特開 2023-179594 プラズマ処理装置及び基板支持台アセンブリ

(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】P2023179594

(43)【公開日】2023-12-19

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及び基板支持台アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20231212BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20231212BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20231212BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

H01L21/31 C

H01L21/68 R

H05H1/46 M

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023171216

(22)【出願日】2023-10-02

(62)【分割の表示】P 2020144810の分割

【原出願日】2020-08-28

(31)【優先権主張番号】P 2019182194

(32)【優先日】2019-10-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 良

(57)【要約】

【課題】カバーリングの消耗によるプロセス変動を回避するための技術を提供する。
【解決手段】開示されるプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバ、基板支持台、少なくとも一つの絶縁性リング、内側導電性リング、外側導電性リング、及び高周波電源を備える。基板支持台は、基台及び静電チャックを含み、チャンバ内に配置されている。少なくとも一つの絶縁性リングは、基板支持台を囲むように配置されている。内側導電性リングは、外側面を有し、静電チャック上の基板を囲むように静電チャック及び少なくとも一つの絶縁性リング上に配置されている。外側導電性リングは、内側導電性リングの側面に対面する内側面を有し、内側導電性リングに接触することなく内側導電性リングを囲むように少なくとも一つの絶縁性リング上に配置されている。高周波電源は、基板支持台に電気的に結合されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバと、
基台及び静電チャックを含み、前記プラズマ処理チャンバ内に配置された基板支持台と、
前記基板支持台を囲むように配置された少なくとも一つの絶縁性リングと、
外側面を有し、前記静電チャック上の基板を囲むように前記静電チャック及び前記少なくとも一つの絶縁性リング上に配置された内側導電性リングと、
前記内側導電性リングの前記外側面に対面する内側面を有し、前記内側導電性リングに接触することなく該内側導電性リングを囲むように前記少なくとも一つの絶縁性リング上に配置された外側導電性リングと、
前記基板支持台に電気的に結合された高周波電源と、
を備えるプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記少なくとも一つの絶縁性リングは、第１の絶縁性リング及び該第１の絶縁性リングを囲む第２の絶縁性リングを含み、
前記内側導電性リングは、前記第１の絶縁性リング上に配置されており、
前記外側導電性リングは、前記第２の絶縁性リング上に配置されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記第１の絶縁性リングの上面は、第１の内側領域及び第１の外側領域を有し、
前記内側導電性リングは、第１の内側領域上に配置され、
前記第１の外側領域は、前記内側導電性リングの前記外側面と前記外側導電性リングの前記内側面との間の空隙に晒される、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第２の絶縁性リングの上面は、第２の内側領域及び第２の外側領域を有し、
前記外側導電性リングは、前記第２の内側領域上に配置され、
前記第２の外側領域は、前記プラズマ処理チャンバのプラズマ処理空間に晒される、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記外側導電性リングの上面の位置は、前記内側導電性リングの上面の位置よりも高い、請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記外側導電性リングは、該外側導電性リングの前記内側面と該外側導電性リングの前記上面との間に傾斜面を有する、請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記第２の絶縁性リングの上面は、内側領域及び外側領域を有し、
前記外側導電性リングは、前記内側領域上に配置され、
前記外側領域は、プラズマ処理チャンバのプラズマ処理空間に晒される、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記外側導電性リングの上面の位置は、前記内側導電性リングの上面の位置よりも高い、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記外側導電性リングは、該外側導電性リングの前記内側面と該外側導電性リングの前記上面との間に傾斜面を有する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記内側導電性リングと前記外側導電性リングは、前記内側導電性リングの前記外側面と前記外側導電性リングの前記内側面との間で容量結合している、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記内側導電性リングの前記外側面と前記外側導電性リングの前記内側面との間の距離は、ゼロより大きく、且つ、前記内側導電性リングの厚さよりも小さい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記外側導電性リングの下面の位置は、前記内側導電性リングの下面の位置よりも低い、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項13】

前記内側導電性リングは、シリコン又はシリコンカーバイドから形成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項14】

前記外側導電性リングは、シリコン又はシリコンカーバイドから形成されている、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項15】

前記少なくとも一つの絶縁性リングは、石英から形成されている、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項16】

プラズマ処理装置に使用するための基板支持台アセンブリであって、
基板支持台と、
前記基板支持台を囲むように配置された少なくとも一つの絶縁性リングと、
外側面を有し、前記基板支持台上の基板を囲むように前記基板支持台及び前記少なくとも一つの絶縁性リングのうち少なくとも一方の上に配置された内側導電性リングと、
前記内側導電性リングの前記外側面と対面する内側面を有し、前記内側導電性リングと接することなく前記内側導電性リングを囲むように前記少なくとも一つの絶縁性リング上に配置された外側導電性リングと、
を備える基板支持台アセンブリ。

【請求項17】

前記外側導電性リングの上面の位置は、前記内側導電性リングの上面の位置よりも高い、請求項１６に記載の基板支持台アセンブリ。

【請求項18】

前記外側導電性リングは、該外側導電性リングの前記内側面と前記上面との間に傾斜面を有する、請求項１７に記載の基板支持台アセンブリ。

【請求項19】

前記内側導電性リングと前記外側導電性リングは、前記内側導電性リングの前記外側面と前記外側導電性リングの前記内側面との間で容量結合している、請求項１６に記載の基板支持台アセンブリ。

【請求項20】

前記内側導電性リングの前記外側面と前記外側導電性リングの前記内側面との間の距離は、ゼロより大きく、且つ、前記内側導電性リングの厚さよりも小さい、請求項１６に記載の基板支持台アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理を行うプラズマ処理装置は、例えば特許文献１に開示されているように、フォーカスリング（focus ring）及びカバーリング（cover ring）を備える構成を有し得る。半導体基板の周囲を囲むように導電性のフォーカスリングを配置することにより、基板端部におけるバイアス電位の不連続性が緩和され、プラズマ処理の均一性が向上する。このフォーカスリング（エッジリングとも呼ばれる）の周囲には、石英のカバーリングが設けられる。フォーカスリングの外周側面はカバーリングによって覆われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２０６９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フォーカスリングの外周側面を覆う石英等のカバーリングは、プラズマのイオン等によるスパッタによって経時的に消耗し得る。カバーリングは、フォーカスリング近傍側が特に消耗するため、カバーリングの消耗に伴って、カバーリングにより覆われていたフォーカスリングの外周側面がプラズマに対し露出する。このような場合、フォーカスリングのカソードとしての面積が変動する。すなわち、フォーカスリングの外周側面がカバーリングで覆われている場合は、フォーカスリングの上面がカソードとして機能する。これに対しカバーリングが消耗してフォーカスリングの外周側面が露出すると、フォーカスリングの外周側面もカソードとして機能してしまう。したがって、カバーリングの消耗前後により、基板端部におけるチルティングの発生等のプロセス変動が生じ得る。本開示は、カバーリングの消耗によるプロセス変動を抑制するための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバ、基板支持台、少なくとも一つの絶縁性リング、内側導電性リング、外側導電性リング、及び高周波電源を備える。基板支持台は、基台及び静電チャックを含み、チャンバ内に配置されている。少なくとも一つの絶縁性リングは、基板支持台を囲むように配置されている。内側導電性リングは、外側面を有し、静電チャック上の基板を囲むように静電チャック及び少なくとも一つの絶縁性リング上に配置されている。外側導電性リングは、内側導電性リングの側面に対面する内側面を有し、内側導電性リングに接触することなく内側導電性リングを囲むように少なくとも一つの絶縁性リング上に配置されている。高周波電源は、基板支持台に電気的に結合されている。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、カバーリングの消耗によるプロセス変動を抑制するための技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、一つの例示的実施形態に係る導電性リングの構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、一つの例示的実施形態に係る導電性リングの構成の他の一例を示す図である。

【図4】図４は、一つの例示的実施形態に係る導電性リングの構成の一例を示す図である。

【図5】図５は、導電性リングの内周下面の構成及び離隔部の構成のバリエーションを示す図である。

【図6】図６は、一つの例示的実施形態に係る導電性リングの構成の他の一例を示す図である。

【図7】図７は、一つの例示的実施形態に係る導電性リングの構成の他の一例を示す図である。

【図8】図８は、一つの例示的実施形態に係る導電性リングの構成の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、載置台、フォーカスリング、カバーリング、導電性リング、高周波電源を備える。載置台は、基板を載置する基板載置部と基板載置部を取り囲む周縁部とを有する。フォーカスリングは、載置台の周縁部に載置されており、導電性を有する。カバーリングは、載置台の外周を囲み、誘電体で構成されている。導電性リングは、カバーリングに載置される。高周波電源は、載置台に結合される。フォーカスリングの外周部にある第１の面と、導電性リングの内周部にある第２の面とは、互いに対向して離隔する。カバーリングは、フォーカスリングと導電性リングとを離隔させる離隔部を有する。フォーカスリングの外周にある第１側面と、導電性リングの内周にある第２側面とは、互いに対向して離隔している。フォーカスリングは、プラズマ処理中においてカソードとして機能する。このようなフォーカスリングの外周に対向するように、電気的にフロート状態の導電性リングが設けられる。

【0009】

一つの例示的実施形態において、フォーカスリングの内周部は、載置台の周縁部により支持され、フォーカスリングの外周部は、カバーリングの内周部上面を覆う。

【0010】

一つの例示的実施形態において、第１の面は、フォーカスリングの外周部側面であり、第２の面は、導電性リングの内周部側面である。

【0011】

一つの例示的実施形態において、第１の面は、フォーカスリングの外周部下面であり、第２の面は、導電性リングの内周部上面である。

【0012】

一つの例示的実施形態において、第１の面は、フォーカスリングの外周部上面であり、第２の面は、導電性リングの内周部下面である。

【0013】

一つの例示的実施形態において、フォーカスリングの外周部側面と、導電性リングの内周部側面とが、互いに対向して離隔している。

【0014】

一つの例示的実施形態において、フォーカスリングの外周部下面と対向する導電性リングの内周部上面の面積は、フォーカスリングの外周部側面と対向する導電性リングの内周部側面の面積よりも大きい。

【0015】

一つの例示的実施形態において、フォーカスリングの外周部下面と導電性リングの内周部上面との間の隙間は、フォーカスリングの外周部側面と導電性リングの内周部側面との間の隙間よりも狭い。

【0016】

一つの例示的実施形態において、フォーカスリングと導電性リングは、第１の面と第２の面で容量結合している。

【0017】

一つの例示的実施形態において、第１の面と第２の面との間の距離は、ゼロより大きく、且つ、フォーカスリングの厚みよりも小さい。

【0018】

一つの例示的実施形態において、導電性リングの内周部下面は、フォーカスリングの外周部下面よりも下方に位置する。

【0019】

一つの例示的実施形態において、離隔部は、カバーリングの表面に形成された溝部である。導電性リングの内周部下面は、溝部内に収容される。

【0020】

一つの例示的実施形態において、離隔部は、導電性リングの内周部側面が当接するように構成された、カバーリングの表面に形成された段差部である。

【0021】

一つの例示的実施形態において、導電性リングは、導電性リングの外周がカバーリングの外周の内側に位置するように配置される。カバーリングの外周部上面は、プラズマ処理空間に露出している。

【0022】

一つの例示的実施形態において、カバーリングは、複数の誘電体部品で構成される。

【0023】

一つの例示的実施形態において、基板載置部および周縁部が静電チャックで構成される。

【0024】

一つの例示的実施形態において、基板載置部は静電チャックで構成され、周縁部は載置台の基台で構成される。

【0025】

一つの例示的実施形態において、導電性リングは、導電性リングの上面と導電性リングの内周部側面との間に傾斜部を有する。

【0026】

一つの例示的実施形態において、導電性リングの材料は、シリコンまたはシリコンカーバイドである。カバーリングの材料は、石英である。

【0027】

以下、図面を参照して種々の例示的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。

【0028】

一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備える。チャンバ１０は、その中に内部空間１２ｃを提供する。チャンバ１０はチャンバ本体１２を含む。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有する。チャンバ本体１２の材料は、例えばアルミニウムであり得る。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜の材料は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックであり得る。

【0029】

チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、通路１２ｐを通して内部空間１２ｃとチャンバ１０の外部との間で搬送される。通路１２ｐは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられるゲートバルブ１２ｇによって開閉される。

【0030】

チャンバ本体１２の底部上には、筒状部２８が設けられている。筒状部２８の材料は、絶縁材料であり得る。筒状部２８は、略円筒形状を有する。筒状部２８は、内部空間１２ｃの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。

【0031】

内部空間１２ｃ内では、支持部１５が、略円筒形状の筒状部２８の内側の側面に沿ってチャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１５は、略円筒形状を有している。支持部１５の材料は、セラミック等の絶縁材料であり得る。支持部１５上には載置台１６が搭載されている。載置台１６は、支持部１５によって支持されている。載置台１６は、内部空間１２ｃの中において、基板Ｗを支持するように構成されている。

【0032】

載置台１６は、支持部１５上に設けられる。載置台１６は、載置部３１、基台１８、電極プレート２１を備える。

【0033】

載置部３１は、基板Ｗを載置する領域である基板載置部３１ａと、基板載置部３１ａを取り囲む領域である周縁部３１ｂを備える。周縁部３１ｂには導電性を有するフォーカスリングＦＲが載置される。導電性リングＤＲは、フォーカスリングＦＲの外周ＯＰｃに沿って同心円状にカバーリングＣＲの上に載置される。載置部３１は、静電チャック２０で構成してもよい。

【0034】

カバーリングＣＲは、筒状部２８上に設けられる。カバーリングＣＲは、絶縁体であり、載置台１６の外周に沿って延在している。カバーリングＣＲは、載置部３１の上方から見て（上部電極３０の側から見て）、載置部３１の外周を囲むように設けられる。カバーリングＣＲの材料は、絶縁性を有する材料であり、例えば石英又はアルミナなどのセラミックであり得る。カバーリングＣＲは、複数の誘電体部品で構成し得る。

【0035】

導電性リングＤＲは、カバーリングＣＲの上方に配置される。導電性リングＤＲは、載置部３１の上方から見て、フォーカスリングＦＲを囲むように設けられる。導電性リングＤＲは、略環状板形状を有しており、導電性を有する材料から形成されている。導電性リングＤＲの材料は、例えば、シリコン（Si）やシリコンカーバイド（SiC）であり得る。

【0036】

電極プレート２１は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート２１上に設けられている。基台１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート２１に電気的に接続されており、下部電極として機能する。

【0037】

静電チャック２０は、載置部３１として基台１８上に設けられている。静電チャック２０の上面に基板Ｗが載置される。静電チャック２０は、本体及び電極を有する。静電チャック２０の本体は、略円盤形状を有する。静電チャック２０の本体の材料は、誘電体である。静電チャック２０の電極は、膜状の電極であり、静電チャック２０の本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。その静電引力によって、基板Ｗが静電チャック２０に保持される。

【0038】

フォーカスリングＦＲは、基板載置部３１ａに載置された基板Ｗの外周を囲むように、周縁部３１ｂに配置される。フォーカスリングＦＲは、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。フォーカスリングＦＲは、略環状板形状を有しており、導電性を有する材料から形成されている。フォーカスリングＦＲの材料は、例えばシリコン（Si）またはシリコンカーバイド（SiC）であり得る。

【0039】

基台１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット（図示しない）から配管２３ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介してチラーユニットに戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と基台１８との熱交換によって、調整され得る。

【0040】

プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２５が設けられている。ガス供給ライン２５は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばHeガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。

【0041】

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備える。上部電極３０は、載置台１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２の材料は、絶縁性を有する材料であり得る。上部電極３０と部材３２とは、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。

【0042】

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１２ｃの側の下面であり、内部空間１２ｃを画成する。天板３４は、発生するジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４は、天板３４をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔３４ａを有する。

【0043】

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６の材料は、アルミニウム等の導電性材料であり得る。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６は、ガス拡散室３６ａから下方に延びる複数のガス孔３６ｂを有する。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

【0044】

ガス供給管３８には、バルブ群４４、流量制御器群４２、及びガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４４、及び流量制御器群４２、は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含む。バルブ群４４は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４４の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群４２の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。

【0045】

筒状部２８とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（酸化イットリウムなどの膜）を形成することによって構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８よりも下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口が設けられている。排気口には、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含む。

【0046】

プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力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27～100［MHz］の範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート２１を介して基台１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（基台１８の側）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６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。

【0047】

第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力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の高周波電力は基板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400［kHz］～13.56［MHz］の範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート２１を介して基台１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（基台１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。

【0048】

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、13.56［MHz］よりも大きな周波数、例えば40［MHz］であり得る。プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えなくてもよい。

【0049】

プラズマ処理装置１において、ガス供給部から内部空間１２ｃにガスが供給されて、プラズマが生成される。第１の高周波電力及び第２の高周波電力の少なくとも一方が供給されることによって、上部電極３０と基台１８（下部電極）との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界によってプラズマが生成される。

【0050】

プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備え得る。制御部ＭＣは、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部ＭＣは、プラズマ処理装置１の各部を制御する。

【0051】

制御部ＭＣでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部ＭＣでは、表示装置によって、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御する。

【0052】

図２を参照して、図１に示す載置台１６の領域ＥＲの構成を説明する。特に、導電性リングＤＲ、フォーカスリングＦＲの構成を詳細に説明する。

【0053】

図２に示す例では、カバーリングＣＲは内側カバーリングＣＲａと外側カバーリングＣＲｂの２つの誘電体部材で構成されている。なお、カバーリングＣＲは、１つの誘電体部材で構成してもよいし、３つ以上の誘電体部材で構成してもよい。

【0054】

フォーカスリングＦＲの内周側（内周部）は載置部３１の周縁部３１ｂである静電チャック２０上に載置され、外周側（外周部）は内側カバーリングＣＲａを覆うように配置される。フォーカスリングＦＲの外周部は、内側カバーリングＣＲａに載置されていてもよい。フォーカスリングＦＲの内周部が周縁部３１ｂで確実に支持されるよう、内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａを周縁部３１ｂの上面よりも低く形成し、フォーカスリングＦＲの外周部下面と内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａとの間に隙間が設けられてもよい。すなわち、フォーカスリングＦＲの外周部は内側カバーリングＣＲａに載置されていなくてもよい。静電チャック２０の本体の厚みは、内側カバーリングＣＲａの厚みと比較して極めて小さい。このため、フォーカスリングＦＲは、静電チャック２０を介して第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４と高周波回路として結合している。また、図３に示すように、内側カバーリングＣＲａに設けた貫通孔に、直流電源ＤＣと接続されフォーカスリングＦＲの下面と接触する給電棒ＳＰを配置し、フォーカスリングＦＲに直流電圧も印加することができるように構成してもよい。

【0055】

導電性リングＤＲは、外側カバーリングＣＲｂの上に載置されている。外側カバーリングＣＲｂの厚みは大きいため、導電性リングＤＲは、外側カバーリングＣＲｂを介して第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４と高周波回路として結合していない。

【0056】

外側カバーリングＣＲｂは、内周側の上面ＳＦｃと外周側の上面ＳＦｄを備える。外側カバーリングＣＲｂの内周側は、フォーカスリングＦＲに近いため、外周側よりも消耗しやすい。したがって、図２の例では、消耗しやすい箇所（外側カバーリングＣＲｂの内周側の上面ＳＦｃ）のみを覆うように導電性リングＤＲを配置している。すなわち、導電性リングＤＲの外周ＯＰｄは、カバーリングＣＲの外周ＯＰｅよりも内側に位置するよう配置され、カバーリングＣＲの外周上面がプラズマ処理空間（内部空間１２ｃ）に露出している。ただし、導電性リングＤＲは、外側カバーリングＣＲｂの上面全てを覆うように配置してもよい。なお、図２の例では、外周側の上面ＳＦｄと導電性リングＤＲで覆われている内周側の上面ＳＦｃとが同一平面上にあるように構成されているが、同一平面上にないように構成してもよい。例えば、導電性リングＤＲによって覆われない外側カバーリングＣＲｂの上面ＳＦｄは、導電性リングＤＲの上面ＳＦｂより高くなるようにしてもよいし、同一の高さにしてもよい。

【0057】

図２に示すように、フォーカスリングＦＲと導電性リングＤＲとの間には、空隙ＡＳが設けられている。より具体的に、フォーカスリングＦＲの外周ＯＰｃにある第１側面ＳＳａと、導電性リングＤＲの内周ＩＰｂにある第２側面ＳＳｂとは、互いに対向して離隔している。導電性リングＤＲの内周下面ＩＬＳｂは、フォーカスリングＦＲの外周下面ＩＬＳａよりも下方に位置する。

【0058】

図２に示す例では、第２側面ＳＳｂの面積は、導電性リングＤＲの上面ＳＦｂの面積よりも小さくなるように構成されている。導電性リングＤＲの上面ＳＦｂは、フォーカスリングＦＲの上面よりも高くなっている。換言すれば、導電性リングＤＲの内周ＩＰｂの厚みは、フォーカスリングＦＲの外周ＯＰｃの厚みよりも厚くなっている。

【0059】

第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂとの間の距離ＧＡは、空隙ＡＳの幅である。後述する通り、第１側面ＳＳａ及び第２側面ＳＳｂはキャパシタとして機能する。したがって、距離ＧＡは、ゼロより大きく、且つ、フォーカスリングＦＲの厚みＳＨよりも小さいことが望ましい。

【0060】

カバーリングＣＲは、更に離隔部ＤＴを備える。離隔部ＤＴは、フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａと導電性リングＤＲの第２側面ＳＳｂとを離隔させる。

【0061】

図２に示す例では、内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａよりも外側カバーリングＣＲｂの内周側の上面ＳＦｃを低く構成することにより、内側カバーリングＣＲａと外側カバーリングＣＲｂとの間に段差部を設けることで離隔部ＤＴを構成している。段差部と導電性リングＤＲの第２側面ＳＳｂとが当接するため、導電性リングＤＲの第２側面ＳＳｂとフォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａとは接触しない。すなわち、離隔部ＤＴを設けることにより、第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂとが接触し、キャパシタとして機能しなくなることを防ぐことができる。

【0062】

上記した構成の載置台１６において、導電性リングＤＲはカバーリングＣＲの上に配置される。カバーリングＣＲの厚みは静電チャック２０の本体の厚みと比較して大きいため、導電性リングＤＲは、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４とカバーリングＣＲを介して高周波回路として結合されていない。また、フォーカスリングＦＲの外周ＯＰｃの第１側面ＳＳａと、導電性リングＤＲの内周ＩＰｂの第２側面ＳＳｂとは、互いに対向して離隔している。従って、第１側面ＳＳａ及び第２側面ＳＳｂは、キャパシタとして機能する。すなわち、フォーカスリングＦＲと導電性リングＤＲとが、第１側面ＳＳａ及び第２側面ＳＳｂにて容量結合する。高周波電力が基台１８に印加されると、フォーカスリングＦＲの外周ＯＰｃにある第１側面ＳＳａに存在する正または負の電荷により、導電性リングＤＲの内部で静電誘導が生じる。このため、導電性リングＤＲの第２側面ＳＳｂに集まった電荷と等量かつ逆の電荷が、プラズマの電位に引き寄せられて導電性リングＤＲの上面ＳＦｂに集まる。上面ＳＦｂの面積は、第２側面ＳＳｂの面積よりも大きいため、上面ＳＦｂに存在する単位面積当たりの電荷の量は、第２側面ＳＳｂに存在する単位面積当たりの電荷の量より小さくなる。したがって、フォーカスリングＦＲの電位よりも導電性リングＤＲの電位が低くなり、導電性リングＤＲに向かうプラズマ中のイオンの加速が低減される。よって、導電性リングＤＲ（すなわち、フォーカスリングＦＲの外側の領域）がスパッタされにくくなる。

【0063】

導電性リングＤＲは、カバーリングＣＲの消耗しやすい箇所を覆うように配置され、カバーリングＣＲよりもスパッタに対する耐性が高い材質で形成されている。また、導電性リングＤＲに向かうイオンの加速が低減されるため、導電性リングＤＲ自体もスパッタされにくくなっている。したがって、フォーカスリングＦＲの外周周囲のカバーリングＣＲの消耗により、フォーカスリングＦＲのカソードとしての面積の変動を抑制することができる。このため、基板端部におけるチルティングの発生等のプロセス変動を抑制することができる。

【0064】

また、導電性リングＤＲの上面ＳＦｂの面積を調整することによって、導電性リングＤＲの上面ＳＦｂの電位を調整することができる。

【0065】

さらに、導電性リングＤＲは、フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａと対向して配置される。フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａの側方側に物体（導電性リングＤＲ）が存在するため、第１側面ＳＳａに向かうイオンは導電性リングＤＲにより遮られる。よって、フォーカスリングＦＲは第１側面ＳＳａからスパッタされにくくなるため、フォーカスリングＦＲの消耗を抑制することができる。

【0066】

なお、図２に示す例では、基板載置部３１ａとフォーカスリングＦＲを載置する周縁部３１ｂを静電チャック２０で構成しているが、これに限られない。基板載置部３１ａの静電チャックと周縁部３１ｂの静電チャックは、それぞれ独立して設けてもよい。また、図４に示すように、基板載置部３１ａのみを静電チャック２０とし、周縁部３１ｂを基台１８にて構成してもよい。また、フォーカスリングＦＲの内周側だけでなく、フォーカスリング全体を周縁部３１ｂに載置するようにしてもよい。周縁部３１ｂは、基板載置部３１ａよりも低く形成し、段差部としてもよい。

【0067】

また、図２に示す例では、内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａよりも外側カバーリングＣＲｂの内周側の上面ＳＦｃを低く構成することにより、離隔部ＤＴを構成したが、これに限られない。図５に示すように、導電性リングＤＲが載置されているカバーリングＣＲに凹状の溝を設け、導電性リングＤＲの内周下面ＩＬＳｂを下方に向けて凸状に設けられていても良い。この場合、導電性リングＤＲの内周下面ＩＬＳｂは、カバーリングＣＲの凹部（溝）内に収容される。凸状の内周下面ＩＬＳｂが凹状の溝に嵌め込まれることによって、カバーリングＣＲにおける導電性リングＤＲの位置が安定的に維持され得る。なお、図５では離隔部ＤＴとして外側カバーリングＣＲｂに溝を設けているが、内側カバーリングＣＲａ側に設けてもよい。この場合、導電性リングＤＲの内周側は内側カバーリングＣＲａに載置され、導電性リングＤＲの外周側は外側カバーリングＣＲｂに載置される。また、図５では、フォーカスリングＦＲが載置されているカバーリングＣＲの上面ＳＦａと、導電性リングＤＲが載置されているカバーリングＣＲの上面ＳＦｃが同一の高さで構成されているが、異なる高さで構成してもよい。例えば、導電性リングＤＲが載置されているカバーリングＣＲの上面ＳＦｃが、フォーカスリングＦＲが載置されているカバーリングＣＲの上面ＳＦａよりも高くなるように構成してもよい。

【0068】

また、図２に示す例では、フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａと、導電性リングＤＲの第２側面ＳＳｂとを、互いに対向して離隔させることによりキャパシタとして機能させているが、これに限られない。図６に示すように、フォーカスリングＦＲの外周部下面と導電性リングＤＲの内周部上面とが、互いに対向して離隔するように構成してもよい。図６に示す導電性リングＤＲは、内周部の下部が内周側に突出している。導電性リングＤＲの突出した下部内周部の上面とフォーカスリングＦＲの下面とは、互いに対向して離隔している。また、フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａと、導電性リングＤＲの上部内周部の側面である第２側面ＳＳｂとは、互いに対向して離隔している。

【0069】

内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａよりも外側カバーリングＣＲｂの内周側の上面ＳＦｃが低くなっており、内側カバーリングＣＲａと外側カバーリングＣＲｂとの間に離隔部ＤＴとなる段差部が形成されている。導電性リングＤＲの下部内周部の側面である第３側面ＳＳｃが段差部（内側カバーリングＣＲａの外周側面）に当接するため、導電性リングＤＲの上部内周部の側面である第２側面ＳＳｂとフォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａとは接触しない。また、内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａは、導電性リングＤＲの下部内周部の上面よりも高い位置に形成されている。したがって、フォーカスリングＦＲの下面が内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａに当接するため、導電性リングＤＲの下部内周部の上面とフォーカスリング下面とは接触しない。

【0070】

図６に示す例では、第１側面ＳＳａおよび第２側面ＳＳｂのみならず、フォーカスリングＦＲの外周部下面と導電性リングＤＲの下部内周部上面もキャパシタとして機能させることができる。これにより、フォーカスリングＦＲと導電性リングＤＲとの間のキャパシタンスを大きくすることができる。

【0071】

フォーカスリングＦＲの外周部下面と導電性リングＤＲの下部内周部上面との間の距離ＧＢは、第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂとの間の距離ＧＡよりも小さくなるように構成してもよい。距離ＧＢは距離ＧＡよりも小さいため、第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂとの間のキャパシタンスよりも、フォーカスリングＦＲの外周部下面と導電性リングＤＲの下部内周部上面との間のキャパシタンスの方が大きくなる。このため、フォーカスリングＦＲおよび導電性リングＤＲの消耗により第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂの面積が変動しても、フォーカスリングＦＲと導電性リングＤＲとの間のキャパシタンスの変動を小さくすることができる。さらに、第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂとの間の距離ＧＡを大きくすることができるため、堆積物により空隙ＡＳが閉塞してキャパシタとして機能しなくなる（もしくはキャパシタンスが大きく変動する）ことを抑制することができる。

【0072】

フォーカスリングＦＲの外周部下面と対向する導電性リングＤＲの下部内周部上面の面積を、フォーカスリングＦＲの外周部側面と対向する導電性リングＤＲの内周部側面の面積よりも大きくなるように構成してもよい。フォーカスリングＦＲの外周部下面と導電性リングＤＲの下部内周部上面との間のキャパシタンスが大きくなるため、フォーカスリングＦＲと導電性リングＤＲとの間のキャパシタンスの変動を小さくすることができる。

【0073】

図６に示す例のように、導電性リングＤＲの内周部側面と上面との間に傾斜部を形成してもよい。傾斜部を設けることにより、フォーカスリングＦＲの上面と導電性リングＤＲの上面の高さの変化が緩和され、導電性リングＤＲおよびフォーカスリングＦＲの上方に形成されるシースの不連続性を緩和することができる。

【0074】

図２～図６に示す例では、導電性リングＤＲの上面ＳＦｂがフォーカスリングＦＲの上面よりも高くなるように構成しているが、これに限られない。導電性リングＤＲの上面ＳＦｂをフォーカスリングＦＲの上面と同じ高さになるように構成してもよいし、フォーカスリングＦＲの上面よりも低く構成してもよい。

【0075】

図６に示す例では、フォーカスリングＦＲの外周部下面と導電性リングＤＲの内周部上面とが、互いに対向して離隔している。なお、図７に示すように、フォーカスリングＦＲの外周部上面と導電性リングＤＲの内周部下面とが、互いに対向して離隔するように構成されていてもよい。

【0076】

図７に示す導電性リングＤＲは、内周部の上部が内周側に突出している。導電性リングＤＲの突出した上部内周部の下面とフォーカスリングＦＲの上面とは、互いに対向して離隔している。また、フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａと、導電性リングＤＲの下部内周部の側面である第２側面ＳＳｂとは、互いに対向して離隔している。

【0077】

内側カバーリングＣＲａの上面ＳＦａよりも外側カバーリングＣＲｂの内周側の上面ＳＦｃが低くなっており、内側カバーリングＣＲａと外側カバーリングＣＲｂとの間に離隔部ＤＴとなる段差部が形成されている。導電性リングＤＲの下部内周部の側面である第２側面ＳＳｂが段差部（内側カバーリングＣＲａの外周側面）に当接するため、導電性リングＤＲの上部内周部の側面である第２側面ＳＳｂとフォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａとは接触しない。また、導電性リングＤＲの突出した上部内周部の下面は、フォーカスリングの外周部の上面よりも高い位置に形成されている。したがって、導電性リングＤＲの上部内周部の下面とフォーカスリング上面とは接触しない。

【0078】

図６に示す例と同様に、フォーカスリングＦＲの外周部上面と導電性リングＤＲの上部内周部下面との間の距離ＧＣは、第１側面ＳＳａと第２側面ＳＳｂとの間の距離ＧＡよりも小さくなるように構成されていてもよい。フォーカスリングＦＲの外周部上面と対向する導電性リングＤＲの上部内周部下面の面積は、フォーカスリングＦＲの外周部側面と対向する導電性リングＤＲの内周部側面の面積より大きくてもよい。

【0079】

図７に示す例では、空隙ＡＳが導電性リングＤＲの上部内周部により覆われているため、堆積物により空隙ＡＳが閉塞してキャパシタとして機能しなくなる（もしくはキャパシタンスが大きく変動する）ことを抑制することができる。

【0080】

図６および図７に示す例では、フォーカスリングＦＲの外周部下面（上面）と導電性リングＤＲの内周部上面（下面）とが互いに対向して離隔するとともに、フォーカスリングＦＲの第１側面ＳＳａと導電性リングＤＲの第２側面ＳＳｂとが互いに対向して離隔する。しかしながら、フォーカスリングＦＲの外周部下面（上面）と導電性リングＤＲの内周部上面（下面）のみが互いに対向して離隔していてもよい。

【0081】

図２～７に示す例では、フォーカスリングＦＲの外周側（外周部）で内側カバーリングＣＲａを覆うようにフォーカスリングＦＲを配置した。しかしながら、フォーカスリングＦＲ全体を静電チャック２０上または基台１８に配置しても良い。すなわち、フォーカスリングＦＲの内周側（内周部）のみならず、外周側（外周部）も載置部３１の周縁部３１ｂである静電チャック２０上または基台１８に載置してもよい。

【0082】

図８には、フォーカスリングＦＲの外周部上面と導電性リングＤＲの内周部下面のみが互いに対向して離隔するように構成された例が示されている。また、フォーカスリングＦＲ全体は、静電チャック２０上に載置されている。

【0083】

カバーリングＣＲの内周部は、フォーカスリングＦＲの外周部に載置されている。導電性リングＤＲはカバーリングＣＲに載置されている。導電性リングＤＲの内周部は下方に突出する突出部を有し、突出部下面（内周部下面）はフォーカスリングＦＲの外周部上面と互いに対向して離隔している。導電性リングＤＲはカバーリングＣＲに載置されているため、カバーリングＣＲ上面と導電性リングＤＲの外周部下面は当接する。すなわち、カバーリングＣＲの上面が離隔部ＤＴとなり、導電性リングＤＲの突出部下面とフォーカスリングＦＲの外周部上面とは接触しない。なお、図８に示す例では、導電性リングＤＲの内周部に下方に突出する突出部が形成されているが、導電性リングＤＲの内周部下面とフォーカスリング外周部上面との間で十分なキャパシタンスが得られるようであれば、突出部は形成されていなくてもよい。

【0084】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる例示的実施形態における要素を組み合わせて他の例示的実施形態を形成することが可能である。

【0085】

以上の説明から、本開示の種々の例示的実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の例示的実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0086】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１２…チャンバ本体、１２ｃ…内部空間、１２ｇ…ゲートバルブ、１２ｐ…通路、１５…支持部、１６…載置台、１８…基台、１８ｆ…流路、２０…静電チャック、２０ｐ…直流電源、２０ｓ…スイッチ、２１…電極プレート、２３ａ…配管、２３ｂ…配管、２５…ガス供給ライン、２８…筒状部、３０…上部電極、３１…載置部、３１ａ…基板載置部、３１ｂ…周縁部、３２…部材、３４…天板、３４ａ…ガス吐出孔、３６…支持体、３６ａ…ガス拡散室、３６ｂ…ガス孔、３６ｃ…ガス導入口、３８…ガス供給管、４０…ガスソース群、４２…流量制御器群、４４…バルブ群、４８…バッフルプレート、５０…排気装置、５２…排気管、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、６６…整合器、６８…整合器、ＡＳ…空隙、ＣＲ…カバーリング、ＣＲａ…内側カバーリング、ＣＲｂ…外側カバーリング、ＤＣ…直流電源、ＤＲ…導電性リング、ＤＴ…離隔部、ＥＲ…領域、ＦＲ…フォーカスリング、ＧＡ…距離、ＩＬＳａ…外周下面、ＩＬＳｂ…内周下面、ＩＰｂ…内周、ＭＣ…制御部、ＯＰｃ…外周、ＯＰｄ…外周、ＯＰｅ…外周、ＳＦａ…上面、ＳＦｂ…上面、ＳＦｃ…上面、ＳＦｄ…上面、ＳＨ…厚み、ＳＰ…給電棒、ＳＳａ…第１側面、ＳＳｂ…第２側面、Ｗ…基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】