JP7089977B2 - プラズマエッチング方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマエッチング方法及びプラズマ処理装置 Download PDF

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Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマエッチング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持台を有する。基板支持台は、チャンバ内に設けられている。基板支持台は、下部電極及び静電チャックを有する。下部電極には高周波電源が電気的に接続されている。静電チャックは、誘電体製の本体及び電極を有する。電極は本体内に内蔵されている。静電チャックの電極には直流電源が電気的に接続されている。基板支持台上にはフォーカスリングが搭載される。基板は、静電チャック上且つフォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される。
プラズマエッチングにおいては、基板の中央領域に加えてエッジ領域に対してもイオンを略垂直に入射させることが求められる。このため、特許文献１に記載されているように、フォーカスリングに負極性の直流電圧を印加するように構成されたプラズマ処理装置が開発されている。フォーカスリングに負極性の直流電圧が印加されると、フォーカスリングの上方でのシースとプラズマの境界の高さ方向の位置が調整される。したがって、フォーカスリングに負極性の直流電圧を印加することにより、基板のエッジ領域に対するイオンの入射角度を調整することが可能となる。
特開２００７－２５８４１７号公報
プラズマエッチングにおいては、基板の中央領域に加えてエッジ領域に対してもイオンを略垂直に入射させることと、基板の上方でのプラズマの状態の変化を抑制することを両立することが求められる。
一つの例示的実施形態において、プラズマエッチング方法が提供される。プラズマエッチング方法は、プラズマ処理装置の基板支持台上に基板を載置する工程を含む。基板支持台は、下部電極及び静電チャックを有し、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられている。静電チャックは下部電極上に設けられている。基板は、静電チャック上、且つ、フォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される。プラズマエッチング方法は、静電チャックの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧を決定する工程を更に含む。複数の電極は、第１電極及び第２電極を含む。第１電極は、基板の中央領域の下方で延在する。第２電極は、基板のエッジ領域の下方で延在する。複数の電圧は、基板が静電チャックによって保持された状態においてプラズマからのイオンが中央領域及びエッジ領域の双方に略垂直に入射するように、決定される。プラズマエッチング方法は、複数の電極に複数の電圧がそれぞれ印加された状態で、チャンバ内で生成されたプラズマからのイオンにより基板をエッチングする工程を更に含む。
一つの例示的実施形態に係るプラズマエッチング方法によれば、プラズマエッチングにおいて基板の中央領域に加えてエッジ領域に対してもイオンを略垂直に入射させることと、基板の上方でのプラズマの状態の変化を抑制することを両立することが可能となる。
一つの例示的実施形態に係るプラズマエッチング方法を示す流れ図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の基板支持台の一部を示す縦断面図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックの一部の横断面における構成を概略的に示す図である。 図５の（ａ）は、反りを有していない基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図５の（ｂ）及び図５の（ｃ）は、図５の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図６の（ａ）は、凸状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図６の（ｂ）及び図６の（ｃ）は、図６の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図７の（ａ）は、凹状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図７の（ｂ）及び図７の（ｃ）は、図７の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックの一部の横断面における構成を概略的に示す図である。 図９の（ａ）は、反りを有していない基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図９の（ｂ）及び図９の（ｃ）は、図９の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図１０の（ａ）は、凸状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１０の（ｂ）及び図１０の（ｃ）は、図１０の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図１１の（ａ）は、凹状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１１の（ｂ）及び図１１の（ｃ）は、図１１の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックの一部の横断面における構成を概略的に示す図である。 図１３の（ａ）及び図１３の（ｂ）は、半円柱状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１３の（ｃ）及び図１３の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）は、半円柱状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１４の（ｃ）及び図１４の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図１５の（ａ）及び図１５の（ｂ）は、鞍状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１５の（ｃ）及び図１５の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 図１６の（ａ）及び図１６の（ｂ）は、鞍状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１６の（ｃ）及び図１６の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックを示す縦断面図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、プラズマエッチング方法が提供される。プラズマエッチング方法は、プラズマ処理装置の基板支持台上に基板を載置する工程を含む。基板支持台は、下部電極及び静電チャックを有し、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられている。静電チャックは下部電極上に設けられている。基板は、静電チャック上、且つ、フォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される。プラズマエッチング方法は、静電チャックの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧を決定する工程を更に含む。複数の電極は、第１電極及び第２電極を含む。第１電極は、基板の中央領域の下方で延在する。第２電極は、基板のエッジ領域の下方で延在する。複数の電圧は、基板が静電チャックによって保持された状態においてプラズマからのイオンが中央領域及びエッジ領域の双方に垂直に入射するように、決定される。プラズマエッチング方法は、複数の電極に複数の電圧がそれぞれ印加された状態で、チャンバ内で生成されたプラズマからのイオンにより基板をエッチングする工程を更に含む。
一つの例示的実施形態に係るプラズマエッチング方法では、決定された複数の電圧を複数の電極に印加して基板を静電チャックによって保持すると、基板の形状が調整される。基板の形状は、基板の中央領域及びエッジ領域のそれぞれに対するイオンの入射角度が略垂直になるように、調整される。静電チャックによって保持されている状態の基板の形状が基板の上方におけるプラズマの状態に与える影響は小さい。したがって、このプラズマエッチング方法によれば、基板の中央領域に加えてエッジ領域に対してもイオンを略垂直に入射させることと、基板の上方でのプラズマの状態の変化を抑制することを両立することが可能となる。
一つの例示的実施形態において、複数の電圧は、フォーカスリングの状態を表す第１のパラメータ及び基板の反りの状態を表す第２のパラメータのセットと複数の電極それぞれに与えられる複数の電圧との間の予め定められた関係を用いて決定されてもよい。
一つの例示的実施形態において、第１のパラメータは、フォーカスリングの厚み、フォーカスリングの上面の高さ方向の位置、又はフォーカスリングがチャンバ内でプラズマに晒された積算時間であってもよい。
一つの例示的実施形態において、第２のパラメータは、静電チャックによって保持される前の状態の基板に対する光学的又は電気的計測によって取得されてもよい。
一つの例示的実施形態において、複数の電圧は、チャンバ内でのテスト基板に対するプラズマエッチングによりテスト基板に形成された開口の角度を補正するように、決定されてもよい。
一つの例示的実施形態において、基板の中心軸線に向けて傾斜した方向に沿ってエッジ領域にイオンが入射する場合に、複数の電圧は、エッジ領域の上面の高さ方向の位置が中心軸線からの距離の増加に応じて低下するように、決定される。複数の電圧は、鉛直方向に沿ってエッジ領域にイオンが入射する場合に、エッジ領域の上面が水平になるように、決定される。
一つの例示的実施形態において、基板は、複数の電極に複数の電圧がそれぞれ印加されることにより、変形し得る。
一つの例示的実施形態において、第２電極を含む領域において、静電チャックの上面は、静電チャックの中心からの径方向の距離の増加に応じてその高さ方向の位置が低下するように形成されている。
別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、基板支持台、高周波電源、一つ以上の直流電源、及び制御部を備える。基板支持台は、チャンバ内に設けられている。基板支持台は、下部電極及び静電チャックを有する。静電チャックは、下部電極上に設けられている。静電チャックは複数の電極を有する。複数の電極は、第１電極及び第２電極を含む。第１電極は、静電チャック上且つフォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される基板の中央領域の下方で延在する。第２電極は、基板のエッジ領域の下方で延在する。高周波電源は、下部電極に接続されている。一つ以上の直流電源は、複数の電極に個別に調整された複数の電圧を印加するように構成されている。制御部は、基板が静電チャックによって保持された状態においてプラズマからのイオンが中央領域及びエッジ領域の双方に略垂直に入射するように複数の電圧を決定する。制御部は、決定された複数の電圧を複数の電極に印加するよう、複数の直流電源を制御するように構成されている。
一つの例示的実施形態において、制御部は、複数の電圧を、第１のパラメータ及び第２のパラメータのセットと複数の電極それぞれに与えられる複数の電圧との間の予め定められた関係を用いて決定するように構成されていてもよい。第１のパラメータは、フォーカスリングの状態を表すパラメータである。第２のパラメータは、基板の反りの状態を表すパラメータである。
一つの例示的実施形態において、第１のパラメータは、フォーカスリングの厚み、フォーカスリングの上面の高さ方向の位置、又はフォーカスリングがチャンバ内でプラズマに晒された積算時間であってもよい。
一つの例示的実施形態において、制御部は、複数の電圧を決定するために、静電チャックによって保持される前の状態の基板に対する光学的又は電気的計測によって取得された第２のパラメータを用いるように構成されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、複数の電圧は、チャンバ内でのテスト基板に対するプラズマエッチングによりテスト基板に形成された開口の角度を補正するように、予め決定されてもよい。
一つの例示的実施形態において、制御部は、基板の中心軸線に向けて傾斜した方向に沿ってエッジ領域にイオンが入射する場合に、複数の電圧を、エッジ領域の上面の高さ方向の位置が中心軸線からの距離の増加に応じて低下するように、決定する。制御部は、鉛直方向に沿ってエッジ領域にイオンが入射する場合に、複数の電圧を、エッジ領域の上面が水平になるように、決定する。
一つの例示的実施形態において、制御部は、基板を変形させるように複数の電圧を決定してもよい。
一つの例示的実施形態において、第２電極を含む領域において、静電チャックの上面は、静電チャックの中心からの径方向の距離の増加に応じてその高さ方向の位置が低下するように形成されていてもよい。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマエッチング方法を示す流れ図である。図１に示すプラズマエッチング方法（以下、「方法ＭＴ」という）の実行には、プラズマ処理装置が用いられる。図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図２に示すプラズマ処理装置１は、方法ＭＴの実行において用いられ得る。
プラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の中に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ本体１２は電気的に接地されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち、内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
チャンバ１０の中には、基板支持台、即ち支持台１６が設けられている。支持台１６は、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。支持台１６は、支持部１５によって支持されている。支持部１５は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１５は、略円筒形状を有している。支持部１５は、石英といった絶縁材料から形成されている。
支持台１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有し得る。支持台１６は、電極プレート１９を更に有していてもよい。電極プレート１９は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１９上に設けられている。下部電極１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１９に電気的に接続されている。
下部電極１８内には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって下部電極１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の循環装置（例えば、チラーユニット）が接続されている。この循環装置は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆには、循環装置から配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して循環装置に戻される。
以下、図２と共に、図３及び図４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基板支持台の一部を示す縦断面図である。図４は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックの一部の横断面における構成を概略的に示す図である。静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときには、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。
静電チャック２０は、本体２０ｍ及び複数の電極２１を有している。本体２０ｍは、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。本体２０ｍは、略円盤形状を有している。本体２０ｍは、基板載置領域２０ｗ及びフォーカスリング搭載領域２０ｆを含んでいる。基板載置領域２０ｗは、略円盤形状を有する領域である。一実施形態において、基板載置領域２０ｗの上面は、水平面に沿って延在している。基板載置領域２０ｗは、静電チャック２０及び本体２０ｍと中心軸線（図中、軸線ＡＸ）を共有している。基板Ｗは、チャンバ１０内で処理されるときには、基板載置領域２０ｗの上面の上に載置される。
フォーカスリング搭載領域２０ｆは、静電チャック２０の中心軸線の周りで基板載置領域２０ｗを囲むように周方向（図中、方向ＣＤ）に延在している。フォーカスリング搭載領域２０ｆの上面の上にはフォーカスリングＦＲが搭載される。フォーカスリングＦＲは、環形状を有しており、その中心軸線（図中、軸線ＡＸ）の周りで周方向に延在している。基板Ｗは、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される。即ち、フォーカスリングＦＲは、静電チャック２０の基板載置領域２０ｗ上に載置された基板Ｗのエッジを囲む。フォーカスリングＦＲは、導電性を有し得る。フォーカスリングＦＲは、例えばシリコン又は炭化ケイ素からから形成されている。フォーカスリングＦＲは、導体２２を介して下部電極１８に接続されていてもよい。
静電チャック２０の複数の電極２１は、膜状の電極である。複数の電極２１は、本体２０ｍ内に設けられている。基板載置領域２０ｗは、第１領域２０１及び第２領域２０２を含んでいる。第１領域２０１は、基板Ｗの中央領域ＷＣの下方で延在する領域である。第１領域２０１は、略円盤形状を有する領域であり、基板載置領域２０ｗと中心軸線（図中、軸線ＡＸ）を共有している。第２領域２０２は、基板Ｗのエッジ領域ＷＥの下方で延在する領域である。第２領域２０２は、基板載置領域２０ｗの中心軸線の周りで第１領域２０１を囲むように周方向（図中、方向ＣＤ）に延在している。
複数の電極２１は、第１電極２１１及び第２電極２１２を含んでいる。第１電極２１１は、基板Ｗの中央領域ＷＣの下方で延在している。第１電極２１１は、第１領域２０１内に設けられている。第１電極２１１は、略円形の平面形状を有し得る。第１電極２１１は、第１領域２０１と中心軸線（図中、軸線ＡＸ）を共有し得る。第１電極２１１の直径は、第１領域２０１の直径よりも小さい。第２電極２１２は、基板Ｗのエッジ領域ＷＥの下方で延在している。第２電極２１２は、第２領域２０２内に設けられている。第２電極２１２の平面形状は、環状且つ帯状であり得る。第２電極２１２は、第１領域２０１の中心軸線の周りで周方向に延在している。第２電極２１２の内径は第２領域２０２の内径よりも大きく、第２電極２１２の外径は第２領域２０２の外径よりも小さい。
複数の電極２１には、一つ以上の直流電源２４が電気的に接続されている。一つ以上の直流電源２４は、複数の電極２１に対して個別に調整された直流電圧を印加するように構成されている。一実施形態では、プラズマ処理装置１は、一つ以上の直流電源２４として直流電源２４１及び直流電源２４２を含んでいる。直流電源２４１及び直流電源２４２各々は、可変直流電源である。直流電源２４１は、スイッチ２５１を介して第１電極２１１に電気的に接続されている。直流電源２４２は、スイッチ２５２を介して第２電極２１２に電気的に接続されている。一つ以上の直流電源２４から静電チャック２０の複数の電極２１に直流電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２５を更に備え得る。ガス供給ライン２５は、ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間に供給する。
プラズマ処理装置１は、筒状部２８及び絶縁部２９を更に備え得る。筒状部２８は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。筒状部２８は、支持部１５の外周に沿って延在している。筒状部２８は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部２８は、電気的に接地されている。絶縁部２９は、筒状部２８上に設けられている。絶縁部２９は、絶縁性を有する材料から形成されている。絶縁部２９は、例えば石英といったセラミックから形成されている。絶縁部２９は、略円筒形状を有している。絶縁部２９は、電極プレート１９の外周、下部電極１８の外周、及び静電チャック２０の外周に沿って延在している。
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、支持台１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、この部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、内部空間１０ｓに供給することが可能である。
筒状部２８とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓの中の圧力を減圧することができる。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、高周波電源６１を更に備え得る。高周波電源６１は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを発生する電源である。高周波電力ＨＦは、２７～１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚの周波数を有する。高周波電源６１は、高周波電力ＨＦを下部電極１８に供給するために、整合器６３及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。整合器６３は、高周波電源６１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。なお、高周波電源６１は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、整合器６３を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
プラズマ処理装置１は、高周波電源６２を更に備えている。高周波電源６２は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス高周波電力、即ち高周波電力ＬＦを発生する電源である。高周波電力ＬＦの周波数は、高周波電力ＨＦの周波数よりも低い。高周波電力ＬＦの周波数は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。高周波電源６２は、高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、整合器６４及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。整合器６４は、高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。
このプラズマ処理装置１では、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦ、高周波電力ＬＦ、又は、高周波電力ＨＦ及び高周波電力ＬＦが供給されることにより、内部空間１０ｓの中でガスが励起される。その結果、内部空間１０ｓの中でプラズマが生成される。生成されたプラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種により、基板Ｗが処理される。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、第１の測定器７１及び第２の測定器７２を更に備え得る。第１の測定器７１は、第１のパラメータを取得するように構成されている。第１のパラメータは、フォーカスリングの状態を表す。第１のパラメータは、例えば、フォーカスリングＦＲの厚み又はフォーカスリング搭載領域２０ｆ上でのフォーカスリングＦＲの上面の高さ方向の位置である。第１の測定器７１は、第１のパラメータを光学的に又は電気的に測定し得る。第１の測定器７１は、例えば、フォーカスリングＦＲの厚み又はフォーカスリング搭載領域２０ｆ上でのフォーカスリングＦＲの上面の高さ方向の位置を、光を用いて測定する装置であってもよい。或いは、第１の測定器７１は、フォーカスリングＦＲの電気的パラメータ（例えば、静電容量）を電気的に測定してフォーカスリングＦＲの厚みを取得する装置であってもよい。なお、第１のパラメータは、フォーカスリングＦＲがチャンバ１０内でプラズマに晒された積算時間であってもよい。この場合には、第１のパラメータは、後述する制御部ＭＣによって取得される。
第２の測定器７２は、第２のパラメータを取得するように構成されている。第２のパラメータは、基板Ｗの反りの状態を表す。第２の測定器７２は、静電チャック２０によって保持される前の状態の基板Ｗに対する光学的又は電気的計測によって第２のパラメータを取得し得る。例えば、第２の測定器７２は、第２のパラメータとして、静電チャック２０によって保持される前の状態の基板Ｗに対する光学的又は電気的計測によって基板Ｗの上面の三次元形状を測定する。
プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備える。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。種々の実施形態に係るプラズマエッチング方法は、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において実行され得る。
以下、図１に戻り、方法ＭＴについて説明する。以下の説明では、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御についても説明する。以下の説明では、図１に加えて、図５の（ａ）、図５の（ｂ）、図５の（ｃ）、図６の（ａ）、図６の（ｂ）、図６の（ｃ）、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、及び図７の（ｃ）を参照する。図５の（ａ）は、反りを有していない基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図である。図５の（ｂ）及び図５の（ｃ）は、図５の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図６の（ａ）は、凸状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図である。図６の（ｂ）及び図６の（ｃ）は、図６の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図７の（ａ）は、凹状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図である。図７の（ｂ）及び図７の（ｃ）は、図７の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。
図５の（ｂ）、図６の（ｂ）、及び、図７の（ｂ）は、フォーカスリングＦＲが初期状態にある場合又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された積算時間が短い場合を示している。フォーカスリングＦＲが初期状態にある場合又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された積算時間が短い場合には、フォーカスリングＦＲは実質的に消耗しておらず、比較的大きい厚みを有している。図５の（ｃ）、図６の（ｃ）、及び、図７の（ｃ）は、フォーカスリングＦＲが消耗している場合を示している。フォーカスリングＦＲが消耗している場合には、フォーカスリングＦＲの厚みは小さい。
図１に示すように、方法ＭＴの工程ＳＴ１では、第１のパラメータが決定される。上述したように、第１のパラメータは、フォーカスリングの状態を表す。第１のパラメータは、例えば、フォーカスリングＦＲの厚み又はフォーカスリング搭載領域２０ｆ上でのフォーカスリングＦＲの上面の高さ方向の位置である。第１のパラメータは、第１の測定器７１によって測定され得る。或いは、第１のパラメータは、フォーカスリングＦＲがチャンバ１０内でプラズマに晒された積算時間であってもよい。この場合には、第１のパラメータは、制御部ＭＣによって取得される。
工程ＳＴ２では、第２のパラメータが決定される。上述したように、第２のパラメータは、静電チャック２０によって保持される前の状態の基板Ｗの反りの状態を表す。第２のパラメータは、第２の測定器７２によって取得され得る。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１よりも前に実行されてもよい。
工程ＳＴ３では、基板Ｗが、支持台１６上に載置される。基板Ｗは、静電チャック２０の基板載置領域２０ｗの上面の上、且つ、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される。工程ＳＴ３は、工程ＳＴ１の前又は工程ＳＴ２の前に実行されてもよく、後述の工程ＳＴ４の後に実行されてもよい。
工程ＳＴ４では、基板Ｗを静電チャック２０によって保持するために静電チャック２０の複数の電極２１にそれぞれ印加される複数の電圧ＶＥＳＣが決定される。複数の電圧ＶＥＳＣは、制御部ＭＣによって決定され得る。複数の電圧ＶＥＳＣは、基板Ｗが静電チャック２０によって保持された状態において工程ＳＴ５で生成されるプラズマからのイオンが基板Ｗの中央領域ＷＣ及びエッジ領域ＷＥの双方に略垂直に入射するように、決定される。略垂直とは、イオンの入射角が９０°±０．１５°であることを意味する。
一実施形態において、複数の電圧ＶＥＳＣは、第１のパラメータ及び第２のパラメータのセットと複数の電圧との間の予め定められた関係を用いて決定される。この関係は、関数又はテーブルとして、制御部ＭＣの記憶装置に格納されている。制御部ＭＣは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２でそれぞれ決定された第１のパラメータ及び第２のパラメータに対応する複数の電圧を当該関数又はテーブルを用いて特定し、特定した複数の電圧を複数の電圧ＶＥＳＣとして用いる。
別の実施形態では、工程ＳＴ４の実行に先立って、チャンバ１０内でテスト基板に対してプラズマエッチングが実行される。そして、このプラズマエッチングによってテスト基板に形成された開口の角度が求められる。次いで、複数の電圧ＶＥＳＣが、求められた開口の角度を垂直に補正するように、決定される。この実施形態では、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２は方法ＭＴから省略される。
続く工程ＳＴ５では、基板Ｗのプラズマエッチングが実行される。工程ＳＴ５では、複数の電圧ＶＥＳＣが複数の電極２１に印加された状態で、チャンバ１０内でガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ５では、生成されたプラズマからのイオンが基板Ｗに照射されて、基板Ｗがエッチングされる。工程ＳＴ５では、チャンバ１０内に指定された流量でガスを供給するようにガス供給部が制御部ＭＣによって制御される。工程ＳＴ５では、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気装置５０が制御部ＭＣによって制御される。工程ＳＴ５では、高周波電力ＨＦ及び／又は高周波電力ＬＦを供給するよう、高周波電源６１及び／又は高周波電源６２が制御部ＭＣによって制御される。工程ＳＴ５では、決定された複数の電圧ＶＥＳＣを複数の電極２１にそれぞれ印加するよう一つ以上の直流電源２４が制御部ＭＣによって制御される。
図５の（ｂ）、図６の（ｂ）、及び図７の（ｂ）に示すようにフォーカスリングＦＲが実質的に消耗していない場合には、工程ＳＴ４では、複数の電圧ＶＥＳＣは、静電チャック２０によって保持された基板Ｗの上面が略平坦となるように決定される。即ち、フォーカスリングＦＲが実質的に消耗していない場合には、複数の電圧ＶＥＳＣは、静電チャック２０によって保持された基板Ｗの中央領域ＷＣの上面及びエッジ領域ＷＥの上面が略水平となるように、決定される。その結果、基板Ｗの上面の高さ方向の位置とフォーカスリングＦＲの上面の高さ方向の位置は略同一となる。基板Ｗの上面の高さ方向の位置とフォーカスリングＦＲの上面の高さ方向の位置が略同一である状態では、フォーカスリングＦＲ上でのプラズマとシースとの間の境界ＢＰＳの高さ方向の位置は、基板Ｗの上方での境界ＢＰＳの高さ方向の位置と略同一となる。したがって、図５の（ｂ）、図６の（ｂ）、及び図７の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ５において、プラズマからのイオンは、鉛直方向に沿って基板Ｗの中央領域ＷＣ及び中央領域ＷＣの双方に入射する。故に、イオンは、中央領域ＷＣ及び中央領域ＷＣの双方に垂直に入射する。なお、図５の（ｂ）、図６の（ｂ）、及び図７の（ｂ）において、イオンは、円形の図形で描かれている。
例えば、反りを有していない基板Ｗが実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図５の（ｂ）に示すように、第１電極２１１及び第２電極２１２の各々に印加される電圧は、同一のＶＭである。凸状の反りを有する基板Ｗが実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図６の（ｂ）に示すように、第１電極２１１、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＨ、ＶＭである。その結果、基板Ｗは、図６の（ａ）に示す形状から図６の（ｂ）に示す形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。凹状の反りを有する基板Ｗが実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図７の（ｂ）に示すように、第１電極２１１、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＭ、ＶＨである。その結果、基板Ｗは、図７の（ａ）に示す形状から図７の（ｂ）に示す形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ及びＶＭは、ＶＨ＞ＶＭの関係を有する。
図５の（ｃ）、図６の（ｃ）、及び図７の（ｃ）に示すように、フォーカスリングＦＲが消耗している場合には、フォーカスリングＦＲ上でのプラズマとシースとの間の境界ＢＰＳの高さ方向の位置は、基板Ｗの上方での境界ＢＰＳの高さ方向の位置よりも低くなる。したがって、工程ＳＴ５において、プラズマからのイオンは、基板Ｗの中央領域ＷＣには略鉛直方向に沿って入射し、基板Ｗのエッジ領域ＷＥには基板Ｗの中心軸線に向けて傾斜した方向に沿って入射する。工程ＳＴ４では、図５の（ｃ）、図６の（ｃ）、及び図７の（ｃ）に示すように、フォーカスリングＦＲが消耗している場合に、複数の電圧ＶＥＳＣは、エッジ領域ＷＥの上面の高さ方向の位置が基板Ｗの中心軸線からの距離の増加に応じて低下するように決定される。即ち、フォーカスリングＦＲが消耗している場合には、複数の電圧ＶＥＳＣは、静電チャック２０によって保持された基板Ｗの上面が凸形状を有するように、決定される。その結果、工程ＳＴ５において、イオンは、中央領域ＷＣ及び中央領域ＷＣの双方に垂直に入射する。なお、図５の（ｃ）、図６の（ｃ）、及び図７の（ｃ）において、イオンは、円形の図形で描かれている。
例えば、反りを有していない基板Ｗが消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図５の（ｃ）に示すように、第１電極２１１、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＬ、ＶＨである。その結果、基板Ｗは、図５の（ａ）に示す形状から図５の（ｃ）に示す形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。凸状の反りを有する基板Ｗが消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図６の（ｃ）に示すように、第１電極２１１及び第２電極２１２の各々に印加される電圧は、同一のＶＭである。凹状の反りを有する基板Ｗが消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図７の（ｃ）に示すように、第１電極２１１、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＬ、ＶＨである。その結果、基板Ｗは、図７の（ａ）に示す形状から図７の（ｃ）に示す形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ、ＶＭ、及びＶＬは、ＶＨ＞ＶＭ＞ＶＬの関係を有する。
上述した方法ＭＴ及びプラズマ処理装置１では、工程ＳＴ４において決定された複数の電圧ＶＥＳＣが複数の電極２１に印加されて、基板Ｗが静電チャック２０によって保持される。その結果、基板Ｗの形状が調整される。基板Ｗの形状は、基板Ｗの中央領域ＷＣ及びエッジ領域ＷＥのそれぞれに対するイオンの入射角度が略垂直になるように、調整される。静電チャック２０によって保持されている状態の基板の形状が基板Ｗの上方におけるプラズマの状態に与える影響は小さい。したがって、基板Ｗの中央領域ＷＣに加えてエッジ領域ＷＥに対してもイオンを略垂直に入射させることと、基板Ｗの上方でのプラズマの状態の変化を抑制することを両立することが可能となる。
以下、プラズマ処理装置１において採用可能な別の静電チャックについて説明する。別の実施形態において、プラズマ処理装置１の静電チャックは、第１電極２１１と第２電極２１２に加えて、一つ以上の電極を有する。一つ以上の電極は、第１電極２１１と第２電極２１２との間で、周方向に延在する。この実施形態において、基板載置領域２０ｗは、第１領域２０１と第２領域２０２に加えて、一つ以上の領域を有する。一つ以上の領域は、第１領域２０１と第２領域２０２との間で周方向に延在する。一つ以上の電極はそれぞれ、一つ以上の領域内に設けられる。第１電極２１１、第２電極２１２、及び一つ以上の電極を含む静電チャックの複数の電極には、一つ以上の直流電源２４から個別に調整された直流電圧が印加される。
図８は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックの一部の横断面における構成を概略的に示す図である。図８に示す静電チャック２０Ａは、静電チャック２０に代えて、プラズマ処理装置１の静電チャックとして採用され得る。静電チャック２０Ａの複数の電極２１は、第１電極２１１と第２電極２１２に加えて、第３電極２１３を含んでいる。第３電極２１３は、環状且つ帯状の平面形状を有する。第３電極２１３は、第１電極２１１と第２電極２１２との間で周方向に延在している。基板載置領域２０ｗは、第１領域２０１と第２領域２０２に加えて、第３領域２０３を有する。第３領域２０３は、第１領域２０１と第２領域２０２との間で周方向に延在している。第３電極２１３は、第３領域２０３内に設けられている。
第１電極２１１、第２電極２１２、及び第３電極２１３を含む静電チャック２０Ａの複数の電極２１には、一つ以上の直流電源２４から個別に調整された直流電圧が印加される。一つ以上の直流電源２４は、直流電源２４１及び直流電源２４２に加えて、直流電源２４３を含み得る。直流電源２４３は、スイッチ２５３を介して第３電極２１３に電気的に接続されている。
以下、図８に示す静電チャック２０Ａが用いられる場合に、方法ＭＴの工程ＳＴ４で決定される複数の電圧ＶＥＳＣについて説明する。以下の説明では、図９の（ａ）、図９の（ｂ）、図９の（ｃ）、図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）、図１０の（ｃ）、図１１の（ａ）、図１１の（ｂ）、及び図１の（ｃ）を参照する。図９の（ａ）は、反りを有していない基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図である。図９の（ｂ）及び図９の（ｃ）は、図９の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図１０の（ａ）は、凸状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図である。図１０の（ｂ）及び図１０の（ｃ）は、図１０の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図１１の（ａ）は、凹状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図である。図１１の（ｂ）及び図１１の（ｃ）は、図１１の（ａ）に示す基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。
図９の（ｂ）、図１０の（ｂ）、及び、図１１の（ｂ）は、フォーカスリングＦＲが初期状態にある場合又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された積算時間が短い場合を示している。フォーカスリングＦＲが初期状態にある場合又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された積算時間が短い場合には、フォーカスリングＦＲは実質的に消耗しておらず、比較的大きい厚みを有している。図９の（ｃ）、図１０の（ｃ）、及び、図１１の（ｃ）は、フォーカスリングＦＲが消耗している場合を示している。フォーカスリングＦＲが消耗している場合には、フォーカスリングＦＲの厚みは小さい。
反りを有していない基板Ｗが実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図９の（ｂ）に示すように、第１電極２１１、第２電極２１２、及び第３電極２１３の各々に印加される電圧は、同一のＶＭである。凸状の反りを有する基板Ｗが実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図１０の（ｂ）に示すように、第１電極２１１、第３電極２１３、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＨ、ＶＨ、ＶＭである。その結果、基板Ｗは、図１０の（ａ）に示す形状から図１０の（ｂ）に示す形状、即ち反りを有さない形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。凹状の反りを有する基板Ｗが実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図１１の（ｂ）に示すように、第１電極２１１、第３電極２１３、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＭ、ＶＭ、ＶＨである。その結果、基板Ｗは、図１１の（ａ）に示す形状から図１１の（ｂ）に示す形状、即ち反りを有さない形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ及びＶＭは、ＶＨ＞ＶＭの関係を有する。
反りを有していない基板Ｗが消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図９の（ｃ）に示すように、第１電極２１１、第３電極２１３、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＬ、ＶＭ、ＶＨである。その結果、基板Ｗは、図９の（ａ）に示す形状から図９の（ｃ）に示す形状、即ち凸形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。凸状の反りを有する基板Ｗが消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図１０の（ｃ）に示すように、第１電極２１１、第２電極２１２、及び第３電極２１３の各々に印加される電圧は、同一のＶＭである。凹状の反りを有する基板Ｗが消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合には、図１１の（ｃ）に示すように、第１電極２１１、第３電極２１３、第２電極２１２にそれぞれ印加される電圧は、ＶＬ、ＶＬ、ＶＨである。その結果、基板Ｗは、図１１の（ａ）に示す形状から図１１の（ｃ）に示す形状、即ち凸形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ、ＶＭ、及びＶＬは、ＶＨ＞ＶＭ＞ＶＬの関係を有する。
以下、プラズマ処理装置１において採用可能な更に別の静電チャックについて説明する。更に別の実施形態において、プラズマ処理装置１の静電チャックの基板載置領域２０ｗは、第１領域２０１と第２領域２０２に加えて、一つ以上の領域を有する。一つ以上の領域は、第１領域２０１と第２領域２０２との間で周方向に延在する。第１領域２０１、第２領域２０２、及び一つ以上の領域を含む基板載置領域２０ｗの複数の領域の各々の中には、複数の電極が設けられている。基板載置領域２０ｗの複数の領域の各々の中では、複数の電極は、周方向に沿って配列されている。この実施形態の静電チャックの複数の電極には、一つ以上の直流電源２４から個別に調整された直流電圧が印加される。
図１２は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックの一部の横断面における構成を概略的に示す図である。図１２に示す静電チャック２０Ｂは、静電チャック２０に代えて、プラズマ処理装置１の静電チャックとして採用され得る。静電チャック２０Ｂにおいて、基板載置領域２０ｗは、第１領域２０１と第２領域２０２に加えて、第３領域２０３を有する。第３領域２０３は、第１領域２０１と第２領域２０２との間で周方向に延在している。静電チャック２０Ｂは、複数の電極を有する。静電チャック２０Ｂの複数の電極は、四つの第１電極２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ、四つの第２電極２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ、及び四つの第３電極２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄを含んでいる。第１電極２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄは、第１領域２０１内に設けられており、周方向に沿って配列されている。第２電極２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄは、第２領域２０２内に設けられており、周方向に沿って配列されている。第３電極２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄは、第３領域２０３内に設けられており、周方向に沿って配列されている。なお、基板載置領域２０ｗの複数の領域の各々の中に設けられる複数の電極の個数は、任意の個数であり得る。
静電チャック２０Ｂの複数の電極には、一つ以上の直流電源２４から個別に調整された直流電圧が印加される。一実施形態において、一つ以上の直流電源２４は、四つの直流電源２４１ａ～２４１ｄ、四つの直流電源２４２ａ～２４２ｄ、四つの直流電源２４３ａ～２４３ｄを含む。四つの直流電源２４１ａ～２４１ｄはそれぞれ、四つのスイッチ２５１ａ～２５１ｄを介して、四つの第１電極２１１ａ～２１１ｄに接続されている。四つの直流電源２４２ａ～２４２ｄはそれぞれ、四つのスイッチ２５２ａ～２５２ｄを介して、四つの第２電極２１２ａ～２１２ｄに接続されている。四つの直流電源２４３ａ～２４３ｄはそれぞれ、四つのスイッチ２５３ａ～２５３ｄを介して、四つの第３電極２１３ａ～２１３ｄに接続されている。
静電チャック２０Ｂといった更に別の実施形態に係る静電チャックは、静電チャック２０及び静電チャック２０Ａと同様に、基板の形状を調整することができる。静電チャック２０Ｂといった更に別の実施形態に係る静電チャックでは、静電チャック２０及び静電チャック２０Ａと同様に基板の形状を調整するためには、基板載置領域２０ｗの各領域に含まれる複数の電極には、同一の電圧が印加される。また、 静電チャック２０Ｂといった更に別の実施形態に係る静電チャックは、半円柱状（ｓｅｍｉ－ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ）の反り又は鞍状（ｓａｄｄｌｅ－ｓｈａｐｅｄ）の反りを有する基板Ｗの形状を調整することができる。
以下、図１２に示す静電チャック２０Ｂが用いられる場合に、方法ＭＴの工程ＳＴ４で決定される複数の電圧ＶＥＳＣについて説明する。以下の説明では、方向を示す語として、「Ｘ」、「Ｙ」、及び「Ｚ」との語を用いる。Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向は、水平面に平行な一方向である。Ｙ方向は、水平面に平行な別の一方向であり、Ｘ方向に直交する方向である。
以下の説明では、図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、図１３の（ｃ）、図１３の（ｄ）、図１４の（ａ）、図１４の（ｂ）、図１４の（ｃ）、及び図１４の（ｄ）を参照する。また、図１５の（ａ）、図１５の（ｂ）、図１５の（ｃ）、図１５の（ｄ）、図１６の（ａ）、図１６の（ｂ）、図１６の（ｃ）、及び図１６の（ｄ）を参照する。図１３の（ａ）及び図１３の（ｂ）は、半円柱状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１３の（ｃ）及び図１３の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）は、半円柱状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１４の（ｃ）及び図１４の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図１５の（ａ）及び図１５の（ｂ）は、鞍状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１５の（ｃ）及び図１５の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。図１６の（ａ）及び図１６の（ｂ）は、鞍状の反りを有する基板が静電チャック上に載置された状態の例を示す断面図であり、図１６の（ｃ）及び図１６の（ｄ）は、当該基板が静電チャックによって保持された状態の例を示す断面図である。
図１３の（ａ）、図１４の（ａ）、図１５の（ａ）、図１６の（ａ）の各々には、基板ＷのＸＺ断面が示されている。図１３の（ｂ）、図１４の（ｂ）、図１５の（ｂ）、図１６の（ｂ）の各々には、基板ＷのＹＺ断面が示されている。図１３の（ａ）及び図１３の（ｂ）、又は、図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）に示すように、半円柱状の反りを有する基板Ｗは、一方向（図中ではＸ方向）に直交する任意の断面において凸形状を有している。半円柱状の反りを有する基板Ｗは、当該一方向に直交する方向（図中ではＹ方向）に直交する任意の断面において平坦な形状を有している。図１５の（ａ）及び図１５の（ｂ）、又は、図１６の（ａ）及び図１６の（ｂ）に示すように、鞍状の反りを有する基板Ｗは、一方向（図中ではＸ方向）に直交する任意の断面において凸形状を有している。鞍状の反りを有する基板Ｗは、当該一方向に直交する方向（図中ではＹ方向）に直交する任意の断面において凹形状を有している。
図１３の（ｃ）、図１３の（ｄ）、図１５の（ｃ）、及び図１５の（ｄ）は、フォーカスリングＦＲが初期状態にある場合又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された積算時間が短い場合を示している。フォーカスリングＦＲが初期状態にある場合又はフォーカスリングＦＲがプラズマに晒された積算時間が短い場合には、フォーカスリングＦＲは実質的に消耗しておらず、比較的大きい厚みを有している。図１４の（ｃ）、図１４の（ｄ）、図１６の（ｃ）、及び図１６の（ｄ）は、フォーカスリングＦＲが消耗している場合を示している。フォーカスリングＦＲが消耗している場合には、フォーカスリングＦＲの厚みは小さい。
以下の説明において、第２電極２１２ａ、第３電極２１３ａ、第１電極２１１ａ、第１電極２１１ｃ、第３電極２１３ｃ、及び第２電極２１２ｃは、Ｘ方向に沿って、配列されているものとする。また、第２電極２１２ｂ、第３電極２１３ｂ、第１電極２１１ｂ、第１電極２１１ｄ、第３電極２１３ｄ、及び第２電極２１２ｄは、Ｙ方向に沿って、配列されているものとする。
図１３の（ｃ）及び図１３の（ｄ）には、半円柱状の反りを有する基板が実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合に、静電チャック２０Ｂの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧が示されている。具体的には、第２電極２１２ａ、第３電極２１３ａ、第１電極２１１ａ、第１電極２１１ｃ、第３電極２１３ｃ、及び第２電極２１２ｃの各々に印加される電圧は、図１３の（ｃ）に示すように、同一のＶＨである。また、第２電極２１２ｂ、第３電極２１３ｂ、第１電極２１１ｂ、第１電極２１１ｄ、第３電極２１３ｄ、第２電極２１２ｄにそれぞれ印加される電圧は、図１３の（ｄ）に示すように、ＶＬ、ＶＨ、ＶＨ、ＶＨ、ＶＨ、ＶＬである。その結果、基板Ｗは、半円柱状に反った形状から図１３の（ｃ）及び図１３の（ｄ）に示すように反りを有さない形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ及びＶＬは、ＶＨ＞＞ＶＬの関係を有する。
図１４の（ｃ）及び図１４の（ｄ）には、半円柱状の反りを有する基板が消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合に、静電チャック２０Ｂの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧が示されている。具体的には、第２電極２１２ａ、第３電極２１３ａ、第１電極２１１ａ、第１電極２１１ｃ、第３電極２１３ｃ、第２電極２１２ｃにそれぞれ印加される電圧は、図１４の（ｃ）に示すように、ＶＨ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＨである。また、第２電極２１２ｂ、第３電極２１３ｂ、第１電極２１１ｂ、第１電極２１１ｄ、第３電極２１３ｄ、及び第２電極２１２ｄの各々に印加される電圧は、図１４の（ｄ）に示すように、同一のＶＭである。その結果、基板Ｗは、半円柱状に反った形状から図１４の（ｃ）及び図１４の（ｄ）に示す形状、即ち凸形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ及びＶＭは、ＶＨ＞ＶＭの関係を有する。
図１５の（ｃ）及び図１５の（ｄ）には、鞍状の反りを有する基板が実質的に消耗していないフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合に、静電チャック２０Ｂの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧が示されている。具体的には、第２電極２１２ａ、第３電極２１３ａ、第１電極２１１ａ、第１電極２１１ｃ、第３電極２１３ｃ、第２電極２１２ｃにそれぞれ印加される電圧は、図１５の（ｃ）に示すように、ＶＨ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＨである。また、第２電極２１２ｂ、第３電極２１３ｂ、第１電極２１１ｂ、第１電極２１１ｄ、第３電極２１３ｄ、第２電極２１２ｄにそれぞれ印加される電圧は、図１５の（ｄ）に示すように、ＶＬ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＬである。その結果、基板Ｗは、鞍状に沿った形状から図１５の（ｃ）及び図１５の（ｄ）に示すように反りを有さない形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ、ＶＭ、及びＶＬは、ＶＨ＞ＶＭ＞ＶＬの関係を有する。
図１６の（ｃ）及び図１６の（ｄ）には、鞍状の反りを有する基板が消耗しているフォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される場合に、静電チャック２０Ｂの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧が示されている。具体的には、第２電極２１２ａ、第３電極２１３ａ、第１電極２１１ａ、第１電極２１１ｃ、第３電極２１３ｃ、第２電極２１２ｃにそれぞれ印加される電圧は、図１６の（ｃ）に示すように、ＶＨ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＭ、ＶＨである。また、第２電極２１２ｂ、第３電極２１３ｂ、第１電極２１１ｂ、第１電極２１１ｄ、第３電極２１３ｄ、及び第２電極２１２ｄの各々に印加される電圧は、図１６の（ｄ）に示すように、同一のＶＭである。その結果、基板Ｗは、鞍状に反った形状から図１６の（ｃ）及び図１６の（ｄ）に示す形状、即ち凸形状に変形した状態で、静電チャック２０によって保持される。なお、ＶＨ及びＶＭは、ＶＨ＞ＶＭの関係を有する。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
別の実施形態において、プラズマ処理装置は、容量結合型とは別のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。別のタイプのプラズマ処理装置としては、誘導結合型のプラズマ処理装置又はマイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。
図１７は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックを示す縦断面図である。図１７に示すように、基板載置領域２０ｗの上面は、凸状の面に沿って延在していてもよい。なお、基板載置領域２０ｗの上面は、基板載置領域２０ｗの中央領域２０ｃでは略平坦であってもよく、基板載置領域２０ｗの外周領域２０ｐでは、基板載置領域２０ｗの中心軸線からの距離に応じて高さ方向の位置が低下するように形成されていてもよい。なお、基板載置領域２０ｗの外周領域２０ｐは、基板載置領域２０ｗの中心軸線から１３５ｍｍ以上の距離を有し得る。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１６…支持台、１８…下部電極、２０…静電チャック、２１１…第１電極、２１２…第２電極、２４…直流電源、ＭＣ…制御部、ＦＲ…フォーカスリング、Ｗ…基板、ＷＣ…中央領域、ＷＥ…エッジ領域。

Claims (16)

  1. プラズマ処理装置の基板支持台上に基板を載置する工程であり、該基板支持台は、下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられており、前記基板は、前記静電チャック上、且つ、フォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される、該工程と、
    前記静電チャックの複数の電極にそれぞれ印加される複数の電圧を決定する工程であり、該複数の電極は、前記基板の中央領域の下方で延在する第１電極及び前記基板のエッジ領域の下方で延在する第２電極を含み、前記複数の電圧は、前記基板が前記静電チャックによって保持された状態においてプラズマからのイオンが前記中央領域及び前記エッジ領域の双方に略垂直に入射するように、決定される、該工程と、
    前記複数の電極に前記複数の電圧がそれぞれ印加された状態で、前記チャンバ内で生成されたプラズマからのイオンにより前記基板をエッチングする工程と、
    を含むプラズマエッチング方法。
  2. 前記複数の電圧は、前記フォーカスリングの状態を表す第１のパラメータ及び前記基板の反りの状態を表す第２のパラメータのセットと前記複数の電極それぞれに与えられる複数の電圧との間の予め定められた関係を用いて決定される、請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
  3. 前記第１のパラメータは、前記フォーカスリングの厚み、前記フォーカスリングの上面の高さ方向の位置、又は前記フォーカスリングが前記チャンバ内でプラズマに晒された積算時間である、請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
  4. 前記第２のパラメータは、前記静電チャックによって保持される前の状態の前記基板に対する光学的又は電気的計測によって取得される、請求項２又は３に記載のプラズマエッチング方法。
  5. 前記複数の電圧は、前記チャンバ内でのテスト基板に対するプラズマエッチングにより前記テスト基板に形成された開口の角度を補正するように、決定される、請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
  6. 複数の電圧を決定する前記工程において、前記複数の電極にそれぞれ印加される前記複数の電圧は、
    前記基板の中心軸線に向けて傾斜した方向に沿って前記エッジ領域にイオンが入射する場合に、前記エッジ領域の上面の高さ方向の位置が前記中心軸線からの距離の増加に応じて低下するように、決定され、
    鉛直方向に沿って前記エッジ領域にイオンが入射する場合に、前記エッジ領域の上面が水平になるように、決定される、
    請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  7. 前記基板は、前記複数の電極に前記複数の電圧がそれぞれ印加されることにより、変形する、請求項１～６の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  8. 前記第２電極を含む領域において、前記静電チャックの上面は、該静電チャックの中心からの径方向の距離の増加に応じてその高さ方向の位置が低下するように形成されている、請求項１～７の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
  9. チャンバと、
    下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有し、前記チャンバ内に設けられた基板支持台であり、前記静電チャックは複数の電極を有し、該複数の電極は第１電極及び第２電極を含み、該第１電極は、該静電チャック上且つフォーカスリングによって囲まれた領域内に配置される基板の中央領域の下方で延在し、該第２電極は該基板のエッジ領域の下方で延在する、該基板支持台と、
    前記下部電極に接続された高周波電源と、
    前記複数の電極に個別に調整された複数の電圧を印加するように構成された一つ以上の直流電源と、
    前記基板が前記静電チャックによって保持された状態においてプラズマからのイオンが前記中央領域及び前記エッジ領域の双方に略垂直に入射するように、前記複数の電圧を決定し、決定された該複数の電圧を前記複数の電極に印加するよう、前記一つ以上の直流電源を制御するように構成された制御部と、
    を備えるプラズマ処理装置。
  10. 前記制御部は、前記複数の電圧を、前記フォーカスリングの状態を表す第１のパラメータ及び前記基板の反りの状態を表す第２のパラメータのセットと前記複数の電極それぞれに与えられる複数の電圧との間の予め定められた関係を用いて決定するように構成されている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記第１のパラメータは、前記フォーカスリングの厚み、前記フォーカスリングの上面の高さ方向の位置、又は前記フォーカスリングが前記チャンバ内でプラズマに晒された積算時間である、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記制御部は、前記複数の電圧を決定するために、前記静電チャックによって保持される前の状態の前記基板に対する光学的又は電気的計測によって取得された前記第２のパラメータを用いるように構成されている、請求項１０又は１１に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記複数の電圧は、前記チャンバ内でのテスト基板に対するプラズマエッチングにより前記テスト基板に形成された開口の角度を補正するように、予め決定される、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記制御部は、前記複数の電極にそれぞれ印加される前記複数の電圧を、
    前記基板の中心軸線に向けて傾斜した方向に沿って前記エッジ領域にイオンが入射する場合に、前記エッジ領域の上面の高さ方向の位置が前記中心軸線からの距離の増加に応じて低下するように、決定し、
    鉛直方向に沿って前記エッジ領域にイオンが入射する場合に、前記エッジ領域の上面が水平になるように、決定する、
    請求項９～１３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  15. 前記制御部は、前記基板を変形させるように前記複数の電圧を決定する、請求項９～１４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  16. 前記第２電極を含む領域において、前記静電チャックの上面は、該静電チャックの中心からの径方向の距離の増加に応じてその高さ方向の位置が低下するように形成されている、請求項９～１５の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
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