特許 5982206 下部電極、及びプラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982206

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】下部電極、及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20160818BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20160818BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/205

   H01L21/68 R

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-158842(P2012-158842)

(22)【出願日】2012年7月17日

(65)【公開番号】特開2014-22518(P2014-22518A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年4月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】山本 高志

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１０９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３２２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３０９１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３８８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００９３５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３０２、２１／３０６５−２１／３１、

２１／３６５、２１／４６１、２１／４６９、

２１／６７−２１／６８３、２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波電力が印加される導電性の基材と、
前記基材の上面に設けられて電極を覆う絶縁層を有し、前記電極に印加される電圧に基づいて、プラズマ処理の処理対象となる被処理基板を前記絶縁層に静電吸着する静電チャックと、
前記静電チャックの前記絶縁層の上面に、前記被処理基板の周囲を囲むように配設されたフォーカスリングと、
前記静電チャックの前記絶縁層のうち前記フォーカスリングと前記基材とに挟まれた部分に配設され、前記絶縁層を形成する絶縁材料にチタニアが所定の重量比率で配合された合成材料を用いて前記絶縁層の前記部分に直接形成された導電性の溶射膜と
を備え、
前記フォーカスリングと前記基材とは、前記溶射膜のみを介して、電気的に接続されることを特徴とする下部電極。

【請求項2】

前記溶射膜は、前記静電チャックの前記絶縁層のうち前記フォーカスリングと前記基材とに挟まれた部分の比抵抗が１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍとなるように、前記合成材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の下部電極。

【請求項3】

前記所定の重量比率は、１０〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２に記載の下部電極。

【請求項4】

前記溶射膜は、断面視ですり鉢形状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の下部電極。

【請求項5】

プラズマ処理空間を画成する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、被処理基板が載置される下部電極と、
前記プラズマ処理空間を介して前記下部電極と対向して配置された上部電極とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記下部電極は、
高周波電力が印加される導電性の基材と、
前記基材の上面に設けられて電極を覆う絶縁層を有し、前記電極に印加される電圧に基づいて前記被処理基板を前記絶縁層に静電吸着する静電チャックと、
前記静電チャックの前記絶縁層の上面に、前記被処理基板の周囲を囲むように配設されたフォーカスリングと、
前記静電チャックの前記絶縁層のうち前記フォーカスリングと前記基材とに挟まれた部分に配設され、前記絶縁層を形成する絶縁材料にチタニアが所定の重量比率で配合された合成材料を用いて前記絶縁層の前記部分に直接形成された導電性の溶射膜と
を備え、
前記フォーカスリングと前記基材とは、前記溶射膜のみを介して、電気的に接続されることを特徴とするプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の種々の側面及び実施形態は下部電極、及びプラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置としては、例えば薄膜の堆積処理を行うプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置や、エッチング処理を行うプラズマエッチング装置等が挙げられる。

【0003】

プラズマ処理装置は、例えば、プラズマ処理空間を画成する処理容器、処理容器内に設けられ、被処理基板が載置される下部電極、及びプラズマ処理空間を介して下部電極と対向して配置された上部電極などを備える。また、プラズマ処理装置の下部電極は、高周波電力が印加される導電性の基材、基材の上面に設けられて電極を覆う絶縁層を有し、絶縁層に被処理基板を静電吸着する静電チャック、及び静電チャックの絶縁層の上面に被処理基板の周囲を囲むように配設されたフォーカスリングなどを備える。

【0004】

ここで、プラズマ処理装置の下部電極においては、フォーカスリング及び被処理基板と下部電極の基材との間に比較的に大きな電位差が発生し、この電位差によって被処理基板と下部電極の基材又は周辺構造物との間に放電（アーキング）が発生する場合がある。被処理基板と下部電極の基材又は周辺構造物との間に放電が発生すると、被処理基板や被処理基板上のチップが損傷を受けてしまう。この点、特許文献１ではフォーカスリングと下部電極の基材との間の電位差を減少させるために、チタニアで形成された抵抗ピンを静電チャックの絶縁層に埋め込み、抵抗ピンを介してフォーカスリングと下部電極の基材とを電気的に接続することが開示されている。

【0005】

しかしながら、チタニアで形成された抵抗ピンを静電チャックの絶縁層に埋め込む従来技術では、放電の発生を防止することができるものの、静電チャックの絶縁層と抵抗ピンとの間でインピーダンスの局所的な偏りが生じるため、被処理基板の被処理面の均一性を維持することが困難となる。

【0006】

このような問題に対して、従来、抵抗ピンを用いることなく放電の発生を防止するために、静電チャックの絶縁層に導電性の溶射膜を設けることが知られている。例えば、特許文献２では、絶縁材料にチタニアが配合された合成材料を用いて形成された導電性の溶射膜を静電チャックの絶縁層全面に設け、この溶射膜に被処理基板を静電吸着することが開示されている。これによれば、チタニアを含む溶射膜を介して被処理基板と下部電極の基材とが電気的に接続されるので、被処理基板と下部電極の基材との間の電位差を減少させることができ、結果として、放電の発生を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２１０９５８号公報

【特許文献2】特開平９−６９５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、チタニアを含む溶射膜に被処理基板を静電吸着する従来技術では、放電の発生を防止することができるものの、チタン粒子によって被処理基板が汚染されるという問題がある。すなわち、従来技術では、チタニアを含む溶射膜に対して被処理基板を直接的に密着させるので、プラズマ処理中にチタニアから解離したチタン粒子によって被処理基板が汚染される恐れがある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一側面に係る下部電極は、導電性の基材と、静電チャックと、フォーカスリングと、導電性の溶射膜とを備える。導電性の基材は、高周波電力が印加される。静電チャックは、前記基材の上面に設けられて電極を覆う絶縁層を有し、プラズマ処理の処理対象となる被処理基板を前記絶縁層に静電吸着する。フォーカスリングは、前記静電チャックの前記絶縁層の上面に、前記被処理基板の周囲を囲むように配設される。導電性の溶射膜は、前記静電チャックの前記絶縁層のうち前記フォーカスリングと前記基材とに挟まれた部分に配設され、絶縁材料にチタニアが所定の重量比率で配合された合成材料を用いて形成される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の種々の側面及び実施形態によれば、放電が発生することを防止しつつ、チタン粒子によって被処理基板が汚染される事態を回避することができる下部電極、及びプラズマ処理装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施形態に係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。

【図2】図２は、一実施形態に係る下部電極の構成を模式的に示す縦断面図である。

【図3】図３は、溶射膜を形成する合成材料の重量比率を説明するための図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る下部電極の変形例を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0013】

まず、プラズマ処理装置の全体構成について説明する。図１は、一実施形態に係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。

【0014】

プラズマ処理装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバー（処理容器）１を有している。この処理チャンバー１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されており、プラズマ処理を行うためのプラズマ処理空間を画成している。処理チャンバー１内には、被処理基板である半導体ウエハＷが載置される下部電極２が設けられている。下部電極２は、その基材２ａが導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されている。この下部電極２は、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。下部電極２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。

【0015】

下部電極２の基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ発生用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定周波数（２７ＭＨｚ以上例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力が下部電極２の基材２ａに供給されるようになっている。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数（１３．５６ＭＨｚ以下、例えば３．２ＭＨｚ）の高周波電力が下部電極２の基材２ａに供給されるようになっている。なお、下部電極２の詳細な構成については後述する。

【0016】

下部電極２の上方には、処理チャンバー１のプラズマ処理空間を介して下部電極２と対向するように、上部電極１６が設けられている。上部電極１６と下部電極２とは、一対の電極として機能するようになっている。上部電極１６と下部電極２との間の空間がプラズマを生成させるためのプラズマ処理空間となる。

【0017】

支持台４の内部には、冷媒流路４ａが形成されており、冷媒流路４ａには、冷媒入口配管４ｂ、冷媒出口配管４ｃが接続されている。そして、冷媒流路４ａの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、支持台４及び下部電極２を所定の温度に制御可能となっている。また、下部電極２等を貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのバックサイドガス供給配管３０が設けられており、このバックサイドガス供給配管３０は、図示しないバックサイドガス供給源に接続されている。これらの構成によって、下部電極２の上面に載置された半導体ウエハＷを、所定の温度に制御可能となっている。

【0018】

上部電極１６は、処理チャンバー１の天壁部分に設けられている。上部電極１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材４５を介して処理チャンバー１の上部に支持されている。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。

【0019】

本体部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられ、このガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、本体部１６ａの底部には、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂには、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理チャンバー１内にシャワー状に分散されて供給されるようになっている。なお、本体部１６ａ等には、冷媒を循環させるための図示しない配管が設けられており、プラズマエッチング処理中に上部電極１６を所望温度に冷却できるようになっている。

【0020】

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｆが形成されている。このガス導入口１６ｆにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の処理ガスを供給する処理ガス供給源１５が接続されている。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ１が設けられている。そして、処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスが、ガス供給配管１５ａを介してガス拡散室１６ｃに供給され、このガス拡散室１６ｃから、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理チャンバー１内にシャワー状に分散されて供給される。

【0021】

上部電極１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１を介して可変直流電源５２が電気的に接続されている。この可変直流電源５２は、オン・オフスイッチ５３により給電のオン・オフが可能となっている。可変直流電源５２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ５３のオン・オフは、後述するコントローラ６０によって制御されるようになっている。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が下部電極２に印加されてプラズマ処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じてコントローラ６０によりオン・オフスイッチ５３がオンとされ、上部電極１６に所定の直流電圧が印加される。

【0022】

処理チャンバー１の側壁から上部電極１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。

【0023】

処理チャンバー１の底部には、排気口７１が形成されており、この排気口７１には、排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理チャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理チャンバー１の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口７４が設けられており、この搬入出口７４には、当該搬入出口７４を開閉するゲートバルブ７５が設けられている。

【0024】

図中７６，７７は、着脱自在とされたデポシールドである。デポシールド７６は、処理チャンバー１の内壁面に沿って設けられ、処理チャンバー１にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止する役割を有し、このデポシールド７６の半導体ウエハＷと略同じ高さ位置には、直流的にグランドに接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられており、これにより異常放電が防止される。

【0025】

上記構成のプラズマ処理装置は、コントローラ６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマ処理装置の各部を制御するプロセスコントローラと、ユーザインターフェースと、記憶部とが設けられている。

【0026】

コントローラ６０のユーザインターフェースは、工程管理者がプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

【0027】

コントローラ６０の記憶部には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理をプロセスコントローラの制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、コントローラ６０のユーザインターフェースからの指示等にて任意のレシピを記憶部から呼び出してプロセスコントローラに実行させることで、コントローラ６０のプロセスコントローラの制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

【0028】

次に、図１に示した下部電極２の詳細な構成について説明する。図２は、一実施形態に係る下部電極の構成を模式的に示す縦断面図である。図２に示すように、下部電極２は、基材２ａと、静電チャック６と、フォーカスリング５と、溶射膜１００とを有する。

【0029】

基材２ａは、例えばアルミニウムなどの導電性の金属により略円柱状に形成されている。基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。図２中には、基材２ａと第１のＲＦ電源１０ａ及び第２のＲＦ電源１０ｂとの電気的な接続の状態を等価回路で示してある。第１のＲＦ電源１０ａからは所定周波数（２７ＭＨｚ以上例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力が下部電極２の基材２ａに供給される。第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数（１３．５６ＭＨｚ以下、例えば３．２ＭＨｚ）の高周波電力が下部電極２の基材２ａに供給される。なお、基材２ａと後述する静電チャック６の電極６ａとの間には分極電荷が発生するが、分極電荷の分極電位は、基材２ａに接続されている高周波印加回路によって分圧される。分極電荷の分極電位は、高周波印加回路定数とチャンバー回路定数とによって決定される。

【0030】

静電チャック６は、基材２ａの上面に設けられて電極６ａを覆う絶縁層６ｂを有する。電極６ａには、直流電源１２が接続されている。絶縁層６ｂは、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁材料により形成されている。静電チャック６は、直流電源１２から電極６ａに印加される直流電圧に基づいて、半導体ウエハＷを絶縁層６ｂに静電吸着する。

【0031】

フォーカスリング５は、静電チャック６の絶縁層６ｂの上面に、半導体ウエハＷの周囲を囲むように配設される。フォーカスリング５は、例えばシリコン等の導電性材料により環状に形成されている。フォーカスリング５は、導電性の溶射膜１００を介して下部電極２の基材２ａと電気的に接続されている。

【0032】

溶射膜１００は、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分に配設され、絶縁層６ｂを形成する絶縁材料にチタニアが所定の重量比率で配合された合成材料を用いて形成された導電性の溶射膜である。溶射膜１００は、チタニア（ＴｉＯ_２）を含む溶射膜であり、導電性を有している。溶射膜１００は、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分に環状に配設され、フォーカスリング５と基材２ａとを電気的に接続する。換言すれば、チタニア（ＴｉＯ_２）を含む溶射膜１００に対して半導体ウエハＷが直接的に密着しないように、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた、半導体ウエハＷから所定距離だけ離反する部分に溶射膜１００が配設される。

【0033】

また、溶射膜１００は、絶縁材料にチタニア（ＴｉＯ_２）が所定の重量比率で配合された合成材料を用いて形成される。本実施形態では、溶射膜１００は、絶縁材料としてのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）にチタニア（ＴｉＯ_２）が所定の重量比率で配合された合成材料（以下適宜「合成材料」という）を用いて形成される。好ましくは、溶射膜１００は、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍとなるように、合成材料を用いて形成される。

【0034】

ここで、溶射膜１００が静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗が１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍとなるように合成材料を用いて形成される理由について説明する。静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗が１０^６Ω・ｃｍよりも小さい値に設定された場合を想定する。この場合には、フォーカスリング５のインピーダンスが半導体ウエハのインピーダンスと比して小さくなるため、プラズマがフォーカスリング５付近に対して局所的に集中してしまう。これに対して、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗が１０^１０Ω・ｃｍよりも大きい値に設定された場合を想定する。この場合には、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の絶縁性が過度に大きくなるため、溶射膜１００を介してフォーカスリング５から基材２ａへ直流電流が流れ難くなる。すなわち、本実施形態では、フォーカスリング５と基材２ａとの電位差に応じた適度な直流電流を溶射膜１００に流すことを目的として、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗が１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍとなるように溶射膜１００が合成材料を用いて形成される。

【0035】

プラズマ処理中にプラズマに晒される半導体ウエハＷとフォーカスリング５とは、セルフバイアスにより略同電位（例えば、最大マイナス２０００Ｖ程度）となる。一方、下部電極２の基材２ａは、静電チャック用の電極６ａに印加される直流高電圧の影響等でプラス電位となる。本実施形態では、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗が１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍとなるように溶射膜１００が合成材料を用いて形成される。このため、フォーカスリング５と基材２ａとの電位差に応じた適度な直流電流が溶射膜１００を通じて流れる。この直流電流によって、フォーカスリング５と下部電極２の基材２ａとの間の電位差を減少させることができ、該電位差を例えば５００Ｖ程度とすることができる。すなわち、直流電流の発生により、下部電極２の基材２ａの電位がフォーカスリング５の電位に近付く。これによって、下部電極２の基材２ａと半導体ウエハＷとの電位差も減少するため、半導体ウエハＷと下部電極２の基材２ａ又はその周辺の構造物との間で放電が発生することを防止することができ、半導体ウエハＷのチップの歩留まりを向上させて生産性の向上を図ることができる。勿論フォーカスリング５と下部電極２の基材２ａ又はその周辺の構造物との間で放電が発生することも防止することができる。

【0036】

続いて、溶射膜１００を形成する合成材料の重量比率を説明する。図３は、溶射膜を形成する合成材料の重量比率を説明するための図である。図３において、縦軸は、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗Ｒｖ［Ω・ｃｍ］の大きさを示し、横軸は、合成材料における、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に対するチタニア（ＴｉＯ_２）の重量比率［ｗｔ％］を示す。なお、比抵抗Ｒｖ［Ω・ｃｍ］の大きさは、１０を底とする比抵抗Ｒｖ［Ω・ｃｍ］の対数によって表される。図３の枠１５０に示すように、合成材料における、アルミナに対するチタニアの重量比率が１０〜３０ｗｔ％である場合には、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比抵抗Ｒｖが１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍとなる。比抵抗Ｒｖが１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍとなる場合には、溶射膜１００を介してフォーカスリング５から基材２ａへ直流電流が流れることによって、下部電極２の基材２ａの電位をフォーカスリング５の電位に近付けることが可能となる。また、合成材料における、アルミナに対するチタニアの重量比率が１０〜３０ｗｔ％である場合には、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分の比誘電率が８〜１４に維持されることが判明している。したがって、本実施形態では、合成材料における、アルミナに対するチタニアの重量比率は、１０〜３０ｗｔ％に設定されている。

【0037】

以上、本実施形態の下部電極によれば、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分にチタニアを含む溶射膜１００を配設したので、プラズマ処理中にフォーカスリング５と基材２ａとの電位差に応じた適度な直流電流を溶射膜１００に流すことができ、かつ、チタニアを含む溶射膜１００を半導体ウエハＷから離反させることができる。その結果、本実施形態によれば、プラズマ処理中に半導体ウエハＷと下部電極２の基材２ａ又は周辺構造物との間で放電が発生することを防止しつつ、溶射膜１００に含まれるチタニアから解離したチタン粒子によって半導体ウエハＷが汚染される事態を回避することができる。

【0038】

なお、上述の説明では、下部電極２の溶射膜１００が断面視で矩形状に形成される実施形態を一例として示したが、これには限られない。以下、下部電極の変形例について説明する。図４は、一実施形態に係る下部電極の変形例を示す縦断面図である。

【0039】

図４に示すように、変形例に係る下部電極２の溶射膜２００は、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分に配設されており、断面視ですり鉢形状に形成されている。この例では、溶射膜２００は、静電チャック６の絶縁層６ｂのうちフォーカスリング５と基材２ａとに挟まれた部分に配設されており、断面視で、基材２ａに近づくほど先細となるすり鉢形状に形成されている。

【0040】

変形例の下部電極２によれば、すり鉢形状に形成された溶射膜２００により、静電チャック６の絶縁層６ｂと溶射膜２００との密着性を向上することができるので、溶射膜２００と静電チャック６の絶縁層６ｂとの間に抵抗となる隙間が生じる事態を回避することができる。その結果、プラズマ処理中にフォーカスリング５と基材２ａとの電位差に応じた適度な直流電流を溶射膜２００に安定的に流すことができるので、半導体ウエハＷと下部電極２の基材２ａ又は周辺構造物との間で放電が発生することを効率的に防止することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ 処理チャンバー（処理容器）
２ 下部電極
２ａ 基材
５ フォーカスリング
６ 静電チャック
６ａ 電極
６ｂ 絶縁層
１６ 上部電極
１００、２００ 溶射膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】