特許 6866255 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】6866255

(24)【登録日】2021年4月9日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210419BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/205

   H01L21/68 R

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-154746(P2017-154746)

(22)【出願日】2017年8月9日

(65)【公開番号】特開2019-33231(P2019-33231A)

(43)【公開日】2019年2月28日

【審査請求日】2020年5月26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】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小泉 克之

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 雅典

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５７５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−６４９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１３６０９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面に対する裏面側の前記載置面に対応する範囲に凹部が形成された第１の部材と、
シート状に形成され、ヒータおよび当該ヒータに電力を供給するための引き出し配線が設けられ、前記ヒータが前記凹部の内部の載置面に対応する領域に位置し、前記引き出し配線が前記凹部の側面に位置するように前記凹部内に配置されたシート部材と、
前記シート部材を配置した前記凹部に嵌合された第２の部材と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第２の部材は、前記凹部の側面と対向する面に、前記凹部に対する裏面側へ連通する溝または貫通穴が形成され、
前記シート部材は、前記ヒータが設けられ、前記凹部の内部の前記載置面に対応する領域のサイズに形成されたヒータ部分と、前記引き出し配線が設けられ、当該ヒータ部分から延びた配線部とが形成され、前記配線部が前記第２の部材の前記溝または前記貫通穴を通過するように配置された
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記第１の部材は、前記載置面を底面とした円筒状に形成され、
前記第１の部材の外周面に沿って、フォーカスリングが載置される載置台をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記載置台は、前記フォーカスリングが載置される載置面にヒータが設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記第２の部材は、内部に、冷媒流路が形成されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【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、プラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、半導体ウエハなどの被処理体に対してプラズマを用いて、エッチングなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置には、被処理体の温度制御をより高度に行うため、被処理体を載置する載置台の内部に温調用のヒータが埋め込まれているものがある。ヒータには、電力を供給する必要がある。そこで、プラズマ処理装置では、載置台の外周領域に給電端子を設け、給電端子からヒータに電力を供給している（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−１６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、載置台の外周領域に給電端子を設けた場合、被処理体が載置される載置領域の外側に給電端子が配置されるため、載置台の径方向のサイズが大きくなってしまう。プラズマ処理装置では、被処理体の載置領域の周囲に、フォーカスリングが配置されるが、載置台の径方向のサイズが大きくなると、フォーカスリングと、給電端子を設けた外周領域との重複部分が大きくなり、フォーカスリングの径方向の温度分布に不均一が発生しやすくなる。また、載置台に給電端子を設けるために、載置台の裏面から給電端子を通すための貫通孔を形成する必要があり、この貫通孔が形成された部分は、被処理体からの熱伝導が部分的に悪くなり、熱の均一性が低下する特異点となる。これにより、被処理体の周回方向での温度分布に不均一が発生しやすくなる。プラズマ処理装置では、被処理体やフォーカスリングの温度分布に不均一が発生すると、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、第１の部材と、シート部材と、第２の部材とを有する。第１の部材は、プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面に対する裏面側の載置面に対応する範囲に凹部が形成されている。シート部材は、シート状に形成され、ヒータおよび当該ヒータに電力を供給するための引き出し配線が設けられ、ヒータが凹部の内部の載置面に対応する領域に位置し、引き出し配線が凹部の側面に位置するように凹部内に配置されている。第２の部材は、シート部材を配置した凹部に嵌合される。

【発明の効果】

【0006】

開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、被処理体に対するプラズマ処理の面内均一性の低下を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略的な構成の一例を示す概略断面図である。

【図2】図２は、第１の載置台及び第２の載置台の要部構成の一例を示す概略断面図である。

【図3】図３は、シート部材の要部構成の一例を示す概略平面図である。

【図4】図４は、ヒータを配置した領域の一例を示す概略平面図である。

【図5】図５は、シート部材の断面の一例を示す概略断面図である。

【図6】図６は、第２の部材の要部構成の一例を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置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付すこととする。また、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

【0009】

［プラズマ処理装置の構成］
最初に、実施形態に係るプラズマ処理装置１０の概略的な構成を説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略的な構成の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１０は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、被処理体（work-piece）である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを水平に支持する第１の載置台２が収容されている。

【0010】

第１の載置台２は、上下方向に底面を向けた略円柱状を呈しており、上側の底面がウエハＷの載置される載置面２ａとされている。第１の載置台２の載置面２ａは、ウエハＷと同程度のサイズとされている。第１の載置台２は、第１の部材２０と、シート部材２１と、第２の部材２２とを含んでいる。

【0011】

第１の部材２０は、上面が平坦な円盤状とされ、当該上面がウエハＷの載置される載置面２ａとされている。第１の部材２０は、絶縁体２０ａ及び電極２０ｂを有している。電極２０ｂは、絶縁体２０ａの内部に設けられており、電極２０ｂには不図示の給電機構により直流電源１２が接続されている。第１の部材２０は、電極２０ｂに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷを吸着するように構成されている。すなわち、第１の部材２０は、ウエハＷを吸着する静電チャックの機能を有する。

【0012】

第２の部材２２は、導電性の金属、例えばアルミニウム等を含んで構成されている。第２の部材２２は、第１の部材２０を支える基台として機能すると共に、下部電極として機能する。第２の部材２２は、導電性部材のＲＦプレート４に支持されている。ＲＦプレート４は、絶縁層の支持台２３に支持されている。支持台２３は、処理容器１の底部に設置されている。また、第１の部材２０と第２の部材２２の間には、シート部材２１が設けられている。シート部材２１は、ヒータが設けられており、後述する給電機構を介して電力が供給され、ウエハＷの温度を制御する。

【0013】

第１の載置台２は、外周面に沿って周囲に第２の載置台７が設けられている。第２の載置台７は、内径が第１の載置台２の外径よりも所定サイズ大きい円筒状に形成され、第１の載置台２と軸を同じとして配置されている。第２の載置台７は、上側の面が環状のフォーカスリング５の載置される載置面９ｄとされている。フォーカスリング５は、例えば単結晶シリコンで形成されており、第２の載置台７に載置される。

【0014】

第２の載置台７は、基台８と、フォーカスリングヒータ９を含んでいる。基台８は、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等で構成されている。基台８は、ＲＦプレート４に支持されている。フォーカスリングヒータ９は、基台８に支持されている。フォーカスリングヒータ９は、上面が平坦な環状の形状とされ、当該上面がフォーカスリング５の載置される載置面９ｄとされている。フォーカスリングヒータ９は、ヒータ９ａ及び絶縁体９ｂを有している。ヒータ９ａは、絶縁体９ｂの内部に設けられ、絶縁体９ｂに内包されている。ヒータ９ａは、不図示の給電機構を介して電力が供給され、フォーカスリング５の温度を制御する。このように、ウエハＷの温度とフォーカスリング５の温度は、異なるヒータによって独立に制御される。

【0015】

ＲＦプレート４には、給電棒５０が接続されている。給電棒５０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、プラズマ発生用の電源であり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定の周波数の高周波電力が第１の載置台２の第２の部材２２に供給されるように構成されている。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）の電源であり、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の高周波電力が第１の載置台２の第２の部材２２に供給されるように構成されている。

【0016】

第２の部材２２の内部には、冷媒流路２２ｄが形成されている。冷媒流路２２ｄは、一方の端部に冷媒入口配管２２ｂが接続され、他方の端部に冷媒出口配管２２ｃが接続されている。また、基台８の内部には、冷媒流路７ｄが形成されている。冷媒流路７ｄは、一方の端部に冷媒入口配管７ｂが接続され、他方の端部に冷媒出口配管７ｃが接続されている。冷媒流路２２ｄは、ウエハＷの下方に位置してウエハＷの熱を吸熱するように機能する。冷媒流路７ｄは、フォーカスリング５の下方に位置してフォーカスリング５の熱を吸熱するように機能する。プラズマ処理装置１０は、冷媒流路２２ｄ及び冷媒流路７ｄの中に冷媒、例えば冷却水等をそれぞれ循環させることによって、第１の載置台２及び第２の載置台７の温度を個別に制御可能な構成とされている。なお、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷやフォーカスリング５の裏面側に冷熱伝達用ガスを供給して温度を個別に制御可能な構成としてもよい。例えば、第１の載置台２等を貫通するように、ウエハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管が設けられてもよい。ガス供給管は、ガス供給源に接続されている。これらの構成によって、第１の載置台２の上面に吸着保持されたウエハＷを、所定の温度に制御する。

【0017】

一方、第１の載置台２の上方には、第１の載置台２に平行に対面するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と第１の載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。

【0018】

シャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド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９５を介して処理容器１の上部に支持される。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム等からなり、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を介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

【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１６ｇが形成されている。このガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａの一端が接続されている。このガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源１５が接続される。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Ｖ２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を介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

【0021】

上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。この可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、後述する制御部９０によって制御される。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が第１の載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。

【0022】

また、処理容器１の側壁からシャワーヘッド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】

処理容器１の底部には、排気口８１が形成されており、この排気口８１には、排気管８２を介して第１排気装置８３が接続されている。第１排気装置８３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容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。一方、処理容器１内の側壁には、ウエハＷの搬入出口８４が設けられており、この搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。

【0024】

処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６のウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、第１の載置台２に沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在に構成されている。

【0025】

上記構成のプラズマ処理装置１０は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部９０には、ＣＰＵを備えプラズマ処理装置１０の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。

【0026】

ユーザインターフェース９２は、工程管理者がプラズマ処理装置１０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、プラズマ処理装置１０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】

記憶部９３には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）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、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、プラズマ処理装置１０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、又は、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使用したりすることも可能である。

【0028】

［第１の載置台及び第２の載置台の構成］
次に、第１の載置台２及び第２の載置台７の要部構成について説明する。図２は、第１の載置台及び第２の載置台の要部構成の一例を示す概略断面図である。

【0029】

第１の載置台２は、第１の部材２０と、シート部材２１と、第２の部材２２とを含んでいる。

【0030】

第１の部材２０は、例えば、セラミック等の絶縁体２０ａで構成され、上下方向に底面を向けた円筒状に形成されている。第１の部材２０は、上側の底面がウエハＷの載置される載置面２ａとされている。また、第１の部材２０は、上側の底面を構成する平面部２０ｃにおいて、載置面２ａ側となる上部よりも下部が径方向外側へ突出したフランジ部２０ｄが形成されている。すなわち、第１の部材２０の平面部２０ｃは、側面の位置に応じて外径が異なり、上部よりも下部が径方向外側へ突出して形成されている。第１の部材２０は、平面部２０ｃの上部の絶縁体２０ａの内部に電極２０ｂが設けられている。第１の部材２０の電極２０ｂには、不図示の給電機構を介して電力が供給される。電極２０ｂへの給電機構としては、第１の部材２０の内部に給電用の配線を形成してもよく、シート部材２１に給電用の配線を形成してもよく、シート部材２１および第２の部材２２に貫通穴を形成して給電用の配線を形成してもよい。

【0031】

第１の部材２０は、第１の部材２０の下側の底面において載置面２ａに対応する範囲に凹部２４が形成されている。すなわち、第１の部材２０は、載置面２ａに対する裏面側の、載置面２ａに対応する範囲に窪んだ凹部２４が形成されている。凹部２４は、底面２４ａが、載置面２ａと平行で、ウエハＷと同程度、または、ウエハＷよりも若干大きいサイズとされ、底面２４ａを囲む側面２４ｂが形成されている。凹部２４には、シート部材２１が配置されている。

【0032】

図３は、シート部材の要部構成の一例を示す概略平面図である。シート部材２１は、例えば、ポリイミドなどの有機材料によりシート状に形成されており、円形に形成された円形部分２１ａと、円形部分２１ａの周囲に円形部分２１ａから延びた配線部２１ｂとが設けられている。配線部２１ｂは、円形部分２１ａから放射状に８つ設けられている。なお、シート部材２１は、耐熱性、難燃性および耐電圧性を備えた材料であれば、何れの材料を用いて形成してもよい。例えば、ポリイミドの代わりに、ポリアミド、ポリエステル、テフロン（登録商標）や液晶ポリマーなどを用いてもよい。

【0033】

円形部分２１ａは、内部にヒータ２１ｃが設けられ、凹部２４の内部の載置面２ａに対応する領域のサイズに形成される。例えば、円形部分２１ａは、凹部２４の底面２４ａに対応するサイズに形成される。配線部２１ｂは、内部に引き出し配線２１ｄが設けられている。

【0034】

このようなシート部材２１は、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）により容易に作成できる。ＦＰＣのフィルムは、ベースフィルムと呼ばれ、主にポリイミドなどで作られている。ＦＰＣは、配線も含めて薄く、柔軟で自在に曲げることができる。例えば、ＦＰＣでは、ポリイミドなどにより作成された絶縁性のフィルム上に、太さや厚さなど断面積による抵抗率を変えて配線を形成することにより、ヒータ２１ｃと引き出し配線２１ｄを形成したシート部材２１を作成できる。例えば、シート部材２１をＦＰＣで形成し、引き出し配線２１ｄなどの配線には最大で電流を０．３Ａ流すものとする。この場合、引き出し配線２１ｄなどの配線は、発熱しない様に厚さを１８μｍ、幅を１ｍｍに形成する。ヒータ２１ｃは、厚さを９μｍ、幅を極力細く形成し、ヒータ２１ｃが抵抗加熱として発熱するように引き出し配線２１ｄなどの配線に比べて抵抗を高くする。なお、抵抗率を変えるならば、配線の断面積に限らず、配線材料の材質の変更、または、材質と断面積の組み合わせでも構わない。

【0035】

ヒータ２１ｃは、載置面２ａの領域全面に１つ設けてもよく、載置面２ａを分割した領域毎に個別に設けてもよい。すなわち、シート部材２１の円形部分２１ａには、載置面２ａを分割した領域毎にヒータ２１ｃを個別に複数設けてもよい。例えば、ヒータ２１ｃは、第１の載置台２の載置面２ａを中心からの距離に応じて複数の領域に分け、各領域で第１の載置台２の中心を囲むよう環状に延在させてもよい。もしくは、中心領域を加熱するヒータと、中心領域の外側を囲むように環状に延在するヒータとを含んでもよい。また、載置面２ａの中心を囲むよう環状に延在させた領域を、中心からの方向に応じて複数の領域に分け、各領域にヒータ２１ｃを設けてもよい。シート部材２１は、ヒータ２１ｃを複数設けた場合でも、配線部２１ｂを複数設けることにより、それぞれのヒータ２１ｃへの電力を供給するための引き出し配線２１ｄを容易に設けることができる。

【0036】

図４は、ヒータを配置した領域の一例を示す概略平面図である。図４は、第１の載置台２及び第２の載置台７を上方向から見た上面図である。図４には、円板状に第１の載置台２の載置面２ａが示されている。載置面２ａは、中心からの距離及び方向に応じて複数の領域ＨＴ１に分けられており、各領域ＨＴ１に個別にヒータ２１ｃが設けられている。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの温度を、領域ＨＴ１毎に、制御できる。

【0037】

シート部材２１の円形部分２１ａには、ヒータ２１ｃを設けた領域を重複させて設けてもよい。

【0038】

図５は、シート部材の断面の一例を示す概略断面図である。図５には、ヒータ２１ｃとして、比較的広い領域を温めるベースヒータ２１ｃ１と、ベースヒータ２１ｃ１の上部に、ベースヒータ２１ｃ１よりも狭い領域を温めるトリムヒータ２１ｃ２と、重複させて設けた場合を示している。このようなシート部材２１では、例えば、ベースヒータ２１ｃ１により、比較的広い領域を安定的に温度制御の基本となる温度に全体的に温め、トリムヒータ２１ｃ２により、各領域の温度を個別に調整する。

【0039】

図２に示すように、シート部材２１は、ヒータ２１ｃが設けられた円形部分２１ａが凹部２４の内部の載置面２ａに対応する領域に位置し、引き出し配線２１ｄが設けられて配線部２１ｂが凹部２４の側面２４ｂに位置するように、凹部２４内に配置される。

【0040】

第２の部材２２は、シート部材２１を配置した凹部２４に嵌合される。第２の部材２２の内部には、冷媒流路２２ｄが形成されている。

【0041】

図６は、第２の部材の要部構成の一例を示す概略斜視図である。図６には、第２の部材２２と、第１の部材２０との嵌合前の状態を示している。なお、図６の例は、第１の部材２０の載置面２ａ側を下側としており、図２とは上下方向が逆向きとなっている。すなわち、図６は、図１、図２と比べて、上下が反対（天地反転）となっている。

【0042】

第２の部材２２は、例えばアルミニウム等の導電性の金属により、凹部２４と同サイズまたは、凹部２４よりも若干小さいサイズで円筒状に形成されている。また、第２の部材２２は、凹部２４の側面２４ｂと対向する面２２ｅに、凹部２４に対する裏面側へ連通する貫通穴２２ｆが形成されている。貫通穴２２ｆは、シート部材２１の配線部２１ｂが配置される位置に設けられている。図６の例では、貫通穴２２ｆが等間隔で８つ設けられている。

【0043】

図２に示すように、シート部材２１は、配線部２１ｂが第２の部材２２の貫通穴２２ｆに通過して、端部が第２の部材２２の下側まで延びている。第２の部材２２の下側には、不図示の給電端子が設けられており、配線部２１ｂの端部が給電端子に接続されている。シート部材２１には、制御部９０の制御に応じて、ヒータ電源から電力が給電端子に供給される。載置面２ａは、シート部材２１のヒータ２１ｃによって加熱制御される。

【0044】

第１の載置台２は、第１の部材２０に第２の部材２２を嵌合した状態で、周囲がＲＦプレート４に支持されており、ＲＦプレート４と接触する部分にはオーリング（O-Ring）２５が設けられている。これにより、第１の載置台２は、処理空間の真空を保つことができる。また、第１の載置台２は、処理空間で生成されたプラズマが下部に回り込むことを抑制できる。また、オーリング（O-Ring）２５の内側には金属製のスパイラルリング２６が設けられており、これにより、第２の部材２２とＲＦプレート４が電気的に接続されている。

【0045】

このように第１の載置台２は、例えば、セラミック等の絶縁体２０ａにより形成された第１の部材２０が外周面に設けられている。これにより、プラズマからシート部材２１や第２の部材２２を保護できる。

【0046】

第２の載置台７は、基台８と、フォーカスリングヒータ９を含んでいる。フォーカスリングヒータ９は、不図示の絶縁層を介して基台８に接着されている。フォーカスリングヒータ９の上面は、フォーカスリング５の載置される載置面９ｄとされている。なお、フォーカスリングヒータ９の上面には、熱伝導性の高いシート部材などを設けてもよい。

【0047】

第２の載置台７の高さは、ウエハＷへの熱の伝達やＲＦ電力と、フォーカスリング５への熱の伝達やＲＦ電力とが一致するように適宜調整される。すなわち、図２では、第１の載置台２の載置面２ａと第２の載置台７の載置面９ｄの高さが一致しない場合を例示しているが、両者が一致してもよい。

【0048】

フォーカスリング５は、円環状の部材であって、第２の載置台７と同軸となるように設けられている。フォーカスリング５の内側側面には、径方向内側へ突出した凸部５ａが形成されている。すなわち、フォーカスリング５は、内側側面の位置に応じて内径が異なる。例えば、フォーカスリング５の凸部５ａが形成されていない箇所の内径は、ウエハＷの外径よりも大きい。一方、フォーカスリング５の凸部５ａが形成された箇所の内径は、第１の部材２０のフランジ部２０ｄが形成されていない箇所の外径よりも大きい。

【0049】

フォーカスリング５は、凸部５ａが第１の部材２０のフランジ部２０ｄの上面と離間し、かつ、第１の部材２０の平面部２０ｃの側面からも離間した状態となるように第２の載置台７に配置される。すなわち、フォーカスリング５の凸部５ａの下面とフランジ部２０ｄの上面との間には、隙間が形成されている。また、フォーカスリング５の凸部５ａの側面と平面部２０ｃのフランジ部２０ｄが形成されていない側面との間には、隙間が形成されている。そして、フォーカスリング５の凸部５ａは、第１の載置台２と第２の載置台７との間の隙間３４の上方に位置する。すなわち、載置面２ａと直交する方向からみて、凸部５ａは、隙間３４と重なる位置に存在し該隙間３４を覆っている。これにより、プラズマが、第１の載置台２と第２の載置台７との間の隙間３４へ進入することを抑制できる。

【0050】

フォーカスリングヒータ９は、絶縁体９ｂの内部にヒータ９ａが設けられている。ヒータ９ａは、基台８と同軸な環状を呈している。ヒータ９ａは、載置面９ｄの領域全面に１つ設けてもよく、載置面９ｄを分割した領域毎に個別に設けてもよい。すなわち、ヒータ９ａは、載置面９ｄを分割した領域毎に個別に複数設けてもよい。例えば、ヒータ９ａは、第２の載置台７の載置面９ｄを第２の載置台７の中心からの方向に応じて複数の領域に分け、各領域にヒータ９ａを設けてもよい。例えば、図４には、円板状に第１の載置台２の載置面２ａの周囲に、第２の載置台７の載置面９ｄが示されている。載置面９ｄは、中心からの方向に応じて複数の領域ＨＴ２に分けられており、各領域ＨＴ２に個別にヒータ９ａが設けられている。ヒータ９ａには、不図示の給電機構を介して給電端子に接続されている。ヒータ９ａへの給電機構としては、基台８の外周部に給電用の配線を形成してもよく、基台８に貫通穴を形成して給電用の配線を形成してもよい。フォーカスリングヒータ９には、制御部９０の制御に応じて、ヒータ電源から電力が給電端子に供給される。載置面９ｄは、フォーカスリングヒータ９のヒータ９ａによって加熱制御される。これにより、プラズマ処理装置１０は、フォーカスリング５の温度を、領域ＨＴ２毎に、制御できる。

【0051】

［作用及び効果］
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０の作用及び効果について説明する。エッチングなどのプラズマ処理では、ウエハＷの面内の加工精度の均一性を実現するため、ウエハＷの温度のみならず、ウエハＷの外周領域に設置されているフォーカスリング５の温度を調整することが要求されている。

【0052】

そこで、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷが載置される第１の載置台２と、フォーカスリング５が載置される第２の載置台７を分離して設け、熱の移動が抑制されるように工夫している。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの温度のみならず、フォーカスリング５の温度を個別に調整できる。例えば、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの設定温度に比べてフォーカスリング５の設定温度をより高温度帯域に設定することもできる。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの面内の加工精度の均一性を実現できる。

【0053】

また、プラズマ処理装置１０では、第１の載置台２を、第１の部材２０と、シート部材２１と、第２の部材２２とにより構成している。第１の部材２０は、ウエハＷが載置される載置面２ａに対する裏面側の載置面２ａに対応する範囲に凹部２４が形成されている。シート部材２１は、シート状に形成され、ヒータ２１ｃおよび当該ヒータ２１ｃに電力を供給するための引き出し配線２１ｄが設けられている。そして、シート部材２１は、ヒータ２１ｃが凹部２４の内部の載置面２ａに対応する領域に位置し、引き出し配線２１ｄが凹部２４の側面に位置するように凹部２４内に配置されている。第２の部材２２は、シート部材２１を配置した凹部２４に嵌合されている。

【0054】

ここで、例えば、第１の載置台２に貫通孔を形成してヒータ２１ｃに電力を供給する構成とした場合、載置面２ａの貫通孔が形成された部分は、熱伝導が部分的に悪くなり、熱の均一性が低下する特異点となる。これにより、ウエハＷの周回方向での温度分布に不均一が発生しやすくなり、ウエハＷに対するプラズマ処理の面内の均一性が低下する。

【0055】

一方、プラズマ処理装置１０では、第１の部材２０の載置面２ａに対応する範囲に凹部２４が形成され、凹部２４内に配置されたシート部材２１が第２の部材２２の裏面側の給電端子と接続している。これにより、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２に貫通孔を形成することなくヒータ２１ｃに電力を供給できるため、ウエハＷに対するプラズマ処理の面内の均一性の低下を抑制できる。また、プラズマ処理装置１０は、ヒータ２１ｃへの給電に必要な配線を配置するフランジ部２０ｄの径方向の幅を小さくでき、第１の載置台２の径方向のサイズを小さくできる。これにより、プラズマ処理装置１０は、フォーカスリング５と、フランジ部２０ｄとの重複部分を小さくできるため、フォーカスリング５の温度分布に不均一が発生することを抑制でき、ウエハＷに対するプラズマ処理の面内均一性の低下を抑制できる。

【0056】

また、第２の部材２２は、凹部２４の側面２４ｂと対向する面２２ｅに、凹部２４に対する裏面側へ連通する貫通穴２２ｆが形成されている。シート部材２１は、ヒータ２１ｃが設けられ、凹部２４の内部の載置面２ａに対応する領域のサイズに形成された円形部分２１ａと、引き出し配線２１ｄが設けられ、当該円形部分２１ａから延びた配線部２１ｂとが形成されている。そして、シート部材２１は、配線部２１ｂが第２の部材２２の貫通穴２２ｆを通過するように配置されている。これにより、プラズマ処理装置１０は、第２の部材２２の裏面側まで配線部２１ｂを容易に配置できる。

【0057】

また、プラズマ処理装置１０は、第２の載置台７のフォーカスリング５が載置される載置面９ｄにヒータ９ａを設けている。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの温度のみならず、フォーカスリング５の温度を個別に調整できるため、ウエハＷの面内の加工精度の均一性を向上させることができる。

【0058】

また、プラズマ処理装置１０は、第２の部材２２の内部に、冷媒流路２２ｄが形成されている。プラズマ処理装置１０は、冷媒流路２２ｄに冷媒を流すことにより、ウエハＷの温度を制御できるため、プラズマ処理によるウエハＷに対する加工精度を向上させることができる。

【0059】

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述したプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置１０であったが、第１の載置台２は任意のプラズマ処理装置１０に採用され得る。例えば、プラズマ処理装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置１０、マイクロ波といった表面波によってガスを励起させるプラズマ処理装置１０のように、任意のタイプのプラズマ処理装置１０であってもよい。

【0060】

また、上述したプラズマ処理装置１０では、第２の部材２２の面２２ｅに、凹部２４に対する裏面側へ連通する貫通穴２２ｆを形成し、シート部材２１の配線部２１ｂが貫通穴２２ｆを通過するように配置する場合を例に説明したがこれに限定されるものではない。例えば、第２の部材２２の面２２ｅに、凹部２４に対する裏面側へ連通する溝を形成し、シート部材２１の配線部２１ｂが溝を通過するように配置してもよい。この場合も、プラズマ処理装置１０は、第２の部材２２の裏面側まで配線部２１ｂを容易に配置できる。

【0061】

また、上述した第１の部材２０、シート部材２１及び第２の部材２２は、それぞれ複数の部品を組み合わせ構成されてもよい。例えば、第１の部材２０は、平面部２０ｃを構成する部品と、凹部２４の側面を構成する円環状の部品とを組み合わせ構成されてもよい。

【0062】

また、上述した第１の部材２０は、内部に電極２０ｂを設けて静電チャックの機能を有する場合を例に説明したがこれに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理装置１０では、第１の部材２０とは別に静電チャックが設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１ 処理容器
２ 第１の載置台
２ａ 載置面
４ ＲＦプレート
５ フォーカスリング
７ 第２の載置台
９ フォーカスリングヒータ
９ａ ヒータ
９ｂ 絶縁体
９ｄ 載置面
１０ プラズマ処理装置
２０ 第１の部材
２０ａ 絶縁体
２０ｂ 電極
２０ｃ 平面部
２０ｄ フランジ部
２１ シート部材
２１ａ 円形部分
２１ｂ 配線部
２１ｃ ヒータ
２１ｃ１ ベースヒータ
２１ｃ２ トリムヒータ
２１ｄ 引き出し配線
２２ 第２の部材
２２ｄ 冷媒流路
２２ｅ 面
２２ｆ 貫通穴
２４ 凹部
２４ａ 底面
２４ｂ 側面
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】