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JP6643950B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマ処理方法に関する。
プラズマ処理装置において、均一なプラズマを生成し、均一なプロセスを実現することは重要である。そこで、例えば平行平板型のプラズマ処理装置において、上部電極を外側及び内側に分け、それぞれに直流電圧を印加させてプラズマ密度を制御し、均一なプロセスを実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００９−２３９０１２号公報
プラズマ密度を制御してもプロセスが不均一になる現象の一つに、所謂チルティング（Ｔｉｌｔｉｎｇ）がある。チルティングは、プラズマ処理装置において被対象膜をエッチングする場合に、垂直にエッチングされるべきホールやラインの形状に傾きが生じる現象である。チルティングの発生原因は、被処理基板の外周部及び被処理基板の外側に設置したリング状のフォーカスリングの構造及び材質の違いにより、被処理基板の外周部の上部とフォーカスリングの上部とに形成されるプラズマシース（以下、「シース」という。）の厚さが異なることによる。つまり、シースの厚さが異なることによりプラズマとシースとの界面に傾斜が生じ、傾斜部分においてイオンの入射角が斜めになるために、ホール等のエッチング形状の垂直性が妨げられ、チルティングが生じる。
さらに、フォーカスリングの消耗による経時変化によって、被処理基板の外周部の上部及びフォーカスリングの上部のシースの界面の傾斜が変動することによりイオンの入射角が変動し、チルティングの状態が変わる。チルティングの傾斜角度が許容値を超えると、エッチング形状が悪化するため歩留まりが低下する。このため、チルティングの傾斜角度が許容値を超える前にフォーカスリングを交換する必要がある。換言すれば、チルティング角度の変化量が小さければ、フォーカスリングの消耗による経時変化があってもフォーカスリングの交換は不要である。この結果、フォーカスリングの寿命が延びることになる。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、チルティング角度の変化量が許容範囲内で低下させることを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する下部電極と、前記下部電極の周囲に配置されるフォーカスリングと、前記処理容器内で前記下部電極に対向して配置される内側上部電極と、前記処理容器内で前記内側上部電極から電気的に絶縁して該内側上部電極の外側に配置される外側上部電極と、前記内側上部電極と前記外側上部電極との間であって、かつ前記フォーカスリングの上方に配置される石英部材と、前記内側上部電極及び前記外側上部電極と前記下部電極との間の処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、高周波放電によって前記処理ガスのプラズマを生成するための第１高周波の電力を前記下部電極もしくは前記内側上部電極及び前記外側上部電極に印加する第１高周波給電部と、前記外側上部電極に可変の第１直流電圧を印加する第１の直流給電部と、前記第１直流電圧を制御する制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、前記制御部は、チルティング角度の変化量を低下するように、前記第１直流電圧を制御する、プラズマ処理方法が提供される。
一の側面によれば、チルティング角度の変化量が許容範囲内で低下させることができる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面の一例を示す図。 一実施形態に係る石英部材の有無とチルティングの結果の一例を示す図。 一実施形態に係る外側ＤＣの制御とチルティングの結果の一例を示す図。 一実施形態に係る外側ＤＣの制御に対するプラズマの電子密度の一例を示す図。 一実施形態に係る外側ＤＣの制御に対するエッチングレートの一例を示す図。 一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るプロセスとチルティングの許容角度とを対応させて記憶したテーブルの一例を示す図。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［プラズマ処理装置］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の構成の一例について、図１のプラズマ処理装置１の縦断面の一例を参照しながら説明する。本実施形態では、プラズマ処理装置１の一例として容量結合型プラズマ処理装置を挙げて説明する。本実施形態にかかるプラズマ処理装置１にて実行されるプラズマ処理は、特に限定されないが、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）に対するエッチング処理やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法による成膜処理が挙げられる。
プラズマ処理装置１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理容器１０を有する。処理容器１０は電気的に接地されている。処理容器１０の内部には載置台１１が配置されている。載置台１１のステージ１２は、支持体１３により支持され、その上部位置に、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック１４が設けられている。静電チャック１４は、絶縁体１４ｂの間にチャック電極１４ａを挟み込んだ構造となっている。チャック電極１４ａには直流電源３０が接続されている。直流電源３０からチャック電極１４ａに直流が供給されると、クーロン力が発生し、ウェハＷが静電チャック１４に静電吸着され、これにより、ウェハＷが載置台１１に保持される。直流電源３０から供給される直流電流のオン・オフは、スイッチ３１により制御される。
静電チャック１４の外縁部には、エッチングの面内均一性を高めるために、リング状のフォーカスリング１５が配置されている。フォーカスリング１５は、例えばシリコンＳｉから形成されている。
載置台１１には、整合器３３を介して接続された第１高周波電源３２から、例えば４０ＭＨｚの第１高周波の電力が印加される。第１高周波の電力は、プラズマの生成に寄与する。また、載置台１１には、整合器３５を介して接続された第２高周波電源３４から、例えば１３．５６ＭＨｚの第２高周波の電力が印加される。第２高周波の電力は、ウェハＷに対するイオンの引き込みに寄与する。かかる構成により、載置台１１は、下部電極として機能する。
整合器３３は、第１高周波電源３２の内部（または出力）インピーダンスと、プラズマ側からの負荷インピーダンスとを整合させる。整合器３５は、第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスと、プラズマ側からの負荷インピーダンスとを整合させる。これにより、処理容器１０内にプラズマが生成されているとき、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４についての内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致する。
処理容器１０の天井面には、ガスを処理容器１０の内部にシャワー状に供給するガスシャワーヘッド２１が設けられている。ガスシャワーヘッド２１には、載置台１１と平行に向かい合う円盤状の内側上部電極２１ｉが設けられている。内側上部電極２１ｉの外側には、リング状の外側上部電極２１ｏが内側上部電極２１ｉと同心状に設けられている。内側上部電極２１ｉはウェハＷの上方に位置し、ウェハＷと同程度の直径を有している。
内側上部電極２１ｉと外側上部電極２１ｏとの間には、たとえばリング状の石英部材２２が挿入されている。石英部材２２により、内側上部電極２１ｉと外側上部電極２１ｏとは互いに電気的に絶縁されている。石英部材２２はフォーカスリング１５の上方に位置し、フォーカスリング１５と同程度又はそれ以下の幅ｗを有している。外側上部電極２１ｏはフォーカスリング１５よりも外側に位置する。
ガスシャワーヘッド２１の内部には、拡散室２４及び多数のガス流路２５が形成されている。ガス供給部３９から出力されたガスは、ガス導入口２３を介して拡散室２４へと導入される。拡散室２４にて拡散されたガスは、多数のガス流路２５を通って多数のガス穴２６から処理容器１０の内部に導入される。内側上部電極２１ｉと同様に、外側上部電極２１ｏの内部にガス流路を形成し、外側上部電極２１ｏからもガスを供給できるようにしてもよい。
ガスシャワーヘッド２１は、載置台１１に対向して平行に配置されており、載置台１１の下部電極に対して上部電極の機能を有する。上部電極のうち、内側上部電極２１ｉは、載置台１１と真正面に向かい合う電極板２１ｄと、電極板２１ｄを上から着脱可能に支持する電極支持体２１ｕとを有している。電極板２１ｄの材質は、プロセスへの影響が少なく、かつ良好なＤＣ印加特性を維持できるＳiあるいはＳiＣ等のシリコン含有導電材が好ましい。電極支持体２１ｕはアルマイト処理されたアルミニウムで構成されてよい。
同様に、外側上部電極２１ｏは、電極板２１ｄの外周側であって同一面内に設けられた電極板２１ｂと、電極板２１ｂを上から着脱可能に支持する電極支持体２１ｔとを有している。電極板２１ｂ及び電極支持体２１ｔの材質は、内側上部電極２１ｉの電極板２１ｄ及び電極支持体２１ｕのそれぞれと同じであってもよい。
処理容器１０の外部には、外側上部電極２１ｏに可変の第１直流電圧（以下、「外側ＤＣ」又は「Ｏｕｔｅｒ ＤＣ」ともいう。）を出力する可変直流電源４０と、内側上部電極２１ｉに可変の第２直流電圧（以下、「内側ＤＣ」又は「Ｉｎｎｅｒ ＤＣ」ともいう。）を出力する可変直流電源４１が設けられている。
可変直流電源４０の出力端子は、オン・オフ切替スイッチ４２及びフィルタ回路４３を介して外側上部電極２１ｏに電気的に接続されている。可変直流電源４０が出力した外側ＤＣは、フィルタ回路４３に通され、外側上部電極２１ｏに印加される。一方、フィルタ回路４３は、載置台１１から処理空間Ｐ及び外側上部電極２１ｏを通って直流給電ライン４６に入ってくる高周波を接地ラインへ流して可変直流電源４０側へ流さないように機能する。
可変直流電源４１の出力端子は、オン・オフ切替スイッチ４４及びフィルタ回路４５を介して内側上部電極２１ｉに電気的に接続されている。可変直流電源４１が出力した内側ＤＣは、フィルタ回路４５に通され、内側上部電極２１ｉに印加される。一方、フィルタ回路４５は、載置台１１から処理空間Ｐ及び内側上部電極２１ｉを通って直流給電ライン４７に入ってくる高周波を接地ラインへ流して可変直流電源４１側へ流さないように機能する。
なお、可変直流電源４０は、外側上部電極２１ｏに可変の第１直流電圧を印加する第１の直流給電部の一例である。可変直流電源４１は、内側上部電極２１ｉに可変の第２の直流電圧を印加する第２の直流給電部の一例である。
処理容器１０の底面には排気口２８が形成されており、排気口２８に接続された排気装置３６によって処理容器１０の内部が排気される。これによって、処理容器１０の内部は所定の真空度に制御される。
処理容器１０の側壁には、ゲートバルブ２７が設けられている。ゲートバルブ２７は、処理容器１０へのウェハＷの搬入及び処理容器１０からのウェハＷの搬出を行う際に開閉する。
プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４を有している。
ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３又はＨＤＤ１０４に格納されたレシピに従って、後述されるエッチング等の所望の処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波の電力や電圧、各種ガス流量、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、静電チャック温度など）、チラーの温度などが記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶領域の所定位置にセットするようにしてもよい。
かかる構成のプラズマ処理装置１においてエッチング処理を行う際には、まず、ウェハＷが、搬送アーム上に保持された状態で、開口されたゲートバルブ２７から処理容器１０内に搬入される。ゲートバルブ２７は、ウェハＷを搬入後に閉じられる。処理容器１０内の圧力は、排気装置３６により減圧され、これにより、処理容器１０は所定の真空状態になる。
ウェハＷは、静電チャック１４の上方でプッシャーピンにより保持され、プッシャーピンが降下することにより静電チャック１４上に載置される。静電チャック１４のチャック電極１４ａに直流電源３０から所望の電流が供給され、これにより、ウェハＷは、静電チャック１４上に静電吸着される。
また、所望のガスが、ガスシャワーヘッド２１から処理容器１０内に導入され、高周波電源３２，３４から各周波数の高周波の電力が載置台１１に印加される。また、可変直流電源４０から外側ＤＣが外側上部電極２１ｏに印加され、可変直流電源４１から内側ＤＣが内側上部電極２１ｉに印加される。
導入されたエッチングガスは、高周波の電力により解離及び電離され、これにより、プラズマが生成される。生成されたプラズマの作用によりウェハＷに所望のプラズマ処理が行われる。エッチング終了後、ウェハＷは、搬送アーム上に保持され、開かれたゲートバルブ２７から処理容器１０の外部に搬出される。
［フォーカスリング上方の石英部材］
本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２が設けられている。図２は、石英部材２２の有無とチルティングの結果の一例を示す。図２の右側は、内側上部電極２１ｉと外側上部電極２１ｏとの間に１０ｍｍの石英部材２２が設けられている本実施形態の構成におけるフォーカスリング１５の消耗とチルティングの結果の一例を示す。図２の左側は、内側上部電極２１ｉと外側上部電極２１ｏとの間に石英部材２２が設けられていない比較例の構成におけるフォーカスリング１５の消耗とチルティングの結果の一例を示す。
本実験のプロセス条件としては、周波数が４０ＭＨｚの第１高周波の電力及び３．２ＭＨｚの第２高周波の電力を下部電極に印加し、フッ素含有ガスを供給してプラズマを生成し、プラズマの作用によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）をエッチングする。また、外側上部電極２１ｏに５００Ｖの外側ＤＣを印加し、内側上部電極２１ｉに５００Ｖの内側ＤＣを印加する。
ここで、チルティング角度θは、図２に示すように、ホールの断面形状の開口部の直径（トップＣＤ：ＴＯＰ ＣＤ）の中心ＴＣと底部の直径（ボトムＣＤ：ＢＴＭ ＣＤ）の中心ＢＣとを結んだ線とホールの垂直方向の線とがなす角度である。チルティング角度θがマイナス値のとき、エッチングの垂直方向に対してエッチング形状が内側に傾斜していることを示し、プラス値のとき、エッチングの垂直方向に対してエッチング形状が外側に傾斜していることを示す。
図２の右側に示す、本実施形態に係る石英部材２２があるときのエッチング結果では、フォーカスリング１５の消耗時間が０ｈ（新品のフォーカスリング１５）のときのチルティング角度θは、−０．０２（ｄｅｇ）であった。また、フォーカスリング１５の消耗時間が２００ｈのときのチルティング角度θは、−０．４３（ｄｅｇ）であった。
これに対して、図２の左側に示す、比較例に係る石英部材がないときのエッチング結果では、フォーカスリング１５の消耗時間が０ｈのときのチルティング角度θは、０．００（ｄｅｇ）であり、フォーカスリング１５の消耗時間が２００ｈのときのチルティング角度θは、−０．６３（ｄｅｇ）であった。なお、ここでは、ウェハＷの外周部の半径１５０ｍｍの近傍におけるチルティング角度θが計測されている。
以上から、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２が設けられた本実施形態の構成では、石英部材２２が設けられていない比較例の構成と比較して、フォーカスリング１５が消耗した場合においてもチルティング角度θが小さくなることがわかる。つまり、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２が設けられた本実施形態の構成では、ホールのエッチング形状の垂直性が保たれ易くなることがわかる。
以上から、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２を設けることで、チルティング角度の変化量を小さくすることができる。これにより、フォーカスリング１５の交換時期を遅らせることができる。つまり、本実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２を設けることで、フォーカスリング１５の寿命を延ばすことができる。
［外側ＤＣの制御］
次に、外側ＤＣを可変に制御したときのチルティングの結果について説明する。図３では、外側上部電極２１ｏに印加される外側ＤＣ（Ｏｕｔｅｒ ＣＤ）が１５０Ｖ、５００Ｖ、１０００Ｖに制御されたときのチルティング角度θの結果の一例を示す。なお、本実験においては、外側ＤＣは可変に制御されるが、内側上部電極２１ｉに印加される内側ＤＣは固定して５００Ｖに制御される。
図３のグラフの横軸は、フォーカスリング１５の消耗時間（ｈ）を示し、縦軸は、ウェハ外周部におけるチルティング角度θを示す。なお、ここでは、ウェハＷ外周部（半径１５０ｍｍの近傍）におけるチルティング角度θ（ｄｅｇ）が計測される。
図３の直線ａは、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２が設けられていない比較例（外側ＤＣ５００Ｖ、内側ＤＣ５００Ｖ）の場合のフォーカスリング１５の消耗とチルティング角度θとの関係を示す。
図３の直線ｂ、ｃ、ｄは、フォーカスリング１５の上方に、幅ｗが１０ｍｍの石英部材２２が設けられている本実施形態の場合のフォーカスリング１５の消耗とチルティング角度との関係を示す。このうち、直線ｂは、外側ＤＣが５００Ｖ、内側ＤＣが５００Ｖに制御されている場合を示す。直線ｃは、外側ＤＣが１５０Ｖ、内側ＤＣが５００Ｖに制御されている場合を示す。直線ｄは、外側ＤＣが１０００Ｖ、内側ＤＣが５００Ｖに制御されている場合を示す。
この結果、外側ＤＣを可変に制御することで、チルティング角度を制御できることがわかる。また、外側ＤＣを可変に制御することで、チルティング角度の変化量を制御できることがわかる。つまり、チルティング角度の変化量は、内側ＤＣが固定電圧値に制御されている場合、外側ＤＣが大きい程小さくなることがわかる。つまり、外側ＤＣを制御することで、フォーカスリング１５が消耗しても、チルティング角度の変動を低減できる。
よって、制御部１００は、プロセスに応じて許容されるチルティング角度が異なることを考慮して、プロセス毎に外側ＤＣの設定値を変えることで、チルティング角度をプロセス毎の許容範囲内に制御することで、フォーカスリング１５の交換タイミングを延ばし、フォーカスリング１５の寿命を長くすることができる。
［外側ＤＣの制御によるプロセス制御］
次に、外側ＤＣの制御によるプロセス制御について図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る外側上部電極２１ｏに印加する外側ＤＣの制御に対するプラズマの電子密度Ｎｅの一例を示す。図５は、本実施形態に係る外側上部電極２１ｏに印加する外側ＤＣの制御に対するエッチングレートの一例を示す。
図４及び図５の実験におけるプロセス条件としては、周波数が４０ＭＨｚの第１高周波の電力及び３．２ＭＨｚの第２高周波の電力を下部電極に印加し、フッ素含有ガスを供給してプラズマを生成し、プラズマの作用によりシリコン酸化膜をエッチングする。また、外側上部電極２１ｏに５００Ｖの外側ＤＣを印加し、内側上部電極２１ｉに５００Ｖの内側ＤＣを印加した後、内側ＤＣを固定に制御した状態で外側ＤＣを５００Ｖから１０００Ｖに変化させる。
図４のグラフの横軸は、ウェハＷの径方向の位置を示し、縦軸は、プラズマの電子密度Ｎｅを示す。中心０ｍｍから半径１５０ｍｍの位置にウェハＷが載置されている。ウェハＷの外周部は１５０ｍｍ付近である。中心０ｍｍから半径１５０ｍｍ〜１７５ｍｍの位置にリング状のフォーカスリングが設置されている。この結果、図４に示すように、石英部材２２を設けたときのプラズマの電子密度Ｎｅを示す線ｆ１、ｆ２は、石英部材２２を設けていないときのプラズマの電子密度を示す線ｅと比較して、ウェハＷの中心側（特に図４の領域Ａ）において外側ＤＣを上げたときに変動が少なく、プラズマの電子密度Ｎｅの均一性が保たれていることがわかる。つまり、石英部材２２を設けることで、外側ＤＣを上げたときのウェハＷの中心側のプラズマの電子密度Ｎｅの変動を抑えつつ、ウェハＷの外周部から外側のプラズマの電子密度Ｎｅを制御できることがわかる。
なお、石英部材２２の幅ｗが１０ｍｍ及び２０ｍｍのいずれの場合も、プラズマの電子密度Ｎｅの制御性についてほぼ同じ効果が得られている。
図５のグラフの横軸は、ウェハＷの径方向の位置を示し、縦軸は、シリコン酸化膜のエッチングレートＥＲを示す。この結果、石英部材２２を設けているときのエッチングレートＥＲを示す線ｈ１、ｈ２は、石英部材２２を設けていないときのエッチングレートＥＲを示す線ｇと比較して、ウェハＷの中心側（特に図５の領域Ｂ）において外側ＤＣを上げたときに変動が少なく、エッチングレートＥＲの均一性が保たれていることがわかる。つまり、石英部材２２を設けることで、外側ＤＣを上げたときのウェハＷの中心側のエッチングレートＥＲの変動を抑えつつ、ウェハＷの外周部のエッチングレートＥＲを制御できることがわかる。
なお、石英部材２２の幅ｗが１０ｍｍ及び２０ｍｍのいずれの場合も、エッチングレートＥＲの制御性についてほぼ同じ効果が得られている。
上記実験では、内側上部電極２１ｉに印加する内側ＤＣを５００Ｖに制御した。このように、内側上部電極２１ｉに内側ＤＣを印加することで、外側上部電極２１ｏに外側ＤＣを印加したときのウェハＷの中心側へのエッチングレートＥＲやプラズマの電子密度Ｎｅへの影響を小さくすることができる。
［プラズマ処理方法］
次に、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１を用いて行われるプラズマ処理方法について、図６及び図7を参照しながら説明する。図６は、本実施形態にかかるプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係るプロセスとチルティングの許容角度とを対応させたテーブルの一例である。
以下に説明するプラズマ処理方法は、制御部１００のＣＰＵ１０１により実行される。図７のテーブルは、制御部１００のＲＡＭ１０３又はＨＤＤ１０４に記憶されていて、ＣＰＵ１０１が本処理を実行する際にＣＰＵ１０１により参照される。
図６の処理が開始されると、制御部１００は、ＲＡＭ１０３又はＨＤＤ１０４に記憶されたレシピ及びテーブルを読み込む（ステップＳ１０）。これにより制御部１００は、次に実行するプロセス及び該プロセスに応じたチルティングの許容角度を判定する。
次に、制御部１００は、次に実行するプロセスに対応するチルティングの許容角度内にチルティング角度θの変化量を低下するように、外側上部電極２１ｏに印加する外側ＤＣを制御する（ステップＳ１２）。このとき、制御部１００は、図３に示すように、チルティングの許容角度の範囲が小さい程、外側上部電極２１ｏに印加する外側ＤＣを大きく制御することが好ましい。
次に、制御部１００は、内側上部電極２１ｉに印加する内側ＤＣを制御する（ステップＳ１４）。本実施形態では、制御部１００は、内側ＤＣを固定して制御するが、可変に制御してもよい。次に、制御部１００は、ガスの供給、第１及び第２の高周波の電力を制御する(ステップＳ１６)。
次に、制御部１００は、ウェハＷを搬入し、プラズマプロセスを実行する(ステップＳ１８)。例えば、本実施形態ではプラズマエッチングが実行される。次に、制御部１００は、プラズマプロセスが終了したかを判定し（ステップＳ２０）、終了したと判定するとステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２において、制御部１００は、チルティング角度θが許容範囲内であるかを判定する。制御部１００は、チルティング角度θが許容範囲外であると判定した場合、フォーカスリング１５の交換を促すアラームを出力し、本処理を終了する。
一方、ステップＳ２２において、制御部１００は、チルティング角度が許容範囲内であると判定した場合、次のプロセスがあるかを判定する(ステップＳ２４)。制御部１００は、次のプロセスがないと判定した場合、本処理を終了する。一方、制御部１００は、次のプロセスがあると判定した場合、前回のプロセスと同じであるかを判定する（ステップＳ２６）。制御部１００は、前回のプロセスと同じであると判定した場合、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４以降の処理を繰り返し、次のプロセスを実行する。
一方、制御部１００は、ステップＳ２６において前回のプロセスと同じでないと判定した場合、ステップＳ１２に戻る。制御部１００は、テーブルを参照して、次に実行するプロセスに対応するチルティングの許容角度内にチルティング角度θの変化量を低下するように、外側上部電極２１ｏに印加する外側ＤＣを制御する（ステップＳ１２）。次に、制御部１００は、ステップＳ１４以降の処理を繰り返し、次のプロセスを実行する。
以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理方法によれば、制御部１００は、フォーカスリング１５の上方に石英部材２２を設けられた本実施形態に係るプラズマ処理装置１を用いて、チルティング角度θの変化量を低下するように外側ＤＣを制御する。これによりフォーカスリング１５が消耗により経時変化しても、チルティング角度θの変化量を小さくすることで、フォーカスリング１５の寿命を延ばすことができる。
また、フォーカスリング１５の上方の石英部材２２によって、外側ＤＣの制御によってウェハＷの中心側のプラズマの電子密度ＮｅやエッチングレートＥＲが変動することを抑制できる。内側ＤＣの制御により、ウェハＷの中心側のエッチングレートＥＲやプラズマの電子密度Ｎｅ分布の変動を更に抑制できる。
つまり、本実施形態に係るプラズマ処理装置１を用いたプラズマ処理方法によれば、主に外側ＤＣの制御により、ウェハＷの中心側のプラズマの均一性やエッチングレートの変動を抑制しつつ、ウェハＷの外周側のプラズマの電子密度Ｎｅやエッチングレートの制御性を高めることができる。また、チルティング角度θの変化量を低下させることでエッチングの垂直性を高め、フォーカスリングの交換時期を遅らせることができ、フォーカスリングの寿命を延ばすことができる。
以上、プラズマ処理方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、本発明に係るプラズマ処理方法は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)処理装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用可能である。その他のプラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)処理装置、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）処理装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）処理装置等であってもよい。
本明細書では、エッチング対象の基板としてウェハＷについて説明したが、これに限らず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１１ 載置台（下部電極）
１４ 静電チャック
１５ フォーカスリング
２１ ガスシャワーヘッド（上部電極）
２１ｉ 内側上部電極
２１ｏ 外側上部電極
２１ｄ 電極板
２１ｕ 電極支持体
２１ｂ 電極板
２１ｔ 電極支持体
２２ 石英部材
３２ 第１高周波電源
３４ 第２高周波電源
３９ ガス供給部
１００ 制御部

Claims (3)

  1. 真空排気可能な処理容器と、
    前記処理容器内で被処理基板を載置する下部電極と、
    前記下部電極の周囲に配置されるフォーカスリングと、
    前記処理容器内で前記下部電極に対向して配置される内側上部電極と、
    前記処理容器内で前記内側上部電極から電気的に絶縁して該内側上部電極の外側に配置される外側上部電極と、
    前記内側上部電極と前記外側上部電極との間であって、かつ前記フォーカスリングの上方に配置される石英部材と、
    前記内側上部電極及び前記外側上部電極と前記下部電極との間の処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
    高周波放電によって前記処理ガスのプラズマを生成するための第１高周波の電力を前記下部電極もしく前記内側上部電極及び前記外側上部電極に印加する第１高周波給電部と、
    前記外側上部電極に可変の第１直流電圧を印加する第１の直流給電部と、
    前記第１直流電圧を制御する制御部と、
    を有するプラズマ処理装置であって、
    前記制御部は、前記被処理基板に形成された凹部の断面形状の開口部の中心と底部の中心とを結んだ線と、前記開口部の中心から垂直方向に延びる線とがなす角度であるチルティング角度の変化量を低下するように、前記第１直流電圧を制御する、プラズマ処理方法。
  2. 前記内側上部電極に可変の第２の直流電圧を印加する第２の直流給電部を有する、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  3. 前記制御部は、プロセスの種類と、前記被処理基板に形成された凹部に発生するチルティングの許容角度とを対応付けた記憶部を参照して、実行するプロセスに対応する前記チルティングの許容角度内に前記チルティング角度の変化量を低下するように、前記第１直流電圧を制御する、
    請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
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