きさの電圧（例えば４ｋＶ）を印加する場合、例えば図９に示されるように、電源ユニット５７ａ及び電源ユニット５７ｃのスイッチ５７１が開状態に制御され、電源ユニット５７ｂのスイッチ５７１が閉状態に制御される。そして、第１の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される。これにより、第２の電極５５ｂに第１の大きさの電圧が印加される。電源ユニット５７ａおよび電源ユニット５７ｃのスイッチ５７１が開状態に制御され、電源ユニット５７ｂのスイッチ５７１が閉状態に制御され、第１の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される制御は、第１の制御の一例である。
　一方、第１の電極５５ａおよび第３の電極５５ｃに第１の大きさとは異なる第２の大きさの電圧（例えば５ｋＶ）を印加する場合、例えば図１０に示されるように、電源ユニット５７ｂのスイッチ５７１が開状態に制御される。電源ユニット５７ｂのスイッチ５７１が開状態に制御されると、第２の電極５５ｂがフローティング状態となり、第２の電極５５ｂには第１の大きさの電圧に応じた電荷が保持される。そして、電源ユニット５７ａおよび電源ユニット５７ｃのスイッチ５７１が閉状態に制御され、第２の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される。これにより、第１の電極５５ａおよび第３の電極５５ｃに第２の大きさの電圧が印加される。電源ユニット５７ａおよび電源ユニット５７ｃのスイッチ５７１が閉状態に制御され、電源ユニット５７ｂのスイッチ５７１が開状態に制御され、第２の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される制御は、第２の制御の一例である。このように、電源ユニット５７ａ～５７ｃのそれぞれのスイッチ５７１と可変直流電源５７２とを制御することにより、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに異なる電圧を印加することができる。
［制御方法］
　図１１は、第２の実施形態における制御方法の一例を示す図である。図１１に例示された制御方法は、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御することにより実現される。
　まず、プラズマ処理チャンバ１０内に基板Ｗが搬入される（ステップＳ１０）。ステップＳ１０では、制御部２は、例えば、図示しないリフトピンの先端が静電チャック１１１１の上面から突出するように図示しないリフトピンの駆動機構を制御する。そして、制御部２は、図示しないゲートバルブを開けるようにゲートバルブを制御する。基板Ｗは、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａに形成された開口を介して図示しない搬送ロボットによりプラズマ処理チャンバ１０内に搬入され、リフトピンの上に載せられる。そして、制御部２は、リフトピンが下降するようにリフトピンの駆動機構を制御する。これにより、リフトピンが下降し、基板Ｗが静電チャック１１１１の上に載せられる。そして、制御部２は、ゲートバルブを閉じるようにゲートバルブを制御する。
　次に、基板Ｗが静電気により静電チャック１１１１に吸着される（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、第１の制御と第２の制御とが実行される。第１の制御では、例えば、電源ユニット５７ａ～５７ｃの中で、一部の電源ユニットのスイッチ５７１が開状態に制御され、他の電源ユニットのスイッチ５７１が閉状態に制御され、第１の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される。これにより、一部の電源ユニットに接続された電極に第１の大きさの電圧が印加される。
　第２の制御では、例えば、一部の電源ユニットのスイッチ５７１が閉状態に制御され、他の電源ユニットのスイッチ５７１が開状態に制御され、第２の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される。これにより、他の電源ユニットに接続された電極に第２の大きさの電圧が印加される。第１の制御と第２の制御とが実行されることにより、第１の大きさの電圧が印加された電極が発生する静電気力と、第２の大きさの電圧が印加された電極が発生する静電気力とで基板Ｗが静電チャック１１１１に吸着される。
　次に、基板Ｗに対してプラズマ処理が開始される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介してプラズマ処理チャンバ１０内に処理ガスが供給される。そして、電源３０からプラズマ処理チャンバ１０内に供給されたプラズマ生成用のＲＦ電力により、プラズマ処理チャンバ１０内において処理ガスがプラズマ化される。また、バイアス用のＲＦ電力およびＤＣ信号が必要に応じて電源３０からプラズマ処理チャンバ１０内に供給される。そして、プラズマに含まれる活性種やイオン用により、基板Ｗに対して成膜やエッチング等の処理が施される。
　次に、プラズマ処理を終了するか否かが判定される（ステップＳ１３）。プラズマ処理を終了しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、再吸着処理が行われ（ステップＳ１４）、再びステップＳ１３に示された処理が実行される。ステップＳ１４では、ステップＳ１２と同様の処理が行われる。例えば、ステップＳ１４では、電源ユニット５７ａ～５７ｃの中で、一部の電源ユニットのスイッチ５７１が開状態に制御され、他の電源ユニットのスイッチ５７１が閉状態に制御され、第１の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される。そして、一部の電源ユニットのスイッチ５７１が閉状態に制御され、他の電源ユニットのスイッチ５７１が開状態に制御され、第２の大きさの電圧を出力するように可変直流電源５７２が制御される。これにより、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力が維持される。
　ステップＳ１４は、プラズマ処理が実施されている間、繰り返し実行される。これにより、プラズマ処理の期間において、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力の低下を抑制することができる。
　プラズマ処理を終了する場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、基板Ｗと静電チャック１１１１との吸着が解除される（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、例えば、基板Ｗを吸着する際に印加した電圧とは逆の極性の電圧を電極に印加することにより、電極に残留している電荷を除去する。
　次に、プラズマ処理チャンバ１０内から基板Ｗが搬出される（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、図示しないリフトピンの先端が静電チャック１１１１の上面から突出するように、制御部２が図示しないリフトピンの駆動機構を制御することにより、処理後の基板Ｗが静電チャック１１１１から持ち上げられる。そして、制御部２が、図示しないゲートバルブを開けるようにゲートバルブを制御し、処理後の基板Ｗは、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａに形成された開口を介して図示しない搬送ロボットによりプラズマ処理チャンバ１０内から搬出される。そして、制御部２は、ゲートバルブを閉じるようにゲートバルブを制御し、リフトピンが下降するようにリフトピンの駆動機構を制御する。そして、本フローチャートに示された処理が終了する。
　以上、第２の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態では、複数の電極（第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃ）のそれぞれには、スイッチ（スイッチ５７１）を介して電源（可変直流電源５７２）が共通に１つ接続されている。また、制御部（制御部２）は、複数の電極の中の少なくとも１つの電極に接続されたスイッチを閉状態に制御し、他の電極に接続されたスイッチを開状態に制御し、少なくとも１つの電極に第１の大きさの電圧を印加するように電源を制御する第１の制御と、少なくとも１つの電極に接続されたスイッチを開状態に制御し、他の電極に接続されたスイッチを閉状態に制御し、他の電極に第１の大きさとは異なる第２の大きさの電圧を印加するように電源を制御する第２の制御とを実行する。これにより、第１の大きさの電圧が印加された電極が発生する静電気力と、第２の大きさの電圧が印加された電極が発生する静電気力とで基板Ｗを静電チャック１１１１に吸着させることができる。
　また、上記した実施形態において、制御部は、第１の制御と第２の制御とを複数回繰り返し実行する。これにより、プラズマ処理の期間において、基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力の低下を抑制することができる。
［その他］
　なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
　例えば、上記した第２の実施形態では、それぞれの電源ユニットに含まれるスイッチ５７１と、可変直流電源５７２とを制御することにより、第１の電極５５ａ、第２の電極５５ｂ、および第３の電極５５ｃのそれぞれに印加される電圧を制御する。しかし、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、例えば図１２に示されるように、それぞれの電源ユニットには、スイッチ５７１に代えて電圧変換機構５７３が設けられてもよい。電圧変換機構５７３は、可変直流電源５７２から供給された電圧を、異なる大きさの電圧に変換する。電圧変換機構５７３は、抵抗素子であってもよく、ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
　また、上記した各実施形態では、静電チャック１１１１内にヒータ５６が設けられるが、開示の技術はこれに限られない。プラズマ等、外部からの入熱がある場合には、静電チャック１１１１内にヒータ５６等の加熱機構が設けられていなくてもよい。
　また、上記した各実施形態では、例えば図５に示されたように、中央領域１１１ａに対応する静電チャック１１１１の上面５０ｂに対して、径方向に分割された３つの電極が静電チャック１１１１内に設けられるが、開示の技術はこれに限られない。他の形態として、例えば図１３に示されるように、静電チャック１１１１内には、径方向に分割された４つ以上の電極５５０－１～５５０－４が設けられてもよい。
　また、他の形態として、静電チャック１１１１内には、周方向に分割された複数の電極が設けられてもよい。あるいは、例えば図１４に示されるように、静電チャック１１１１内には、周方向および径方向に分割された複数の電極５５１－１～５５１－１３が設けられてもよい。
　また、上記した各実施形態における制御部２のコンピュータ２ａは、例えば図１５に示されるような構成のコンピュータ８０５によって実現されてもよい。図１５は、コンピュータの他の例を示す図である。一実施形態では、図１５に例示したハードウェア及びソフトウェア環境は、本開示に係るソフトウェア及び／又は方法を実施するための例示的なプラットフォームを提供できる。
　図１５を参照すると、ネットワークシステム８００は、コンピュータ８０５、ネットワーク８１０、リモートコンピュータ８１５、ウェブサーバ８２０、クラウドストレージサーバ８２５、コンピュータサーバ８３０を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。ある実施形態では、図１５に例示した機能ブロックの一つ以上の例を複数採用してもよい。
　コンピュータ８０５の詳細を図１５に更に示す。コンピュータ８０５内に例示する機能ブロックは、例示的な機能を構築するために示すものにすぎず、網羅的であるものではない。また、リモートコンピュータ８１５、ウェブサーバ８２０、クラウドストレージサーバ８２５、コンピュータサーバ８３０については詳細が示されていないが、これらのコンピュータ及び装置も、コンピュータ８０５に関して示した機能と同様の機能を含み得る。
　コンピュータ８０５は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ネットブックコンピュータ、個人情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、又はネットワーク８１０上の他の装置と通信可能な他のプログラム可能な電子デバイスであってもよい。
　コンピュータ８０５は、処理装置８３５、バス８３７、メモリ８４０、不揮発性記憶装置８４５、ネットワークインターフェース８５０、周辺機器インターフェース８５５、表示装置インターフェース８６５を含んでいてもよい。これらの機能は、ある実施形態では、個々の電子サブシステム（集積回路チップ又はチップと関連デバイスの組合せ）として実装されているが、他の実施形態では、機能の組合せを単一のチップ上（システムオンチップ又はＳｏＣとも呼ばれる）に実装してもよい。
　処理装置８３５は、インテル株式会社（Intel　Corporation）、アドバンスト・マイクロ・デバイセズ（ＡＭＤ：AdvancedMicro　Devices,　Inc.）、Ａｒｍホールディングス（Ａｒｍ：Arm　Holdings）、アップルコンピュータ（Apple　Computer）等によって設計及び／又は製造されたもの等の一つ以上のシングルチップ又はマルチチップマイクロプロセッサであってもよい。マイクロプロセッサの例としては、インテル株式会社のCeleron（登録商標）、Pentium（登録商標）、Core　i3、Core　i5、Core　i7、ＡＭＤ社のOpteron（登録商標）、Phenom、Athlon（登録商標）、Turion、Ryzen（登録商標）、Ａｒｍ社のCortex-A（登録商標）、Cortex-r（登録商標）、Cortex-m（登録商標）等が挙げられる。
　バス８３７は、ＩＳＡ、ＰＣＩ、ＰＣＩ　Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩ－ｅ）、ＡＧＰ等の、専有標準又は業界標準の高速パラレル又はシリアル周辺機器相互接続バスであってもよい。
　メモリ８４０及び不揮発性記憶装置８４５は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。メモリ８４０は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）やＳＲＡＭ等の任意の適切な揮発性記憶装置を含んでもよい。不揮発性記憶装置８４５は、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＳＳＤ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ又はＦｌａｓｈ、ＣＤ又はＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、及びメモリカード又はメモリスティックの一つ以上を含んでもよい。
　プログラム８４８は、不揮発性記憶装置８４５に格納され、本開示において詳細に説明し、図面に例示した特定のソフトウェア機能を作成し、管理し、制御するために使用される機械可読命令及び／又はデータの集合体であってもよい。ある実施形態では、メモリ８４０は、不揮発性記憶装置８４５よりも遙かに高速であってもよい。その場合、プログラム８４８は、不揮発性記憶装置８４５からメモリ８４０に転送してから、処理装置８３５によって実行してもよい。
　コンピュータ８０５は、ネットワークインターフェース８５０を用いてネットワーク８１０を介して他のコンピュータと通信し、相互作用可能であってもよい。ネットワーク８１０は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又はそれらの組合せであってもよく、有線、無線、又は光ファイバ接続を含んでもよい。一般に、ネットワーク８１０は、２つ以上のコンピュータ及び関連機器間の通信をサポートする接続及びプロトコルの任意の組合せとすることができる。
　周辺機器インターフェース８５５は、コンピュータ８０５とローカルに接続され得る他の機器とのデータの入出力を可能にするものであってもよい。例えば、周辺機器インターフェース８５５は、外部機器８６０への接続を可能とし得る。外部機器８６０には、キーボード、マウス、キーパッド、タッチスクリーン、及び／又は他の適切な入力デバイス等の機器が含まれ得る。また、外部機器８６０には、例えば、サムドライブ、可搬の光ディスク又は磁気ディスク、及びメモリカード等の可搬のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が含まれ得る。本開示の実施形態を実施するために使用されるソフトウェア及びデータ（例えば、プログラム８４８）は、こうした可搬のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよい。その場合、ソフトウェアは、不揮発性記憶装置８４５に読み込んでもよく、或いは周辺機器インターフェース８５５を介してメモリ８４０に直接読み込んでもよい。周辺機器インターフェース８５５は、外部機器８６０と接続するために、ＲＳ－２３２やユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）等の業界標準の接続を使用してもよい。
　表示装置インターフェース８６５は、コンピュータ８０５を表示装置８７０に接続してもよい。表示装置８７０は、ある実施形態では、コンピュータ８０５のユーザにコマンドライン又はグラフィカルユーザインタフェースを提示するために使用されてもよい。表示装置インターフェース８６５は、ＶＧＡ、ＤＶＩ、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ、ＨＤＭＩ（登録商標）等の一つ以上の専有標準又は業界標準の接続を使用して、表示装置８７０に接続してもよい。
　上述のように、ネットワークインターフェース８５０は、コンピュータ８０５外部の他の演算システムや記憶システム又は演算装置や記憶装置との通信を実現する。本明細書にて述べるソフトウェアプログラム及びデータは、例えば、リモートコンピュータ８１５、ウェブサーバ８２０、クラウドストレージサーバ８２５、コンピュータサーバ８３０から、ネットワークインターフェース８５０及びネットワーク８１０を介して不揮発性記憶装置８４５にダウンロードしてもよい。更に、本開示に記載のシステム及び方法は、ネットワークインターフェース８５０及びネットワーク８１０を介してコンピュータ８０５に接続された一つ以上のコンピュータによって実施してもよい。例えば、ある実施形態では、本開示に記載のシステム及び方法は、リモートコンピュータ８１５、コンピュータサーバ８３０、又はネットワーク８１０上で相互接続されたコンピュータの組合せによって実施してもよい。
　本開示に記載のシステム及び方法の実施形態で使用されるデータ、データセット、及び／又はデータベースは、リモートコンピュータ８１５、ウェブサーバ８２０、クラウドストレージサーバ８２５、コンピュータサーバ８３０に格納し、又はそこからダウンロードしてもよい。
　また、上記した各実施形態では、プラズマを用いて基板Ｗを処理する装置を例に説明を行ったが、基板Ｗの処理において基板Ｗに熱を加える装置であれば、プラズマを用いない熱処理装置等に対しても、開示の技術を適用することができる。
　また、上記した実施形態では、プラズマ源の一例として、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）を用いて処理を行うプラズマ処理装置１を説明したが、プラズマ源はこれに限られない。容量結合型プラズマ以外のプラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、およびヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が挙げられる。
　なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣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。
　また、上記の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
　チャンバと、
　前記チャンバ内に設けられ、基板が載せられる静電チャックであって、前記静電チャックの上面に沿う方向に配置された複数の電極を有する静電チャックと、
　複数の前記電極に電圧を印加することにより、複数の前記電極に静電気力を発生させる電源と、
　複数の前記電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさを、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさとなるように前記電源を制御する制御部と
を備える基板処理装置。
（付記２）
　複数の前記電極は、前記上面から見た場合に、同心円状に配置される付記１に記載の基板処理装置。
（付記３）
　前記静電チャックの内部には、加熱機構が設けられていない付記１または２に記載の基板処理装置。
（付記４）
　前記チャンバ内にＲＦ（Radio　Frequency）電力を供給することにより、前記チャンバ内のガスをプラズマ化するプラズマ生成部をさらに備える付記１から３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
（付記５）
　複数の前記電極のそれぞれには、スイッチを介して前記電源が共通に１つ接続されており、
　前記制御部は、
　複数の前記電極の中の少なくとも１つの電極に接続された前記スイッチを閉状態に制御し、他の電極に接続された前記スイッチを開状態に制御し、前記少なくとも１つの電極に第１の大きさの電圧を印加するように前記電源を制御する第１の制御と、
　前記少なくとも１つの電極に接続された前記スイッチを開状態に制御し、前記他の電極に接続された前記スイッチを閉状態に制御し、前記他の電極に前記第１の大きさとは異なる第２の大きさの電圧を印加するように前記電源を制御する第２の制御と
を実行する付記１から４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
（付記６）
　前記制御部は、前記第１の制御と前記第２の制御とを複数回繰り返し実行する付記５に記載の基板処理装置。
（付記７）
　複数の前記電極のそれぞれには、電圧変換機構を介して前記電源が共通に１つ接続されている付記１から４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
（付記８）
　前記電圧変換機構は、ＤＣ／ＤＣコンバータである付記７に記載の基板処理装置。
（付記９）
　基板処理装置のチャンバ内に設けられ、基板が載せられる静電チャックであって、
　内部に設けられ、前記静電チャックの上面に沿う方向に配置された複数の電極を備え、
　複数の前記電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさは、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさである静電チャック。
Ｗ　基板
１００　プラズマ処理システム
１　プラズマ処理装置
２　制御部
２ａ　コンピュータ
１０　プラズマ処理チャンバ
１０ａ　側壁
１０ｅ　ガス排出口
１０ｓ　プラズマ処理空間
１１　基板支持部
１１１　本体部
１１１ａ　中央領域
１１１ｂ　環状領域
１１１０　基台
１１１１　静電チャック
１１２　リングアセンブリ
１２　プラズマ生成部
１３　シャワーヘッド
２０　ガス供給部
３０　電源
３１　ＲＦ電源
３２　ＤＣ電源
４０　排気システム
５０　本体部
５０ａ　突条
５０ｂ　上面
５１　空間
５２　凸部
５３　配管
５４　開口部
５５ａ　第１の電極
５５ｂ　第２の電極
５５ｃ　第３の電極
５５ｄ　第４の電極
５５ｅ　第５の電極
５５０　電極
５５１　電極
５６　ヒータ
５７　電源ユニット
５７０　フィルタ
５７１　スイッチ
５７２　可変直流電源
５７３　電圧変換機構
５８　ヒータ電源

Claims (9)

  1. 　チャンバと、
    　前記チャンバ内に設けられ、基板が載せられる静電チャックであって、前記静電チャックの上面に沿う方向に配置された複数の電極を有する静電チャックと、
    　複数の前記電極に電圧を印加することにより、複数の前記電極に静電気力を発生させる電源と、
    　複数の前記電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさを、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさとなるように前記電源を制御する制御部と
    を備える基板処理装置。
  2. 　複数の前記電極は、前記上面から見た場合に、同心円状に配置される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 　前記静電チャックの内部には、加熱機構が設けられていない請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 　前記チャンバ内にＲＦ（Radio　Frequency）電力を供給することにより、前記チャンバ内のガスをプラズマ化するプラズマ生成部をさらに備える請求項１または２に記載の基板処理装置。
  5. 　複数の前記電極のそれぞれには、スイッチを介して前記電源が共通に１つ接続されており、
    　前記制御部は、
    　複数の前記電極の中の少なくとも１つの電極に接続された前記スイッチを閉状態に制御し、他の電極に接続された前記スイッチを開状態に制御し、前記少なくとも１つの電極に第１の大きさの電圧を印加するように前記電源を制御する第１の制御と、
    　前記少なくとも１つの電極に接続された前記スイッチを開状態に制御し、前記他の電極に接続された前記スイッチを閉状態に制御し、前記他の電極に前記第１の大きさとは異なる第２の大きさの電圧を印加するように前記電源を制御する第２の制御と
    を実行する請求項１または２に記載の基板処理装置。
  6. 　前記制御部は、前記第１の制御と前記第２の制御とを複数回繰り返し実行する請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 　複数の前記電極のそれぞれには、電圧変換機構を介して前記電源が共通に１つ接続されている請求項１または２に記載の基板処理装置。
  8. 　前記電圧変換機構は、ＤＣ／ＤＣコンバータである請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 　基板処理装置のチャンバ内に設けられ、基板が載せられる静電チャックであって、
    　内部に設けられ、前記静電チャックの上面に沿う方向に配置された複数の電極を備え、
    　複数の前記電極の中の少なくとも１つの電極に印加される電圧の大きさは、他の電極に印加される電圧の大きさとは異なる大きさである静電チャック。
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