特開 2023-130043 載置台及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130043

(43)【公開日】2023-09-20

(54)【発明の名称】載置台及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230912BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20230912BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022034486

(22)【出願日】2022-03-07

(71)【出願人】

【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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】谷川 雄洋

【テーマコード（参考）】

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004BA09

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004CA06

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA06

5F131EB15

5F131EB28

(57)【要約】

【課題】吸着力のムラを抑制し、コストを低減可能な載置台及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】基台と、前記基台の上に設けられ、内部に２以上のＮ極の電極を有する静電チャックと、前記Ｎ極の電極に互いに位相が異なる２以上のＮ相の周期的に正負が入れ替わる電圧を印加する電源と、を備え、隣接する前記電極の間に設けられる電極隙間の中心線は、ｘ＝ｒＣｏｓ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ）、ｙ＝ｒＳｉｎ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ）で示される、載置台。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基台と、
前記基台の上に設けられ、内部に２以上のＮ極の電極を有する静電チャックと、
前記Ｎ極の電極に互いに位相が異なる２以上のＮ相の周期的に正負が入れ替わる電圧を印加する電源と、を備え、
隣接する前記電極の間に設けられる電極隙間の中心線は、
ｘ＝ｒＣｏｓ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ）
ｙ＝ｒＳｉｎ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ）
で示される、載置台。

【請求項2】

前記電源は、交流電圧を印加する、
請求項１に記載の載置台。

【請求項3】

前記電源は、矩形波、三角波、のこぎり波のうち、いずれかの電圧を印加する、
請求項１に記載の載置台。

【請求項4】

前記Ｎ極の電極は、該電極同士の面積比を１とする、
請求項１に記載の載置台。

【請求項5】

前記Ｎ相の交流電圧は、位相差が１／Ｎ×３６０°で表される、
請求項１に記載の載置台。

【請求項6】

前記Ｎ極の電極は、６極以上である、
請求項１に記載の載置台。

【請求項7】

前記静電チャックは、基板を吸着する、
請求項１に記載の載置台。

【請求項8】

前記静電チャックは、基板の外周に配置される環状部材を吸着する、
請求項１に記載の載置台。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の載置台を備える、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、載置台及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板にエッチング処理等の所望の処理を施す処理装置において、基板を吸着する載置台が知られている。

【0003】

特許文献１には、交流電圧を印加する静電チャック装置において、前記交流電圧はｎ＝２以上のｎ相の交流電圧であって、該ｎ相交流電圧を印加する電極と、前記各電極間を絶縁する絶縁体からなる試料台と、前記ｎ相交流電圧を印加する回路とを具備したことを特徴とする静電チャック装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－３３２４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一の側面では、本開示は、吸着力のムラを抑制し、コストを低減可能な載置台及び基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、基台と、前記基台の上に設けられ、内部に２以上のＮ極の電極を有する静電チャックと、前記Ｎ極の電極に互いに位相が異なる２以上のＮ相の周期的に正負が入れ替わる電圧を印加する電源と、を備え、隣接する前記電極の間に設けられる電極隙間の中心線は、ｘ＝ｒＣｏｓ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ）、ｙ＝ｒＳｉｎ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ）で示される、載置台が提供される。

【発明の効果】

【0007】

一の側面によれば、吸着力のムラを抑制し、コストを低減可能な載置台及び基板処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図。

【図2】静電チャックの電極の配置の一例を示す平面図。

【図3】静電チャックのウェハ載置面における第１の電極の配置の一例を示す平面図。

【図4】静電チャックの電極の配置の一例を示す断面図。

【図5】静電チャックのウェハ載置面における第１の電極の配置の他の一例を示す平面図。

【図6】（ａ）は電極に印加される３相交流電圧の一例を示すグラフ、（ｂ）は３相交流電圧を印加した際の吸着力の総和の一例を示すグラフ。

【図7】（ａ）は電極に印加される２相交流電圧の一例を示すグラフ、（ｂ）は２相交流電圧を印加した際の吸着力の総和の一例を示すグラフ。

【図8】電源の印加電圧波形の例を説明するグラフ。

【図9】参考例に係る静電チャックの電極の配置の一例を示す平面図。

【図10】他の参考例に係る静電チャックの電極の配置の一例を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

［プラズマ処理装置］
一実施形態に係るプラズマ処理装置１について、図１を参照して説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の一例を示す断面模式図である。一実施形態に係るプラズマ処理装置１は、容量結合型の平行平板処理装置であり、チャンバ１０を有する。チャンバ１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる円筒状の容器であり、接地されている。

【0011】

チャンバ１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状の支持台１４が配置され、この支持台１４の上に例えば載置台１６が設けられている。載置台１６は、静電チャック２０と基台１６ａとを有し、静電チャック２０の上面にウェハＷを載置する。ウェハＷの周囲には、例えばシリコンからなる環状のエッジリング２４が配置されている。エッジリング２４は、フォーカスリングとも呼ぶ。エッジリング２４は、載置台１６の周囲に配置される外周部材の一例である。基台１６ａ及び支持台１４の周囲には、例えば石英からなる環状のインシュレータリング２６が設けられている。静電チャック２０の中央側の内部では、導電膜からなる第１の電極２０ａが絶縁層２０ｂに挟まれている。第１の電極２０ａは電源２２と接続する。電源２２から第１の電極２０ａに印加した電圧によって、静電チャック２０の表面と被吸着物であるウェハＷとの間に電位差が生じ、静電チャック２０のウェハ載置面に被吸着物であるウェハＷを吸着する。また、静電チャック２０の外周側の内部では、導電膜からなる第２の電極２０ｃが絶縁層２０ｂに挟まれている。第２の電極２０ｃは電源２３と接続する。電源２３から第２の電極２０ｃに印加した電圧によって、静電チャック２０の表面と被吸着物であるエッジリング２４との間に電位差が生じ、静電チャック２０のエッジリング載置面に被吸着物であるエッジリング２４を吸着する。なお、静電チャック２０は、ヒータを有し、これにより温度を制御してもよい。

【0012】

支持台１４の内部では、例えばリング状又は渦巻状の冷媒室２８が形成されている。チラーユニット（図示せず）から供給される所定温度の冷媒、例えば冷却水が、配管３０ａ、冷媒室２８、配管３０ｂを通り、チラーユニットに戻される。冷媒がかかる経路を循環することにより、冷媒の温度によってウェハＷの温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給機構（図示せず）から供給される伝熱ガス、例えばＨｅガスが、ガス供給ライン３２を介して静電チャック２０の表面とウェハＷの裏面とのすき間に供給される。この伝熱ガスによって、静電チャック２０の表面とウェハＷの裏面の間での熱伝達係数が上がり、冷媒の温度によるウェハＷの温度の制御がより効果的になる。また、静電チャック２０にヒータを有する場合、ヒータによる加熱と冷媒による冷却によって、ウェハＷの温度を応答性が高く、且つ精度の高い制御が可能となる。また、伝熱ガス供給機構（図示せず）から供給される伝熱ガス、例えばＨｅガスが、ガス供給ライン（図示せず）を介して静電チャック２０の表面とエッジリング２４の裏面とのすき間にも供給される構成であってもよい。また、静電チャック２０の表面と被吸着物（ウェハＷ、エッジリング２４）の裏面とのすき間に供給されるＨｅガスの圧力を制御することで、静電チャック２０と被吸着物（ウェハＷ、エッジリング２４）との伝熱特性を制御し、被吸着物（ウェハＷ、エッジリング２４）の温度を制御してもよい。

【0013】

上部電極３４は、載置台１６に対向してチャンバ１０の天井部に設けられる。上部電極３４と載置台１６の間はプラズマ処理空間となる。上部電極３４は、絶縁性の遮蔽部材４２を介してチャンバ１０の天井部の開口を閉塞する。上部電極３４は、電極板３６と電極支持体３８とを有する。電極板３６は、載置台１６との対向面に形成された多数のガス吐出孔３７を有し、シリコンやＳｉＣ等のシリコン含有物から形成される。電極支持体３８は、電極板３６を着脱自在に支持し、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形成される。電極支持体３８の内部では、多数のガス通流孔４１ａ、４１ｂがガス拡散室４０ａ、４０ｂから下方に延び、ガス吐出孔３７に連通している。

【0014】

ガス導入口６２は、ガス供給管６４を介して処理ガス供給源６６に接続する。ガス供給管６４には、処理ガス供給源６６が配置された上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６８および開閉バルブ７０が設けられている。処理ガスは、処理ガス供給源６６から供給され、マスフローコントローラ６８および開閉バルブ７０により流量及び開閉を制御され、ガス供給管６４を介してガス拡散室４０ａ、４０ｂ、ガス通流孔４１ａ、４１ｂを通りガス吐出孔３７からシャワー状に吐出される。

【0015】

プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源９０及び第２の高周波電源４８を有する。第１の高周波電源９０は、第１の高周波電力（以下、「ＨＦパワー」ともいう。）を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源９０は、整合器８８及び給電ライン８９を介して基台１６ａに接続されている。整合器８８は、第１の高周波電源９０の出力インピーダンスと負荷側（基台１６ａ側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第１の高周波電源９０は、整合器８８を介して上部電極３４に接続されていてもよい。

【0016】

第２の高周波電源４８は、第２の高周波電力（以下、「ＬＦパワー」ともいう。）を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力はウェハＷにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源４８は、整合器４６及び給電ライン４７を介して基台１６ａに接続されている。整合器４６は、第２の高周波電源４８の出力インピーダンスと負荷側（基台１６ａ側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、ウェハＷにイオンを引き込むためのバイアス用の電力として、ＤＣパルスを用いてもよい。この場合、プラズマ処理装置１は、第２の高周波電源４８に替えて、ＤＣパルス電源（図示せず）を有する。ＤＣパルス電源は、給電ライン４７を介して基台１６ａに接続されている。また、ウェハＷにイオンを引き込むためのバイアス用の電力として、ＤＣパルス（矩形波）や三角波等の複数の入力電圧を合成した合成波を用いてもよい。この場合、プラズマ処理装置１は、第２の高周波電源４８に替えて、合成波を出力する電源（図示せず）を有する。合成波を出力する電源は、給電ライン４７を介して基台１６ａに接続されている。

【0017】

なお、第１の高周波電力を用いずに、第２の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源９０及び整合器８８を備えなくてもよい。かかる構成により、載置台１６は下部電極としても機能する。また、上部電極３４は、ガスを供給するシャワーヘッドとしても機能する。

【0018】

第２の可変電源５０は上部電極３４と接続し、直流電圧を上部電極３４に印加する。第１の可変電源５５はエッジリング２４と接続し、直流電圧をエッジリング２４に印加する。第１の可変電源５５からエッジリング２４の消耗量に応じた所定の直流電圧をエッジリング２４に印加することで、エッジリング２４上のシースの厚さを制御する。これにより、エッジリング２４上のシースとウェハＷ上のシースの間の段差をなくし、ウェハＷのエッジ部においてイオンの照射角度が斜めになることを防止して、ウェハＷ上に形成した凹部の形状が斜めになるチルティングの発生を回避する。

【0019】

排気装置８４は、排気管８２と接続する。排気装置８４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有し、チャンバ１０の底部に形成された排気口８０から排気管８２を通して排気を行い、チャンバ１０内を所望の真空度に減圧する。また、排気装置８４は、図示しないチャンバ１０内の圧力を計測する圧力計の値を用いながら、チャンバ１０内の圧力を一定に制御する。搬入出口８５はチャンバ１０の側壁に設けられている。ゲートバルブ８６の開閉により搬入出口８５からウェハＷを搬入出する。

【0020】

バッフル板８３は、インシュレータリング２６とチャンバ１０の側壁の間に環状に設けられる。バッフル板８３は、複数の貫通孔を有し、アルミニウムで形成され、その表面はＹ_２Ｏ_３等のセラミックスで被覆されている。

【0021】

かかる構成のプラズマ処理装置１においてプラズマエッチング処理等の所定のプラズマ処理を行う際には、ゲートバルブ８６を開き、搬入出口８５を介してウェハＷをチャンバ１０内に搬入し、静電チャック２０のウェハ載置面の上に載置し、ゲートバルブ８６を閉じる。また、静電チャック２０のエッジリング載置面には、エッジリング２４が載置されている。処理ガスをチャンバ１０の内部へ供給し、チャンバ１０内を排気装置８４により排気する。

【0022】

第１の高周波電力及び第２の高周波電力を載置台１６に印加する。そして、電源２２によって、静電チャック２０の第１の電極２０ａに電圧を印加してウェハＷを静電チャック２０のウェハ載置面に吸着させる。また、電源２３によって、静電チャック２０の第２の電極２０ｃに電圧を印加してエッジリング２４を静電チャック２０のエッジリング載置面に吸着させる。なお、直流電圧を第２の可変電源５０から上部電極３４に印加してもよい。

【0023】

プラズマ処理空間に生成されたプラズマ中のラジカルやイオンによってウェハＷの被処理面にエッチング等のプラズマ処理が施される。

【0024】

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２００が設けられている。制御部２００に設けられたＣＰＵは、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリに格納されたレシピに従って、エッチング等の所望のプラズマ処理を実行する。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）、第１の高周波電力及び第２の高周波電力や電圧、各種ガス流量が設定されてもよい。また、レシピには、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、ウェハＷ温度、静電チャック温度等）、チラーから出力される冷媒の温度などが設定されてもよい。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所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。

【0025】

次に、載置台１６における静電チャック２０の電極２０ａ，２０ｃの配置について、図２から図４を用いて更に説明する。図２は、静電チャック２０の電極２０ａ，２０ｃの配置の一例を示す平面図である。図３は、静電チャック２０のウェハ載置面２０ｄ１における第１の電極２０ａの配置の一例を示す平面図である。図４は、静電チャック２０の電極２０ａ，２０ｃの配置の一例を示す断面図である。静電チャック２０は、ウェハＷを載置するウェハ載置面２０ｄ１と、エッジリング２４を載置するエッジリング載置面２０ｄ２と、を有する。

【0026】

図２から図４に示すように、ウェハ載置面２０ｄ１における第１の電極２０ａは、２以上のＮ極の電極を有する。図２から図４に示す静電チャック２０の例において、第１の電極２０ａは２極の電極であって、電極２０ａ１，２０ａ２を有している。

【0027】

電極２０ａ１は、静電チャック２０の中心軸線を中心として、渦巻状（スパイラル）に配置されている。換言すれば、電極２０ａ１は、ウェハ載置面２０ｄ１の中心側から外周側に渡って形成され、回転角度が増加するにつれて回転半径が増加するように渦巻状に形成されている。即ち、電極２０ａ１は、静電チャック２０の中心軸線を中心とする周方向の全周に渡って配置されており、かつ、ウェハ載置面２０ｄ１の中心部から周縁部（外周部）に渡って配置されている。電極２０ａ２についても同様に、渦巻状に配置されている。

【0028】

電極２０ａ１，２０ａ２は、面積比が１となっている。即ち、電極２０ａ１，２０ａ２は、面積が等しく形成されている。

【0029】

また、電極２０ａ１，２０ａ２は、静電チャック２０の中心軸線に対して同軸に配置され、回転方向に対称性を有して配列されている。即ち、２極の電極からなる第１の電極２０ａは、１８０°の回転対称性を有している。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極２０ａ１を１８０°回転させると電極２０ａ２と一致する。

【0030】

また、図４に示すように、電極２０ａ１の径方向内側には電極２０ａ２が隣接して配置され、電極２０ａ１の径方向外側には電極２０ａ２が隣接して配置される。電極２０ａ２の径方向内側には電極２０ａ１が隣接して配置され、電極２０ａ２の径方向外側には電極２０ａ１が隣接して配置される。

【0031】

電極２０ａ１，２０ａ２には、それぞれ電源２２が接続される。電源２２は、２以上のＮ極の第１の電極２０ａに互いに位相が異なる２以上のＮ相の交流電圧を印加する。図２に示す静電チャック２０の例において、電源２２は、２極の電極２０ａ１，２０ａ２に互いに位相が異なる２相の交流電圧を印加する。

【0032】

ここで、隣接する電極２０ａ１，２０ａ２の間には、絶縁層２０ｂの一部として電極隙間２０ｅ（２０ｅ１，２０ｅ２）が形成されている。電極隙間２０ｅは、平面視して、電極隙間２０ｅの中心線が以下の式（１）及び式（２）で規定され、電極隙間２０ｅの中心線から両方に所定の幅を有する絶縁体として形成される。

【0033】

ｘ＝ｒＣｏｓ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ） ・・・（１）
ｙ＝ｒＳｉｎ（θ＋２π（ｎ－１）／Ｎ） ・・・（２）

【0034】

なお、Ｎは極数、ｎは１からＮまでのパラメータ（図３の例ではｎ＝１，２）を示す。ｘ，ｙは静電チャック２０の中心を原点とする直交座標系を示す。θは静電チャック２０の中心を原点とする極座標系の回転角度を示す。ｒは静電チャック２０の中心を原点とする極座標系の径を示す。但し、ｒとθとの関係は、以下の式（３）で規定される。なお、Ａは定数である。

【0035】

ｒ＝Ａθ ・・・（３）

【0036】

なお、図３において、電極隙間２０ｅは、静電チャック２０の中心かららせん状に延びる電極隙間２０ｅ１及び電極隙間２０ｅ２を有する。電極隙間２０ｅ１の中心線は、ｎ＝１の場合の上記式（１）及び式（２）で表される。電極隙間２０ｅ２の中心線は、ｎ＝２の場合の上記式（１）及び式（２）で表される。

【0037】

また、電極隙間２０ｅ１，２０ｅ２は、静電チャック２０の中心軸線に対して同軸に配置され、回転方向に対称性を有して配列されている。即ち、電極隙間２０ｅは、１８０°の回転対称性を有している。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極隙間２０ｅ１を１８０°回転させると電極隙間２０ｅ２と一致する。

【0038】

換言すれば、電極隙間２０ｅ１の中心線は、アルキメデスの螺旋（ｒ＝Ａθ、Ａは定数）で規定される。電極隙間２０ｅ２の中心線は、アルキメデスの螺旋で規定される電極隙間２０ｅ１の中心線を、静電チャック２０の中心軸線に対して１８０°回転して規定される。

【0039】

これにより、隣接する電極２０ａの中心線同士の距離であるピッチ２０ｆを等間隔にすることができる。また、どの角度で半径を引いても任意の電極の占める長さが一定となるようにすることができる。また、任意の角度の吸着力の合計値が常に一定となり、確実に周方向の吸着力の回転対称性を確保することができる。

【0040】

また、図２に示すように、エッジリング載置面２０ｄ２における第２の電極２０ｃは、２以上のＮ極の電極を有する。図２に示す静電チャック２０の例において、第２の電極２０ｃは２極の電極であって、電極２０ｃ１，２０ｃ２を有している。

【0041】

電極２０ｃ１は、静電チャック２０の中心軸線を中心として、渦巻状（スパイラル）に配置されている。換言すれば、電極２０ｃ１は、エッジリング載置面２０ｄ２の内周部から外周部に渡って形成され、回転角度が増加するにつれて回転半径が増加するように渦巻状に形成されている。即ち、電極２０ｃ１は、静電チャック２０の中心軸線を中心とする周方向の全周に渡って配置されており、かつ、エッジリング載置面２０ｄ２の内周部から外周部に渡って配置されている。電極２０ｃ２についても同様に、渦巻状に配置されている。

【0042】

電極２０ｃ１，２０ｃ２は、面積比が１となっている。即ち、電極２０ｃ１，２０ｃ２は、面積が等しく形成されている。

【0043】

また、電極２０ｃ１，２０ｃ２は、静電チャック２０の中心軸線に対して同軸に配置され、回転方向に対称性を有して配列されている。即ち、２極の電極からなる第２の電極２０ｃは、１８０°の回転対称性を有している。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極２０ｃ１を１８０°回転させると電極２０ｃ２と一致する。

【0044】

また、図４に示すように、電極２０ｃ１の径方向内側には電極２０ｃ２が隣接して配置され、電極２０ａ１の径方向外側には電極２０ｃ２が隣接して配置される。電極２０ｃ２の径方向内側には電極２０ｃ１が隣接して配置され、電極２０ａ２の径方向外側には電極２０ｃ１が隣接して配置される。

【0045】

電極２０ｃ１，２０ｃ２には、それぞれ電源２３が接続される。電源２３は、２以上のＮ極の第２の電極２０ｃに互いに位相が異なる２以上のＮ相の交流電圧を印加する。図２に示す静電チャック２０の例において、電源２２は、２極の電極２０ｃ１，２０ｃ２に互いに位相が異なる２相の交流電圧を印加する。

【0046】

ここで、隣接する電極２０ｃ１，２０ｃ２の間には、絶縁層２０ｂの一部として、電極隙間２０ｇ（２０ｇ１，２０ｇ２）が形成されている。電極隙間２０ｇは、平面視して、電極隙間２０ｇの中心線が前述した式（１）及び式（２）で規定され、電極隙間２０ｇの中心線から両方に所定の幅を有する絶縁体として形成される。

【0047】

また、電極隙間２０ｇ１，２０ｇ２は、静電チャック２０の中心軸線に対して同軸に配置され、回転方向に対称性を有して配列されている。即ち、電極隙間２０ｇは、１８０°の回転対称性を有している。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極隙間２０ｇ１を１８０°回転させると電極隙間２０ｇ２と一致する。

【0048】

換言すれば、電極隙間２０ｇ１の中心線は、アルキメデスの螺旋（ｒ＝Ａθ、Ａは定数）で規定される。電極隙間２０ｇ２の中心線は、アルキメデスの螺旋で規定される電極隙間２０ｇ１の中心線を、静電チャック２０の中心軸線に対して１８０°回転して規定される。

【0049】

これにより、隣接する電極２０ｃ１，２０ｃ２の中心線同士の距離であるピッチを等間隔にすることができる。また、どの角度で半径を引いても任意の電極の占める長さが一定となるようにすることができる。また、任意の角度の吸着力の合計値が常に一定となり、確実に周方向の吸着力の回転対称性を確保することができる。

【0050】

また、図２から図４では、第１の電極２０ａは２極の電極である場合を例に説明したが、これに限られるものではない。図５は、静電チャック２０のウェハ載置面２０ｄ１における第１の電極２０ａの配置の他の一例を示す平面図である。図５に示す静電チャック２０の例において、第１の電極２０ａは３極の電極であって、電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３を有している。

【0051】

電極２０ａ１は、静電チャック２０の中心軸線を中心として、渦巻状（スパイラル）に配置されている。換言すれば、電極２０ａ１は、ウェハ載置面２０ｄ１の中心側から外周側に渡って形成され、回転角度が増加するにつれて回転半径が増加するように渦巻状に形成されている。即ち、電極２０ａ１は、静電チャック２０の中心軸線を中心とする周方向の全周に渡って配置されており、かつ、ウェハ載置面２０ｄ１の中心部から周縁部（外周部）に渡って配置されている。電極２０ａ２，２０ａ３についても同様に、渦巻状に配置されている。

【0052】

電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３は、面積比が１となっている。即ち、電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３は、面積が等しく形成されている。

【0053】

また、電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３は、静電チャック２０の中心軸線に対して同軸に配置され、回転方向に対称性を有して配列されている。即ち、３極の電極からなる第１の電極２０ａは、１２０°の回転対称性を有している。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極２０ａ１を１２０°回転させると電極２０ａ２と一致する。電極２０ａ１を２４０°回転させると、電極２０ａ３と一致する。

【0054】

また、電極２０ａ１の径方向内側には電極２０ａ３が隣接して配置され、電極２０ａ１の径方向外側には電極２０ａ３が隣接して配置される。電極２０ａ２の径方向内側には電極２０ａ１が隣接して配置され、電極２０ａ２の径方向外側には電極２０ａ３が隣接して配置される。電極２０ａ３の閉方向内側には電極２０ａ２が隣接して配置され、電極２０ａ３の径方向外側には電極２０ａ１が隣接して配置される。

【0055】

電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３には、それぞれ電源２２が接続される。電源２２は、２以上のＮ極の第１の電極２０ａに互いに位相が異なる２以上のＮ相の交流電圧を印加する。図５に示す静電チャック２０の例において、電源２２は、３極の電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３に互いに位相が異なる３相の交流電圧を印加する。

【0056】

ここで、隣接する電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３の間には、絶縁層２０ｂの一部として電極隙間２０ｅが形成されている。電極隙間２０ｅは、平面視して、電極隙間２０ｅの中心線が以下の式（１）及び式（２）で規定され、電極隙間２０ｅの中心線から両方に所定の幅を有する絶縁体として形成される。

【0057】

なお、図５において、電極隙間２０ｅは、静電チャック２０の中心かららせん状に延びる電極隙間２０ｅ１、電極隙間２０ｅ２及び電極隙間２０ｅ３を有する。電極隙間２０ｅ１の中心線は、ｎ＝１の場合の上記式で表される。電極隙間２０ｅ２の中心線は、ｎ＝２の場合の上記式で表される。電極隙間２０ｅ３の中心線は、ｎ＝３の場合の上記式で表される。

【0058】

また、電極隙間２０ｅ１，２０ｅ２，２０ｅ３は、静電チャック２０の中心軸線に対して同軸に配置され、回転方向に対称性を有して配列されている。即ち、電極隙間２０ｅは、１２０°の回転対称性を有している。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極隙間２０ｅ１を１２０°回転させると電極隙間２０ｅ２と一致する。静電チャック２０の中心軸線を回転軸として、電極隙間２０ｅ１を２４０°回転させると電極隙間２０ｅ３と一致する。

【0059】

換言すれば、電極隙間２０ｅ１の中心線は、アルキメデスの螺旋（ｒ＝Ａθ、Ａは定数）で規定される。電極隙間２０ｅ２の中心線は、アルキメデスの螺旋で規定される電極隙間２０ｅ１の中心線を、静電チャック２０の中心軸線に対して１２０°回転して規定される。電極隙間２０ｅ２の中心線は、アルキメデスの螺旋で規定される電極隙間２０ｅ１の中心線を、静電チャック２０の中心軸線に対して２４０°回転して規定される。

【0060】

これにより、隣接する電極２０ａの中心線同士の距離であるピッチを等間隔にすることができる。また、どの角度で半径を引いても任意の電極の占める長さが一定となるようにすることができる。また、任意の角度の吸着力の合計値が常に一定となり、確実に周方向の吸着力の回転対称性を確保することができる。

【0061】

次に、図５に示すような極数が３極である第１の電極２０ａ（電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３）に印加される３相の交流電圧について、図６（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）は、電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３に印加される３相交流電圧の一例を示すグラフである。縦軸は印加電圧を示し、横軸は時間を示す。電極２０ａ１に印加される交流電圧の一例を実線のグラフで示し、電極２０ａ２に印加される交流電圧の一例を一点鎖線のグラフで示し、電極２０ａ３に印加される交流電圧の一例を破線のグラフで示す。なお、印加電圧の振幅を１として正規化している。

【0062】

電源２２によって各電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３にそれぞれ印加される交流電圧は、同じ最大振幅を有し、同じ周波数を有し、互いに異なる位相を有している。例えば、電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３に印加される交流電圧の位相差は１２０°に設定される。

【0063】

第１の電極２０ａ（電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３）に図６（ａ）に示す３相交流電圧を印加した際におけるウェハＷの吸着力について図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、３相交流電圧を電極２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３に印加した際のウェハＷの吸着力の総和の一例を示すグラフである。縦軸は吸着力の総和を示し、横軸は時間を示す。図６（ｂ）に示すように、載置台１６がウェハＷを吸着する吸着力を一定とすることができる。

【0064】

次に、図２から図４に示すような極数が２極である第１の電極２０ａ（電極２０ａ１，２０ａ２）に印加される２相交流電圧について、図７（ａ）を用いて説明する。図７（ａ）は、電極２０ａ１，２０ａ２に印加される２相交流電圧の一例を示すグラフである。縦軸は印加電圧を示し、横軸は時間を示す。電極２０ａ１に印加される交流電圧の一例を実線のグラフで示し、電極２０ａ２に印加される交流電圧の一例を一点鎖線のグラフで示す。なお、印加電圧の振幅を１として正規化している。

【0065】

電源２２によって第１の電極２０ａの各電極２０ａ１，２０ａ２にそれぞれ印加される交流電圧は、同じ最大振幅を有し、同じ周波数を有し、互いに異なる位相を有している。例えば、電極２０ａ１，２０ａ２に印加される交流電圧の位相差は９０°に設定される。

【0066】

第１の電極２０ａ（電極２０ａ１，２０ａ２）に図７（ａ）に示す２相交流電圧を印加した際におけるウェハＷの吸着力について図７（ｂ）を用いて説明する。図７（ｂ）は、２相交流電圧を電極２０ａ１，２０ａ２に印加した際のウェハＷの吸着力の総和の一例を示すグラフである。縦軸は吸着力の総和を示し、横軸は時間を示す。図７（ｂ）に示すように、第１の電極２０ａの極数が２極であっても、載置台１６がウェハＷを吸着する吸着力を一定とすることができる。

【0067】

なお、極数が２極である第２の電極２０ｃ（電極２０ｃ１，２０ｃ２）に印加される２相交流電圧についも同様である。

【0068】

また、図２から図４では、第１の電極２０ａの極数は２極、第２の電極２０ｃの極数は２極であるものとして説明したが、これに限られるものではない。また、第１の電極２０ａの極数、第２の電極２０ｃの極数は、２以上であってもよい。また、第１の電極２０ａの極数と第２の電極２０ｃの極数とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0069】

ここで、Ｎ極の電極において、Ｎ相の交流電圧は、振幅Ｂとし、周期ωとして、以下の式（４）で表される。なお、ｎはＮ以下の各電極に対応する個別の整数である。

【0070】

Ｂｓｉｎ（ωｔ＋ｎ／Ｎ×３６０°）・・・（４）

【0071】

また、ある電極（例えば、電極２０ａ２）において、内周側の他の電極（例えば、電極２０ａ１）との位相差は（１／Ｎ×３６０°）であり、外周側の他の電極（例えば、電極２０ａ３）との位相差は（１／Ｎ×３６０°）である。このため、隣接する電極間の電位差を小さくすることができる。これにより、電極間のショートを抑制することができる。

【0072】

換言すれば、電極間の間隔を狭めることができ、電極の面積（径方向幅）を広くすることができる。これにより、ウェハ載置面２０ｄ１における第１の電極２０ａが占める割合を増やすことができる。ここで、吸着力は電極の形成された位置で発生し、電極間の絶縁領域においては吸着力が発生しない。静電チャック２０によれば、電極の面積を広くすることで、ウェハＷの吸着力を向上させることができる。また、吸着力の面内均一性を向上させることができる。なお、ウェハＷを吸着する第１の電極２０ａを例に説明したが、エッジリング２４を吸着する第２の電極２０ｃについても同様である。

【0073】

また、電極の極数は６極以上、６相以上の交流電圧を用いる構成が好ましい。例えば、６相の交流電圧の場合、隣接する電極の位相差は６０°となり、隣接する電極の電位差は最大でも振幅Ａ以下となる。これにより、電極間のショートを抑制することができる。また、電極間の間隔を狭め、電極の面積（径方向幅）を広くすることで、吸着力を向上させ、吸着力の面内均一性を向上させることができる。また、電極の極数（交流電圧の相数）が増えるほど、これらの効果も向上させることができる。

【0074】

また、第１の電極２０ａ及び第２の電極２０ｃが渦巻状に形成されていることにより、静電チャック２０によるウェハＷの吸着力の周方向のムラを抑制することができる。

【0075】

また、電源２２，２３は交流電圧を印加する電源であるものとして説明したが、これに限られるものではない。電源２２，２３は、周期的に正負が入れ替わる交流電圧を印加する電源であってもよい。換言すれば、電源２２，２３は、周期的に振幅の最大値と振幅の最小値を繰り返す交流電圧を印加する電源であってもよい。さらに換言すれば、電源２２，２３は、周期的に増加と減少を繰り返す交流電圧を印加する電源であってもよい。

【0076】

電源の印加電圧波形の一例について図８を用いて説明する。図８は、電源の印加電圧波形の例を説明するグラフである。なお、図８において、横軸は時間を示し、縦軸は印加電圧を示す。なお、印加電圧の振幅を１として正規化している。

【0077】

図８（ａ）（併せて、図６（ａ）及び図７（ａ）参照）に示すように、電源２２，２３は、正弦波の電圧を印加する電源であってもよい。

【0078】

また、図８（ｂ）に示すように、電源２２，２３は、矩形波の電圧を印加する電源であってもよい。矩形波の印加電圧は、最大値の印加電圧を所定時間保った後に急降下し、最小値の印加電圧を所定時間保った後に急上昇することを周期的に繰り返す。これにより、矩形波の印加電圧は、周期的に正負が入れ替わる。

【0079】

また、図８（ｃ）に示すように、電源２２，２３は、三角波の電圧を印加する電源であってもよい。三角波の印加電圧は、最小値から最大値へと印加電圧が上昇し、最大値から最小値へと印加電圧が減少することを周期的に繰り返す。これにより、三角波の印加電圧は、周期的に正負が入れ替わる。

【0080】

また、図８（ｄ）に示すように、電源２２，２３は、のこぎり波の電圧を印加する電源であってもよい。のこぎり波の印加電圧は、最小値から最大値へと印加電圧が徐々に上昇し、最大値から最小値へと印加電圧が急減少することを周期的に繰り返す。これにより、のこぎり波の印加電圧は、周期的に正負が入れ替わる。

【0081】

また、図示を省略するが、電源２２，２３は、逆のこぎり波の電圧を印加する電源であってもよい。逆のこぎり波の印加電圧は、最小値から最大値へと印加電圧が急上昇し、最大値から最小値へと印加電圧が徐々に減少することを周期的に繰り返す。これにより、逆のこぎり波の印加電圧は、周期的に正負が入れ替わる。

【0082】

また、図示を省略するが、電源２２，２３は、疑似正弦波の電圧を印加する電源であってもよい。疑似正弦波の印加電圧は、最大値の印加電圧を所定時間保った後に多段で降下し、最小値の印加電圧を所定時間保った後に多段で上昇することを周期的に繰り返す。これにより、疑似正弦波の印加電圧は、周期的に正負が入れ替わる。

【0083】

また、電源２２，２３の波形は、例えば図６、図７、図８（ａ）～（ｄ）に示すように、周期的に正負が入れ替わる電圧における正と負の期間及び振幅が等しいことが好ましい。

【0084】

ここで、参考例に係る静電チャック２０について、図９および図１０を用いて説明する。図９は、参考例に係る静電チャックの電極２０Ｘ１の配置の一例を示す平面図である。図９に示す電極の配置例では、径方向及び周方向に区画され、Ａ，Ｂ及びＣで示す３極電極が交互に配置されている。これにより、周方向の対称性を有している。図１０は、他の参考例に係る静電チャックの電極２０Ｘ２の配置の一例を示す平面図の一例である。図１０に示す電極の配置例では、六角形に区画され、Ａ，Ｂ及びＣで示す３極電極が交互に配置されている。これにより、周方向の対称性を有している。

【0085】

しかしながら、図９及び図１０に示す電極の配置例では、１の極に対応する電極が複数分割されており、各電極と電源２２との配線が複数に分岐し、各電極と電源２２との接続点も複数となる。

【0086】

これに対し、図２に示す静電チャック２０では、渦巻状に形成される電極２０ａ１，２０ａ２と電源２２との接続はそれぞれ１点ずつである。これにより、静電チャック２０の製作コストを低減することができる。

【0087】

なお、静電チャック２０は、図２に示すように、ウェハＷを吸着する第１の電極２０ａは、電極２０ａ１，２０ａ２が渦巻状に配置されるものとして説明したが、これに限られるものではない。第１の電極２０ａは、２以上のＮ極の電極を有し、Ｎ極の電極は交互に配置され、Ｎ極の電極と電源２２との接続はそれぞれ１点ずつであるように構成されていてもよい。

【0088】

以上、プラズマ処理装置１の実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

【0089】

なお、電極が２極の場合、図６に示す交流電圧を印加するものとして説明したが、これに限られるものではない。逆位相の電圧を印加してもよい。これにより、ジョンソンラーベック力による吸着を行うことができる。

【符号の説明】

【0090】

１ プラズマ処理装置（基板処理装置）
１６ 載置台
１６ａ 基台
２０ 静電チャック
２０ａ 第１の電極
２０ｂ 絶縁層
２０ｃ 第２の電極
２０ｄ１ ウェハ載置面
２０ｄ２ エッジリング載置面
２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３，２０ｃ１，２０ｃ２ 電極
２０ｅ，２０ｇ 電極隙間
２０ｆ ピッチ
２４ エッジリング（環状部材）
Ｗ ウェハ（基板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】