特開 2023-48449 基板支持器、基板処理装置及び静電吸着方法

(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】P2023048449

(43)【公開日】2023-04-07

(54)【発明の名称】基板支持器、基板処理装置及び静電吸着方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230331BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20230331BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021157768

(22)【出願日】2021-09-28

(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】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】岡 信介

【テーマコード（参考）】

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004AA01

5F004BA04

5F004BB13

5F004BB23

5F004BB28

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA03

5F131EA03

5F131EB16

5F131EB17

5F131EB78

5F131EB81

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】伝熱ガスの漏れを抑制する。
【解決手段】基板を支持する基板支持器であって、基台と、前記基台の上方に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する静電チャックと、前記基板支持面上の基板を囲むように配置されるエッジリングと、を備え、前記静電チャックは、前記エッジリングを支持するためのリング支持面を有し、前記リング支持面は、内縁側が外縁側よりも低い。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を支持する基板支持器であって、
基台と、
前記基台の上方に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する静電チャックと、
前記基板支持面上の基板を囲むように配置されるエッジリングと、を備え、
前記静電チャックは、前記エッジリングを支持するためのリング支持面を有し、
前記リング支持面は、内縁側が外縁側よりも低い、基板支持器。

【請求項2】

前記リング支持面は、当該リング支持面と前記エッジリングとの間に、伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給口を有する、請求項１に記載の基板支持器。

【請求項3】

前記エッジリングの下面または前記リング支持面の少なくともいずれか一方は、溝を有する、請求項２に記載の基板支持器。

【請求項4】

前記リング支持面は、傾斜面により構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板支持器。

【請求項5】

前記傾斜面の角度は、０．０３°～０．０６°である、請求項４に記載の基板支持器。

【請求項6】

前記リング支持面は、内縁側から外縁側に向けて高くなる曲面により構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板支持器。

【請求項7】

前記リング支持面は、内縁側と外縁側とで段差を有し、または、内縁側から外縁側に向けて高くなる階段状に形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板支持器。

【請求項8】

前記リング支持面は、前記エッジリングを静電吸着するための第１電極及び第２電極をそれぞれ内側及び外側に有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の基板支持器。

【請求項9】

前記第１電極及び前記第２電極は、両電極間に電位差が生じるように電圧が印加される、請求項８に記載の基板支持器。

【請求項10】

前記基板の温調用流体が流れる流路をさらに備え、
前記第１電極及び前記第２電極に印加する電圧の大きさは、前記流路を流れる温調用流体の温度に基づいて変更される、請求項９に記載の基板支持器。

【請求項11】

前記エッジリングは、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、Ｗ、ＷＣ又はセラミックスにより形成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の基板支持器。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の基板支持器と、
減圧可能に構成され、前記基板支持器を収容する処理チャンバと、を備える、基板処理装置。

【請求項13】

前記基板支持器は、当該基板支持器の下面中央部が、減圧された前記処理チャンバの内部より高い圧力の雰囲気に曝されるように、当該処理チャンバに収容される、請求項１２に記載の基板処理装置。

【請求項14】

基板処理装置の基板支持器の静電チャックにエッジリングを静電吸着する方法であって、
前記基板処理装置は、減圧可能に構成され、前記基板支持器を収容する処理チャンバを備え、
前記基板支持器は、
基台と、
前記基台の上方に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する静電チャックと、
前記基板支持面上の基板を囲むように配置される前記エッジリングと、を備え、
前記静電チャックは、前記エッジリングを支持するためのリング支持面を有し、
前記リング支持面は、内縁側が外縁側よりも低く、
前記基板支持器の前記リング支持面に支持された前記エッジリングを静電吸着する工程と、
その後、前記処理チャンバを減圧し、前記基台及び前記静電チャックを変形させ、前記リング支持面の内縁側を前記エッジリングの下面に近づける工程と、を含む、静電吸着方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板支持器、基板処理装置及び静電吸着方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には基板処理装置が開示されている。基板処理装置は、基板が載置される静電チャックと、基板が載置される領域を囲んで静電チャック上に設けられたフォーカスリングとで挟まれる空間に熱媒体を供給する供給部と、を備える。さらに、基板処理装置は、静電チャック内部の、フォーカスリングに対応する領域に設けられ、静電チャックにフォーカスリングを吸着するための電圧が印加される複数の電極を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１２２７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示にかかる技術は、伝熱ガスの漏れを抑制する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、基板を支持する基板支持器であって、基台と、前記基台の上方に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する静電チャックと、前記基板支持面上の基板を囲むように配置されるエッジリングと、を備え、前記静電チャックは、前記エッジリングを支持するためのリング支持面を有し、前記リング支持面は、内縁側が外縁側よりも低い。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、伝熱ガスの漏れを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】チャンバ内が大気圧のときの、従来の基板支持器の状態を示す図である。

【図2】チャンバ内が排気されているときの、従来の基板支持部の状態を示す図である。

【図3】プラズマ処理システムの構成を模式的に示す説明図である。

【図4】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5】プラズマ処理チャンバ内の基板支持器の状態を示す断面図であり、基板支持器の周囲全体が大気圧のときの状態を示している。

【図6】図５の部分拡大断面図である。

【図7】プラズマ処理チャンバが減圧されたときの基板支持器の要部を示す図である。

【図8】エッジリングの静電吸着方法の一例を説明するためのフローチャートである

【図9】エッジリングを載置する工程時の静電チャックの状態を示す図である。

【図10】リング支持面の他の例を示す図である。

【図11】リング支持面の他の例を示す図である。

【図12】リング支持面の他の例を示す図である。

【図13】リング支持面及びエッジリングの他の例を示す図である。

【図14】エッジリングの静電吸着用の電極へ電圧を印加する形態の一例を説明するための図である。

【図15】エッジリングの静電吸着用の電極へ電圧を印加する形態の一例を説明するための図である。

【図16】エッジリングの他の例を示す断面図である。

【図17】カバーリングをさらに備える基板支持器の一例を示す図である。

【図18】基板支持面の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板にプラズマ処理が行われる。プラズマ処理では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって基板を処理する。

【0009】

プラズマ処理は、基板処理装置で行われる。基板処理装置は、一般的に、基板支持器と、チャンバとを備える。基板支持器は、基台と、当該基台の上方に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する静電チャックと、を備える。チャンバは、減圧可能に構成され、基板支持器を収容する。また、静電チャック上には、基板に対するプラズマ処理の均一性を向上させるため、基板支持面に支持された基板を囲むようにエッジリングが配置される。エッジリングは、基板支持面を囲むように形成された静電チャックのリング支持面に支持され、静電吸着される。

【0010】

さらに、基板支持器は、温調用流体が流れる流路が内部に形成され、且つ、静電チャックのリング支持面とエッジリングとの間に、Ｈｅ（ヘリウム）ガス等の伝熱ガスが供給されるように構成されている。この構成により、エッジリングの温度がプラズマ処理中のプラズマからの入熱によって昇温しても調節することが可能となっている。

【0011】

ところで、図１に示すように、基板支持器５００の静電チャック５０１のリング支持面５０１ａ及びエッジリング５０２の下面はそれぞれ、例えば、略水平な平坦面により構成される。しかし、静電チャック５０１のリング支持面５０１ａは、チャンバ５０３内が大気圧の場合に略水平な平坦面であっても、図２に示すように、プラズマ処理中等、チャンバ５０３内が減圧されている場合には、略水平な平坦面から変形する。その理由は以下の通りである。

【0012】

すなわち、基板支持器５００は、その周縁部の下面が静電チャック５０１に固定されている。そして、チャンバ５０３の構造等の関係上、チャンバ５０３内が減圧され、基板支持器５００の上部（例えば基台５０４の上面及び静電チャック５０１）の周囲が減圧雰囲気となっても、基板支持器５００の下面中央部の周囲は依然、大気圧雰囲気のままとなる。そのため、チャンバ５０３内が減圧されたときに、基台５０４及び静電チャック５０１が、これらの中央部が上方に突出するように変形し、リング支持面５０１ａも略水平な平坦面から変形する。

【0013】

上述のように変形した場合、エッジリング５０２は、静電吸着されていても、リング支持面５０１ａと同じようには変形せず、その結果、リング支持面５０１ａとエッジリング５０２の下面との間に、５μｍ～２０μｍの高さの隙間が生じてしまう。そうすると、上記隙間からＨｅ（ヘリウム）ガス等の伝熱ガスが漏れてしまう。

【0014】

本開示にかかる技術は、伝熱ガスの漏れを抑制する。以下、本実施形態にかかる基板支持器、基板処理装置及び静電吸着方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0015】

＜プラズマ処理システム＞
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて、図３を用いて説明する。図３は、プラズマ処理システムの構成を模式的に示す説明図である。

【0016】

一実施形態において、プラズマ処理システムは、基板処理装置の一例としてのプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持器１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持器１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

【0017】

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、２００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

【0018】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0019】

以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について、図４を用いて説明する。図４は、プラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。本実施形態のプラズマ処理装置１では基板（ウェハ）Ｗにプラズマ処理を行うが、プラズマ処理対象の基板Ｗはウェハに限定されるものではない。

【0020】

容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持器１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持器１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持器１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持器１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持器１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。

【0021】

基板支持器１１は、本体部１１１及びエッジリング１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、エッジリング１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、エッジリング１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。

【0022】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１３及び静電チャック１１４を含む。基台１１３は、導電性部材を含む。基台１１３の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャック１１４は、基台１１３の上に配置される。静電チャック１１４の上面は、基板支持面１１１ａを有する。一実施形態において、静電チャック１１４の上面は、リング支持面１１１ｂも有する。

【0023】

エッジリング１１２は、基板支持面１１１ａ上の基板Ｗを囲むように配置される。

【0024】

また、基板支持器１１は、静電チャック１１４、エッジリング１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１３ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１３ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１３ａは、基台１１３に形成される。

【0025】

さらに、基板支持器１１は、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給路１１５を含む。また、基板支持器１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給路を含んでもよい。各伝熱ガス供給路には、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスが供給される。

【0026】

上述の伝熱ガス供給部は、少なくとも１つのガスソース及び少なくとも１つの流量制御器を含んでもよい。一実施形態において、伝熱ガス供給部は、少なくとも１つの伝熱ガスを、それぞれに対応のガスソースからそれぞれに対応の流量制御器を介して各伝熱ガス供給路に供給するように構成される。各流量制御器は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、伝熱ガス供給部は、少なくとも１つの伝熱ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

【0027】

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0028】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

【0029】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持器１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持器１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

【0030】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持器１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持器１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持器１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持器１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0031】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持器１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、基板支持器１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック１１４内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0032】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0033】

＜基板支持器＞
次に、上述した基板支持器１１の構成に関し、図４を参照し、図５及び図６を用いて、さらに説明する。図５は、プラズマ処理チャンバ１０内の基板支持器１１の状態を示す断面図であり、基板支持器１１の周囲全体が大気圧のときの状態を示している。図６は、図５の部分拡大断面図である。ただし、図６においてウェハＷの図示は省略している。

【0034】

図４に示すように、基板支持器１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に収容される。具体的には、基板支持器１１は、当該基板支持器１１の下面が、減圧されたプラズマ処理チャンバ１０の内部より高い圧力の雰囲気に曝されるように、プラズマ処理チャンバ１０に収容される。より具体的には、基板支持器１１は、その下面で、プラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられた開口１０ｆを塞ぐように、プラズマ処理チャンバ１０内に収容される。例えば、プラズマ処理チャンバ１０の底部上に、開口１０ｆの外周を囲うように設けられた円筒状の脚部１５を介して、基板支持器１１の周縁部の下面を固定することにより、基板支持器１１の下面で開口１０ｆを塞ぐことができる。なお、脚部１５は絶縁体により形成される。一実施形態において、プラズマ処理チャンバ１０の底部と脚部１５との間には、図５に示すようにシール部材としてのＯリング１６が設けられている。

【0035】

前述のように、基板支持器１１は、本体部１１１及びエッジリング１１２を含み、一実施形態において、本体部１１１は、基台１１３及び静電チャック１１４を含む。

【0036】

また、一実施形態において、基台１１３はＡｌ等の導電性材料で形成されている。基台１１３と静電チャック１１４は、例えば接着等により一体化されている。

【0037】

静電チャック１１４は、基板支持面１１１ａを備えた中央部２００と、リング支持面１１１ｂを備えた外周部２０１とが一体になって構成されている。静電チャック１１４の中央部２００と外周部２０１は別体であってもよい。中央部２００は外周部２０１から突起するように設けられ、中央部２００の基板支持面１１１ａは外周部２０１のリング支持面１１１ｂより高い。

【0038】

リング支持面１１１ｂに支持されるエッジリング１１２は、基板支持面１１１ａ上の基板Ｗを囲むように配置される部材である。エッジリング１１２は、環状に形成され、より具体的には、平面視円環状に形成されている。一実施形態において、エッジリング１１２の下面は、断面視における高さが内縁側から外縁側にかけて一定であり基板支持面１１１ａに支持されたときに略水平となる、平坦面により構成される。エッジリング１１２の材料には例えばＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、Ｗ、ＷＣ又はセラミックスが用いられる。

【0039】

静電チャック１１４の中央部２００は、例えば基板Ｗの直径よりも小径に形成されており、基板Ｗが基板支持面１１１ａに載置されたときに、基板Ｗの周縁部が静電チャック１１４の中央部２００から張り出すようになっている。
一実施形態において、エッジリング１１２は、図６に示すように、その上部に段差が形成されており、外周部の上面が内周部の上面より高く形成されている。エッジリング１１２の内周部は、静電チャック１１４の中央部２００から張り出した基板Ｗの周縁部の下側にもぐり込むように形成されていてもよい。つまり、エッジリング１１２は、その内径が、基板Ｗの外径よりも小さく形成されていてもよい。

【0040】

さらに、静電チャック１１４の中央部２００には、基板Ｗを静電吸着するための電極２１０が設けられている。静電チャック１１４の外周部２０１には、エッジリング１１２を静電吸着するための電極２１１が設けられている。一実施形態において、電極２１１は、一対の電極２１１ａ、２１１ｂを含む双極型である。例えば、第１電極２１１ａ及び第２電極２１１ｂは、平面視円環状に形成され、互いに同心に配置され、第１電極２１１ａは内側に位置し、第２電極２１１ｂは外側に位置する。第１電極２１１ａ及び第２電極２１１ｂはそれぞれ周方向に沿って分割されていてもよい。

【0041】

電極２１０には、直流電源（図示せず）からの直流電圧が印加される。これにより生じる静電力により、基板支持面１１１ａに基板Ｗが吸着保持される。
同様に、電極２１１には、直流電源からの直流電圧が印加される。具体的には、第１電極２１１ａと第２電極２１１ｂとの間に電位差が生じるように、直流電源からの直流電圧が電極２１１に印加される。これにより生じる静電力により、リング支持面１１１ｂにエッジリング１１２が吸着保持される。

【0042】

また、前述のように、基板支持器１１は、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給路１１５を含む。一実施形態において、静電チャック１１４の外周部２０１が備えるリング支持面１１１ｂには、伝熱ガス供給口２２０が形成されている。伝熱ガス供給路１１５に供給された伝熱ガスは、伝熱ガス供給口２２０から、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂとの間に供給される。伝熱ガス供給口２２０は、伝熱ガス供給部（図示せず）に接続されている。伝熱ガス供給部は、例えば、伝熱ガスのガスソース２１と、供給量を調整する流量制御器を含む。流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ等の流量制御器やバルブを含む。

【0043】

また、一実施形態において、伝熱ガス供給口２２０は吸着口を兼ねる。吸着口としての伝熱ガス供給口２２０を介して、リング支持面１１１ｂとエッジリング１１２との間を排気することにより、エッジリング１１２をリング支持面１１１ｂに真空吸着することができる。なお、吸着口としての伝熱ガス供給口２２０は、排気システム（図示せず）に接続されている。排気システムは、例えば、排気量調整弁及び真空ポンプを含む。吸着口と、伝熱ガス供給口２２０とを別に設けてもよい。

【0044】

さらに、静電チャック１１４のリング支持面１１１ｂは、内縁側が外縁側よりも低く形成されている。具体的には、静電チャック１１４のリング支持面１１１ｂは、プラズマ処理チャンバ１０内が減圧されていない状態すなわち無負荷の状態において内縁側が外縁側よりも低くなるように、形成されている。例えば、静電チャック１１４のリング支持面１１１ｂは、内縁側が外縁側よりも低い傾斜面により構成される。静電チャック１１４の径方向の幅は例えば１５ｍｍ、静電チャック１１４の内周側端と外周側端との高低差は例えば８μｍである。リング支持面１１１ｂを構成する傾斜面の水平面に対する（無負荷の状態での）角度は、例えば０．０３°～０．０６°である。

【0045】

なお、上述のようなリング支持面１１１ｂに支持されるエッジリング１１２の内径は例えば以下のように設定される。すなわち、エッジリング１１２の内径は、当該エッジリング１１２の内周面（以下、リング内周面）と静電チャック１１４の中央部２００の外周面との間に隙間が生じるように、設定される。より具体的には、図６において点線で示すようにエッジリング１１２を静電吸着する際に、リング内周面が静電チャック１１４の中央部２００の外周面に接触しないよう、エッジリング１１２の内径は設定される。

【0046】

続いて、リング支持面１１１ｂが上述のように形成されていることの作用について説明する。図７は、プラズマ処理チャンバ１０が減圧されたときの基板支持器１１の要部を示す図であり、流路１１３ａや、伝熱ガス供給路１１５、電極２１０、２１１等の図示を省略している。

【0047】

プラズマ処理チャンバ１０内が減圧されると、基板支持器１１の上部（例えば基台１１３の上面及び静電チャック１１４等）の周囲が減圧雰囲気となる。しかし、プラズマ処理チャンバ１０内が減圧されても、基板支持器１１の下面（具体的には基台１１３の下面）の中央部の周囲は、減圧開始前の圧力のまま維持され、すなわち、大気圧のまま維持される。そのため、基台１１３及び静電チャック１１４が、これらの中央部が上方に突出するように変形する。このように変形した場合、図１及び図２を用いて説明したように、本実施形態と異なり、リング支持面１１１ｂが無負荷の状態で略水平な平坦面であると、リング支持面１１１ｂとエッジリング１１２の下面との間の隙間から伝熱ガスがプラズマ処理空間１０ｓに漏れてしまう。

【0048】

それに対し、本実施形態では、リング支持面１１１ｂが無負荷の状態において内縁側が外縁側よりも低くなるように形成されている。そのため、図７に示すように、基台１１３及び静電チャック１１４が、これらの中央部が上方に突出するように変形し、これに伴い、静電チャック１１４の外周部２０１も変形したときに、リング支持面１１１ｂが略水平に近づく。したがって、リング支持面１１１ｂが無負荷の状態において略水平な平坦面である場合に比べて、プラズマ処理チャンバ１０内が減圧されている時のリング支持面１１１ｂとエッジリング１１２の下面との間の隙間を小さくすることができる。よって、上記隙間から伝熱ガスが漏れるのを抑制することができる。

【0049】

また、上記隙間が小さければ、エッジリング１１２をリング支持面１１１ｂに静電吸着させるときに、エッジリング１１２を変形させ、当該エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂとを、略全面に亘って密接させることができる。したがって、上記隙間から伝熱ガスが漏れるのをさらに抑制することができる。

【0050】

続いて、エッジリング１１２の静電吸着方法を、図８及び図９を用いて説明する。図８は、エッジリング１１２の静電吸着方法の一例を説明するためのフローチャートである。図９は、エッジリングを載置する工程時の静電チャック１１４の状態を示す図である。

【0051】

まず、例えば、図８に示すように、エッジリング１１２が、作業者により、静電チャック１１４のリング支持面１１１ｂ上に、基板支持面１１１ａに対して位置決めされて載置される（ステップＳ１）。エッジリング１１２の基板支持面１１１ａに対する位置決めは、図８に示すように、位置決め用治具Ｊを用いて行われる。一実施形態において、位置決め用治具Ｊは、静電チャック１１４の中央部２００の外周面とエッジリング１１２の内周面との間に差し込まれて用いられる。このような位置決め用治具Ｊを用いることにより、例えば、静電チャック１１４の中央部２００の外周面とエッジリング１１２の内周面との間の距離を、静電チャック１１４の周方向に沿って一定にすることができる。

【0052】

次いで、リング支持面１１１ｂに支持されたエッジリング１１２が真空吸着される（ステップＳ２）。具体的には、吸着口としての伝熱ガス供給口２２０を介して、リング支持面１１１ｂとエッジリング１１２の下面との間が排気され、エッジリング１１２がリング支持面１１１ｂに真空吸着される。

【0053】

その後、位置決め用治具Ｊが、作業者により静電チャック１１４から除去される（ステップＳ３）。

【0054】

続いて、プラズマ処理チャンバ１０の減圧開始と同時に、リング支持面１１１ｂに支持されたエッジリング１１２が静電吸着される（ステップＳ４）。具体的には、プラズマ処理チャンバ１０の減圧開始と同時に、電極２１１に直流電圧が印加され、これにより生じる静電力により、エッジリング１１２がリング支持面１１１ｂに静電吸着される。
以上により一連のエッジリング１１２の静電吸着処理が完了する。

【0055】

エッジリング１１２の吸着後、所望のタイミング（例えばプラズマ処理開始時等）で、リング支持面１１１ｂとエッジリング１１２との間に伝熱ガスが供給される。

【0056】

以上のように本実施形態では、基板支持器１１のリング支持面１１１ｂが、無負荷の状態において内縁側が外側よりも低くなるように形成されている。そのため、本実施形態によれば、プラズマ処理チャンバ１０を減圧した時における、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂとの間の隙間を小さくすることできるため、上記隙間から伝熱ガスが漏れるのを抑制することができる。その結果、伝熱ガスの漏れによるトラブルも抑制することができる。

【0057】

なお、プラズマ処理チャンバ１０を減圧した時における、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂとの間の隙間を小さくする方法であって、本実施形態とは異なる方法として、以下の基板支持器の変形を抑制する方法が考えられる。すなわち、静電チャック１１４の厚さや材質を変更して剛性を高め、基板支持器１１の変形を抑制し、上記隙間を小さくする方法である。また、基板支持器１１の下面中央部をプラズマ処理チャンバ１０に締結し、プラズマ処理チャンバ１０を減圧した時における、基板支持器１１の変形を抑制し、上記隙間を小さくする方法も考えられる。しかし、基板支持器１１の構造は、基板吸着領域の特性（吸着特性、抜熱特性等）を重視して設計される。そのため、基板支持器１１の変形を抑制するために基板支持器１１の構造に制約を設けることは、設計自由度を下げるため好ましくない。それに対し、本実施形態では、リング支持面１１１ｂの形状を従来のものから僅かに変更するだけで上記隙間を小さくすることができるため、設計の自由度の低下は生じない。

【0058】

本実施形態では、リング支持面１１１ｂは、傾斜面により構成されていた。ただし、リング支持面１１１ｂの形状は、これに限定されず、無負荷の状態において内縁側が外縁側よりも低く形成されていればよく、具体的には、無負荷の状態において内縁端と外縁端とを接続する面の水平に対する角度が０．０３°～０．０６°となるように形成されていればよい。

【0059】

例えば、図１０のリング支持面３００のように、無負荷の状態において内縁側から外縁側に向けて高くなる階段状に形成されていてもよい。
また、図１１のリング支持面３１０のように、内縁側と外縁側とで段差を有し且つ無負荷の状態において内縁側が高くなるように形成されていてもよい。
さらに、図１２のリング支持面３２０のように、無負荷の状態において内縁側から外縁側に向けて高くなる曲面により形成されていてもよい。
リング支持面３００、３１０、３２０であっても、無負荷の状態において略水平な平坦面により構成されるリング支持面１１１ｂに比べて、プラズマ処理チャンバ１０を減圧した時における、エッジリング１１２の下面と間の隙間を小さくすることできる。そして、当該隙間から伝熱ガスが漏れるのを抑制することができる。

【0060】

さらにまた、リング支持面３３０には、図１３に示すように、伝熱ガス供給口２２０に連通する溝３３１が形成されていてもよい。溝３３１は、例えば、静電チャック１１４の周方向に沿って延びるように形成されている。一実施形態において、溝３３１は、平面視で、静電チャック１１４と同心の円環状に形成される。
また、エッジリング３４０の下面には、伝熱ガス供給口２２０に対応する位置に、上側に凹む溝３４１が形成されていてもよい。一実施形態において、溝３４１の形成位置は、プラズマ処理チャンバ１０が減圧され静電チャック１１４が変形したときに伝熱ガス供給口２２０に対向する位置である。溝３４１は、例えば、エッジリング３４０の周方向に沿って延びるように形成されている。一実施形態において、溝３４１は、平面視で、エッジリング３４０と同心の円環状に形成される。

【0061】

リング支持面３３０への溝３３１の形成、または、エッジリング３４０の下面への溝３４１の形成の少なくともいずれか一方を行うことで、伝熱ガスを周方向に拡散することができる。そのため、伝熱ガスの漏れをさらに抑制することができる。また、エッジリング１１２の温度制御を向上させることができ、エッジリング１１２の温度分布の均一性を改善することができる。

【0062】

電極２１１に印加する電圧は、例えば一定であるが、以下に説明するように、流路１１３ａを流れる温調用流体の温度に基づいて変更されるようにしてもよい。上記温調用流体の温度に基づく電極２１１に印加する電圧の変更は制御部２により行われる。

【0063】

エッジリング１１２の下面がリング支持面１１１ｂに支持された状態において水平である場合、プラズマ処理チャンバ１０が減圧され基台１１３及び静電チャック１１４が変形したときのリング支持面１１１ｂも水平となることが好ましい。したがって、一実施形態においては、プラズマ処理チャンバ１０が減圧され基台１１３及び静電チャック１１４が変形したときにリング支持面１１１ｂが水平となるよう設計される。

【0064】

一方で、静電チャック１１４と基台１１３とでは、形成材料が異なること等から、熱膨張率が異なり、基台１１３の方が熱膨張率が大きい。
そのため、流路１１３ａを流れる温調用流体が高温の場合、基台１１３が熱膨張した状態になるため、静電チャック１１４が基台１１３により外側に引っ張られる。その結果、図１４に示すように、プラズマ処理チャンバ１０が減圧され基台１１３及び静電チャック１１４が変形したときに、リング支持面１１１ｂが、設計通りに水平とならず、外縁側に向けて下がるように傾くことがある。このように傾くと、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂの外縁側との間に、隙間が生じてしまう。したがって、流路１１３ａを流れる温調用流体が高温の場合は、上述の隙間を小さくするために、エッジリング１１２の外縁側が電極２１１によってより強く静電吸着されるよう、外側の第２電極２１１ｂに印加する電圧の大きさを、内側の第１電極２１１ａに比べて大きくしてもよい。

【0065】

また、流路１１３ａを流れる温調用流体が低温の場合、基台１１３が熱収縮した状態になるため、静電チャック１１４が基台１１３により内側に引っ張られる。その結果、図１５に示すように、プラズマ処理チャンバ１０が減圧され基台１１３及び静電チャック１１４が変形したときに、リング支持面１１１ｂが、設計通りに水平とならず、内縁側に向けて下がるように傾くことがある。このように傾くと、エッジリング１１２の下面とリング支持面１１１ｂの内縁側との間に、隙間が生じてしまう。したがって、流路１１３ａを流れる温調用流体が低温の場合は、上述の隙間を小さくするために、エッジリング１１２の内縁側が電極２１１によってより強く静電吸着されるよう、内側の第１電極２１１ａに印加する電圧の大きさを、外側の第２電極２１１ｂに比べて大きくしてもよい。

【0066】

以上では、エッジリング１１２の下面が、断面視における高さが内縁側から外縁側にかけて一定であり、リング支持面１１１ｂに支持された状態において水平であった。しかし、図１６に示すように、エッジリング３５０の下面は、断面視において内縁側が外縁側より高くなっていてもよい。このような形状とすれば、図１４に示したように、プラズマ処理チャンバ１０が減圧されたときにリング支持面１１１ｂが外縁側に向けて下がるように傾いた場合でも、エッジリング３５０の下面とリング支持面１１１ｂとを、略全面に亘って密接させることができる。

【0067】

図１７に示すように、基板支持器３６０は、カバーリング３６１と、他のリング支持面３６２とを備えていてもよい。カバーリング３６１は、エッジリング１１２の外側面を覆うように配置される部材であり、リング支持面３６２は、リング支持面１１１ｂの外側を囲むように形成されており、カバーリング３６１を支持するためのものである。基板支持器３６０が、カバーリング３６１の下面とリング支持面３６２との間に伝熱ガスを供給する構成をさらに備える場合は、リング支持面３６２を、リング支持面１１１ｂと同様に、内縁側が外縁側よりも低くなるよう形成してもよい。これにより、カバーリング３６１の下面とリング支持面３６２との間の隙間から伝熱ガスが漏れるのを抑制することができる。

【0068】

一実施形態において、リング支持面３６２は、静電チャック１１４及び基台１１３の外周を囲う環状絶縁部材３６３に備えられる。

【0069】

また、図１８に示すように、静電チャック３７０の基板支持面３７１が、プラズマ処理チャンバ１０が減圧されていない状態において、断面視で下方に凹む凹状に形成されていてもよい。これにより、プラズマ処理チャンバ１０が減圧され、静電チャック３７０が、その中央部が上方に突出するように変形したときに、基板支持面３７１が略水平に近付く。そのため、静電チャック３７０の基板支持面３７１が、プラズマ処理チャンバ１０が減圧されていない状態において水平となるように形成されている場合に比べて、基板Ｗの下面と基板支持面３７１との間の隙間が、小さくなる。したがって、基板Ｗの下面と基板支持面３７１との間に供給された伝熱ガスが上記隙間から漏れるのを抑制することができる。

【0070】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１１、３６０ 基板支持器
１１１ａ 中央領域（基板支持面）
１１１ｂ 環状領域（リング支持面）
１１２、３４０、３５０ エッジリング
１１３ 基台
１１４、３７０ 静電チャック
３００、３１０、３２０、３３０、３６２ リング支持面
３７１ 基板支持面
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】