特開 2023-67033 基板処理装置及び基板処理方法

(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】P2023067033

(43)【公開日】2023-05-16

(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230509BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20230509BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230509BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230509BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101H

H01L21/205

H01L21/31 C

H01L21/302 101C

H05H1/46 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021177959

(22)【出願日】2021-10-29

(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】110002756

【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 亮

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB07

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD03

2G084DD13

2G084DD14

2G084DD15

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD55

2G084DD62

2G084FF15

5F004AA15

5F004BA04

5F004BA20

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB29

5F004BC08

5F004BD04

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA04

5F004CA06

5F004DA01

5F004DA26

5F004DB25

5F045AA08

5F045AC00

5F045AD04

5F045AE17

5F045BB15

5F045DP03

5F045DQ10

5F045EB03

5F045EB09

5F045EE13

5F045EF05

5F045EH02

5F045EH11

5F045EH20

5F045EJ03

5F045EM02

5F045EM05

5F045EM07

(57)【要約】

【課題】基板への処理によって当該基板の周囲に生じる堆積物の当該基板への付着を防止すること。
【解決手段】処理容器と、前記基板を処理するために処理空間にプラズマを形成するプラズマ形成機構と、前記基板を載置するために前記処理空間に設けられ、金属から成る部分を含むステージと、前記ステージにバイアス用の高周波を供給する第１の高周波電源と、平面視で前記ステージに重ならないように当該ステージを囲み、前記処理空間に面して設けられる絶縁体である上部リングと、前記上部リングを支持するために当該絶縁体リングの下方に設けられ、前記ステージの側周を囲むリング状の絶縁体である下部リングと、前記プラズマを前記上部リングへ引き込むために当該上部リングと前記下部リングとの間に設けられ、前記ステージから離れると共に前記絶縁体リングに沿って形成された金属部材と、を備えるように装置を構成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に基板を格納する処理空間を備える処理容器と、
前記基板を処理するために前記処理空間にプラズマを形成するプラズマ形成機構と、
前記基板を載置するために前記処理空間に設けられ、金属から成る部分を含むステージと、
前記ステージにバイアス用の高周波を供給する第１の高周波電源と、
平面視で前記ステージに重ならないように当該ステージを囲み、前記処理空間に面して設けられる絶縁体である上部リングと、
前記上部リングを支持するために当該上部リングの下方に設けられ、前記ステージの側周を囲むリング状の絶縁体である下部リングと、
前記プラズマを前記上部リングへ引き込むために当該上部リングと前記下部リングとの間に設けられ、前記ステージから離れると共に前記上部リングの周に沿って形成された金属部材と、
を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記金属部材は前記上部リングに設けられる請求項１記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記金属部材は金属膜であり、当該金属膜を被覆する絶縁体膜が設けられる請求項２記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記金属膜の幅方向の中心位置は、前記上側リングの幅方向の中心位置よりも前記ステージ寄りに位置する請求項３記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記プラズマ形成機構は前記ステージの上方に設けられるアンテナと、当該アンテナに高周波を供給する第２の高周波電源と、により構成される請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記上部リングは、前記下部リングに対して着脱自在である請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理装置。

【請求項7】

内部に処理空間を備える処理容器に基板を格納する工程と、
プラズマ形成機構により、前記処理空間にプラズマを形成して前記基板を処理する工程と、
前記処理空間に設けられ、金属から成る部分を含むステージに前記基板を載置する工程と、
第１の高周波電源により、前記ステージにバイアス用の高周波を供給する工程と、
平面視で前記ステージに重ならないように当該ステージを囲み、前記処理空間に面して設けられる絶縁体である上部リングと、前記上部リングを支持するために当該上部リングの下方に設けられ、前記ステージの側周を囲むリング状の絶縁体である下部リングと、の間に設けられ、前記ステージから離れると共に前記上部リングの周に沿って形成された金属部材により、前記上部リングへ前記プラズマを引き込む工程と、
を備える基板処理方法。

【請求項8】

前記プラズマを形成して前記基板を処理する工程は、
前記プラズマ形成機構をなす前記ステージの上方に設けられるアンテナに、当該プラズマ形成機構をなす第２の高周波電源から高周波を供給する工程を含む請求項７記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に対して、エッチング等のプラズマ処理が行われる。そのプラズマ処理を行う装置について、基板上にプラズマを収束させるために当該基板を囲むリング部材が設けられ、且つ基板が載置されるステージを構成する電極にバイアス印加用の高周波が供給される構成とされる場合が有る。特許文献１～３はそのような構成を備えた装置について示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６-１２７０９０号公報

【特許文献2】特開平１１-７４０９９号公報

【特許文献3】特開２０１４-３６０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板への処理によって当該基板の周囲に生じる堆積物の当該基板への付着を防止することができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の基板処理装置は、内部に基板を格納する処理空間を備える処理容器と、
前記基板を処理するために前記処理空間にプラズマを形成するプラズマ形成機構と、
前記基板を載置するために前記処理空間に設けられ、金属から成る部分を含むステージと、
前記ステージにバイアス用の高周波を供給する第１の高周波電源と、
平面視で前記ステージに重ならないように当該ステージを囲み、前記処理空間に面して設けられる絶縁体である上部リングと、
前記上部リングを支持するために当該上部リングの下方に設けられ、前記ステージの側周を囲むリング状の絶縁体である下部リングと、
前記上部リングと前記下部リングとの間において前記プラズマを当該上部リングへ引き込むために設けられ、前記ステージから離れると共に平面視で前記上部リングの周に沿って形成された金属部材と、
を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示は、基板への処理によって当該基板の周囲に生じる堆積物の当該基板への付着を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の基板処理装置の一実施形態に係るエッチング装置の縦断側面図である。

【図2】前記エッチング装置に設けられるステージの縦断側面図である。

【図3】前記ステージの縦断側面図である。

【図4】前記ステージに設けられるフォーカスリングの概略下面図である。

【図5】前記エッチング装置による処理時のステージを示す縦断側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の基板処理装置の一実施形態であるエッチング装置１について、縦断側面図である図１を参照しながら説明する。このエッチング装置１は、処理ガスとしてエッチングガスを後述の処理容器１２に供給し、この処理ガスをプラズマ化することで当該基板Ｇの表面に形成された膜をエッチングする。このプラズマは誘導結合プラズマである。基板Ｇは平面視で長方形であり、例えばＦＰＤ（Flat Panel Display）製造用のガラス基板である。より具体的には基板Ｇは、例えば液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence： ＥＬ） ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Pane：ＰＤＰ）などの製造用の基板である。

【0009】

エッチング装置１は、角筒状で金属製であると共に接地された本体容器１１を備えている。本体容器１１の内部には金属製部材である金属窓２が設けられており、当該金属窓２によって本体容器１１内は上側のアンテナ室３と下側の処理容器１２とに区画されている。従って、金属窓２は処理容器１２の天井壁をなす。そして処理容器１２内は、基板Ｇを格納して処理するための処理空間１３として構成されている。

【0010】

アンテナ室３の側壁と処理容器１２の側壁との間には金属からなる支持棚１８が設けられており、当該支持棚１８は本体容器１１の内側に突出する。そして上記の金属窓２は絶縁部材２１を介して支持棚１８に支持されることで、金属窓２は処理容器１２に対して絶縁されている。また、金属窓２は横方向に分割されることで複数の分割部２２をなす。一例として、この分割は金属窓２における中心部あるいは中心部付近から角部へ向う放射状の直線に沿って周方向になされる。ただし図示の便宜上、図１中ではその放射状の直線に沿った分割がなされているようには示していない。分割部２２同士の間にも絶縁部材２１が設けられており、分割部２２間は絶縁されている。なお、そのように周方向の分割を行う事に加えて、金属窓２の中心部からの距離が異なる領域同士を分割してもよい。

【0011】

分割部２２は、本体部２３と、当該本体部２３に対して下方側に設けられるシャワープレート２４と、を備えている。シャワープレート２４は複数のガス吐出口２５を有し、各ガス吐出口２５は、本体部２３とシャワープレート２４との間に形成されるガス拡散空間２６に連通する。そして各分割部２２のガス拡散空間２６には、ガス供給部２７から処理ガスが供給され、当該処理ガスはガス吐出口２５から処理空間１３へ吐出される。従って、金属窓２はシャワーヘッドをなす。

【0012】

アンテナ室３にはアンテナ３１が設けられており、アンテナ３１は金属窓２から離間すると共に金属窓に面している。アンテナ３１は、金属窓２の周方向に沿って周回するように形成されている。具体的には当該アンテナ３１については、例えば平面視で金属窓２の中心部を中心として多重に巻回されるコイル状の構成とすることができる。そして、アンテナ３１には、整合器３２を介して高周波電源３３が接続されている。

【0013】

高周波電源３３によってアンテナ３１への高周波電力の供給を行うと、金属窓２を構成する各分割部２２の上面に誘導電流が発生し、この誘導電流が、各分割部２２の側面、下面、側面、上面を順に繰り返し流れる渦電流となる。この渦電流のうち分割部２２の下面を流れる電流によって、処理空間１３に誘導電界が形成されて処理ガスをプラズマ化させる。金属窓２が分割部２２として互いに絶縁されると共に分割された構成とされていることにより、金属窓２の上面に生成した誘導電流が当該上面をループするのみの渦電流となることが抑制され、上記した金属窓２の下面（即ち、各分割部２２の下面）を通過する渦電流となる。なお、巻回軸が金属窓２の上面に平行するように各々形成された複数のコイル状のアンテナセグメントを金属窓２の周方向に配置し、各アンテナセグメントに高周波を供給することで、上記した分割部２２の下面を通過する渦電流を形成して、プラズマ化を行ってもよい。金属窓２、アンテナ３１、整合器３２及び第２の高周波電源である高周波電源３３は、プラズマ形成機構を構成する。

【0014】

続いて、処理容器１２の構成について説明する。処理容器１２の側壁には、ゲートバルブ１４により開閉される基板Ｇの搬送口１５が形成されている。そして、処理容器１２の底面における中央部には基板Ｇを載置するステージ４が設けられている。そして、当該底面におけるステージ４の周囲には、排気口１６が複数開口している。排気機構１７によって排気口１６から排気されることで、処理容器１２内が真空雰囲気とされた状態で、上記のプラズマが形成され、基板Ｇの処理が行われる。

【0015】

以降、ステージ４の縦断側面図である図２、図３も参照して説明する。なお、図２、図３は後述の絶縁体リング５及びフォーカスリング６について、互いに異なる位置の縦断側面を示している。ステージ４については、上面から下面に至るまでの側周面が平坦な角柱として構成されており、平面視にて周縁が載置対象の基板Ｇの周に沿うように長方形をなす。ステージ４は、金属製のブロック体である下部電極４３を備えている。

【0016】

またステージ４の上部側は静電チャック４４として構成されており、当該静電チャック４４は下部電極４３上に積層されて設けられている。静電チャック４４はチャック用誘電体膜４５と、当該チャック用誘電体膜４５内に埋設されるチャック用電極４６とからなる。基板Ｇに対する静電チャック４４の静電吸着力が得られるように、チャック用電極４６には直流電源４７が接続されている。また、上記の下部電極４３には、整合器４８を介して高周波電源４９が接続されている。第１の高周波電源である高周波電源４９は静電チャック４４上に載置される基板Ｇへのバイアス印加用であり、下部電極４３への高周波の供給により、プラズマを構成するイオンが当該基板Ｇへ引き込まれるようにする。

【0017】

下部電極４３内には温度調整された流体の流路が形成される。また、下部電極４３を介して静電チャック４４に向かい、当該静電チャック４４の上面に開口する伝熱ガスの流路が形成されており、当該伝熱ガスを介して基板Ｇとステージ４との間での伝熱が行われる。そして、エッチング装置１の外部の搬送機構と、静電チャック４４との間で基板Ｇを受け渡すためにリフトピンが、ステージ４を垂直方向に貫通し、静電チャック４４の表面から突没するように設けられている。これらの温度調整用の流体の流路、伝熱ガスの流路及びリフトピンについては図示を省略している。

【0018】

また処理容器１２の底面には絶縁体からなる支持部材４０が設けられている。支持部材４０は角型のリング状に構成されている。支持部材４０は下部電極４３の周縁部に沿って設けられており、当該支持部材４０の内周縁部側は、当該下部電極４３の周縁部を支持する。そして、この支持部材４０上に絶縁体リング５が設けられている。絶縁体リング５は、ステージ４の側周を全周に亘って囲む角型のリングとして構成されており、処理空間１３にプラズマを形成したときにステージ４の側周面における異常放電を抑制する役割を有する。絶縁体リング５は、下部電極４３の上面よりも低い高さ位置から当該下部電極４３の下面の高さ位置に亘るように設けられている。

【0019】

絶縁体リング５は縦断面視で矩形状であり、リングの内周縁部及び外周縁部を各々形成する絶縁体により構成されている。絶縁体リング５の内周側面は、ステージ４の外周側面に密着し、絶縁体リング５の底面は支持部材４０の上面に密着している。

【0020】

上記した下部電極４３の側面の各角部について、縦方向における一部の部位が切り欠かれて凹部５３が形成されており（図３参照）、この凹部５３に係合するように絶縁体からなる支持用部材５４が設けられている。この支持用部材５４の一部は下部電極４３の外側に突出し、絶縁体リング５の内周側の角部における上面の切り欠き５５に収まり、当該絶縁体リング５によって支持されている。その支持用部材５４における下部電極４３から突出する部位には、上方に向うピン５６が２つ設けられ（図３では１つのみ表示している）、当該ピン５６は平面視で見て矩形をなす下部電極４３の２つの辺の各々の近傍に位置している。なお絶縁体リング５及び支持用部材５４は、フォーカスリング６の内周縁側を支持する下部リングをなす。

【0021】

また処理容器１２の底面上には、絶縁体リング５及び支持部材４０を全周に亘って囲むように、角型のリング状であると共に絶縁体であるスペーサ５７が設けられている。スペーサ５７の内周側面は、支持部材４０及び絶縁体リング５の各外周側面に密着している。

【0022】

絶縁体リング５及びスペーサ５７上には、絶縁体であるフォーカスリング６が設けられている。なお、図４は、フォーカスリング６の下面を示している。上部リングである当該フォーカスリング６は角型リング状の部材であり、ステージ４の上部の外側を全周に亘って囲むと共に、その上面が処理空間１３に面するように設けられ、当該上面と対向して（平行して）下面が設けられ、ステージ４に載置された基板Ｇの上方にプラズマを収束させる役割を有する。フォーカスリング６の内周縁、外周縁は、絶縁体リング５の内周端上、スペーサ５７の外周端上に夫々位置する。従ってフォーカスリング６は、ステージ４とは平面視で重ならない。フォーカスリング６の上面は、静電チャック４４の上面よりも僅かに下側に位置する。一方、静電チャック４４の上面を載置領域として、基板Ｇはその周端が既述したステージ４の周縁よりも若干外側に位置するように載置される。従って、基板Ｇの周縁部の裏面とフォーカスリング６の内周縁部の上面との間には僅かながら隙間が生じる。

【0023】

フォーカスリング６は、４つの長尺な矩形状のプレート６１により構成されている。上記したようにフォーカスリング６は角型リングであるので長方形の周をなすように構成されているが、４つのプレート６１は、当該長方形の１つの角部と当該角部から伸びる１つの辺とを各々構成する。従って４つのうちの２つのプレート６１は、他の２つのプレート６１よりも長い。夫々のプレート６１は、対向する１対の長さ方向に沿った側面と、長さ方向と直交すると共に対向する１対の端部の側面と、を有する。また、処理空間１３に面する上面と、当該上面に対向する下面とを有する。プレート６１間の位置関係をより詳しく述べておくと、１つのプレート６１は、異なる側面において夫々他の２つのプレート６１の側面に対向すると共に隣接している。より具体的には、一つのプレート６１の一つの長さ方向の側面は、第１の他の一つのプレート６１の一つの端部の側面と隣接する。そして、一つのプレート６１の一つの端部の側面は、長さ方向の側面で接した第１の他の一つのプレートとは異なる第２の他の一つのプレート６１の長さ方向の側面と隣接する。そして、４つのうちの互いに隣接する任意の２つのプレート６１について見たとき、一のプレート６１の長さ方向の延長線上に他のプレートの一端部が位置し、当該他のプレートの他端側は一のプレート６１の長さ方向と直交する方向に伸びる。

【0024】

４つのプレート６１の長さ方向の一端側、他端側の下面には各々凹部６２が形成されている。図３で説明した支持用部材５４のピン５６が凹部６２に差し込まれて嵌合し、各プレート６１の横方向における位置が固定されることで、フォーカスリング６として構成される。なお、温度変化によるプレート６１の伸縮に対応できるように、一つのプレート６１における２つの凹部６２のうちの一方の凹部６２は、他方の凹部６２よりもプレート６１の長さ方向における長さが大きい。なお、上記のピン５６はプレート６１の位置決めの役割を有する他に、フォーカスリング６を支持する。従って、当該ピン５６を介して、フォーカスリング６の内周縁側は絶縁体リング５に支持される。なおフォーカスリング６の外周縁側はスペーサ５７に支持される。

【0025】

図３に示すようにプレート６１の凹部６２は、ピン５６に対する取り外しが可能である。即ちフォーカスリング６については、絶縁体リング５及びスペーサ５７に対して着脱自在な構成とされている。なお、凹部６２とピン５６との嵌合を利用する他に、ネジなどの固定具が併用されることで、プレート６１の絶縁体リング５及びスペーサ５７に対する取り付けが行われるようにしてもよい。そのように固定具を用いて取り付ける場合においても当該固定具を外すことで、プレート６１は絶縁体リング５及びスペーサ５７に対して取り外し可能であるものとする。

【0026】

フォーカスリング６の下面の平面視で絶縁体リング５と重なる領域に、金属膜６３と、絶縁体膜６４とが、例えば溶射により形成されている。金属膜６３は例えばＷ（タングステン）により構成されており、絶縁体膜６４は例えばＹ_２Ｏ_３（酸化イットリウム）により構成されている。金属膜６３はフォーカスリング６の周に沿って形成されている。より具体的に述べると、金属膜６３は４つのプレート６１の各々において、当該プレート６１の長さ方向に沿って伸長するように、帯状に形成されている。そして隣接する一のプレート６１の金属膜６３と他のプレート６１の金属膜６３とは互いに離れていることで、フォーカスリング６の下面全体を見ると、この金属膜６３については各角部で切れ目の有る角型の環状に形成されている。

【0027】

金属膜６３におけるフォーカスリング６の内周縁側の縁と、当該フォーカスリング６の内周縁とは互いに離れている。つまり、金属膜６３は下部電極４３から離れて形成されている。金属膜６３におけるフォーカスリング６の外周縁側の縁は、スペーサ５７からフォーカスリング６の内周縁寄りに離れて位置し、且つステージ４に載置された基板Ｇの周端よりもフォーカスリング６の外周縁寄りに位置している。つまり、平面視において金属膜６３の少なくとも一部はステージ４に載置された基板Ｇの外側に位置する。後にその作用を詳しく述べるが、金属膜６３は高周波電源４９の作用によって電位を有することで処理空間１３におけるプラズマに作用し、基板Ｇへの処理によって生じる反応生成物がフォーカスリング６の上面における当該金属膜６３の上方領域に堆積することを防止する役割を有する。

【0028】

絶縁体膜６４は、処理空間１３からフォーカスリング６の下面に進入したプラズマと金属膜６３とが接触することで、異常放電（アーキング）が起きることを防止する役割を有している。その目的から、絶縁体膜６４は、金属膜６３が露出しないように当該金属膜６３全体を被覆しており、金属膜６３の縁と絶縁体膜６４の縁とは離れている。従って絶縁体膜６４についてもフォーカスリング６の周に沿って形成されており、より具体的には角型の環状に形成されている。そのように環状である絶縁体膜６４の内周縁は、例えばフォーカスリング６の内周縁の位置に対して揃っており、絶縁体膜６４の外周縁は、スペーサ５７からステージ４寄りに離れて位置している。なお、絶縁体膜６４及び金属膜６３は、ピン５６との干渉を避けるために凹部６２及びその周辺には形成されていない。図４では、４つのうちの３つのプレート６１に形成された絶縁体膜６４について多数の点を付して示しており、他の１つのプレート６１（図４の下方）の絶縁体膜６４についてはその端縁を一点鎖線で示している。そして、当該他の１つのプレート６１においては、金属膜６３に斜線を付して示している。

【0029】

上記した金属膜６３を設ける理由及びその作用について詳しく説明する。仮にフォーカスリング６に当該金属膜６３が設けられていない装置構成であるものとして、先ず説明する。上記したステージ４を構成すると共にバイアス形成用の高周波が印加される下部電極４３については、平坦で垂直な外周面を備えている。そのような外周面を備えるため、特許文献２、３に示されるような、下部電極４３の外周面の一部が外方へ突出するフランジをなし、フォーカスリング６と当該フランジとが平面視で重なる構成とは異なっている。そして、そのようにフランジ（下部電極４３の一部）とフォーカスリング６とが重ならない構成のため、下部電極４３への高周波の供給によるフォーカスリング６上への電界の形成が抑制される。従ってこの電界の作用である、プラズマの活性種の一つであるイオンについてのフォーカスリング６の上面へ向けた引き込みが抑制される。従って、イオンのスパッタリングによるフォーカスリング６の上面におけるエッチング作用が抑制される。

【0030】

一方、基板Ｇを処理する処理ガスと処理対象である基板Ｇの表面に形成された膜などとから、反応生成物が生じる。上記したようにフォーカスリング６の上面へのエッチング作用が比較的小さいことで、その反応生成物はフォーカスリング６の上面に沿って堆積して環状膜６０（後に図示する）となり、その環状膜６０の内縁と基板Ｇとが比較的近くなってしまうおそれが有る。そうなると環状膜６０が剥離して生じたパーティクルが基板Ｇに付着し、歩留りを低下させてしまうおそれが有る。

【0031】

金属膜６３はそのような基板Ｇの近傍への反応生成物の堆積を防止し、上記の環状膜６０と基板Ｇとの距離を比較的大きくする役割を有する。具体的にその作用について述べると、処理空間１３におけるプラズマ形成時に、高周波電源４９から下部電極４３に高周波が供給されることで、下部電極４３とプラズマとの間に電界が形成され、プラズマ中のイオンが下部電極４３に向けて引き込まれて基板Ｇの処理がなされる。

【0032】

金属膜６３と下部電極４３は離間しているが、金属膜６３は下部電極４３付近に位置する。それゆえ、金属膜６３と下部電極４３との間の空間が容量成分とみなされて、上記の下部電極４３への高周波の供給時に当該下部電極４３から金属膜６３へと高周波の一部が供給され、当該金属膜６３に電位が生じる。そして金属膜６３の上方にも電界が形成されることで、当該電界によりプラズマ中のイオンが下部電極４３へ向けて引き込まれる。従って、フォーカスリング６の上面において、この金属膜６３の直上領域及びその付近の領域におけるエッチング性が比較的高くなり、それらの領域における堆積物の環状膜６０の形成が防止される。つまり、上記したように基板Ｇの近傍のフォーカスリング６の上面への反応生成物の堆積が防止される。

【0033】

ところで仮に金属膜６３が既述した例よりもステージ４側に寄り、下部電極４３に接した構成であるとする。その場合、金属膜６３が絶縁体膜６４の端に寄ることになるため、金属膜６３と下部電極４３との接触部について、処理空間１３からフォーカスリング６の下面に進入し、当該接触部付近に流れたプラズマに対する絶縁性が不十分となり、異常放電が起こりやすくなると考えられる。従って当該放電を防止するにあたって、その接触部にてプラズマを遮蔽するための構造が複雑化してしまうおそれがある。見方を変えれば、金属膜６３を下部電極４３から離す配置とすることで、当該金属膜６３の全体を被覆する絶縁体膜６４を設けるという簡素な装置構成で当該放電を防止することができるので、そのような配置とすることが好ましい。

【0034】

また、金属膜６３が下部電極４３に接した構成であるとすると、基板Ｇへの処理に用いられる下部電極４３へ向けて供給される高周波電源４９のパワーの一部が、基板Ｇへの処理への寄与が小さい金属膜６３へより多く分散して供給されることになる。従って、下部電極４３へのパワーロスとなる。金属膜６３の体積は下部電極４３に比べて小さいのでこのパワーロス量としては僅かであるが、このようなロスを抑えて基板Ｇをより速やかに処理する観点から、既述したように金属膜６３が下部電極４３から離れた配置とすることが好ましい。

【0035】

また、金属膜６３を設ける本構成では金属膜６３を設ける範囲によって堆積物の環状膜６０が形成される位置が制御されることになる。仮に、上記した下部電極４３にフランジを設ける構成の装置で、装置の調整や試験のために当該フランジの幅を変更して当該堆積物の環状膜６０が形成される位置を制御しようとしたとする。下部電極４３が比較的大型の部材であるため、そのような形状の変更は大掛かりなものとなるおそれがあり、また下部電極４３の周辺の各部材についても適宜大きさや位置等を変更することになる。つまり装置の設計変更としては大規模なものとなるので、装置のコストや手間が嵩むおそれがある。しかし金属膜６３を設ける本構成によれば、金属膜６３及び絶縁体膜６４の位置を変更すればよいので装置の設計変更は小規模なものに留まることから、コストや手間が抑えられる。

【0036】

さらに金属膜６３及び絶縁体膜６４が設けられるフォーカスリング６が、上記したように絶縁体リング５及びスペーサ５７に対して着脱自在であることからも、堆積物の環状膜６０の位置の制御が容易である。例えば、金属膜６３の形成された位置が異なるフォーカスリング６を複数用意し、フォーカスリング６を交換して用いることで当該位置の制御を行うことができる。

【0037】

ところで上記したようにフォーカスリング６の幅方向において金属膜６３は一部のみに形成されている。そして、当該フォーカスリング６の幅方向の中心位置（図２中Ｐ１として表示）よりも金属膜６３の幅方向の中心位置（図２中Ｐ２として表示）は、ステージ４寄りに位置している。このように金属膜６３を形成することで、上記した反応生成物が堆積する位置をステージ４上の基板Ｇから比較的大きく離しつつ、金属膜６３及び当該金属膜６３を被覆する絶縁体膜６４の形成範囲が広範囲（例えば、フォーカスリング６の下面の全体）となることを抑え、装置の製造コストの低減を図ることができる利点が有る。

【0038】

また、エッチング装置１は、制御部１０を備えており（図１参照）、制御部１０は、プログラムを含む。プログラムには、エッチング装置１の各部に制御信号を送信することで、後述する手順で基板Ｇの処理を実行するように命令（ステップ群）が組み込まれている。具体的に高周波電源３３、４９及び直流電源４７のオンオフ、ガス供給部２７からの処理ガスの供給、排気機構１７の排気による処理空間１３内の真空圧力の調整などの各動作が、上記の制御信号の送信により制御される。上記のプログラムは、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、ＤＶＤなどの記憶媒体に格納されて、制御部１０にインストールされる。

【0039】

続いて、エッチング装置１の動作について説明する。図示しない搬送機構によって基板Ｇが処理容器１２内に搬送されると図示しないリフトピンを介して、当該基板Ｇは温度調整されたステージ４上に載置され、伝熱ガスを介して基板Ｇが温度調整されると共に、処理容器１２内が所望の圧力の真空雰囲気となるように排気される。そして、シャワープレート２４から処理空間１３に処理ガスが吐出されると共に、高周波電源３３、４９がオンになる。金属窓２においては上記した渦電流が形成され、処理ガスがプラズマ化する。その際に、ステージ４上では静電チャック４４により、基板Ｇが吸着される。

【0040】

図５はこのプラズマ形成の際の状態を示す模式図であり、プラズマ中のイオンを矢印で示している。高周波電源４９からの高周波の供給によって下部電極４３上に電界が形成されて、処理空間１３のプラズマ中のイオンが当該下部電極４３に向けて下方に引き込まれ、基板Ｇの表面がエッチングされる。その際に生じた反応生成物がフォーカスリング６上に付着したとする。しかし、上記したようにフォーカスリング６の上面における金属膜６３の直上の領域に向けてイオンが引き込まれ、当該領域及びその近傍の反応生成物がエッチングされる。そのため、反応生成物はそのようにエッチング性が比較的高い領域においては堆積できず、当該領域の外側にのみ堆積する。その結果、堆積物によって形成される環状膜６０の内縁が、基板Ｇ付近に位置することが防止される。

【0041】

その後、シャワープレート２４からの処理ガスの吐出が停止すると共に、高周波電源３３、４９がオフになることで基板Ｇの処理が停止し、基板Ｇはリフトピンと搬送機構を介して、ステージ４上から処理容器１２の外側へ搬送される。以上に述べたようにエッチング装置１によれば、基板Ｇの処理によって生じる堆積物の環状膜６０の位置を当該基板Ｇから比較的大きく離すことができるので、当該堆積物の基板Ｇへの付着が抑制される。

【0042】

なお、フォーカスリング６については、プレート６１毎に形成された金属膜６３全体を絶縁体膜６４により被覆して異常放電が確実に防止されるようにするために、既述したように、フォーカスリング６全体で見た場合において金属膜６３は切れ目の有る環状となるように形成されている。金属膜６３が設けられない場合と比べて、基板Ｇの周全体に対して上記した堆積物の環状膜６０の形成位置を基板Ｇから離すことができれば、このように金属膜６３がなす環としては途切れたものであってよい。ただし、金属膜６３が切れ目のない環を形成しているとすれば、より確実に基板Ｇの周全体と堆積物の環状膜６０とを離すことができるので、そのように切れ目が無い構成であってもよい。即ち、フォーカスリング６（上部リング）の周に沿って金属膜６３が形成されることは、切れ目が有る環状に金属膜６３が形成されること、切れ目の無い環状に金属膜６３が形成されることのいずれも含む。

【0043】

なお金属膜６３及び絶縁体膜６４は溶射により形成されるものとしたが、形成手法としては任意であり、膜を構成する材料について、めっき、蒸着、塗布などを用いて膜を形成してもよい。また、金属膜６３を構成する金属については既述した効果を奏すればよいのでタングステンであることには限られず、任意の金属を用いることができる。絶縁体膜６４についても、金属膜６３を設けたことによる異常放電の発生を防止できればよいのでＹ_２Ｏ_３であることには限られず、任意の絶縁体を用いることができる。

【0044】

ところで上記した例では堆積物の環状膜６０が形成される位置を制御するために、金属部材として金属膜６３を設けているが、金属部材としては金属膜６３であることには限られず、例えば金属板であってもよい。そのように金属膜６３の代わりに金属板を設けるにあたっては、例えばフォーカスリング６の下面に凹部を設けてその凹部内に当該金属板を配置する。そして、凹部に絶縁性の接着材若しくは充填材を充填して、凹部の側壁と金属板との隙間を当該接着材若しくは充填材で埋めると共に、金属膜の下面側を当該接着材若しくは充填材で被覆する。

【0045】

なお、そのように金属板が設けられると共に接着材若しくは充填材が充填される凹部についてはフォーカスリング６に設ける代りに絶縁体リング５の上面に設けられていてもよい。従って、金属部材としてはフォーカスリング６及び絶縁体リング５の間に設けられるが、フォーカスリング６及び絶縁体リング５のうちのいずれに対して金属部材が固定されて設けられた構成であってもよい。

【0046】

また、エッチング装置に本技術を適用した例を示したが、そのような装置に適用することに限られず、例えば成膜装置に適用してもよい。また、処理対象の基板の形状については上記した平面視で矩形状の基板に限られず、円形であってもよい。その場合には基板の形状に合わせてステージ４は平面視で円形とし、フォーカスリング６、絶縁体リング５、金属膜６３及び絶縁体膜６４の各部材は平面視で円環状にすればよい。なお、そのように円環とした場合においても、金属膜６３には切れ目が有っても無くてもよい。

【0047】

また、上記したようにステージ４の上方に金属窓２及びアンテナ３１を配置して渦電流を形成することによってプラズマを形成する装置に本技術を適用することに限られない。例えば下部電極４３と対になる上部電極をなすシャワーヘッドを、ステージ４に対向するように、当該ステージ４の上方に配置する。そして、高周波電源３３から当該シャワーヘッドにプラズマ形成用の高周波が供給される構成とすることができる。即ち平行平板型のプラズマ形成装置に本技術を適用してもよい。

【0048】

なお、今回開示された実施形態は、全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、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更、組み合わせがなされてもよい。

【0049】

〔評価試験〕
本技術に関連する評価試験について説明する。この評価試験では上記したエッチング装置１と概ね同様の構成を備えた試験装置を用いて基板Ｇに対してエッチング処理を行い、その処理後のフォーカスリング６への堆積物の付着状況を調べた。この試験装置におけるエッチング装置１との差違として、フォーカスリング６を構成する４つのプレート６１のうち、互いに隣接する２つには金属膜６３及び絶縁体膜６４が設けられていないことが挙げられる。また、他の互いに隣接する２つのプレート６１についてはエッチング装置１と同様に、金属膜６３及び絶縁体膜６４が形成されているが、絶縁体膜６４の厚さについてプレート６１間で異なっている。

【0050】

上記したように絶縁体膜６４は、金属膜６３を被覆することで異常な放電を防止する役割を有する。装置の製造コストを抑える観点からは絶縁体膜６４の厚さは小さい方が好ましいが、絶縁体膜６４の厚さが小さすぎると絶縁体膜６４に絶縁破壊が生じて上記の放電が起きてしまうおそれがある。この評価試験では、金属膜６３の作用効果を確認する他に、適正な絶縁体膜６４の厚さを検証することも目的としている。

【0051】

具体的には試験装置において、一のプレート６１における絶縁体膜６４の厚さは１００μｍ、他のプレート６１の絶縁体膜６４の厚さは１５０μｍとした。また、これらの絶縁体膜６４に被覆される金属膜６３の厚さは５０μｍとした。金属膜６３、絶縁体膜６４は実施形態で挙げた例と同じくＷ、Ｙ_２Ｏ_３により夫々構成されている。また、金属膜６３は２６．５ｃｍの幅を有するように形成されている。この金属膜６３におけるフォーカスリング６の内周側の端は、当該フォーカスリング６の内周縁に対して２ｍｍ離れている。絶縁体膜６４については３０．５ｍｍの幅を有するように形成されている。そして、実施形態で述べたように当該絶縁体膜６４の内周縁側の端は、フォーカスリング６の内周縁に揃うように形成されている。

【0052】

評価試験の処理条件について述べる。処理ガスとしてはＣＦ_４ガス及びＯ_２ガスの混合ガスを用い、処理中の処理空間１３の圧力は１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）、高周波電源３３、４９への供給電力は各々２０ｋＷとした。また、実施の形態では説明を省略したが金属窓２及び処理容器１２の側壁については、温度調整を行えるようにヒータや冷却流路などの温度調整機構が設けられている。当該金属窓２及び処理容器１２の温度は８０℃とした。また、ステージ４の温度は１５℃とした。そして、基板Ｇに対するエッチング処理時間は２時間とした。なお、基板Ｇとしては堆積物の付着の確認を容易とするために、ポリイミドによって構成されたものを用いた。即ち、堆積物としてはポリイミドをエッチングすることにより生じさせた。

【0053】

エッチング後にフォーカスリング６の上面を観察すると、堆積物による環状膜６０が形成されており、この環状膜６０については、フォーカスリング６の内周縁に沿って直線状に伸びる部位を備えていた。その環状膜６０の直線状の部位とフォーカスリング６の内周縁との距離が、プレート６１間で異なっていた。金属膜６３を形成していない２つのプレート６１上では当該距離が１８ｍｍであり、金属膜６３を形成した２つのプレート６１上では、当該距離が２８ｍｍであった。従ってこの評価試験から、金属膜６３を設けることで、基板Ｇの周端と堆積物の環状膜６０との距離を大きくするという、実施形態で述べた効果が得られることが確認された。

【0054】

そして、エッチング後の金属膜６３及び絶縁体膜６４を設けた２つのプレート６１の下面側を観察したところ、異常な放電が発生した形跡は見られなかったので、絶縁体膜６４の膜厚としては１００μｍ及び１５０μｍのいずれも問題は無いことが確認された。従って、この評価試験からは絶縁体膜６４の膜厚としては例えば１００μｍ以上とすればよいことが確認され、その範囲の中で最も小さい膜厚である１００μｍとすることが好ましいことが示された。

【符号の説明】

【0055】

Ｇ 基板
１ エッチング装置
１２ 処理容器
１３ 処理空間
２ 金属窓
３３ 高周波電源
４ ステージ
５ 絶縁体リング
６３ 金属膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】