特許 6986937 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】6986937

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22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 20060101AFI20211213BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20211213BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/302 101B

   H01L21/68 R

   !H05H1/46 M

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-223970(P2017-223970)

(22)【出願日】2017年11月21日

(65)【公開番号】特開2018-110216(P2018-110216A)

(43)【公開日】2018年7月12日

【審査請求日】2020年8月5日

(31)【優先権主張番号】特願2017-552(P2017-552)

(32)【優先日】2017年1月5日

(33)【優先権主張国】JP

(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】上田 雄大

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０２７６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５７５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００９７１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０５Ｈ １／４６

(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及び外周面を有し、前記載置面にヒータが設けられ、前記載置面に対する裏面側に給電端子が設けられ、前記外周面に、前記ヒータと前記給電端子とを接続する配線が絶縁物に内包されて設けられた第１の載置台と、
前記第１の載置台の外周面に沿って設けられ、フォーカスリングが載置される第２の載置台と、
を有し、
前記第１の載置台と前記第２の載置台との間に、前記ヒータと前記給電端子とを接続する前記配線及び当該配線を内包する前記絶縁物が設けられている
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１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記第１の載置台は、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又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第１の載置台は、前記載置面を分割した領域毎に前記ヒータが個別に設けられると共に、裏面側に給電端子が複数設けられ、
前記絶縁物は、前記第１の載置台の外周面を囲むようにリング状に形成され、複数の前記ヒータと複数の前記給電端子をそれぞれ接続する複数の前記配線が外周面に分散して内包されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記絶縁物は、前記第１の載置台よりも熱伝導率が低いセラミックで形成されている
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記絶縁物は、前記外周面との間に所定間隔の隙間を設けて形成されている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記絶縁物は、前記配線として機能する導電部が設けられたシート状のセラミック材料を積層し、焼結して形成されている
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記絶縁物は、導電性金属の溶射により形成された絶縁層内に、導電性金属の溶射により前記配線として機能する導電層が形成されている
ことを特徴とする請求項１〜５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では、被処理体の加工の面内均一性を実現するためには、被処理体の温度制御を行うことが重要である。そこで、プラズマ処理装置には、より高度な温度制御を行うために、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】

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。しかしながら、特許文献１に示すように、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、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、給電端子を設けた載置台の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に不均一が発生しやすくなる。プラズマ処理装置では、フォーカスリングの径方向の温度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の載置台と、第２の載置台とを有する。第１の載置台は、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及び外周面を有する。第１の載置台は、載置面にヒータが設けられ、載置面に対する裏面側に給電端子が設けられている。第１の載置台は、外周面に、ヒータと給電端子とを接続する配線が絶縁物に内包されて設けられている。第２の載置台は、第１の載置台の外周面に沿って設けられ、フォーカスリングが載置される。

【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、フォーカスリングの径方向の温度に不均一が発生すること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を示す概略断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る第１の載置台及び第２の載置台の要部構成を示す概略断面図である。

【図3】図３は、ヒータを配置した領域の一例を示す図である。

【図4】図４は、グリーンシートの一例を示す図である。

【図5】図５は、絶縁部を製造する手法の一例を示す図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る第１の載置台及び第２の載置台の要部構成を示す概略断面図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係る静電チャックおよび絶縁部の制作方法を説明する図である。

【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】

（第１実施形態）
［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６ｄとされている。第１の載置台２の載置面６ｄ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、基台３と、静電チャック６とを含んでいる。

【0011】

基台３は、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されている。基台３は、下部電極として機能する。基台３は、絶縁体の支持台４に支持されており、支持台４が処理容器１の底部に設置されている。

【0012】

静電チャック６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６ｄとされている。静電チャック６は、平面視において第１の載置台２の中央に設けられている。静電チャック６は、電極６ａ及び絶縁体６ｂを有している。電極６ａは、絶縁体６ｂの内部に設けられており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。静電チャック６は、電極６ａ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。また、静電チャック６は、絶縁体６ｂの内部にヒータ６ｃが設けられている。ヒータ６ｃは、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、支持台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、後述する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】

基台３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の基台３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の基台３に供給されるように構成されている。

【0016】

基台３の内部には、冷媒流路２ｄが形成されている。冷媒流路２ｄは、一方の端部に冷媒入口配管２ｂが接続され、他方の端部に冷媒出口配管２ｃ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２ｄ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２ｄ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の上面に静電チャック６によって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、図２を参照して、第１実施形態に係る第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実施形態に係る第１の載置台及び第２の載置台の要部構成を示す概略断面図である。

【0029】

第１の載置台２は、基台３と、静電チャック６とを含んでいる。静電チャック６は、絶縁層３０を介して基台３に接着されている。静電チャック６は、円板状を呈し、基台３と同軸となるように設けられている。静電チャック６は、絶縁体６ｂの内部に電極６ａが設けられている。静電チャック６の上面は、ウエハＷの載置される載置面６ｄとされている。静電チャック６の下端には、静電チャック６の径方向外側へ突出したフランジ部６ｅが形成されている。すなわち、静電チャック６は、側面の位置に応じて外径が異なる。

【0030】

静電チャック６は、絶縁体６ｂの内部にヒータ６ｃが設けられている。なお、ヒータ６ｃは、絶縁体６ｂの内部に存在しなくてもよい。例えば、ヒータ６ｃは、静電チャック６の裏面に貼り付けられてもよく、載置面６ｄと冷媒流路２ｄとの間に介在すればよい。また、ヒータ６ｃは、載置面６ｄの領域全面に１つ設けてもよく、載置面６ｄ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６ｃは、載置面６ｄ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６ｃは、第１の載置台２の載置面６ｄ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６ｄ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６ｃを設けてもよい。

【0031】

図３は、ヒータを配置した領域の一例を示す図である。図３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３には、円板状に第１の載置台２の載置面６ｄが示されている。載置面６ｄ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６ｃ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。

【0032】

図２に戻る。第１の載置台２は、ヒータ６ｃに電力を供給する給電機構が設けられている。この給電機構について説明する。第１の載置台２は、載置面６ｄに対する裏面側に給電端子３１が設けられている。すなわち、給電端子３１は、基台３の静電チャック６に対して反対側に配置されている。給電端子３１は、載置面６ｄに設けられたヒータ６ｃに対応して設けられている。また、載置面６ｄにヒータ６ｃが複数設けられている場合、給電端子３１も、ヒータ６ｃに対応して複数設けられている。そして、第１の載置台２は、第２の載置台７と対向する第１の載置台２の外周面にヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を内包した絶縁部３３が設けられている。例えば、静電チャック６のフランジ部６ｅから外周面に沿って、配線３２を内包した絶縁部３３が設けられている。絶縁部３３は、絶縁物により形成されている。例えば、絶縁部３３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックなどのセラミック材料により形成されている。例えば、絶縁部３３は、セラミックなどを含んだグリーンシートを積層した後、焼結して形成してもよい。

【0033】

図４は、グリーンシートの一例を示す図である。グリーンシート４０は、セラミック材料によりシート状に形成されており、配線３２を設ける位置に対応させて導電性材料による導電部４１が設けられている。グリーンシート４０は、配線３２を設ける位置に対応させて導電部４１が設けられている。絶縁部３３は、導電部４１の位置が一致させてグリーンシート４０を積層した後、焼結して形成する。図５は、絶縁部を製造する手法の一例を示す図である。図５の例では、導電部４１の位置が一致させて３つのグリーンシート４０を積層させている。導電部４１は、位置を一致させて焼結することにより、配線３２として機能する。

【0034】

図２に戻る。絶縁部３３は、第１の載置台２よりも熱伝導率が低いことが好ましい。例えば、絶縁部３３は、基台３よりも熱伝導率が低いことが好ましい。例えば、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の基台３をアルミニウムで形成し、絶縁部３３をアルミナセラミックの焼結体で形成する。このように絶縁部３３を第１の載置台２よりも熱伝導率が低くすることにより、絶縁部３３が断熱材として機能し、プラズマ処理の際の熱が第１の載置台２に伝わることを抑制できる。

【0035】

絶縁部３３は、第１の載置台２の周方向の全ての外周面に設けられている。これにより、プラズマから第１の載置台２の外周面を保護できる。また、絶縁部３３は、複数のヒータ６ｃと複数の給電端子３１をそれぞれ接続する複数の配線３２を外周面に分散して内包する。これにより、第１の載置台２の載置面６ｄにヒータ６ｃを多数配置した場合でも、ヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を配置できる。また、絶縁部３３は、第１の載置台２の外周面との間に所定間隔の隙間３６を設けて形成されている。これにより、第１の載置台２と絶縁部３３との熱膨張率の違いによる影響を抑えることができる。なお、絶縁部３３は、第１の載置台２の周方向の一部の外周面に設けてもよい。

【0036】

給電端子３１は、配線３５を介して不図示のヒータ電源に接続されている。ヒータ６ｃには、制御部９０の制御に応じて、ヒータ電源から電力が供給される。載置面６ｄは、ヒータ６ｃによって加熱制御される。

【0037】

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、絶縁層４９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。

【0038】

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６ｄ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。

【0039】

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、凸部５ａが形成されていない箇所の内径は、ウエハＷの外径及び静電チャック６のフランジ部６ｅの外径よりも大きい。一方、凸部５ａが形成された箇所の内径は、静電チャック６のフランジ部６ｅの外径よりも小さく、かつ、静電チャック６のフランジ部６ｅが形成されていない箇所の外径よりも大きい。

【0040】

フォーカスリング５は、凸部５ａが静電チャック６のフランジ部６ｅの上面と離間し、かつ、静電チャック６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の下面と静電チャック６のフランジ部６ｅ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の側面と静電チャック６のフランジ部６ｅ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、絶縁部３３と第２の載置台７の基台８との間の隙間３４の上方に位置する。すなわち、載置面６ｄ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、絶縁部３３と第２の載置台７の基台８との間の隙間３４へ進入することを抑制できる。

【0041】

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３には、円板状に第１の載置台２の載置面６ｄ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。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。

【0042】

図２に戻る。基台８には、ヒータ９ａに電力を供給する給電機構が設けられている。この給電機構について説明する。基台８には、当該基台８を裏面から上面まで貫く貫通孔ＨＬが形成されている。

【0043】

フォーカスリングヒータ９及び絶縁層４９には、給電用のコンタクト５１が設けられている。コンタクト５１は、一端面がヒータ９ａに接続される。コンタクト５１の他端面は、貫通孔ＨＬに面しており、給電端子５２に接続されている。給電端子５２は、配線５３を介して不図示のヒータ電源に接続されている。ヒータ９ａには、制御部９０の制御に応じて、ヒータ電源から電力が供給される。載置面９ｄは、ヒータ９ａによって加熱制御される。なお、フォーカスリングヒータ９のヒータ９ａへの給電機構は、静電チャック６のヒータ６ｃへの給電機構と同様に、第２の載置台７の側面側に設けてもよい。例えば、フォーカスリングヒータ９のヒータ９ａへの給電機構は、載置面９ｄに対する裏面側に給電端子を設け、ヒータ９ａと給電端子とを接続する配線を絶縁物に内包させて設けてよい。

【0044】

［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。一例として、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、例えば、１００度以上の温度差を設けることが望まれている。

【0045】

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。

【0046】

また、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の載置面６ｄに対する裏面側に給電端子３１を設けている。そして、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の外周面に、ヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を内包した絶縁部３３を設けている。

【0047】

ここで、例えば、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２とフォーカスリング５の重複する部分を小さくため、第１の載置台２のヒータ６ｃの下部に貫通孔を形成してヒータ６ｃに電力を供給する構成とすることが考えられる。しかし、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２に貫通孔を形成してヒータ６ｃに電力を供給する構成とした場合、載置面６ｄの貫通孔が形成された部分が熱の均一性が低下する特異点となり、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。

【0048】

一方、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の外周面に、ヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を設けている。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６ｃ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、載置面６ｄに対する裏面側に給電端子３１を設け、第１の載置台２の外周面に、ヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を内包した絶縁部３３を設けている。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、絶縁部３３との重複部分を小さくできるため、フォーカスリング５の径方向の温度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。

【0049】

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。例えば、プラズマ処理装置１０では、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、１００度以上の温度差を設けるができる。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高い均一性を実現できる。

【0050】

また、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の内部に、冷媒流路２ｄが形成されている。プラズマ処理装置１０は、冷媒流路２ｄ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。

【0051】

このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、ウエハＷの面内温度の均一性と、ウエハＷとフォーカスリング５の温度差の制御性を両立できる。

【0052】

また、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の載置面６ｄを分割した領域毎にヒータ６ｃを個別に設けている。また、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の載置面６ｄの裏面側に給電端子３１を複数設けている。プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の外周面を囲むようにリング状に絶縁部３３を形成している。絶縁部３３には、複数のヒータ６ｃと複数の給電端子３１をそれぞれ接続する複数の配線３２が外周面に分散して内包されている。これにより、プラズマ処理装置１０は、第１の載置台２の載置面６ｄにヒータ６ｃを多数配置した場合でも、ヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を配置できる。

【0053】

また、プラズマ処理装置１０は、絶縁部３３を第１の載置台２よりも熱伝導率が低いセラミックで形成している。これにより、プラズマ処理装置１０は、絶縁部３３が断熱材として機能し、プラズマ処理の際の熱が第１の載置台２に伝わることを抑制できる。

【0054】

また、プラズマ処理装置１０の絶縁部３３は、配線３２として機能する導電部４１が設けられたシート状のセラミック材料（グリーンシート４０）を積層し、焼結して形成されている。グリーンシート４０は、絶縁性が高い。このため、プラズマ処理装置１０は、ヒータ６ｃの発熱量を増すために配線３２に流れる電力を大きした場合でも絶縁部３３の絶縁性を維持できる。

【0055】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、図１に示す第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成と同様であるため、説明を省略する。

【0056】

次に、図６を参照して、第２実施形態に係る第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６は、第２実施形態に係る第１の載置台及び第２の載置台の要部構成を示す概略断面図である。第２実施形態に係る第１の載置台２及び第２の載置台７は、図２に示した第１実施形態に係る第１の載置台２及び第２の載置台７と一部が同様の構成であるため、同一の部分については同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。

【0057】

第１の載置台２は、基台３と、静電チャック６とを含んでいる。第２実施形態に係る静電チャック６は、基台３に対して、絶縁性セラミックなどの絶縁物と、導電性金属などの導電物とを交互に溶射した溶射膜により形成されており、電極６ａ、絶縁体６ｂおよびヒータ６ｃを有している。絶縁体６ｂは、絶縁物の溶射膜により形成されている。電極６ａおよびヒータ６ｃは、導電物の溶射膜により形成されている。ヒータ６ｃは、載置面６ｄの領域全面に１つ設けてもよく、載置面６ｄを分割した領域ＨＴ１毎に個別に設けてもよい。

【0058】

第１の載置台２は、載置面６ｄに対する裏面側に給電端子３１が設けられている。給電端子３１は、載置面６ｄに設けられたヒータ６ｃに対応して設けられている。そして、第１の載置台２は、第２の載置台７と対向する第１の載置台２の外周面にヒータ６ｃと給電端子３１とを接続する配線３２を内包した絶縁部３３が設けられている。例えば、静電チャック６のフランジ部６ｅから外周面に沿って、配線３２を内包した絶縁部３３が設けられている。

【0059】

ここで、第２実施形態に係る静電チャック６および絶縁部３３の制作方法を説明する。図７は、第２実施形態に係る静電チャックおよび絶縁部の制作方法を説明する図である。図７の（Ａ）−（Ｅ）には、静電チャック６および絶縁部３３を制作する流れが示されている。

【0060】

まず、図７の（Ａ）に示すように、基台３の上面および側面に対して、絶縁性セラミックの溶射を行い、基台３の上面および側面に、絶縁性セラミックの溶射膜による絶縁層Ｌ１を形成する。絶縁性セラミックとしては、例えば、アルミナやイットリアが挙げられる。

【0061】

次に、図７の（Ｂ）に示すように、絶縁層Ｌ１に対して、導電性金属を溶射して絶縁層Ｌ１上に、導電性金属の溶射膜による導電層Ｌ２を全面に形成し、ブラスト加工や研磨などによって導電層Ｌ２の不要な部分を除去することにより、導電層Ｌ２にヒータ６ｃや配線３２を形成する。導電性金属としては、例えば、タングステンが挙げられる。なお、基台３の絶縁層Ｌ１に対してヒータ６ｃや配線３２に対応したパターンを配置し、導電性金属を溶射して導電層Ｌ２を形成することにより、ヒータ６ｃおよび配線３２を形成してもよい。

【0062】

次に、図７の（Ｃ）に示すように、導電層Ｌ２に対して、絶縁性セラミックの溶射を行い、基台３の上面および側面に、絶縁性セラミックの溶射膜による絶縁層Ｌ３を形成する。

【0063】

次に、図７の（Ｄ）に示すように、絶縁層Ｌ３に対して、導電性金属を溶射して絶縁層Ｌ３上に、導電性金属の溶射膜による導電層Ｌ４を全面に形成し、ブラスト加工や研磨などによって導電層Ｌ４の不要な部分を除去することにより、導電層Ｌ４に電極６ａを形成する。なお、絶縁層Ｌ３に対して電極６ａに対応したパターンを配置し、導電性金属を溶射して導電層Ｌ４を形成することにより、電極６ａを形成してもよい。

【0064】

次に、図７の（Ｅ）に示すように、導電層Ｌ４に対して、絶縁性セラミックの溶射を行い、基台３の上面および側面に、絶縁性セラミックの溶射膜による絶縁層Ｌ５を形成する。

【0065】

なお、静電チャック６の電極６ａより下層、および、基台３には、ピンホールを設けてもよい。そして、電極６ａは、ピンホールに配置された給電端子を介して直流電源１２から電力が供給されてもよい。また、導電層Ｌ４には、配線３２と同様に、給電用の配線を形成してもよい。そして、電極６ａは、導電層Ｌ４に形成された給電用の配線を介して直流電源１２から電力が供給されてもよい。

【0066】

溶射により形成された絶縁層Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、導電層Ｌ２、Ｌ４は、ポーラスであるため、温度変化によって基台３が膨張、収縮しても割れ等が発生することなく、膨張、収縮に対して耐えることができる。

【0067】

また、溶射は、コストが安い。このため、静電チャック６および絶縁部３３を溶射を用いて制作することにより、静電チャック６および絶縁部３３を低コストで作成できる。

【0068】

なお、第２実施形態では、静電チャック６および絶縁部３３を溶射で一度に制作する場合を説明したが、これに限定されるものではない。静電チャック６と絶縁部３３は、別々に制作されてもよい。また、静電チャック６は、一部、または、全部を絶縁性のセラミック板の焼結により形成してもよい。例えば、静電チャック６および絶縁部３３は、絶縁層Ｌ１、Ｌ３、および導電層Ｌ２、Ｌ４を溶射で形成し、絶縁層Ｌ５を絶縁性のセラミック板の焼結により形成してもよい。また、静電チャック６を絶縁性のセラミック板などの焼結により形成し、絶縁部３３を溶射で形成してもよい。

【0069】

［作用及び効果］
このように、プラズマ処理装置１０の絶縁部３３は、導電性金属の溶射により形成された絶縁層内（絶縁層Ｌ１、Ｌ３の間）に、導電性金属の溶射により配線３２として機能する導電層Ｌ２が形成されている。このため、プラズマ処理装置１０は、基台３が膨張、収縮しても、割れ等が発生することなく耐えられる。また、プラズマ処理装置１０は、静電チャック６および絶縁部３３を低コストで制作できる。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

１ 処理容器
２ 第１の載置台
２ｄ 冷媒流路
３ 基台
５ フォーカスリング
６ 静電チャック
６ｃ ヒータ
６ｄ 載置面
７ 第２の載置台
８ 基台
９ フォーカスリングヒータ
９ａ ヒータ
１０ プラズマ処理装置
３１ 給電端子
３２ 配線
３３ 絶縁部
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】