特開 2023-67767 基板支持器、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(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】P2023067767

(43)【公開日】2023-05-16

(54)【発明の名称】基板支持器、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230509BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20230509BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230509BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20230509BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230509BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

H02N13/00 D

H05H1/46 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022156563

(22)【出願日】2022-09-29

(31)【優先権主張番号】P 2021178173

(32)【優先日】2021-10-29

(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】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】川端 淳史

(72)【発明者】

【氏名】小岩 真悟

(72)【発明者】

【氏名】工藤 恭久

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA04

2G084AA05

2G084BB21

2G084CC04

2G084CC05

2G084CC09

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC15

2G084CC16

2G084CC17

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD23

2G084DD24

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF06

2G084FF15

2G084FF31

2G084FF38

2G084FF39

5F004BA09

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004BB29

5F004BD04

5F004CA04

5F004CA06

5F045AA08

5F045DP03

5F045EF05

5F045EH05

5F045EH14

5F045EH20

5F045EJ03

5F045EJ09

5F045EK07

5F045EK22

5F045EM05

5F045EM09

5F131AA02

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA03

5F131CA06

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA03

5F131EB11

5F131EB14

5F131EB15

5F131EB17

5F131EB18

5F131EB19

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB82

(57)【要約】

【課題】基板支持器に支持された基板の温度を適切に調節し、高温域においても静電吸着を維持する。
【解決手段】基板を支持する基板支持器であって、基台と、前記基台上の第１のセラミック層と、前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、前記第１のセラミック層は、第１のセラミック製の第１の基部と、前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、前記第２のセラミック層は、前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有する。
【選択図】図３

【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、
前記基台上の第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、
前記第１のセラミック層は、
第１のセラミック製の第１の基部と、
前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、
前記第２のセラミック層は、
前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、
前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有する、基板支持器。

【請求項2】

前記第１の基部は、複数の領域を含み、
前記複数のヒータ電極は、前記複数の領域ごとに配置される、請求項１に記載の基板支持器。

【請求項3】

前記第１のセラミック層は、前記第１の基部に内包され前記複数のヒータ電極とそれぞれ接続する複数の多層電気配線を含む、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項4】

前記第１の基部は、複数のセラミック層が積層した多層構造体であり、
前記複数のセラミック層の各層の間に、少なくとも１つの前記ヒータ電極を有する、
請求項１に記載の基板支持器。

【請求項5】

前記複数のセラミック層は、複数のグリーンシートの焼結体である、請求項４に記載の基板支持器。

【請求項6】

前記第２の基部は、第２のセラミックの焼結体である、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項7】

前記第２のセラミックは、前記第１のセラミックよりも体積抵抗が高い、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項8】

前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層との間に、無機接着剤を含む接合層を有する、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項9】

前記第１のセラミックと前記第２のセラミックとは、同一のセラミックを主成分とする、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項10】

前記第２のセラミックは、前記第１のセラミックよりも高純度である、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項11】

前記第２の基部は、室温以上３５０℃以下における体積抵抗が１×１０^１６Ω以上である、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項12】

前記第２のセラミックは、アルミナを質量パーセント濃度で９９．９５％以上含む、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項13】

前記第２のセラミックの誘電率は１０以上１１以下である、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項14】

前記第１の基部の熱膨張係数と前記第２の基部の熱膨張係数の差が５ｐｐｍ以下である、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項15】

前記第２のセラミックは、気孔率が０．１％以下である、請求項１又は２に記載の基板支持器。

【請求項16】

基板を処理するプラズマ処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの内部で前記基板を支持する基板支持器と、を備え、
前記基板支持器は、
基台と、
前記基台上の第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、
前記第１のセラミック層は、
第１のセラミック製の第１の基部と、
前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、
前記第２のセラミック層は、
前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、
前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有する、プラズマ処理装置。

【請求項17】

前記第１の基部は、複数の領域を含み、
前記複数のヒータ電極は、前記複数の領域ごとに配置される、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項18】

前記第１のセラミック層は、前記第１の基部に内包され前記複数のヒータ電極とそれぞれ接続する複数の多層電気配線を含む、請求項１６又は１７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項19】

前記複数の多層電気配線を介して前記複数のヒータ電極と接続する少なくとも１つの電源を備え、
前記複数のヒータ電極は、それぞれ独立して温度制御可能に構成される、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項20】

プラズマ処理装置を用いて基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、前記チャンバの内部に設けられ基板を支持する基板支持器と、を備え、
前記基板支持器は、
基台と、
前記基台上の第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、
前記第１のセラミック層は、
第１のセラミック製の第１の基部と、
前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、
前記第２のセラミック層は、
前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、
前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有し、
前記プラズマ処理方法は、
前記基板支持器の基板支持面に前記基板を載置する工程と、
前記吸着電極を用いて前記基板を前記基板支持面で吸着保持する工程と、
前記複数のヒータ電極のうちいずれか又は全てを用いて、前記第２のセラミック層及び前記基板に入熱し、前記基板の一部の領域又は全部の領域の温度を３００℃以上に調節する工程と、
前記温度が調節された前記基板の一部の領域又は全部の領域をプラズマで処理する工程と、を含む、プラズマ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板支持器、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、基板を載置する静電チャックを細分化した複数の領域のそれぞれに対応して少なくとも一組ずつ設けられた複数組のヒータ及びサイリスタと、前記複数組のサイリスタからヒータに電流を供給する一つの電源と、前記一つの電源から前記複数のヒータに電力を供給する電源ラインに設けられ、該電源に印加される高周波電力を除去する少なくとも一組のフィルタと、を有する温度制御機構が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０８４３５０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、基板支持器に支持された基板の温度を適切に調節し、高温域においても静電吸着を維持する。

【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、前記基台上の第１のセラミック層と、前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、前記第１のセラミック層は、第１のセラミック製の第１の基部と、前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、前記第２のセラミック層は、前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板支持器に支持された基板の温度を適切に調節し、高温域においても静電吸着を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。

【図2】本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を示す断面図である。

【図3】本実施形態にかかる基板支持器の構成の一例を示す断面図である。

【図4】本実施形態にかかる第１の基部の複数の領域の構成の一例を示す上から見た平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体基板（以下、「基板」という場合がある。）を基板支持器上に載置した状態で、当該基板に所望の処理が施される。基板支持器の基板支持面を構成するセラミック部材上に載置される基板は、製造プロセスに応じて適切な温度に調節される。特許文献１には、セラミック部材中に吸着電極とともにヒータ電極を内包し、セラミック部材上における基板の固定支持と、基板等の温度調節の両方の機能を有するよう構成される基板支持器が提案されている。特に特許文献１には、基板支持器中に設けるヒータ電極を細分化し、複数の領域のそれぞれを局所的に温度調節可能とする構成が開示されている。

【0009】

セラミック部材における基板の固定支持は、セラミック部材中に組み込まれる吸着電極による、基板支持面に対する電圧の印加によって行われる。基板支持面は吸着電極による電圧の印加を受けると、基板支持面の電荷とは逆の電荷に分極した基板との間で電位差を生じ、クーロン力による吸着力を発生させる。基板支持面を構成するセラミック部材は、誘電体であるセラミックで構成されるが、これは、吸着電極による電圧の印加を効率よく吸着力に寄与させる誘電性を備えるとともに、基板と基板支持面との間で電流が流れないように絶縁する絶縁性を備えるためである。絶縁に関し、仮に基板と基板支持面との間で電流が流れてしまうと、基板と基板支持面との間の電位差が低下し、吸着力が低下する。

【0010】

ところで近年、プラズマエッチング装置において、次世代半導体デバイスとして金属を含む基板の膜のエッチングを精度よく行うことが要求されている。その実現のため、基板支持器において、２００℃を超える高温域（以下、単に高温域と称する。）に基板を調節可能であることや、高温域においても基板の面内温度を均一に、又は局所的に調節することが可能であることなどが要求される。なお、本開示において基板を均一に温度調節することとは、基板の全部の領域において面内温度の差がなく、又は無視できる程度に差が小さいことをいう。また、本開示において基板を局所的に温度調節することとは、基板の任意の一部について所望の温度に調節し、当該任意の一部の領域内において温度の差がなく、又は無視できる程度に差が小さいことをいう。

【0011】

特許文献１に開示の基板支持器は、従来のエッチング温度、すなわち２００℃に達しない温度域において均一に、又は局所的に温度調節することを可能とするものの、高温域への温度調節を想定したものではなく、高温域においては採用することができない。具体的には、本発明者の検討によると、特許文献１に開示の基板支持器を高温域に温度調節すると、基板支持面を構成するセラミック部材の体積抵抗が低下し、絶縁性が低下することが分かった。さらに、絶縁性の低下したセラミック部材は、上述の理由により基板との間の吸着力が低下するため静電吸着を維持できず、基板がずれるなどの問題を生じ得ることが分かった。したがって、高温域においても静電吸着を維持し、かつ基板の面内温度を均一に、又は局所的に温度調節することが可能な基板支持器が求められている。

【0012】

そこで、本開示にかかる技術は、静電吸着による基板の固定支持及び温調が可能な基板支持器であって、高温域においても静電吸着を維持し、かつ基板の面内温度の均一な、又は局所的な温度調節が可能な基板支持器を提供する。

【0013】

以下、本実施形態にかかる基板処理装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、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。

【0014】

＜プラズマ処理システム＞
図１は、本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、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、基板支持部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。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

＜プラズマ処理装置＞
次に、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２を用いて説明する。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。側壁１０ａ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筐体とは電気的に絶縁される。

【0018】

基板支持部１１は、基板支持器１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。基板支持器１１１は、基板（ウェハ）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（リング支持面）１１１ｂとを有する。基板支持器１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で基板支持器１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、基板支持器１１１の中央領域１１１ａ上（基板支持面１１４）に配置され、リングアセンブリ１１２は、基板支持面１１４上の基板Ｗを囲むように基板支持器１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、基板支持器１１１は、基台１２０及び静電チャック１２２を含む。基台１２０は、導電性部材１２３を含む。基台１２０の導電性部材１２３は下部電極として機能する。静電チャック１２２は、基台の上に配置される。静電チャック１２２の上面は、基板支持面１１４を有する。基台１２０及び静電チャック１２２の構成の詳細については後述する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。また、基板支持部１１は、静電チャック１２２、リングアセンブリ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、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１４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部を含んでもよい。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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、基板支持部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信号を基板支持部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。

【0022】

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部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、基板支持部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部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、基板支持部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。

【0023】

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、基板支持部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、基板支持部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１２２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。

【0024】

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。

【0025】

＜基板支持器＞
次に、本実施の形態にかかる基板支持器１１１の詳細について説明する。図３は、本実施の形態にかかる基板支持器１１１の構成の概略を模式的に示す断面図である。なお、図３は基板支持器１１１における中央領域１１１ａの一部を示し、中央領域１１１ａの他の部分並びに環状領域１１１ｂ及び、基台１２０の下方については図示を省略する。ただし、中央領域１１１ａの他の部分及び環状領域１１１ｂについても、図示する一部と同様の構成を備えるものとする。

【0026】

図３において、基板支持器１１１は基台１２０と静電チャック１２２を備える。基台１２０の導電性部材１２３は、材料としてアルミニウムを用い、基台１２０の内部において冷却流路１２４を備える。静電チャック１２２は、基台１２０の上に設けられる第１のセラミック層１２６と、当該第１のセラミック層１２６の上に設けられる第２のセラミック層１２８と、を有する。なお、基台１２０の導電性部材１２３としては、アルミニウムの他、適切な金属製材料を用いることができる。

【0027】

第１のセラミック層１２６は、基台１２０の上に載置されている。載置の方法は特に限定されず、公知の手段を用いて固定し載置することができる。また、第１のセラミック層１２６は、第１のセラミックの焼結体である第１の基部１３０と、複数のヒータ電極１３２と、当該複数のヒータ電極１３２に接続する多層に設けられた多層電気配線１３４と、を含む。第１の基部１３０は、複数のヒータ電極１３２と、当該複数のヒータ電極１３２に接続する多層に設けられた多層電気配線１３４と、後述する第２のセラミック層１２８において吸着電極に接続する電気配線１４４と、を内包するように構成される。なお本開示において「内包する」とは、例えば一の構成が他の構成を内包するというとき、当該一の構成の内部に当該他の構成が埋設され外部に露出しない状態のみならず、当該一の構成の内部に当該他の構成の一部が埋設され、かつ当該他の構成の他部が外部に露出する状態を含む。

【0028】

第２のセラミック層１２８は、第１のセラミック層１２６の上に設けられており、本実施形態においては第１のセラミック層１２６に対して無機接着剤からなる接着層１３６を介して接合されている。また第２のセラミック層１２８は、第２のセラミックの焼結体である第２の基部１４０と、吸着電極１４２と、を含む。第２の基部１４０は、吸着電極１４２と、吸着電極１４２に接続する電気配線１４４と、を内包するように構成される。吸着電極１４２は、本実施形態においてＨＶ電極を用いることができ、これに対してＤＣ電圧を印加することで、基板支持面１１４と図示しない基板Ｗとの間で静電吸着が可能なように構成される。

【0029】

ヒータ電極１３２に接続する多層電気配線１３４と、吸着電極１４２に接続する電気配線１４４は、基台１２０の内部又は外部を通り図示しない電源に接続される。このため、基台１２０は、多層電気配線１３４及び電気配線１４４を内包するよう構成される。

【0030】

ここで、上記のように構成される基板支持器１１１における、静電チャック１２２の製造方法の一例について、以下説明する。

【0031】

第１のセラミック層１２６の製造方法は、グリーンシート法を採用可能である。具体的には、それぞれ別々に焼成した第１のセラミックからなる複数のグリーンシートを積層し、焼結することで製造可能である。なお、グリーンシートは、セラミックを主成分とする材料をシート状に形成したものである。グリーシートを焼成することにより、静電チャックを構成する多層構造体としてのセラミック層を形成することができる。上述のように、第１の基部１３０は複数のヒータ電極１３２と、これらに接続する多層電気配線１３４を内包するため、グリーンシート法はこのような複雑な内部構造を有する第１のセラミック層１２６の製造に当たって好適である。具体的には、グリーンシート法によって複数のグリーンシートを積層して多層構造体を形成する場合、当該複数のグリーンシートの各層の間に、ヒータ電極又は電気配線を有するように積層することができる。したがって材料である第１のセラミックは、グリーンシート法に適用可能なセラミックであることが好ましく、本実施形態においてはアルミナを用いる。

【0032】

第２のセラミック層１２８の製造方法は、Ｈｏｔ Ｐｒｅｓｓ法を採用可能である。材料である第２のセラミックとしては、アルミナを質量パーセント濃度で９９．９５％以上含み、かつ気孔率が０．１％以下である高純度アルミナを用いることができる。ここで、気孔率とは、第２のセラミック層１２８を断面観察した場合に、当該断面の観察視野の面積に対する、当該断面の観察視野に含まれる全ての気孔（空隙）の面積の合計の割合を示す値である。当該高純度アルミナに対しＨｏｔ Ｐｒｅｓｓ法を用いることで、高温域でも高い体積抵抗、具体的には室温以上、３５０℃以下の温度で１×１０^１６Ω以上の体積抵抗と、１０以上１１以下の誘電率と、を有する第２のセラミック層１２８を製造することができる。

【0033】

上記のようにして製造した第１のセラミック層１２６及び第２のセラミック層１２８は、例えば、無機接着剤からなる接着層１３６を介して接合される。無機接着剤を用いる理由として、熱抵抗性が低いことが挙げられる。これは、第１のセラミック層１２６のヒータ電極１３２から第２のセラミック層１２８に対して入熱することから、その間に設けられる接着層１３６は熱抵抗性が低いことが好ましいためである。また無機接着剤を用いることで、基板支持器１１１の外縁部において、接着層１３６がプラズマに暴露する場合であっても当該接着層１３６の劣化が少ないことから、好ましい。

【0034】

本実施形態にかかる基板支持器１１１を上記のように構成する利点について、以下説明する。上述したように従来の静電チャック１２２は、高温域において基板支持面１１４を構成するセラミック部材の体積抵抗が低下し、基板Ｗとの間で電流が流れてしまう場合がある。その場合静電吸着を維持できず、基板Ｗが所望の位置からずれるなどしてその後のプロセスに悪影響を及ぼすおそれがある。

【0035】

高温域において基板Ｗと基板支持面１１４との間で静電吸着を維持するためには、これらの間で電流が流れることがない程度に高温域における体積抵抗が高いセラミック部材を用いることが考えられる。高温域における体積抵抗が高いセラミック部材は、上述したように高純度アルミナに対しＨｏｔ Ｐｒｅｓｓ法を用いることで製造することが可能である。一方、上記複数のヒータ電極１３２を当該高純度アルミナ中に内包するようなセラミック部材は、グリーンシート法により製造することが好ましい。

【0036】

この点について、本発明者がさらに検討を重ねた結果、複数のヒータ電極１３２を含む第１のセラミック層１２６をグリーンシート法によって製造し、吸着電極１４２を含み高温域における体積抵抗が高い第２のセラミック層１２８をＨｏｔ Ｐｒｅｓｓ法で製造し、さらにこれら２種類の層を接合することで、上記課題を解決する静電チャック１２２を形成することが可能であることを知見した。すなわち、本実施形態にかかる静電チャック１２２によると、複数のヒータ電極１３２を含む第１のセラミック層１２６によって高温域における均一な、又は局所的な温度調節を可能とし、かつ、吸着電極１４２を含み高温域における体積抵抗が高い第２のセラミック層１２８によって高温域における静電吸着の維持を可能としている。なお、異なるセラミック材料を接合する場合には、加熱又は冷却時に変形を生じる場合に、これらの熱膨張係数の差に伴うたわみなどが懸念される。これに対して、本実施形態にかかる静電チャック１２２にあっては、第１のセラミック層１２６及び第２のセラミック層１２８は共にアルミナを主材料としているため、これらの熱膨張係数の差を小さく抑えることができ、上記懸念を解消している。

【0037】

以上の実施形態によれば、多層電気配線１３４によって、複数のヒータ電極１３２をそれぞれ独立に温度制御することができる。また、複数のヒータ電極１３２を含む第１のセラミック層１２６によって、高温域においても基板Ｗを均一に、又は局所的に温度調節することが可能であり、かつ、吸着電極１４２を含み高温域における体積抵抗が高い第２のセラミック層１２８によって、高温域における基板Ｗの静電吸着の維持が可能である、基板支持器１１１が提供される。

【0038】

一実施形態で、第１の基部１３０は平面視において複数の領域２００を含み、複数のヒータ電極１３２は複数の領域２００ごとに配置される。すなわち、一の領域２００に対しては、一又は二以上のヒータ電極１３２が対応するように設けられ、ヒータ電極１３２のそれぞれは、対応する複数の領域２００のそれぞれの温度を調節する。

【0039】

図４は、一実施形態にかかる第１の基部１３０を上から見たときの平面図であり、第１の基部１３０における複数の領域２００の数、形状及び配置の好適な一例を示す。図４で、実線で囲まれる領域のそれぞれが一の領域２００である。第１の基部１３０は、第１の基部１３０の中心の周りに回転対称となるような形状及び配置の複数の領域２００を含む。図４に示す例では、複数の領域２００は、第１の基部１３０の中心の周りに９０度の回転対称となる。具体的には、複数の領域２００は、第１の基部１３０の中心に位置して１つ設けられる第１の領域２００ａと、当該第１の領域２００ａの外周側に位置して４つ設けられる第２の領域２００ｂと、当該第２の領域２００ｂの外周側に位置して８つ設けられる第３の領域２００ｃと、当該第３の領域２００ｃの外周側、すなわち第１の基部１３０の外周に位置して１つ設けられる第４の領域２００ｄを含む。これら複数の領域２００のそれぞれにはヒータ電極１３２が対応するように設けられている。一実施形態では、一の領域２００に対しては、一の領域２００の形状と同様の形状を有するヒータ電極１３２が対応して設けられる。

【0040】

第１の基部１３０が平面視において複数の領域２００を含み、複数のヒータ電極が複数の領域２００ごとに配置されることによって、複数のヒータ電極により複数の領域２００のそれぞれの温度を調節することができる。これによって、より効率的に局所的な温度調節が可能となり、基板Ｗの面内温度をより均一に調節することができる。

【0041】

＜プラズマ処理方法＞
次に、上記のように構成される基板支持器１１１を備えるプラズマ処理装置１を用いたプラズマ処理方法について、以下説明する。プラズマ処理としては、例えばエッチング処理や成膜処理が行われる。

【0042】

先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部に基板Ｗを搬入し、静電チャック１２２上に基板Ｗを載置する。その後、静電チャック１２２の吸着電極１４２にＤＣ電圧を印加することにより、基板Ｗはクーロン力によって静電チャック１２２に静電吸着され、保持される。

【0043】

次に、基板Ｗの一部の領域又は全部の領域は、第１のセラミック層１２６の複数のヒータ電極１３２のうちいずれか又は全てのヒータ電極によって、所望の温度に調整される。なお当該温度調節においては、基板Ｗの一部の領域又は全部の領域の温度を、高温域に調節することができる。また、基板Ｗの搬入後、排気システム４０によってプラズマ処理チャンバ１０内を所望の真空度まで減圧する。

【0044】

次に、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介してプラズマ処理空間１０ｓに処理ガスを供給する。また、ＲＦ電源３１の第１のＲＦ生成部３１ａによりプラズマ生成用のソースＲＦ電力を基板支持部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。そして、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第２のＲＦ生成部３１ｂによりイオン引き込み用のバイアスＲＦ信号を供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、基板Ｗにプラズマ処理が施される。

【0045】

上記プラズマ処理方法は、制御部２によってプラズマ処理装置１の各構成を、所望の工程を実行するように制御することで実行することができる。

【0046】

上記プラズマ処理方法によると、上記のように構成される基板支持器１１１に基板Ｗを載置することで基板Ｗの一部の領域又は全部の領域の温度を調節することができ、かつ、高温域においても静電吸着を維持したままプラズマ処理を行うことができる。これによって、高温域における基板Ｗのプラズマ処理を精度よく行い、特に、金属を含む基板Ｗの膜のプラズマ処理を精度よく行うことができる。

【0047】

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、後述の本開示の技術的範囲に属する構成例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。

【0048】

例えば基板支持器１１１の材料及び製造方法については、上記の実施形態に限定されない。すなわち、第１のセラミック層１２６は、第１のセラミックとしてアルミナを用いてグリーンシート法によって製造することとしたが、これに代えて、内部に複数のヒータ電極１３２及びこれに接続する多層電気配線１３４を内包することが可能な、公知の材料及び製造方法に置換、変更されてもよい。また、第２のセラミック層１２８は、第２のセラミックとして高純度アルミナを用いてＨｏｔ Ｐｒｅｓｓ法によって製造することとしたが、これに代えて、内部に吸着電極１４２及びこれに接続する配線を内包することが可能で、高温における体積抵抗が静電吸着を維持するのに十分な程度に高くなるような、公知の材料及び製造方法に置換、変更されてもよい。なお、これらの場合、第１のセラミック層１２６及び第２のセラミック層１２８を製造した際にこれらの熱膨張係数の差が５ｐｐｍ以下となるような組合せであることが好ましい。第１のセラミック層１２６及び第２のセラミック層１２８の熱膨張係数の差が５ｐｐｍ以下であれば、これらが加熱又は冷却され変形する場合でも、同定度の膨張率又は収縮率で変形するため、少なくとも室温から４００℃の温度域では、これらの間でたわみなどを生じることを抑制できる。このため、第１のセラミックと第２のセラミックとは、同一のセラミックを主成分とするものを用いることとしてもよい。

【0049】

また第２のセラミック層１２８が高温域において静電吸着を維持する効果を発揮するためには、使用環境温度（例えば、室温以上、３５０℃以下の温度）で１×１０^１６Ω以上の体積抵抗を示せばよい。この場合、第２のセラミックは、第１のセラミックよりも体積抵抗が高いものを用いることとしてもよい。なお上記の実施形態において、第２のセラミックとしてはアルミナを９９．９５％以上含み、かつ気孔率が０．１％以下である高純度アルミナを用いたが、これに限定されず、上記使用環境温度で上記体積抵抗を示し得るセラミック材料を適用可能である。第２のセラミックは、前記第１のセラミックよりも高純度であるものを用いることとしてもよい。

【0050】

また上記の実施形態において、第１のセラミック層１２６と第２のセラミック層１２８を接合する接着層１３６としては無機接着剤を使用することとしたが、これに限定されない。接着層１３６に適用可能な接着手段として、例えば、有機接着材を用いることができる。この場合、当該有機接着剤としては少なくとも熱抵抗性が低く、またプラズマに暴露する場合であっても劣化が少ないように耐プラズマ性を有することが好ましい。また、拡散接合法によって第１のセラミック層１２６及び第２のセラミック層１２８を接合することが可能であり、この場合、接着層１３６を設けなくてもよい。

【0051】

また、上記プラズマ処理方法において、温度は、高温域に調節することとしたが、基板Ｗの一部又は全部が２００℃に達しない温度域においてもプラズマ処理を実行することができる。また温調は、さらに高温であってもよく、具体的には基板Ｗの一部の領域又は全部の領域の温度が３００℃以上となるように調節してプラズマ処理を行うこととしてもよい。

【0052】

また、例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。

【0053】

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【0054】

例えば、本開示は、以下の実施形態を含む。

【0055】

（付記１）
基板を支持する基板支持器であって、
基台と、
前記基台上の第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、
前記第１のセラミック層は、
第１のセラミック製の第１の基部と、
前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、
前記第２のセラミック層は、
前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、
前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有する、基板支持器。

【0056】

（付記２）
前記第１の基部は、複数の領域を含み、
前記複数のヒータ電極は、前記複数の領域ごとに配置される、付記１に記載の基板支持器。

【0057】

（付記３）
前記第１のセラミック層は、前記第１の基部に内包され前記複数のヒータ電極とそれぞれ接続する複数の多層電気配線を含む、付記１又は付記２に記載の基板支持器。

【0058】

（付記４）
前記第１の基部は、複数のセラミック層が積層した多層構造体であり、
前記複数のセラミック層の各層の間に、少なくとも１つの前記ヒータ電極を有する、
付記１～付記３のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0059】

（付記５）
前記複数のセラミック層は、複数のグリーンシートの焼結体である、付記４に記載の基板支持器。

【0060】

（付記６）
前記第２の基部は、第２のセラミックの焼結体である、付記１～付記５のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0061】

（付記７）
前記第２のセラミックは、前記第１のセラミックよりも体積抵抗が高い、付記１～付記６のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0062】

（付記８）
前記第１のセラミック層と前記第２のセラミック層との間に、無機接着剤を含む接合層を有する、付記１～付記７のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0063】

（付記９）
前記第１のセラミックと前記第２のセラミックとは、同一のセラミックを主成分とする、付記１～付記８のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0064】

（付記１０）
前記第２のセラミックは、前記第１のセラミックよりも高純度である、付記１～付記９のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0065】

（付記１１）
前記第２の基部は、室温以上３５０℃以下における体積抵抗が１×１０^１６Ω以上である、付記１～付記１０のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0066】

（付記１２）
前記第２のセラミックは、アルミナを質量パーセント濃度で９９．９５％以上含む、付記１～付記１１のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0067】

（付記１３）
前記第２のセラミックの誘電率は１０以上１１以下である、付記１～付記１２のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0068】

（付記１４）
前記第１の基部の熱膨張係数と前記第２の基部の熱膨張係数の差が５ｐｐｍ以下である、付記１～付記１３のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0069】

（付記１５）
前記第２のセラミックは、気孔率が０．１％以下である、付記１～付記１４のいずれか一つに記載の基板支持器。

【0070】

（付記１６）
基板を処理するプラズマ処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの内部で前記基板を支持する基板支持器と、を備え、
前記基板支持器は、
基台と、
前記基台上の第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、
前記第１のセラミック層は、
第１のセラミック製の第１の基部と、
前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、
前記第２のセラミック層は、
前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、
前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有する、プラズマ処理装置。

【0071】

（付記１７）
前記第１の基部は、複数の領域を含み、
前記複数のヒータ電極は、前記複数の領域ごとに配置される、付記１６に記載のプラズマ処理装置。

【0072】

（付記１８）
前記第１のセラミック層は、前記第１の基部に内包され前記複数のヒータ電極とそれぞれ接続する複数の多層電気配線を含む、付記１６又は付記１７に記載のプラズマ処理装置。

【0073】

（付記１９）
前記複数の多層電気配線を介して前記複数のヒータ電極と接続する少なくとも１つの電源を備え、
前記複数のヒータ電極は、それぞれ独立して温度制御可能に構成される、付記１８に記載のプラズマ処理装置。

【0074】

（付記２０）
プラズマ処理装置を用いて基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、前記チャンバの内部に設けられ基板を支持する基板支持器と、を備え、
前記基板支持器は、
基台と、
前記基台上の第１のセラミック層と、
前記第１のセラミック層上の第２のセラミック層と、を有し、
前記第１のセラミック層は、
第１のセラミック製の第１の基部と、
前記第１の基部に内包され前記基板の温度を調節するための複数のヒータ電極と、を有し、
前記第２のセラミック層は、
前記第１のセラミックと異なる、第２のセラミック製の第２の基部と、
前記第２の基部に内包され前記基板を保持するための吸着電極と、を有し、
前記プラズマ処理方法は、
前記基板支持器の基板支持面に前記基板を載置する工程と、
前記吸着電極を用いて前記基板を前記基板支持面で吸着保持する工程と、
前記複数のヒータ電極のうちいずれか又は全てを用いて、前記第２のセラミック層及び前記基板に入熱し、前記基板の一部の領域又は全部の領域の温度を３００℃以上に調節する工程と、
前記温度が調節された前記基板の一部の領域又は全部の領域をプラズマで処理する工程と、を含む、プラズマ処理方法。

【符号の説明】

【0075】

１１１ 基板支持器
１２０ 基台
１２２ 静電チャック
１２６ 第１のセラミック層
１２８ 第２のセラミック層
１３０ 第１の基部
１３２ ヒータ電極
１４０ 第２の基部
１４２ 吸着電極
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】