特開 2023-59081 基板支持部及びプラズマ処理装置

(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】P2023059081

(43)【公開日】2023-04-26

(54)【発明の名称】基板支持部及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230419BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20230419BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20230419BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20230419BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

H01L21/205

H02N13/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021168981

(22)【出願日】2021-10-14

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】茂山 和基

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 道茂

(72)【発明者】

【氏名】長山 将之

(72)【発明者】

【氏名】古谷 直一

(72)【発明者】

【氏名】原島 卓也

【テーマコード（参考）】

5F004

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004BA09

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004BB29

5F004BC06

5F004BD04

5F004CA06

5F045AA08

5F045DP03

5F045EF05

5F045EH14

5F045EH20

5F045EJ03

5F045EJ09

5F045EK06

5F045EM05

5F045EM09

5F045EN04

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA04

5F131CA06

5F131EB14

5F131EB22

5F131EB52

5F131EB72

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB82

5F131EB85

(57)【要約】

【課題】プラズマ処理の均一性を向上させることができる基板支持部及びプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】基板支持部は、プラズマ処理容器内に配置される基板支持部であって、基板を支持する支持面を備えるとともに、誘電体で形成される静電チャックと、静電チャックを支持する基台と、を有し、静電チャックは、支持面に基台側から伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給孔と、伝熱ガス供給孔内に配置され、支持面において、誘電体と物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材で構成される第１の部材と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理容器内に配置される基板支持部であって、
基板を支持する支持面を備えるとともに、誘電体で形成される静電チャックと、
前記静電チャックを支持する基台と、を有し、
前記静電チャックは、
前記支持面に前記基台側から伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給孔と、
前記伝熱ガス供給孔内に配置され、前記支持面において、前記誘電体と物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材で構成される第１の部材と、を備える、
基板支持部。

【請求項2】

前記基板支持部は、さらに、前記基板を授受するためのリフトピンを有し、
前記静電チャックは、さらに、前記リフトピンが貫通するピン用貫通孔を備え、
前記リフトピンは、先端側に前記ポーラス材で構成される第２の部材を備える、
請求項１に記載の基板支持部。

【請求項3】

前記リフトピンは、前記第２の部材の側面の一部が、前記ピン用貫通孔の上部の側面と円周において接触するように構成される、
請求項２に記載の基板支持部。

【請求項4】

前記誘電体は、アルミナである、
請求項１～３のいずれか１つに記載の基板支持部。

【請求項5】

前記物理特性は、比誘電率である、
請求項１～４のいずれか１つに記載の基板支持部。

【請求項6】

前記ポーラス材は、ジルコニアである、
請求項５に記載の基板支持部。

【請求項7】

前記気孔率は、６１％～７９％の範囲である、
請求項６に記載の基板支持部。

【請求項8】

前記ポーラス材は、ハフニアである、
請求項５に記載の基板支持部。

【請求項9】

前記気孔率は、４９％～７２％の範囲である、
請求項８に記載の基板支持部。

【請求項10】

前記物理特性は、熱伝導率である、
請求項１～４のいずれか１つに記載の基板支持部。

【請求項11】

前記ポーラス材は、窒化アルミニウムである、
請求項１０に記載の基板支持部。

【請求項12】

前記気孔率は、７２．３％～８５．０％の範囲である、
請求項１１に記載の基板支持部。

【請求項13】

前記ポーラス材は、炭化ケイ素である、
請求項１０に記載の基板支持部。

【請求項14】

前記気孔率は、７５．５％～８６．８％の範囲である、
請求項１３に記載の基板支持部。

【請求項15】

プラズマ処理容器と、
前記プラズマ処理容器内に配置される基板支持部と、を有し、
前記基板支持部は、
基板を支持する支持面を備えるとともに、誘電体で形成される静電チャックと、
前記静電チャックを支持する基台と、を有し、
前記静電チャックは、
前記支持面に前記基台側から伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給孔と、
前記伝熱ガス供給孔内に配置され、前記支持面において、前記誘電体と物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材で構成される第１の部材と、を備える、
プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板支持部及びプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置では、プラズマ処理を行うプラズマ処理容器内に、処理対象の基板を支持する基板支持部を有する。基板支持部には、基板支持部に置かれた基板の裏面と基板支持部の支持面との間に伝熱ガスを供給するための供給孔が形成されている。この供給孔では、プラズマ処理の際に異常放電が発生する場合がある。これに対し、異常放電を抑制するために、供給孔にポーラス材を挿入することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第１０８９６８３７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、プラズマ処理の均一性を向上させることができる基板支持部及びプラズマ処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による基板支持部は、プラズマ処理容器内に配置される基板支持部であって、基板を支持する支持面を備えるとともに、誘電体で形成される静電チャックと、静電チャックを支持する基台と、を有し、静電チャックは、支持面に基台側から伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給孔と、伝熱ガス供給孔内に配置され、支持面において、誘電体と物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材で構成される第１の部材と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態の支持面における伝熱ガス供給孔及びピン用貫通孔の配置の一例を示す上面図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ線における断面の一例を示す図である。

【図4】図４は、リフトピン下降時におけるリフトピン及びピン用貫通孔の断面の一例を示す図である。

【図5】図５は、リフトピン上昇時におけるリフトピン及びピン用貫通孔の断面の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、開示する基板支持部及びプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。

【0009】

プラズマ処理の際、伝熱ガスの供給孔における異常放電を抑制するために、供給孔にポーラス材を挿入する場合、支持面に材質の異なる箇所（特異点）があることになる。また、供給孔にポーラス材を挿入しない場合（空間がある場合）であっても同様に特異点となる。供給孔に挿入されたポーラス材は、周囲の支持面の材質と比誘電率や熱伝導率といった物理特性が異なるため、プラズマの均一性や基板温度の均一性等のプラズマ処理における均一性を損なう場合がある。そこで、プラズマ処理の均一性を向上させることが期待されている。

【0010】

［プラズマ処理システムの構成］
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。図１に示すように、プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置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、基板支持部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。基板支持部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、基板支持部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及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。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１０ｓ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１０ｓ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。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。

【0011】

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。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、リングアセンブリ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。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0012】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。

【0013】

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0014】

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも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１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａ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１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された後述する伝熱ガス供給部５２を含む。

【0015】

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、少なくとも１つの上部電極を含む。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。

【0016】

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１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

【0017】

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、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極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。

【0018】

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少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、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、１０ＭＨｚ～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、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。

【0019】

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少なくとも１つの下部電極に結合され、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。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数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、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚ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、少なくとも１つの下部電極に供給される。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。

【0020】

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、少なくとも１つの下部電極に接続され、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のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、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、少なくとも１つの上部電極に印加される。

【0021】

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。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。

【0022】

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。

【0023】

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、処理部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。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。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。

【0024】

［基板支持部１１の詳細］
次に、図２及び図３を用いて基板支持部１１の詳細について説明する。図２は、本実施形態の支持面における伝熱ガス供給孔及びピン用貫通孔の配置の一例を示す上面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線における断面の一例を示す図である。図２に示すように、基板支持面である中央領域１１１ａには、円周Ｃ１上に複数の伝熱ガス供給孔５０と、複数のピン用貫通孔６０とが、それぞれ等間隔に設けられる。また、中央領域１１１ａには、円周Ｃ２上に複数の伝熱ガス供給孔５０が等間隔に設けられる。さらに、リング支持面である環状領域１１１ｂには、円周Ｃ３上に複数の伝熱ガス供給孔５０が等間隔に設けられる。円周Ｃ１～Ｃ３上の各伝熱ガス供給孔５０の数は、例えばそれぞれ６個とすることができるが、円周Ｃ１～Ｃ３上においてそれぞれ等間隔であれば数は限定されない。また、円周Ｃ１上のピン用貫通孔６０の数は、例えば３個とすることができるが、４個以上であってもよい。

【0025】

図３に示すように、各伝熱ガス供給孔５０は、基台１１１０の内部に設けられた伝熱ガス供給路５１に接続される。また、各ピン用貫通孔６０は、リフトピン６１との隙間を介して中央領域１１１ａに伝熱ガスを供給可能なように、伝熱ガス供給路５１に接続される。なお、図３では、基台１１１０内の流路１１１０ａ、及び、静電チャック１１１１内の静電電極１１１１ｂは図示を省略している。

【0026】

伝熱ガス供給部５２は、基板支持部１１の基台１１１０及び静電チャック１１１１に設けられた伝熱ガス供給孔５０及びピン用貫通孔６０に、伝熱ガス供給路５１を介して、伝熱ガス（冷熱伝達用ガス）を供給する。伝熱ガスとしては、例えばヘリウムガスが用いられる。伝熱ガスは、中央領域１１１ａの伝熱ガス供給孔５０及びピン用貫通孔６０から、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間に供給される。また、伝熱ガスは、環状領域１１１ｂの伝熱ガス供給孔５０から、リングアセンブリ１１２と環状領域１１１ｂとの間に供給される。伝熱ガスを供給することで、プラズマ処理により入熱し高温となった基板Ｗとエッジリングの抜熱を行う。

【0027】

伝熱ガス供給孔５０内には、ポーラス材で構成される部材５３が配置される。部材５３は、第１の部材の一例である。部材５３は、中央領域１１１ａ及び環状領域１１１ｂにおいて、静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａと物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材である。部材５３は、例えば、静電チャック１１１１の製造時に伝熱ガス供給孔５０内に挿入されて、セラミック部材１１１１ａと同時に焼結される。つまり、部材５３は、静電チャック１１１１の伝熱ガス供給孔５０内において、周囲のセラミック部材１１１１ａと一体化されている。なお、部材５３は、他の方法によって伝熱ガス供給孔５０内に固定されてもよい。

【0028】

ピン用貫通孔６０内には、ポーラス材で構成される先端部６４を備えるリフトピン６１が配置される。先端部６４は、第２の部材の一例である。リフトピン６１は、駆動機構６２により、先端部６４が中央領域１１１ａの表面から突没可能なように、上下にスライドさせることができる。ピン用貫通孔６０の最下部には、リフトピン６１との間で気密を保つためにＯリング６３が設けられている。先端部６４は、中央領域１１１ａにおいて、静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａと物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材である。なお、リフトピン６１は、先端部６４だけでなくリフトピン６１全体をポーラス材とするように構成されてもよい。

【0029】

ここで、図４及び図５を用いて、リフトピン６１の詳細について説明する。図４は、リフトピン下降時におけるリフトピン及びピン用貫通孔の断面の一例を示す図である。図５は、リフトピン上昇時におけるリフトピン及びピン用貫通孔の断面の一例を示す図である。図４に示すように、先端部６４は、リフトピン６１の先端から静電チャック１１１１の厚さと略同一となる長さに渡って設けられている。先端部６４の上端は、ピン用貫通孔６０よりも大きい径を有する凸部６４ａが設けられている。凸部６４ａは、リフトピン６１を中心とした円錐状であり、傾斜面６４ｂがピン用貫通孔６０の上端に設けられた凹部の傾斜面６０ａと当接するようになっている。つまり、リフトピン６１の下降時には、傾斜面６０ａと傾斜面６４ｂとが当接することで、先端部６４によってピン用貫通孔６０の上端が塞がれる。すなわち、リフトピン６１は、先端部６４の側面の一部（傾斜面６４ｂ）が、ピン用貫通孔６０の上部の側面（傾斜面６０ａ）と円周において接触するように構成される。また、先端部６４の上面と中央領域１１１ａの表面とは、略同一の面となるように構成される。このとき、伝熱ガスは、ピン用貫通孔６０とリフトピン６１との隙間からポーラス材である先端部６４内を通って、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間に供給される。

【0030】

一方、図５に示すように、リフトピン６１の上昇時には、先端部６４が中央領域１１１ａの表面より突出しており、リフトピン６１によって持ち上げられた基板Ｗは、図示しない搬送ロボットのアームによって搬送可能となる。このとき、ピン用貫通孔６０の上部は、開放された状態となる。

【0031】

（比誘電率を揃える場合）
部材５３及び先端部６４において、セラミック部材１１１１ａと揃える物理特性としては、例えば、比誘電率又は熱伝導率が挙げられる。なお、プラズマの均一性を重視する場合には比誘電率を揃え、基板Ｗの温度の均一性を重視する場合には熱伝導率を揃える。例えば、セラミック部材１１１１ａがアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であるときに、比誘電率を揃える場合、部材５３及び先端部６４は、ジルコニア（ＺｒＯ２）又はハフニア（ＨｆＯ２）を用いる。部材５３及び先端部６４は、比誘電率を揃えるために気孔率が制御される。まず、目標とする比誘電率の範囲として、セラミック部材１１１１ａの比誘電率との目標比下限Ｒ_ｍｉｎ及び目標比上限Ｒ_ｍａｘを設定する。例えば、目標比下限Ｒ_ｍｉｎ＝０．７、目標比上限Ｒ_ｍａｘ＝１．３と設定する。

【0032】

次に、下記の式（１）を満たす気孔率ａ％を算出する。ここで、母材であるセラミック部材１１１１ａのアルミナの比誘電率をε_ｒ１＝９．９であるとし、部材５３及び先端部６４の構成材料であるジルコニアの比誘電率をε_ｒ２＝３３であるとする。つまり、部材５３及び先端部６４の構成材料としては、比誘電率がε_ｒ２＞ε_ｒ１の条件を満たす材料を用いる。

【0033】

【数1】

【0034】

上記の式（１）より、部材５３及び先端部６４にジルコニアを用いる場合、気孔率ａ％は６１％～７９％とすればよいことが求められる。一方、部材５３及び先端部６４としてハフニアを用いる場合、ハフニアの比誘電率をε_ｒ２＝２５であるとして、上記の式（１）より、気孔率ａ％は４９％～７２％とすればよいことが求められる。部材５３及び先端部６４は、求めた気孔率ａ％となるように制御されて作成される。このように、ジルコニア又はハフニアで作成された部材５３及び先端部６４を用いることで、中央領域１１１ａ及び環状領域１１１ｂの面内において比誘電率を揃えることができ、ソースＲＦ信号やバイパスＲＦ信号の面内透過性を均一にすることができる。つまり、プラズマ処理空間１０ｓで生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。すなわち、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。さらに、伝熱ガス供給孔５０内に部材５３が配置されるので、異常放電を抑制することができる。

【0035】

（熱伝導率を揃える場合）
次に、熱伝導率を揃える場合について説明する。例えば、セラミック部材１１１１ａがアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であるときに、熱伝導率を揃える場合、部材５３及び先端部６４は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用いる。部材５３及び先端部６４は、熱伝導率を揃えるために気孔率が制御される。まず、目標とする熱伝導率の範囲として、セラミック部材１１１１ａの熱伝導率との目標比下限Ｒ_ｍｉｎ及び目標比上限Ｒ_ｍａｘを設定する。例えば、目標比下限Ｒ_ｍｉｎ＝０．７、目標比上限Ｒ_ｍａｘ＝１．３と設定する。

【0036】

次に、下記の式（２）を満たす気孔率ａ％を算出する。ここで、母材であるセラミック部材１１１１ａのアルミナの熱伝導率をλ_１＝３２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であるとし、部材５３及び先端部６４の構成材料である窒化アルミニウムの熱伝導率をλ_２＝１５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であるとする。つまり、部材５３及び先端部６４の構成材料としては、熱伝導率がλ_２＞λ_１の条件を満たす材料を用いる。

【0037】

【数2】

【0038】

上記の式（２）より、部材５３及び先端部６４に窒化アルミニウムを用いる場合、気孔率ａ％は、７２．３％～８５．０％とすればよいことが求められる。一方、部材５３及び先端部６４として炭化ケイ素を用いる場合、炭化ケイ素の熱伝導率をλ_２＝１７０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であるとして、上記の式（２）より、気孔率ａ％は、７５．５％～８６．８％とすればよいことが求められる。部材５３及び先端部６４は、求めた気孔率ａ％となるように制御されて作成される。このように、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素で作成された部材５３及び先端部６４を用いることで、中央領域１１１ａ及び環状領域１１１ｂの面内において熱伝導率を揃えることができ、面内の熱伝導を均一にすることができる。つまり、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。すなわち、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。さらに、伝熱ガス供給孔５０内に部材５３が配置されるので、異常放電を抑制することができる。

【0039】

なお、上記した実施形態では、ピン用貫通孔６０からも伝熱ガスを供給する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、ピン用貫通孔６０から伝熱ガスを供給しないように、ピン用貫通孔６０を伝熱ガス供給路５１に接続しない構成としてもよい。この場合、リフトピン６１の先端部６４は、セラミック部材１１１１ａと同じ材料、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）によって構成される。すなわち、リフトピン６１の先端部６４がセラミック部材１１１１ａと同じ材料であるので、ピン用貫通孔６０における比誘電率及び熱伝導率をセラミック部材１１１１ａと揃えることができる。従って、伝熱ガス供給孔５０内に、上述の部材５３を配置することで、中央領域１１１ａ及び環状領域１１１ｂの面内において、比誘電率又は熱伝導率を揃えることができる。

【0040】

以上、本実施形態によれば、基板支持部１１は、プラズマ処理容器（プラズマ処理チャンバ１０）内に配置される基板支持部１１であって、基板Ｗを支持する支持面（中央領域１１１ａ）を備えるとともに、誘電体で形成される静電チャック１１１１と、静電チャック１１１１を支持する基台１１１０と、を有する。静電チャック１１１１は、支持面に基台１１１０側から伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給孔５０と、伝熱ガス供給孔５０内に配置され、支持面において、誘電体と物理特性を揃えるように気孔率が制御されたポーラス材で構成される第１の部材（部材５３）と、を備える。その結果、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0041】

また、本実施形態によれば、基板支持部１１は、さらに、基板Ｗを授受するためのリフトピン６１を有する。静電チャック１１１１は、さらに、リフトピン６１が貫通するピン用貫通孔６０を備える。リフトピン６１は、先端側にポーラス材で構成される第２の部材（先端部６４）を備える。その結果、よりプラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0042】

また、本実施形態によれば、リフトピン６１は、第２の部材の側面の一部（傾斜面６４ｂ）が、ピン用貫通孔６０の上部の側面（傾斜面６０ａ）と円周において接触するように構成される。その結果、ピン用貫通孔６０から伝熱ガスを供給しつつ、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0043】

また、本実施形態によれば、誘電体は、アルミナである。その結果、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。

【0044】

また、本実施形態によれば、物理特性は、比誘電率である。その結果、プラズマ処理空間１０ｓで生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。

【0045】

また、本実施形態によれば、ポーラス材は、ジルコニアである。その結果、プラズマ処理空間１０ｓで生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。

【0046】

また、本実施形態によれば、気孔率は、６１％～７９％の範囲である。その結果、プラズマ処理空間１０ｓで生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。

【0047】

また、本実施形態によれば、ポーラス材は、ハフニアである。その結果、プラズマ処理空間１０ｓで生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。

【0048】

また、本実施形態によれば、気孔率は、４９％～７２％の範囲である。その結果、プラズマ処理空間１０ｓで生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。

【0049】

また、本実施形態によれば、物理特性は、熱伝導率である。その結果、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。

【0050】

また、本実施形態によれば、ポーラス材は、窒化アルミニウムである。その結果、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。

【0051】

また、本実施形態によれば、気孔率は、７２．３％～８５．０％の範囲である。その結果、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。

【0052】

また、本実施形態によれば、ポーラス材は、炭化ケイ素である。その結果、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。

【0053】

また、本実施形態によれば、気孔率は、７５．５％～８６．８％の範囲である。その結果、基板Ｗの温度の均一性を向上させることができる。

【0054】

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、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

【0055】

また、上記した各実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Ｗに対してエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Ｗに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。

【符号の説明】

【0056】

１ プラズマ処理装置
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
５０ 伝熱ガス供給孔
５１ 伝熱ガス供給路
５２ 伝熱ガス供給部
５３ 部材
６０ ピン用貫通孔
６０ａ，６４ｂ 傾斜面
６１ リフトピン
６２ 駆動機構
６４ 先端部
１１１ 本体部
１１１ａ 中央領域
１１１ｂ 環状領域
１１２ リングアセンブリ
１１１０ 基台
１１１１ 静電チャック
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】