JP2021176187A

JP2021176187A - Plasma processing apparatus and plasma processing method

Info

Publication number: JP2021176187A
Application number: JP2020148745A
Authority: JP
Inventors: 夏実鳥井; Natsumi Torii; 幸一永海; Koichi Nagaumi; 法生益田; Norio Masuda; 貴幸鈴木; Takayuki Suzuki
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-05-01
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2021-11-04

Abstract

To control the tilt angle in an edge region of a substrate properly in the plasma processing.SOLUTION: A plasma processing apparatus includes: a chamber; a stage including an electrode, an electrostatic chuck provided on the electrode, and an edge ring disposed on the electrostatic chuck so as to surround a substrate disposed on the electrostatic chuck; a high-frequency power source that supplies high-frequency power; a DC power source that applies DC voltage with negative polarity to the edge ring; an RF filter with variable impedance; and a control unit that controls the DC voltage and the impedance. The control unit performs (a) a step of regulating the DC voltage to be applied to the edge ring in accordance with the consumption quantity of the edge ring, and (b) a step of regulating the impedance when the DC voltage or the consumption quantity of the edge ring becomes a predetermined value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。 The present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

特許文献１には、チャンバ内に配されてウェハを載置する載置台と、載置台上においてウェハを囲むように配されるエッジリングとを備え、ウェハにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が開示されている。このプラズマ処理装置では、プラズマによって消耗したエッジリングに負の直流電圧を印加することで、シースの歪みを解消し、イオンをウェハの全面において垂直に入射させることを図っている。 Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus that includes a mounting table arranged in a chamber on which a wafer is placed and an edge ring arranged so as to surround the wafer on the mounting table, and performs plasma processing on the wafer. Has been done. In this plasma processing apparatus, by applying a negative DC voltage to the edge ring consumed by the plasma, the distortion of the sheath is eliminated and the ions are vertically incident on the entire surface of the wafer.

特開２００８−２２７０６３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-227063

本開示にかかる技術は、プラズマ処理において基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御する。 The technique according to the present disclosure appropriately controls the tilt angle in the edge region of the substrate in plasma processing.

本開示の一態様は、基板にプラズマ処理を行う装置であって、チャンバと、前記チャンバの内部に設けられたステージであり、電極と、前記電極上に設けられた静電チャックと、前記静電チャック上に載置された基板を囲むように当該静電チャック上に配置されるエッジリングとを有する前記ステージと、前記チャンバの内部のガスからプラズマを生成するための高周波電力を供給する高周波電源と、前記エッジリングに負極性の直流電圧を印加する直流電源と、インピーダンスが可変のＲＦフィルタと、前記直流電圧と前記インピーダンスを制御する制御部と、備え、前記制御部は、（ａ）前記エッジリングの消耗量に応じて、当該エッジリングに印加する前記直流電圧を調整する工程と、（ｂ）前記直流電圧又は前記エッジリングの消耗量が予め定められた値になった場合、前記インピーダンスを調整する工程と、を含む処理を実行するように前記装置を制御する。 One aspect of the present disclosure is an apparatus for performing plasma processing on a substrate, which is a chamber, a stage provided inside the chamber, an electrode, an electrostatic chuck provided on the electrode, and the static electricity. A high frequency that supplies high frequency power to generate plasma from the stage having an edge ring arranged on the electrostatic chuck so as to surround a substrate mounted on the electric chuck and a gas inside the chamber. The control unit includes a power supply, a DC power supply that applies a negative DC voltage to the edge ring, an RF filter having a variable impedance, and a control unit that controls the DC voltage and the impedance. The step of adjusting the DC voltage applied to the edge ring according to the consumption amount of the edge ring, and (b) when the DC voltage or the consumption amount of the edge ring reaches a predetermined value, the above. The device is controlled to perform a process including the step of adjusting the impedance.

本開示によれば、プラズマ処理において基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御することができる。 According to the present disclosure, the tilt angle in the edge region of the substrate can be appropriately controlled in the plasma processing.

本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the outline of the structure of the plasma processing apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態にかかるプラズマ処理装置の電源系の説明図である。It is explanatory drawing of the power-source system of the plasma processing apparatus which concerns on this embodiment. エッジリングの消耗によるシースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾き（チルト角度）の発生を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the shape of a sheath by the wear of an edge ring, and the occurrence of the inclination (tilt angle) in the incident direction of an ion. シースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾き（チルト角度）の発生を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the shape of a sheath, and the occurrence of the inclination (tilt angle) in the incident direction of an ion. 直流電源からの直流電圧、第２のＲＦフィルタのインピーダンス、及びチルト角度の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the DC voltage from the DC power source, the impedance of the second RF filter, and the tilt angle. 他の実施形態にかかるプラズマ処理装置の電源系の説明図である。It is explanatory drawing of the power-source system of the plasma processing apparatus which concerns on another embodiment. 第２のＲＦフィルタのインピーダンスとチルト角度の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the impedance and the tilt angle of the 2nd RF filter.

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）にプラズマ処理が行われる。プラズマ処理では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによってウェハを処理する。 In the semiconductor device manufacturing process, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer") is subjected to plasma processing. In plasma processing, plasma is generated by exciting a processing gas, and the wafer is processed by the plasma.

プラズマ処理は、プラズマ処理装置で行われる。プラズマ処理装置は、一般的に、チャンバ、ステージ、高周波（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）電源を備える。一例では、高周波電源は、第１の高周波電源、及び第２の高周波電源を備える。第１の高周波電源は、チャンバ内のガスのプラズマを生成するために、第１の高周波電力を供給する。第２の高周波電源は、ウェハにイオンを引き組むために、バイアス用の第２の高周波電力を下部電極に供給する。チャンバはその内部空間を、プラズマが生成される処理空間として画成する。ステージは、チャンバ内に設けられている。ステージは、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。静電チャック上には、当該静電チャック上に載置されたウェハを囲むようにエッジリングが配置される。エッジリングは、ウェハに対するプラズマ処理の均一性を向上させるために設けられる。 The plasma processing is performed by a plasma processing apparatus. Plasma processing equipment typically includes a chamber, stage, and radio frequency (RF) power supply. In one example, the high frequency power supply includes a first high frequency power supply and a second high frequency power supply. The first high frequency power supply supplies the first high frequency power to generate a plasma of gas in the chamber. The second high frequency power supply supplies a second high frequency power for bias to the lower electrode in order to attract ions to the wafer. The chamber defines its internal space as a processing space in which plasma is generated. The stage is provided in the chamber. The stage has a lower electrode and an electrostatic chuck. The electrostatic chuck is provided on the lower electrode. An edge ring is arranged on the electrostatic chuck so as to surround the wafer placed on the electrostatic chuck. Edge rings are provided to improve the uniformity of plasma processing on the wafer.

エッジリングは、プラズマ処理が実施される時間の経過に伴い、消耗する。エッジリングが消耗すると、エッジリングの厚みが減少する。エッジリングの厚みが減少すると、エッジリング及びウェハのエッジ領域の上方においてシースの形状が変化する。このようにシースの形状が変化すると、ウェハのエッジ領域におけるイオンの入射方向が鉛直方向に対して傾斜する。その結果、ウェハのエッジ領域に形成される開口が、ウェハの厚み方向に対して傾斜する。 The edge ring wears out over time when the plasma treatment is performed. As the edge ring wears, the thickness of the edge ring decreases. As the thickness of the edge ring decreases, the shape of the sheath changes above the edge region of the edge ring and wafer. When the shape of the sheath changes in this way, the incident direction of ions in the edge region of the wafer is inclined with respect to the vertical direction. As a result, the openings formed in the edge regions of the wafer are inclined with respect to the thickness direction of the wafer.

ウェハのエッジ領域においてウェハの厚み方向に平行に延びる開口を形成するためには、エッジリング及びウェハのエッジ領域の上方におけるシースの形状を制御して、ウェハのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾き（以下、「チルト角度」という場合がある。）を調整する必要がある。そこで、エッジリング及びウェハのエッジ領域の上方におけるシースの形状を制御するために、例えば特許文献１では、直流電源からエッジリングに負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提案されている。 In order to form an opening extending parallel to the thickness direction of the wafer in the edge region of the wafer, the shape of the edge ring and the sheath above the edge region of the wafer is controlled to determine the direction of ion incident on the edge region of the wafer. It is necessary to adjust the tilt (hereinafter, sometimes referred to as "tilt angle"). Therefore, in order to control the shape of the sheath above the edge region of the edge ring and the wafer, for example, Patent Document 1 proposes a plasma processing apparatus configured to apply a negative DC voltage to the edge ring from a DC power supply. Has been done.

ところで、エッジリングに印加される直流電圧によっては、ウェハとエッジリングとの間で放電が生じるなどの影響があるため、印加できる直流電圧には制約がある。このため、直流電圧の調整だけでチルト角度を制御しようとしても、そのチルト角度の調整範囲には限界がある。また、消耗に伴うエッジリングの交換頻度を抑えることが望まれるが、上述したように直流電圧の調整だけではチルト角度を十分に制御できない場合があり、かかる場合、エッジリングの交換間隔を改善しきれない。 By the way, depending on the DC voltage applied to the edge ring, there is an influence such as a discharge occurring between the wafer and the edge ring, so that the DC voltage that can be applied is limited. Therefore, even if an attempt is made to control the tilt angle only by adjusting the DC voltage, there is a limit to the adjustment range of the tilt angle. Further, it is desired to reduce the frequency of edge ring replacement due to wear, but as described above, the tilt angle may not be sufficiently controlled only by adjusting the DC voltage. In such a case, the edge ring replacement interval is improved. I can't cut it.

本開示にかかる技術は、プラズマ処理において基板のエッジ領域でのチルト角度を適切に制御する。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The technique according to the present disclosure appropriately controls the tilt angle in the edge region of the substrate in plasma processing. Hereinafter, the plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.

＜プラズマ処理装置＞
先ず、本実施形態にかかるプラズマ処理装置について説明する。図１は、プラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は、プラズマ処理装置１の電源系の説明図である。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では、基板としてのウェハＷに対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理は特に限定されるものではないが、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などが行われる。 <Plasma processing equipment>
First, the plasma processing apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an outline of the configuration of the plasma processing apparatus 1. FIG. 2 is an explanatory diagram of the power supply system of the plasma processing device 1. The plasma processing device 1 is a capacitive coupling type plasma processing device. In the plasma processing apparatus 1, plasma processing is performed on the wafer W as a substrate. The plasma treatment is not particularly limited, but for example, an etching treatment, a film forming treatment, a diffusion treatment and the like are performed.

図１に示すようにプラズマ処理装置１は、略円筒形状のチャンバ１０を有している。チャンバ１０は、その内部においてプラズマが生成される処理空間Ｓを画成する。チャンバ１０は、例えばアルミニウムから構成されている。チャンバ１０は接地電位に接続されている。 As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 has a chamber 10 having a substantially cylindrical shape. The chamber 10 defines a processing space S in which plasma is generated. The chamber 10 is made of, for example, aluminum. The chamber 10 is connected to the ground potential.

チャンバ１０の内部には、ウェハＷを載置するステージ１１が収容されている。ステージ１１は、下部電極１２、静電チャック１３、及びエッジリング１４を有している。なお、下部電極１２の下面側には、例えばアルミニウムから構成される電極プレート（図示せず）が設けられていてもよい。 A stage 11 on which the wafer W is placed is housed inside the chamber 10. The stage 11 has a lower electrode 12, an electrostatic chuck 13, and an edge ring 14. An electrode plate (not shown) made of, for example, aluminum may be provided on the lower surface side of the lower electrode 12.

下部電極１２は、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、略円板形状を有している。 The lower electrode 12 is made of a conductive metal such as aluminum and has a substantially disk shape.

下部電極１２の内部には、冷媒流路１５ａが形成されている。冷媒流路１５ａには、チャンバ１０の外部に設けられたチラーユニット（図示せず）から冷媒入口配管１５ｂを介して冷媒が供給される。冷媒流路１５ａに供給された冷媒は、冷媒出口流路１５ｃを介してチラーユニットに戻るようになっている。冷媒流路１５ａの中に冷媒、例えば冷却水等を循環させることにより、静電チャック１３、エッジリング１４、及びウェハＷを所望の温度に冷却することができる。 A refrigerant flow path 15a is formed inside the lower electrode 12. Refrigerant is supplied to the refrigerant flow path 15a from a chiller unit (not shown) provided outside the chamber 10 via the refrigerant inlet pipe 15b. The refrigerant supplied to the refrigerant flow path 15a returns to the chiller unit via the refrigerant outlet flow path 15c. By circulating a refrigerant such as cooling water in the refrigerant flow path 15a, the electrostatic chuck 13, the edge ring 14, and the wafer W can be cooled to a desired temperature.

静電チャック１３は、下部電極１２上に設けられている。静電チャック１３は、ウェハＷとエッジリング１４の両方を静電力により吸着保持可能に構成された部材である。静電チャック１３は、周縁部の上面に比べて中央部の上面が高く形成されている。静電チャック１３の中央部の上面は、ウェハＷが載置されるウェハ載置面となり、静電チャック１３の周縁部の上面は、エッジリング１４が載置されるエッジリング載置面となる。 The electrostatic chuck 13 is provided on the lower electrode 12. The electrostatic chuck 13 is a member configured to be able to attract and hold both the wafer W and the edge ring 14 by electrostatic force. The upper surface of the central portion of the electrostatic chuck 13 is formed higher than the upper surface of the peripheral portion. The upper surface of the central portion of the electrostatic chuck 13 is a wafer mounting surface on which the wafer W is mounted, and the upper surface of the peripheral edge portion of the electrostatic chuck 13 is an edge ring mounting surface on which the edge ring 14 is mounted. ..

静電チャック１３の内部において中央部には、ウェハＷを吸着保持するための第１の電極１６ａが設けられている。静電チャック１３の内部において周縁部には、エッジリング１４を吸着保持するための第２の電極１６ｂが設けられている。静電チャック１３は、絶縁材料からなる絶縁材の間に電極１６ａ、１６ｂを挟んだ構成を有する。 A first electrode 16a for sucking and holding the wafer W is provided at the center of the inside of the electrostatic chuck 13. A second electrode 16b for attracting and holding the edge ring 14 is provided on the peripheral edge of the electrostatic chuck 13. The electrostatic chuck 13 has a configuration in which electrodes 16a and 16b are sandwiched between insulating materials made of an insulating material.

第１の電極１６ａには、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、静電チャック１３の中央部の上面にウェハＷが吸着保持される。同様に、第２の電極１６ｂには、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、静電チャック１３の周縁部の上面にエッジリング１４が吸着保持される。 A DC voltage from a DC power source (not shown) is applied to the first electrode 16a. Due to the electrostatic force generated by this, the wafer W is attracted and held on the upper surface of the central portion of the electrostatic chuck 13. Similarly, a DC voltage from a DC power source (not shown) is applied to the second electrode 16b. Due to the electrostatic force generated by this, the edge ring 14 is attracted and held on the upper surface of the peripheral edge of the electrostatic chuck 13.

なお、本実施形態において、第１の電極１６ａが設けられる静電チャック１３の中央部と、第２の電極１６ｂが設けられる周縁部とは一体となっているが、これら中央部と周縁部とは別体であってもよい。 In the present embodiment, the central portion of the electrostatic chuck 13 provided with the first electrode 16a and the peripheral portion provided with the second electrode 16b are integrated, but these central portions and peripheral portions are used. May be separate.

エッジリング１４は、静電チャック１３の中央部の上面に載置されたウェハＷを囲むように配置される、環状部材である。エッジリング１４は、プラズマ処理の均一性を向上させるために設けられる。このため、エッジリング１４は、プラズマ処理に応じて適宜選択される材料から構成されており、例えばＳｉやＳｉＣから構成され得る。 The edge ring 14 is an annular member arranged so as to surround the wafer W placed on the upper surface of the central portion of the electrostatic chuck 13. The edge ring 14 is provided to improve the uniformity of plasma processing. Therefore, the edge ring 14 is made of a material appropriately selected according to the plasma treatment, and may be made of, for example, Si or SiC.

以上のように構成されたステージ１１は、チャンバ１０の底部に設けられた略円筒形状の支持部材１７に締結される。支持部材１７は、例えばセラミックや石英等の絶縁体により構成される。 The stage 11 configured as described above is fastened to a substantially cylindrical support member 17 provided at the bottom of the chamber 10. The support member 17 is made of an insulator such as ceramic or quartz.

なお、図示は省略するが、ステージ１１は、静電チャック１３、エッジリング１４、及びウェハＷのうち少なくとも１つを所望の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、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。 Although not shown, the stage 11 may include a temperature control module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 13, the edge ring 14, and the wafer W to a desired temperature. The temperature control module may include a heater, a flow path, or a combination thereof. A temperature control fluid such as a refrigerant or a heat transfer gas flows through the flow path.

ステージ１１の上方には、ステージ１１と対向するように、シャワーヘッド２０が設けられている。シャワーヘッド２０は、処理空間Ｓに面して配置される電極板２１、及び電極板２１の上方に設けられる電極支持体２２を有している。電極板２１は、下部電極１２と一対の上部電極として機能する。後述するように第１の高周波電源５０が下部電極１２に電気的に接続されている場合には、シャワーヘッド２０は、接地電位に接続される。なお、シャワーヘッド２０は、絶縁性遮蔽部材２３を介して、チャンバ１０の上部（天井面）に支持されている。 A shower head 20 is provided above the stage 11 so as to face the stage 11. The shower head 20 has an electrode plate 21 arranged so as to face the processing space S, and an electrode support 22 provided above the electrode plate 21. The electrode plate 21 functions as a pair of upper electrodes with the lower electrode 12. When the first high frequency power source 50 is electrically connected to the lower electrode 12 as described later, the shower head 20 is connected to the ground potential. The shower head 20 is supported on the upper part (ceiling surface) of the chamber 10 via an insulating shielding member 23.

電極板２１には、後述のガス拡散室２２ａから送られる処理ガスを処理空間Ｓに供給するための複数のガス噴出口２１ａが形成されている。電極板２１は、例えば、発生するジュール熱の少ない低い電気抵抗率を有する導電体又は半導体から構成される。 The electrode plate 21 is formed with a plurality of gas outlets 21a for supplying the processing gas sent from the gas diffusion chamber 22a, which will be described later, to the processing space S. The electrode plate 21 is composed of, for example, a conductor or a semiconductor having a low electrical resistivity with less Joule heat generated.

電極支持体２２は、電極板２１を着脱自在に支持するものである。電極支持体２２は、例えばアルミニウム等の導電性材料の表面に耐プラズマ性を有する膜が形成された構成を有している。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。電極支持体２２の内部には、ガス拡散室２２ａが形成されている。ガス拡散室２２ａからは、ガス噴出口２１ａに連通する複数のガス流通孔２２ｂが形成されている。また、ガス拡散室２２ａには、後述するガス供給管３３に接続されるガス導入孔２２ｃが形成されている。 The electrode support 22 supports the electrode plate 21 in a detachable manner. The electrode support 22 has a structure in which a plasma-resistant film is formed on the surface of a conductive material such as aluminum. This film may be a ceramic film such as a film formed by anodizing or a film formed from yttrium oxide. A gas diffusion chamber 22a is formed inside the electrode support 22. From the gas diffusion chamber 22a, a plurality of gas flow holes 22b communicating with the gas outlet 21a are formed. Further, the gas diffusion chamber 22a is formed with a gas introduction hole 22c connected to a gas supply pipe 33, which will be described later.

また、電極支持体２２には、ガス拡散室２２ａに処理ガスを供給するガス供給源群３０が、流量制御機器群３１、バルブ群３２、ガス供給管３３、ガス導入孔２２ｃを介して接続されている。 Further, a gas supply source group 30 for supplying the processing gas to the gas diffusion chamber 22a is connected to the electrode support 22 via a flow rate control device group 31, a valve group 32, a gas supply pipe 33, and a gas introduction hole 22c. ing.

ガス供給源群３０は、プラズマ処理に必要な複数種のガス供給源を有している。流量制御機器群３１は複数の流量制御器を含み、バルブ群３２は複数のバルブを含んでいる。流量制御機器群３１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。プラズマ処理装置１においては、ガス供給源群３０から選択された一以上のガス供給源からの処理ガスが、流量制御機器群３１、バルブ群３２、ガス供給管３３、ガス導入孔２２ｃを介してガス拡散室２２ａに供給される。そして、ガス拡散室２２ａに供給された処理ガスは、ガス流通孔２２ｂ、ガス噴出口２１ａを介して、処理空間Ｓ内にシャワー状に分散されて供給される。 The gas supply source group 30 has a plurality of types of gas supply sources necessary for plasma treatment. The flow rate control device group 31 includes a plurality of flow rate controllers, and the valve group 32 includes a plurality of valves. Each of the plurality of flow rate controllers in the flow rate control device group 31 is a mass flow controller or a pressure control type flow rate controller. In the plasma processing apparatus 1, the processing gas from one or more gas supply sources selected from the gas supply source group 30 passes through the flow rate control device group 31, the valve group 32, the gas supply pipe 33, and the gas introduction hole 22c. It is supplied to the gas diffusion chamber 22a. Then, the processing gas supplied to the gas diffusion chamber 22a is dispersed and supplied in a shower shape in the processing space S via the gas flow hole 22b and the gas ejection port 21a.

チャンバ１０の底部であって、チャンバ１０の内壁と支持部材１７との間には、バッフルプレート４０が設けられている。バッフルプレート４０は、例えばアルミニウム材に酸化イットリウム等のセラミックスを被覆することにより構成される。バッフルプレート４０には、複数の貫通孔が形成されている。処理空間Ｓは当該バッフルプレート４０を介して排気口４１に連通されている。排気口４１には例えば真空ポンプ等の排気装置４２が接続され、当該排気装置４２により処理空間Ｓ内を減圧可能に構成されている。 A baffle plate 40 is provided at the bottom of the chamber 10 between the inner wall of the chamber 10 and the support member 17. The baffle plate 40 is formed by, for example, coating an aluminum material with ceramics such as yttrium oxide. A plurality of through holes are formed in the baffle plate 40. The processing space S communicates with the exhaust port 41 via the baffle plate 40. An exhaust device 42 such as a vacuum pump is connected to the exhaust port 41, and the exhaust device 42 is configured to be able to reduce the pressure in the processing space S.

また、チャンバ１０の側壁にはウェハＷの搬入出口４３が形成され、当該搬入出口４３はゲートバルブ４４により開閉可能となっている。 Further, a wafer W carry-in outlet 43 is formed on the side wall of the chamber 10, and the carry-in outlet 43 can be opened and closed by a gate valve 44.

図１及び図２に示すように、プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源５０、第２の高周波電源５１、及び整合器５２を更に有している。第１の高周波電源５０と第２の高周波電源５１は、整合器５２を介して下部電極１２に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma processing apparatus 1 further includes a first high frequency power supply 50, a second high frequency power supply 51, and a matching unit 52. The first high-frequency power supply 50 and the second high-frequency power supply 51 are connected to the lower electrode 12 via a matching unit 52.

第１の高周波電源５０は、プラズマ発生用の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電源５０からは２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数であってよく、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力ＨＦが下部電極１２に供給される。第１の高周波電源５０は、整合器５２の第１の整合回路５３を介して、下部電極１２に接続されている。第１の整合回路５３は、第１の高周波電源５０の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１２側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第１の高周波電源５０は、下部電極１２に電気的に接続されていなくてもよく、第１の整合回路５３を介して上部電極であるシャワーヘッド２０に接続されていてもよい。 The first high-frequency power source 50 is a power source that generates high-frequency power for plasma generation. The frequency may be 27 MHz to 100 MHz from the first high frequency power supply 50, and in one example, a high frequency power HF of 40 MHz is supplied to the lower electrode 12. The first high frequency power supply 50 is connected to the lower electrode 12 via the first matching circuit 53 of the matching device 52. The first matching circuit 53 is a circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power supply 50 with the input impedance on the load side (lower electrode 12 side). The first high frequency power supply 50 may not be electrically connected to the lower electrode 12, but may be connected to the shower head 20 which is the upper electrode via the first matching circuit 53.

第２の高周波電源５１は、ウェハＷにイオンを引き込むための高周波電力（高周波バイアス電力）ＬＦを発生して、当該高周波電力ＬＦを下部電極１２に供給する。高周波電力ＬＦの周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であってよく、一例においては４００ｋＨｚである。第２の高周波電源５１は、整合器５２の第２の整合回路５４を介して、下部電極１２に接続されている。第２の整合回路５４は、第２の高周波電源５１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１２側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第２の高周波電源５１に代えて、ＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。 The second high-frequency power source 51 generates high-frequency power (high-frequency bias power) LF for drawing ions into the wafer W, and supplies the high-frequency power LF to the lower electrode 12. The frequency of the high frequency power LF may be in the range of 400 kHz to 13.56 MHz, and in one example, it is 400 kHz. The second high frequency power supply 51 is connected to the lower electrode 12 via the second matching circuit 54 of the matching device 52. The second matching circuit 54 is a circuit for matching the output impedance of the second high-frequency power supply 51 with the input impedance on the load side (lower electrode 12 side). A DC (Direct Current) pulse generator may be used instead of the second high frequency power supply 51.

プラズマ処理装置１は、直流（ＤＣ：ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）電源６０、切替ユニット６１、第１のＲＦフィルタ６２、及び第２のＲＦフィルタ６３を更に有している。直流電源６０は、切替ユニット６１、第２のＲＦフィルタ６３、及び第１のＲＦフィルタ６２を介して、エッジリング１４に電気的に接続されている。 The plasma processing apparatus 1 further includes a direct current (DC) power supply 60, a switching unit 61, a first RF filter 62, and a second RF filter 63. The DC power supply 60 is electrically connected to the edge ring 14 via the switching unit 61, the second RF filter 63, and the first RF filter 62.

直流電源６０は、エッジリング１４に印加される負極性の直流電圧を発生する電源である。また、直流電源６０は、可変直流電源であり、直流電圧の高低を調整可能である。 The DC power supply 60 is a power supply that generates a negative DC voltage applied to the edge ring 14. Further, the DC power supply 60 is a variable DC power supply, and the height of the DC voltage can be adjusted.

切替ユニット６１は、エッジリング１４に対する直流電源６０からの直流電圧の印加を停止可能に構成されている。なお、切替ユニット６１の回路構成は、当業者が任意に設計することができる。 The switching unit 61 is configured to be able to stop the application of the DC voltage from the DC power supply 60 to the edge ring 14. A person skilled in the art can arbitrarily design the circuit configuration of the switching unit 61.

第１のＲＦフィルタ６２と第２のＲＦフィルタ６３はそれぞれ、高周波を低減又は遮断するフィルタであり、直流電源６０を保護するために設けられる。第１のＲＦフィルタ６２は、例えば第１の高周波電源５０からの４０ＭＨｚの高周波を低減又は遮断する。第２のＲＦフィルタ６３は、例えば第２の高周波電源５１からの４００ｋＨｚの高周波を低減又は遮断する。 The first RF filter 62 and the second RF filter 63 are filters that reduce or block high frequencies, respectively, and are provided to protect the DC power supply 60. The first RF filter 62 reduces or blocks high frequencies of 40 MHz from, for example, the first high frequency power source 50. The second RF filter 63 reduces or blocks the high frequency of 400 kHz from, for example, the second high frequency power supply 51.

一例においては、第２のＲＦフィルタ６３は、インピーダンスが可変に構成されている。すなわち、第２のＲＦフィルタ６３の一部の素子を可変素子とすることで、インピーダンスが可変になっている。可変素子は、例えばコイル又はコンデンサのいずれかであってもよい。また、コイル、コンデンサに限らず、ダイオード等の素子など可変インピーダンス素子であればどのようなものであっても同様の機能を達成できる。さらに、素子自体が可変である必要はなく、切替回路を用いて固定値の素子の組み合わせを切り替えることでインピーダンスを可変してもよい。なお、この第２のＲＦフィルタ６３及び上記第１のＲＦフィルタ６２の回路構成はそれぞれ、当業者が任意に設計することができる。 In one example, the second RF filter 63 has a variable impedance configuration. That is, the impedance is variable by using some of the elements of the second RF filter 63 as variable elements. The variable element may be, for example, either a coil or a capacitor. Further, the same function can be achieved by any variable impedance element such as an element such as a diode, not limited to a coil and a capacitor. Further, the element itself does not have to be variable, and the impedance may be changed by switching the combination of fixed value elements using a switching circuit. The circuit configurations of the second RF filter 63 and the first RF filter 62 can be arbitrarily designed by those skilled in the art.

プラズマ処理装置１は、エッジリング１４の自己バイアス電圧（又は、下部電極１２もしくはウェハＷの自己バイアス電圧）を測定する測定器（図示せず）を更に有している。なお、測定器の構成は、当業者が任意に設計することができる。 The plasma processing apparatus 1 further has a measuring instrument (not shown) for measuring the self-bias voltage of the edge ring 14 (or the self-bias voltage of the lower electrode 12 or the wafer W). The configuration of the measuring instrument can be arbitrarily designed by those skilled in the art.

以上のプラズマ処理装置１には、制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、プラズマ処理装置１におけるプラズマ処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。 The plasma processing apparatus 1 described above is provided with a control unit 100. The control unit 100 is, for example, a computer equipped with a CPU, a memory, or the like, and has a program storage unit (not shown). The program storage unit stores a program that controls plasma processing in the plasma processing device 1. The program may be recorded on a computer-readable storage medium and may be installed on the control unit 100 from the storage medium.

＜プラズマ処理方法＞
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１を用いて行われるプラズマ処理について説明する。 <Plasma processing method>
Next, the plasma processing performed by using the plasma processing apparatus 1 configured as described above will be described.

先ず、チャンバ１０の内部にウェハＷを搬入し、静電チャック１３上にウェハＷを載置する。その後、静電チャック１３の第１の電極１６ａに直流電圧を印加することにより、ウェハＷはクーロン力によって静電チャック１３に静電吸着され、保持される。また、ウェハＷの搬入後、排気装置４２によってチャンバ１０の内部を所望の真空度まで減圧する。 First, the wafer W is carried into the chamber 10 and the wafer W is placed on the electrostatic chuck 13. After that, by applying a DC voltage to the first electrode 16a of the electrostatic chuck 13, the wafer W is electrostatically attracted to and held by the electrostatic chuck 13 by Coulomb force. Further, after the wafer W is carried in, the inside of the chamber 10 is depressurized to a desired degree of vacuum by the exhaust device 42.

次に、ガス供給源群３０からシャワーヘッド２０を介して処理空間Ｓに処理ガスを供給する。また、第１の高周波電源５０によりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを下部電極１２に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第２の高周波電源５１によりイオン引き込み用の高周波電力ＬＦを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハＷにプラズマ処理が施される。 Next, the processing gas is supplied from the gas supply source group 30 to the processing space S via the shower head 20. Further, the high-frequency power HF for plasma generation is supplied to the lower electrode 12 by the first high-frequency power source 50 to excite the processing gas to generate plasma. At this time, the high frequency power LF for attracting ions may be supplied by the second high frequency power supply 51. Then, the wafer W is subjected to plasma treatment by the action of the generated plasma.

プラズマ処理を終了する際には、先ず、第１の高周波電源５０からの高周波電力ＨＦの供給及びガス供給源群３０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、当該高周波電力ＬＦの供給も停止する。次いで、ウェハＷの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック１３によるウェハＷの吸着保持を停止する。 When the plasma processing is completed, first, the supply of the high-frequency power HF from the first high-frequency power source 50 and the supply of the processing gas by the gas supply source group 30 are stopped. Further, when the high frequency power LF is supplied during the plasma processing, the supply of the high frequency power LF is also stopped. Next, the supply of the heat transfer gas to the back surface of the wafer W is stopped, and the adsorption and holding of the wafer W by the electrostatic chuck 13 is stopped.

その後、チャンバ１０からウェハＷを搬出して、ウェハＷに対する一連のプラズマ処理が終了する。 After that, the wafer W is carried out from the chamber 10, and a series of plasma treatments on the wafer W are completed.

なお、プラズマ処理においては、第１の高周波電源５０からの高周波電力ＨＦを使用せず、第２の高周波電源５１からの高周波電力ＬＦのみを用いて、プラズマを生成する場合もある。 In the plasma processing, the plasma may be generated by using only the high frequency power LF from the second high frequency power supply 51 without using the high frequency power HF from the first high frequency power supply 50.

＜チルト角度制御方法＞
次に、上述したプラズマ処理において、チルト角度を制御する方法について説明する。チルト角度は、ウェハＷのエッジ領域へのイオンの入射方向の鉛直方向に対する傾き（角度）である。 <Tilt angle control method>
Next, a method of controlling the tilt angle in the above-mentioned plasma processing will be described. The tilt angle is the inclination (angle) of the ions incident on the edge region of the wafer W with respect to the vertical direction.

図３は、エッジリングの消耗によるシースの形状の変化及びイオンの入射方向の傾きの発生を示す説明図である。図３において実線で示されるエッジリング１４は、その消耗がない状態のエッジリング１４を示している。点線で示されるエッジリング１４は、その消耗が生じて厚みが減少したエッジリング１４を示している。また、図３において実線で示されるシースＳＨは、エッジリング１４が消耗していない状態にあるときの、シースＳＨの形状を表している。点線で示されるシースＳＨは、エッジリング１４が消耗した状態にあるときの、シースＳＨの形状を表している。さらに、図３において矢印は、エッジリング１４が消耗した状態にあるときの、イオンの入射方向を示している。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change in the shape of the sheath and an inclination of ions in the incident direction due to wear of the edge ring. The edge ring 14 shown by the solid line in FIG. 3 shows the edge ring 14 in a state where the edge ring 14 is not consumed. The edge ring 14 shown by the dotted line indicates the edge ring 14 whose thickness has been reduced due to its wear. Further, the sheath SH shown by the solid line in FIG. 3 represents the shape of the sheath SH when the edge ring 14 is not worn. The sheath SH shown by the dotted line represents the shape of the sheath SH when the edge ring 14 is in a worn state. Further, in FIG. 3, the arrow indicates the incident direction of the ion when the edge ring 14 is in a worn state.

図３に示すように一例においては、エッジリング１４が消耗していない状態にある場合、シースＳＨの形状は、ウェハＷ及びエッジリング１４の上方においてフラットに保たれている。したがって、ウェハＷの全面に略垂直な方向（鉛直方向）にイオンが入射する。すなわち、チルト角度は０（ゼロ）である。 As shown in FIG. 3, in one example, when the edge ring 14 is not worn, the shape of the sheath SH is kept flat above the wafer W and the edge ring 14. Therefore, the ions are incident on the entire surface of the wafer W in a direction substantially perpendicular (vertical direction). That is, the tilt angle is 0 (zero).

一方、エッジリング１４が消耗し、その厚みが減少すると、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シースＳＨの厚みが小さくなり、当該シースＳＨの形状が下方凸形状に変化する。その結果、ウェハＷのエッジ領域に対するイオンの入射方向が鉛直方向に対して傾斜する。以下の説明では、このようにイオンの入射方向がウェハＷに対して内側に傾斜する際のチルト角度を、インナーチルト（ＩｎｎｅｒＴｉｌｔ）という。そしてこのようにチルト角度がインナーチルトになると、ウェハＷのエッジ領域には、その厚み方向に対して傾斜した開口が形成される。 On the other hand, when the edge ring 14 is consumed and its thickness is reduced, the thickness of the sheath SH becomes smaller in the edge region of the wafer W and above the edge ring 14, and the shape of the sheath SH changes to a downward convex shape. As a result, the incident direction of the ions with respect to the edge region of the wafer W is inclined with respect to the vertical direction. In the following description, the tilt angle when the incident direction of the ions is inclined inward with respect to the wafer W is referred to as an inner tilt. When the tilt angle becomes the inner tilt in this way, an opening inclined with respect to the thickness direction is formed in the edge region of the wafer W.

なお、図４に示すように、ウェハＷの中央領域に対し、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シースＳＨの厚みが大きくなり、当該シースＳＨの形状が上方凸形状になる場合もあり得る。図４において矢印は、イオンの入射方向を示している。以下の説明においては、このようにイオンの入射方向がウェハＷに対して外側に傾斜する際のチルト角度を、アウターチルト（ＯｕｔｅｒＴｉｌｔ）という。 As shown in FIG. 4, when the thickness of the sheath SH becomes larger in the edge region of the wafer W and above the edge ring 14 with respect to the central region of the wafer W, and the shape of the sheath SH becomes an upward convex shape. There can also be. In FIG. 4, the arrow indicates the incident direction of the ion. In the following description, the tilt angle when the incident direction of the ions is tilted outward with respect to the wafer W is referred to as an outer tilt.

本実施形態のプラズマ処理装置１では、チルト角度を制御する。具体的に、チルト角度の制御は、直流電源６０からの直流電圧と、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスとを調整して、チルト角度を制御する。 In the plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, the tilt angle is controlled. Specifically, the tilt angle is controlled by adjusting the DC voltage from the DC power supply 60 and the impedance of the second RF filter 63.

［直流電圧の調整］
先ず、直流電源６０からの直流電圧の調整について説明する。直流電源６０では、エッジリング１４に印加する直流電圧が、自己バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値と設定値ΔＶの和をその絶対値として有する負極性の電圧、すなわち、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）に設定される。自己バイアス電圧Ｖｄｃは、ウェハＷの自己バイアス電圧であり、一方又は双方の高周波電力が供給されており、且つ、直流電源６０からの直流電圧が下部電極１２に印加されていないときの下部電極１２の自己バイアス電圧である。設定値ΔＶは、制御部１００によって与えられる。 [Adjustment of DC voltage]
First, the adjustment of the DC voltage from the DC power supply 60 will be described. In the DC power supply 60, the DC voltage applied to the edge ring 14 is set to a negative voltage having the sum of the absolute value of the self-bias voltage Vdc and the set value ΔV as the absolute value, that is, − (| Vdc | + ΔV). Will be done. The self-bias voltage Vdc is the self-bias voltage of the wafer W, and the lower electrode 12 is supplied with high-frequency power of one or both of them, and the DC voltage from the DC power supply 60 is not applied to the lower electrode 12. Self-bias voltage. The set value ΔV is given by the control unit 100.

制御部１００は、予め定められた関数又はテーブルを用いて、エッジリング１４の消耗量（エッジリング１４の厚みの初期値からの減少量）とプラズマ処理のプロセス条件（例えば処理時間）から推定されるエッジリング１４の消耗量から、設定値ΔＶを特定する。すなわち、制御部１００は、エッジリング１４の消耗量と自己バイアス電圧を上記関数に入力するか、エッジリング１４の消耗量と自己バイアス電圧を用いて上記テーブルを参照することにより、設定値ΔＶを決定する。 The control unit 100 is estimated from the consumption amount of the edge ring 14 (the amount of decrease in the thickness of the edge ring 14 from the initial value) and the process conditions of plasma processing (for example, processing time) using a predetermined function or table. The set value ΔV is specified from the consumption amount of the edge ring 14. That is, the control unit 100 inputs the consumption amount of the edge ring 14 and the self-bias voltage to the above function, or refers to the above table using the consumption amount and the self-bias voltage of the edge ring 14 to set the set value ΔV. decide.

制御部１００は、設定値ΔＶの決定において、エッジリング１４の初期の厚みと、例えばレーザ測定器やカメラなどの測定器を用いて実測されたエッジリング１４の厚みとの差を、エッジリング１４の消耗量として用いてもよい。或いは、制御部１００は、設定値ΔＶの決定のために、予め定められた別の関数又はテーブルを用いて、特定のパラメータから、エッジリング１４の消耗量を決定してもよい。この特定のパラメータは、自己バイアス電圧Ｖｄｃ、高周波電力ＨＦ又は高周波電力ＬＦの波高値Ｖｐｐ、負荷インピーダンス、エッジリング１４又はエッジリング１４の周辺の電気的特性等のうちのいずれかであり得る。エッジリング１４又はエッジリング１４の周辺の電気特性は、エッジリング１４又はエッジリング１４の周辺の任意の箇所の電圧、電流値、エッジリング１４を含む抵抗値等のうちいずれかであり得る。別の関数又はテーブルは、特定のパラメータとエッジリング１４の消耗量の関係を定めるように予め定められている。エッジリング１４の消耗量を決定するために、実際のプラズマ処理の実行前又はプラズマ処理装置１のメンテナンス時に、消耗量を決定するための測定条件、すなわち、高周波電力ＨＦ、高周波電力ＬＦ、処理空間Ｓ内の圧力、及び、処理空間Ｓに供給される処理ガスの流量等の設定の下で、プラズマ処理装置１が動作される。そして、上記特定のパラメータが取得され、この当該特定のパラメータを上記別の関数に入力することにより、或いは、当該特定のパラメータを用いて上記テーブルを参照することにより、エッジリング１４の消耗量が特定される。 In determining the set value ΔV, the control unit 100 determines the difference between the initial thickness of the edge ring 14 and the thickness of the edge ring 14 actually measured using a measuring instrument such as a laser measuring instrument or a camera. It may be used as the amount of consumption of. Alternatively, the control unit 100 may determine the consumption amount of the edge ring 14 from a specific parameter by using another predetermined function or table for determining the set value ΔV. This particular parameter can be any of the self-bias voltage Vdc, the peak value Vpp of the high frequency power HF or the high frequency power LF, the load impedance, the edge ring 14 or the electrical characteristics around the edge ring 14. The electrical characteristics of the edge ring 14 or the periphery of the edge ring 14 may be any of voltage, current value, resistance value including the edge ring 14 and the like at any position around the edge ring 14 or the edge ring 14. Another function or table is predefined to determine the relationship between a particular parameter and the consumption of the edge ring 14. In order to determine the consumption amount of the edge ring 14, the measurement conditions for determining the consumption amount before the actual plasma processing is executed or during the maintenance of the plasma processing apparatus 1, that is, the high frequency power HF, the high frequency power LF, and the processing space. The plasma processing apparatus 1 is operated under the settings such as the pressure in S and the flow rate of the processing gas supplied to the processing space S. Then, the specific parameter is acquired, and the consumption amount of the edge ring 14 can be reduced by inputting the specific parameter into the other function or by referring to the table using the specific parameter. Be identified.

プラズマ処理装置１では、プラズマ処理中、すなわち、高周波電力ＨＦ及び高周波電力ＬＦのうち一方又は双方の高周波電力が供給される期間において、直流電源６０からエッジリング１４に直流電圧が印加される。これにより、エッジリング１４及びウェハＷのエッジ領域の上方におけるシースの形状が制御されて、ウェハＷのエッジ領域へのイオンの入射方向の傾きが低減され、チルト角度が制御される。その結果、ウェハＷの全領域にわたって、当該ウェハＷの厚み方向に略平行な開口が形成される。 In the plasma processing apparatus 1, a DC voltage is applied from the DC power source 60 to the edge ring 14 during plasma processing, that is, during a period in which one or both of the high frequency power HF and the high frequency power LF are supplied. As a result, the shape of the sheath above the edge region of the edge ring 14 and the wafer W is controlled, the inclination of the ions in the incident direction to the edge region of the wafer W is reduced, and the tilt angle is controlled. As a result, openings substantially parallel to the thickness direction of the wafer W are formed over the entire region of the wafer W.

より詳細には、プラズマ処理中、測定器（図示せず）によって自己バイアス電圧Ｖｄｃが測定される。また、直流電源６０からエッジリング１４に直流電圧が印加される。エッジリング１４に印加される直流電圧の値は、上述したように−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）である。｜Ｖｄｃ｜は、直前に測定器によって取得された自己バイアス電圧Ｖｄｃの測定値の絶対値であり、ΔＶは制御部１００によって決定された設定値である。このようにプラズマ処理中に測定された自己バイアス電圧Ｖｄｃからエッジリング１４に印加される直流電圧が決定される。そうすると、自己バイアス電圧Ｖｄｃに変化が生じても、直流電源６０によって発生される直流電圧が補正され、チルト角度が適切に補正される。 More specifically, during the plasma process, the self-bias voltage Vdc is measured by a measuring instrument (not shown). Further, a DC voltage is applied from the DC power supply 60 to the edge ring 14. The value of the DC voltage applied to the edge ring 14 is − (| Vdc | + ΔV) as described above. | Vdc | is an absolute value of the measured value of the self-bias voltage Vdc acquired by the measuring instrument immediately before, and ΔV is a set value determined by the control unit 100. The DC voltage applied to the edge ring 14 is determined from the self-bias voltage Vdc measured during the plasma processing in this way. Then, even if the self-bias voltage Vdc changes, the DC voltage generated by the DC power supply 60 is corrected, and the tilt angle is appropriately corrected.

［インピーダンスの調整］
次に、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整について説明する。 [Impedance adjustment]
Next, the impedance adjustment of the second RF filter 63 will be described.

図５は、直流電源６０からの直流電圧、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンス、及びチルト角度の関係を示す説明図である。図５の縦軸はチルト角度を示し、横軸は直流電源６０からの直流電圧を示している。図５に示すように、直流電源６０からの直流電圧の絶対値を高くすると、チルト角度は大きくなる。また、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整することでも、チルト角度は大きくなる。すなわち、このようにインピーダンスを調整することにより、直流電圧とチルト角度との相関を、チルト角度が大きくなる側にオフセットすることができる。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the DC voltage from the DC power supply 60, the impedance of the second RF filter 63, and the tilt angle. The vertical axis of FIG. 5 shows the tilt angle, and the horizontal axis shows the DC voltage from the DC power supply 60. As shown in FIG. 5, when the absolute value of the DC voltage from the DC power supply 60 is increased, the tilt angle becomes large. The tilt angle can also be increased by adjusting the impedance of the second RF filter 63. That is, by adjusting the impedance in this way, the correlation between the DC voltage and the tilt angle can be offset to the side where the tilt angle becomes large.

図３に示したようにエッジリング１４が消耗すると、チルト角度がインナーチルトになる。そこで、図５に示したように直流電源６０からの直流電圧の絶対値を高くすると、チルト角度が大きくなり、すなわちアウター側になり、当該チルト角度を補正することができる。しかしながら、直流電圧の絶対値を高くし過ぎると、ウェハＷとエッジリング１４との間で放電が生じる。したがって、エッジリング１４に印加できる直流電圧には制限があり、直流電圧の調整だけでチルト角度を制御しようとしても、そのチルト角度の制御範囲には限界がある。 As shown in FIG. 3, when the edge ring 14 is consumed, the tilt angle becomes the inner tilt. Therefore, as shown in FIG. 5, when the absolute value of the DC voltage from the DC power supply 60 is increased, the tilt angle becomes large, that is, it becomes the outer side, and the tilt angle can be corrected. However, if the absolute value of the DC voltage is made too high, a discharge will occur between the wafer W and the edge ring 14. Therefore, the DC voltage that can be applied to the edge ring 14 is limited, and even if the tilt angle is controlled only by adjusting the DC voltage, the control range of the tilt angle is limited.

そこで、図５に示したように、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整して、直流電圧とチルト角度との相関を、チルト角度が大きくなる側にオフセットする。かかる場合、再度、直流電源６０からの直流電圧の絶対値を高くして、チルト角度をアウター側に補正することができる。したがって、本実施形態によれば、インピーダンスを調整することで、直流電圧の調整範囲を変更することなく、チルト角度の制御範囲を大きくすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 5, the impedance of the second RF filter 63 is adjusted to offset the correlation between the DC voltage and the tilt angle to the side where the tilt angle becomes larger. In such a case, the absolute value of the DC voltage from the DC power supply 60 can be increased again to correct the tilt angle to the outer side. Therefore, according to the present embodiment, by adjusting the impedance, the control range of the tilt angle can be increased without changing the adjustment range of the DC voltage.

［チルト角度の制御］
以上のように本実施形態では、チルト角度の制御は、直流電源６０からの直流電圧と、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスとを調整して、チルト角度を制御する。以下、この具体的なチルト角度の制御方法について説明する。 [Tilt angle control]
As described above, in the present embodiment, the tilt angle is controlled by adjusting the DC voltage from the DC power supply 60 and the impedance of the second RF filter 63. Hereinafter, a specific method for controlling the tilt angle will be described.

先ず、エッジリング１４を静電チャック１３上に設置する。そして例えば、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シース形状がフラット又は下方凸形状になり、チルト角度が（ゼロ）又はインナーチルトになる。そしてかかる場合、後述するように直流電源６０からの直流電圧を調整して、チルト角度をアウター側に変化させる際に、当該直流電圧の調整範囲を大きくすることができる。 First, the edge ring 14 is installed on the electrostatic chuck 13. Then, for example, in the edge region of the wafer W and above the edge ring 14, the sheath shape becomes flat or downward convex, and the tilt angle becomes (zero) or inner tilt. In such a case, the adjustment range of the DC voltage can be increased when the DC voltage from the DC power supply 60 is adjusted to change the tilt angle to the outer side as described later.

次に、ウェハＷに対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理が実施される時間の経過に伴い、エッジリング１４が消耗し、その厚みが減少する。そうすると、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、シースＳＨの厚みが小さくなり、チルト角度がインナー側に変化する。 Next, plasma treatment is performed on the wafer W. With the passage of time when the plasma treatment is performed, the edge ring 14 is consumed and its thickness is reduced. Then, the thickness of the sheath SH becomes smaller in the edge region of the wafer W and above the edge ring 14, and the tilt angle changes to the inner side.

そこで、直流電源６０からエッジリング１４に印加する直流電圧を調整する。具体的には、エッジリング１４の消耗量に応じて、直流電圧の絶対値を高くする。エッジリング１４の消耗量は、ウェハＷのプラズマ処理時間、ウェハＷの処理枚数、測定器によって測定されたエッジリング１４の厚み、測定器によって測定されたエッジリング１４の周辺の電気的特性（例えばエッジリング１４の周辺の任意の点の電圧、電流値）の変化、又は測定器によって測定されたエッジリング１４の電気的特性（例えばエッジリング１４の抵抗値）の変化等に基づいて、決定される。そして、上述したように直流電圧を、自己バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値と設定値ΔＶの和、すなわち、−（｜Ｖｄｃ｜＋ΔＶ）に調整する。そうすると、図５に示したようにチルト角度が大きくなり、アウター側に変化する。その結果、ウェハＷのエッジ領域及びエッジリング１４の上方において、チルト角度を所望の値に補正して、イオンの入射方向を補正することができる。 Therefore, the DC voltage applied from the DC power supply 60 to the edge ring 14 is adjusted. Specifically, the absolute value of the DC voltage is increased according to the amount of consumption of the edge ring 14. The consumption amount of the edge ring 14 is the plasma processing time of the wafer W, the number of processed wafers W, the thickness of the edge ring 14 measured by the measuring instrument, and the electrical characteristics around the edge ring 14 measured by the measuring instrument (for example). Determined based on changes in the voltage and current values of arbitrary points around the edge ring 14 or changes in the electrical characteristics of the edge ring 14 (for example, the resistance value of the edge ring 14) measured by a measuring instrument. NS. Then, as described above, the DC voltage is adjusted to the sum of the absolute value of the self-bias voltage Vdc and the set value ΔV, that is, − (| Vdc | + ΔV). Then, as shown in FIG. 5, the tilt angle becomes large and changes to the outer side. As a result, the tilt angle can be corrected to a desired value in the edge region of the wafer W and above the edge ring 14, and the incident direction of the ions can be corrected.

一方、エッジリング１４の消耗が進むにつれ、直流電圧の絶対値が高くなっていく。そして、直流電圧の絶対値が高くなり過ぎると、ウェハＷとエッジリング１４との間で放電が生じる場合がある。例えば、直流電圧の絶対値が、ウェハＷとエッジリング１４との間の電位差に達すると、放電が生じ得る。 On the other hand, as the wear of the edge ring 14 progresses, the absolute value of the DC voltage increases. If the absolute value of the DC voltage becomes too high, a discharge may occur between the wafer W and the edge ring 14. For example, when the absolute value of the DC voltage reaches the potential difference between the wafer W and the edge ring 14, a discharge can occur.

そこで、直流電圧の絶対値が予め定められた値に達すると、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整して、直流電圧とチルト角度との相関を、チルト角度が大きくなる側にオフセットする。このようにチルト角度がオフセットされると、エッジリング１４の消耗が更に進んでも、直流電圧を調整して、チルト角度を所望の値（アウター側）に補正することができる。なお、インピーダンスを調整するタイミングは、エッジリング１４の消耗量が予め定められた値になった際であってもよい。エッジリング１４の消耗量は、ウェハＷの処理時間や測定器によって測定された厚みに基づいて、決定される。 Therefore, when the absolute value of the DC voltage reaches a predetermined value, the impedance of the second RF filter 63 is adjusted to offset the correlation between the DC voltage and the tilt angle to the side where the tilt angle becomes larger. When the tilt angle is offset in this way, even if the edge ring 14 is further consumed, the DC voltage can be adjusted to correct the tilt angle to a desired value (outer side). The timing for adjusting the impedance may be when the amount of wear of the edge ring 14 reaches a predetermined value. The amount of wear of the edge ring 14 is determined based on the processing time of the wafer W and the thickness measured by the measuring instrument.

以上のように本実施形態によれば、直流電源６０からの直流電圧の調整と第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整を繰り返し行うことで、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、チルト角度を適切に制御することができ、すなわち、イオンの入射方向を適切に調整することができるので、プラズマ処理を均一に行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the tilt angle adjustment range can be increased by repeatedly adjusting the DC voltage from the DC power supply 60 and adjusting the impedance of the second RF filter 63. Therefore, the tilt angle can be appropriately controlled, that is, the incident direction of the ions can be appropriately adjusted, so that the plasma processing can be performed uniformly.

また、従来、例えば直流電源６０からの直流電圧のみでチルト角度を制御しようとすると、直流電圧の絶対値が上限に達すると、エッジリング１４を交換する必要があった。この点、本実施形態では、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整を行うことで、エッジリング１４を交換することなく、チルト角度の調整範囲を大きくすることができる。したがって、エッジリング１４の交換間隔を長くして、その交換頻度を抑えることができる。 Further, conventionally, when trying to control the tilt angle only by the DC voltage from the DC power supply 60, for example, when the absolute value of the DC voltage reaches the upper limit, it is necessary to replace the edge ring 14. In this respect, in the present embodiment, by adjusting the impedance of the second RF filter 63, the tilt angle adjustment range can be increased without replacing the edge ring 14. Therefore, the replacement interval of the edge ring 14 can be lengthened to reduce the replacement frequency.

＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、直流電源６０からの直流電圧の調整を行った後、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスの調整を行ったが、この順序は反対でもよい。すなわち、インピーダンスの調整を行った後、直流電圧の調整を行ってもよい。更に、直流電圧の調整とインピーダンスの調整を同時に行ってもよい。或いは、直流電圧の調整のみを行ってチルト角度を制御してもよいし、インピーダンスの調整のみを行ってチルト角度を制御してもよい。 <Other embodiments>
In the above embodiment, the impedance of the second RF filter 63 is adjusted after adjusting the DC voltage from the DC power supply 60, but the order may be reversed. That is, after adjusting the impedance, the DC voltage may be adjusted. Further, the DC voltage may be adjusted and the impedance may be adjusted at the same time. Alternatively, the tilt angle may be controlled by adjusting only the DC voltage, or the tilt angle may be controlled by adjusting only the impedance.

例えば、図６に示すようにエッジリング１４には、上記直流電源６０及び切替ユニット６１が接続されていない場合もある。かかる場合であっても、図７に示すように第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを調整するだけで、チルト角度を制御することができる。なお、図７の縦軸はチルト角度を示し、横軸はインピーダンスを示している。図７に示す例では、インピーダンスとチルト角度は比例関係にある。また、図７に示す例では、インピーダンスを大きくすることにより、チルト角度を大きくしているが、第２のＲＦフィルタ６３の構成によっては、インピーダンスを大きくすることにより、チルト角度を小さくすることも可能である。インピーダンスとチルト角度の関係性は、第２のＲＦフィルタ６３の設計に依存するため、限定されるものではない。 For example, as shown in FIG. 6, the DC power supply 60 and the switching unit 61 may not be connected to the edge ring 14. Even in such a case, the tilt angle can be controlled only by adjusting the impedance of the second RF filter 63 as shown in FIG. 7. The vertical axis of FIG. 7 indicates the tilt angle, and the horizontal axis indicates the impedance. In the example shown in FIG. 7, the impedance and the tilt angle are in a proportional relationship. Further, in the example shown in FIG. 7, the tilt angle is increased by increasing the impedance, but depending on the configuration of the second RF filter 63, the tilt angle may be decreased by increasing the impedance. It is possible. The relationship between the impedance and the tilt angle is not limited because it depends on the design of the second RF filter 63.

以上の実施形態では、直流電源６０は、切替ユニット６１、第１のＲＦフィルタ６２、及び第２のＲＦフィルタ６３を介して、エッジリング１４に接続されていたが、エッジリング１４に直流電圧を印加する電源系はこれに限定されない。例えば、直流電源６０は、切替ユニット６１、第２のＲＦフィルタ６３、第１のＲＦフィルタ６２、及び下部電極１２を介して、エッジリング１４に電気的に接続されていてもよい。かかる場合、下部電極１２とエッジリング１４は直接電気的に結合し、エッジリング１４の自己バイアス電圧は下部電極１２の自己バイアス電圧と同じになる。 In the above embodiment, the DC power supply 60 is connected to the edge ring 14 via the switching unit 61, the first RF filter 62, and the second RF filter 63, but a DC voltage is applied to the edge ring 14. The power supply system to be applied is not limited to this. For example, the DC power supply 60 may be electrically connected to the edge ring 14 via the switching unit 61, the second RF filter 63, the first RF filter 62, and the lower electrode 12. In such a case, the lower electrode 12 and the edge ring 14 are directly electrically coupled, and the self-bias voltage of the edge ring 14 becomes the same as the self-bias voltage of the lower electrode 12.

ここで、下部電極１２とエッジリング１４が直接電気的に結合している場合、例えばハード構造で決定されるエッジリング１４下の容量等により、エッジリング１４上のシース厚みを調整できず、直流電圧を印加していないにも関わらずアウターチルトの状態が起こり得る。この点、本開示では、直流電源６０からの直流電圧と、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスとを調整して、チルト角度を制御することができるので、当該チルト角度をインナー側に調整することができる。 Here, when the lower electrode 12 and the edge ring 14 are directly electrically coupled, the sheath thickness on the edge ring 14 cannot be adjusted due to, for example, the capacitance under the edge ring 14 determined by the hard structure, and direct current is applied. An outer tilt condition can occur even though no voltage is applied. In this regard, in the present disclosure, the tilt angle can be controlled by adjusting the DC voltage from the DC power supply 60 and the impedance of the second RF filter 63, so that the tilt angle is adjusted to the inner side. Can be done.

以上の実施形態では、第２のＲＦフィルタ６３のインピーダンスを可変にしたが、第１のＲＦフィルタ６２のインピーダンスを可変にしてもよいし、ＲＦフィルタ６２、６３の両方のインピーダンスを可変にしてもよい。また、以上の実施形態では、直流電源６０に対して２つのＲＦフィルタ６２、６３を設けたが、ＲＦフィルタの数はこれに限定されず、例えば１つであってもよい。 In the above embodiment, the impedance of the second RF filter 63 is made variable, but the impedance of the first RF filter 62 may be made variable, or the impedance of both the RF filters 62 and 63 may be made variable. good. Further, in the above embodiment, two RF filters 62 and 63 are provided for the DC power supply 60, but the number of RF filters is not limited to this, and may be one, for example.

以上の実施形態のプラズマ処理装置１は容量結合型のプラズマ処理装置であったが、本開示が適用されるプラズマ処理装置はこれに限定されない。例えばプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよい。 The plasma processing apparatus 1 of the above embodiment is a capacitive coupling type plasma processing apparatus, but the plasma processing apparatus to which the present disclosure is applied is not limited to this. For example, the plasma processing apparatus may be an inductively coupled plasma processing apparatus.

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The above embodiments may be omitted, replaced or modified in various forms without departing from the scope of the appended claims and their gist.

１プラズマ処理装置
１０チャンバ
１１ステージ
１２下部電極
１３静電チャック
１４エッジリング
５０第１の高周波電源
５１第２の高周波電源
６０直流電源
６２第１のＲＦフィルタ
６３第２のＲＦフィルタ
１００制御部
Ｗウェハ 1 Plasma processing device 10 Chamber 11 Stage 12 Lower electrode 13 Electrostatic chuck 14 Edge ring 50 First high frequency power supply 51 Second high frequency power supply 60 DC power supply 62 First RF filter 63 Second RF filter 100 Control unit W wafer

Claims

It is a device that performs plasma processing on the substrate.
With the chamber
It is a stage provided inside the chamber, and is arranged on the electrostatic chuck so as to surround the electrode, the electrostatic chuck provided on the electrode, and the substrate mounted on the electrostatic chuck. With the stage having an edge ring
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to generate plasma from the gas inside the chamber, and
A DC power supply that applies a negative DC voltage to the edge ring,
RF filter with variable impedance and
A control unit that controls the DC voltage and the impedance,
Prepare
The control unit
(A) A step of adjusting the DC voltage applied to the edge ring according to the amount of wear of the edge ring, and
(B) When the DC voltage or the consumption amount of the edge ring reaches a predetermined value, the step of adjusting the impedance and the step of adjusting the impedance.
A plasma processing apparatus that controls the apparatus to perform processing including.

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit adjusts the impedance in the step (b) after the absolute value of the DC voltage in the step (a) reaches an upper limit value.

The control unit
In the step (a), the DC voltage is adjusted so as to correct the tilt angle in the edge region of the substrate mounted on the electrostatic chuck to a desired value.
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein in the step (b), the impedance is adjusted so that the tilt angle is set to a desired value.

The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit calculates the consumption amount of the edge ring based on the plasma processing time of the substrate.

Further provided with a measuring instrument for measuring the thickness of the edge ring,
The control unit calculates the difference between the initial thickness of the edge ring measured in advance and the thickness of the edge ring after plasma treatment as the consumption amount of the edge ring using the measuring device. The plasma processing apparatus according to any one of 1 to 3.

Further provided with a measuring instrument for measuring the electrical characteristics of the edge ring or the periphery of the edge ring.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit calculates the consumption amount of the edge ring based on the change in the electrical characteristics by using the measuring instrument.

The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the DC power supply is connected to the edge ring via the RF filter.

The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the DC power supply is connected to the edge ring via the RF filter and the electrode.

The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising one or more second RF filters different from the RF filter having a variable impedance.

It is a method of performing plasma processing on a substrate using a plasma processing device.
The plasma processing device is
With the chamber
It is a stage provided inside the chamber, and is arranged on the electrostatic chuck so as to surround the electrode, the electrostatic chuck provided on the electrode, and the substrate mounted on the electrostatic chuck. With the stage having an edge ring
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to generate plasma from the gas inside the chamber, and
A DC power supply that applies a negative DC voltage to the edge ring,
RF filter with variable impedance and
With
The method is
(A) A step of adjusting the DC voltage applied to the edge ring according to the amount of wear of the edge ring, and
(B) When the DC voltage or the consumption amount of the edge ring reaches a predetermined value, the step of adjusting the impedance and the step of adjusting the impedance.
Plasma processing methods, including.