特許 7538935 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-14

(45)【発行日】2024-08-22

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240815BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240815BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/302 101B

H01L21/68 R

H05H1/46 M

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023194441

(22)【出願日】2023-11-15

(62)【分割の表示】P 2020054019の分割

【原出願日】2020-03-25

(65)【公開番号】P2024012608

(43)【公開日】2024-01-30

【審査請求日】2023-11-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】田村 一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 康晴

(72)【発明者】

【氏名】山口 伸

(72)【発明者】

【氏名】菅原 亜人

(72)【発明者】

【氏名】小泉 克之

【審査官】原島 啓一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１８３０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８６８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－３５２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００１３１８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバと、
第１の電気バイアスを発生するように構成された第１のバイアス電源と、
第２の電気バイアスを発生するように構成された第２のバイアス電源と、
前記チャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成された基板支持器であり、
その上に載置される前記基板を保持するように構成された第１の領域と、
前記第１の領域を囲むように設けられており、その上に載置される前記エッジリングを保持するように構成された第２の領域と、
前記第１の電気バイアスを受けるために前記第１の領域内に設けられた第１の電極と、
前記第２の電気バイアスを受けるために前記第２の領域内に設けられた第２の電極と、
を有する、該基板支持器と、
前記第１のバイアス電源と前記第１の電極との間で接続された第１の電気的パスと、
前記第２のバイアス電源と前記第２の電極との間で接続された第２の電気的パスと、
前記第１の電気的パスと前記第２の電気的パスとの間で接続されたコンデンサと、
を備えるプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１の領域は、その上に載置される前記基板を保持するように構成されたチャック電極を有する第１の静電チャックを構成する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記チャック電極は、前記第１の電極の上方に位置する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記基板支持器は、前記第１の静電チャックの下に下部電極を更に備える、請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記第１の電気バイアス及び前記第２の電気バイアスの各々は、周期的に発生されるパルス波である、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記パルス波は、直流電圧のパルスを含む、請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記第１のバイアス電源と前記第１の電極との間にフィルタが設けられ、前記第２のバイアス電源と前記第２の電極との間にフィルタが設けられる、請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記第１の電気バイアス及び前記第２の電気バイアスの各々は、高周波電力である、請求項１～４の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記コンデンサは、可変コンデンサである、請求項１～８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【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、基板支持器及びプラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置が、基板に対するプラズマ処理において用いられている。基板は、プラズマ処理装置のチャンバ内で、バイアス電極上且つエッジリングによって囲まれた領域内に配置される。エッジリングは、リング電極上に配置される。特許文献１は、このようなプラズマ処理装置を開示している。特許文献１に開示されたプラズマ処理装置は、二つのバイアス電源を備える。二つのバイアス電源は、基板上で平坦なプラズマシースを形成するために、バイアス電極とリング電極にそれぞれ接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８２８２４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、基板用の電気バイアスとエッジリング用の第２の電気バイアスとの間の位相差がプラズマ処理に及ぼす影響を緩和する技術を提供する。

【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、基板支持器が提供される。基板支持器は、第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を備える。第１の領域は、その上に載置される基板を保持するように構成されている。第２の領域は、第１の領域を囲むように設けられており、その上に載置されるエッジリングを保持するように構成されている。第１の電極は、第１の電気バイアスを受けるために第１の領域内に設けられている。第２の電極は、第２の電気バイアスを受けるために少なくとも第２の領域内に設けられている。第２の電極は、第１の領域内で第１の電極と対面するように、第１の電極の下方で延在している。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態によれば、基板用の電気バイアスとエッジリング用の電気バイアスとの間の位相差がプラズマ処理に及ぼす影響を緩和される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図2】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置のチャンバ内の構成を示す図である。

【図3】一つの例示的実施形態に係る基板支持器における第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を概略的に示す平面図である。

【図4】第１の電気バイアス、第２の電気バイアス、第１の電極の電位、及び第２の電極の電位の一例のタイミングチャートである。

【図5】別の例示的実施形態に係る基板支持器の部分拡大断面図である。

【図6】別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図7】更に別の例示的実施形態に係る基板支持器における第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を概略的に示す平面図である。

【図8】更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図9】別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【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。

【0009】

一つの例示的実施形態において、基板支持器が提供される。基板支持器は、第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を備える。第１の領域は、その上に載置される基板を保持するように構成されている。第２の領域は、第１の領域を囲むように設けられており、その上に載置されるエッジリングを保持するように構成されている。第１の電極は、第１の電気バイアスを受けるために第１の領域内に設けられている。第２の電極は、第２の電気バイアスを受けるために少なくとも第２の領域内に設けられている。第２の電極は、第１の領域内で第１の電極と対面するように、第１の電極の下方で延在している。

【0010】

上記実施形態の基板支持器では、第１の電極と第２の電極は、第１の領域内で互いに対面しているので、第１の領域内で容量的に結合されている。したがって、第１の電極には、第２の電気バイアスの一部が与えられ、第２の電極には、第１の電気バイアスの一部が与えられる。故に、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差に起因する第１の電極と第２の電極の電位差が緩和されて、当該位相差に起因する基板とエッジリングの電位差が緩和される。その結果、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差がプラズマ処理に及ぼす影響が緩和される。

【0011】

一つの例示的実施形態において、第１の領域は、その上に載置される基板を保持するように構成された第１の静電チャックを構成していてもよい。第２の領域は、その上に載置されるエッジリングを保持するように構成された第２の静電チャックを構成していてもよい。

【0012】

一つの例示的実施形態において、第１の領域は、第１の誘電体部と第２の誘電体部を有していてもよい。第１の誘電体部は、第１の電極の周囲で延在する。第２の誘電体部は、第１の誘電体部を形成する誘電体とは異なる誘電体から形成されている。第２の誘電体部は、第１の電極と第２の電極との間に設けられている。

【0013】

一つの例示的実施形態において、第２の電極の少なくとも一部が、第２の領域から第１の領域内に突き出していてもよい。

【0014】

別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持器を備える。基板支持器は、上述の種々の例示的実施形態のうち何れかの基板支持器である。基板支持器は、チャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成されている。

【0015】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第１のバイアス電源及び第２のバイアス電源を更に備え得る。第１のバイアス電源は、第１の電気バイアスを発生するように構成されており、第１の電極に電気的に接続されている。第２のバイアス電源は、第２の電気バイアスを発生するように構成されており、第２の電極に電気的に接続されている。

【0016】

一つの例示的実施形態において、第１の電気バイアス及び第２の電気バイアスの各々は、高周波電力であってもよい。一つの例示的実施形態において、第１の電気バイアス及び第２の電気バイアスの各々は、負の直流電圧のパルスを含み周期的に発生されるパルス波であってもよい。

【0017】

更に別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、第１のバイアス電源、第２のバイアス電源、基板支持器、第１の電気的パス、第２の電気的パス、及びコンデンサを備える。第１のバイアス電源は、第１の電気バイアスを発生するように構成されている。第２のバイアス電源は、第２の電気バイアスを発生するように構成されている。基板支持器は、チャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成されている。基板支持器は、第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を有する。第１の領域は、その上に載置される基板を保持するように構成されている。第２の領域は、第１の領域を囲むように設けられており、その上に載置されるエッジリングを保持するように構成されている。第１の電極は、第１の電気バイアスを受けるために第１の領域内に設けられている。第２の電極は、第２の電気バイアスを受けるために第２の領域内に設けられている。第１の電気的パスは、第１のバイアス電源と第１の電極との間で接続されている。第２の電気的パスは、第２のバイアス電源と第２の電極との間で接続されている。コンデンサは、第１の電気的パスと第２の電気的パスとの間で接続されている。

【0018】

上記実施形態のプラズマ処理装置においては、第１の電極と第２の電極は、コンデンサにより容量的に結合されている。したがって、第１の電極には、第２の電気バイアスの一部が与えられ、第２の電極には、第１の電気バイアスの一部が与えられる。故に、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差に起因する第１の電極と第２の電極の電位差が緩和され、当該位相差に起因する基板とエッジリングの電位差が緩和される。その結果、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差がプラズマ処理に及ぼす影響が緩和される。

【0019】

一つの例示的実施形態において、第１の電気バイアス及び第２の電気バイアスの各々は、高周波電力であってもよい。一つの例示的実施形態において、第１の電気バイアス及び第２の電気バイアスの各々は、負の直流電圧のパルスを含み周期的に発生されるパルス波であってもよい。

【0020】

一つの例示的実施形態において、コンデンサは、可変コンデンサであってもよい。

【0021】

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。

【0022】

図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置のチャンバ内の構成を示す図である。図２に示すように、プラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置であり得る。

【0023】

チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。内部空間１０ｓの中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の中に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２は電気的に接地されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。

【0024】

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、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。

【0025】

プラズマ処理装置１は、基板支持器１６を更に備える。基板支持器１６は、チャンバ１０の中で、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。基板支持器１６は、支持部１７によって支持されている。支持部１７は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１７は、略円筒形状を有している。支持部１７は、石英といった絶縁材料から形成されている。

【0026】

基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。下部電極１８及び静電チャック２０は、チャンバ１０の中に設けられている。下部電極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、略円盤形状を有している。

【0027】

下部電極１８内には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、例えば液状の冷媒が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の供給装置（例えば、チラーユニット）が接続されている。この供給装置は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆには、供給装置から配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して供給装置に戻される。

【0028】

静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。図１に示すように、静電チャック２０は、誘電体部２０ｄ及び電極２１ａを有している。誘電体部２０ｄは、誘電体から形成されている。誘電体部２０ｄは、例えば窒化アルミニウム又は酸化アルミニウムから形成されている。静電チャック２０は、電極２２ａ及び電極２２ｂを更に有している。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときに、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。また、基板支持器１６上には、エッジリングＥＲが搭載される。エッジリングＥＲは、略環形状を有する板である。エッジリングＥＲは、例えばシリコン、炭化ケイ素、又は石英から形成されている。図２に示すように、エッジリングＥＲは、その中心軸線が軸線ＡＸに一致するように、基板支持器１６上に搭載される。チャンバ１０内に収容された基板Ｗは、静電チャック２０上、且つ、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。

【0029】

プラズマ処理装置１は、ガスライン２５を更に備え得る。ガスライン２５は、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（後述する第１の領域）の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間の間隙に供給する。

【0030】

プラズマ処理装置１は、外周部２８及び外周部２９を更に備え得る。外周部２８は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。外周部２８は、略円筒形状を有し、支持部１７の外周に沿って延在している。外周部２８は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。外周部２８は、電気的に接地されている。外周部２８の表面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。

【0031】

外周部２９は、外周部２８上に設けられている。外周部２９は、絶縁性を有する材料から形成されている。外周部２９は、例えば石英といったセラミックから形成されている。外周部２９は、略円筒形状を有している。外周部２９は、下部電極１８及び静電チャック２０の外周に沿って延在している。

【0032】

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、この部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。

【0033】

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。

【0034】

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。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、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

【0035】

ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３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んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。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４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、内部空間１０ｓに供給することが可能である。

【0036】

外周部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、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓの中の圧力を減圧することができる。

【0037】

以下、基板支持器１６について詳細に説明する。上述したように、基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。図１に示すように、プラズマ処理装置１は、高周波電源５７を有する。高周波電源５７は、整合器５８を介して下部電極１８に接続されている。高周波電源５７は、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源である。高周波電源５７が発生する高周波電力は、第１の周波数を有する。第１の周波数は、２７～１００ＭＨｚの範囲内の周波数であり得る。第１の周波数は、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚの周波数である。整合器５８は、高周波電源５７の負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを高周波電源５７の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。なお、高周波電源５７は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、整合器５８を介して上部電極３０に接続されていてもよい。

【0038】

プラズマ処理装置１では、高周波電源５７からの高周波電力によりチャンバ１０内で高周波電界が生成される。チャンバ１０内のガスは、生成された高周電界により励起される。その結果、プラズマが、チャンバ１０内で生成される。基板Ｗは、生成されたプラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種により処理される。プラズマからの化学種による基板Ｗの処理は、例えばエッチングである。

【0039】

基板支持器１６は、第１の領域２１及び第２の領域２２を有する。図３は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器における第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を概略的に示す平面図である。以下、図１及び図２と共に、図３を参照する。第１の領域２１は、基板支持器１６の中央の領域である。第１の領域２１は、静電チャック２０の中央領域を含む。第２の領域２２は、第１の領域２１に対して径方向外側で周方向に延在している。第２の領域２２は、静電チャック２０の周縁領域を含む。プラズマ処理装置１において、第１の領域２１及び第２の領域２２は、単一の静電チャック２０から構成されており、互いに一体化されている。なお、図１では、第１の領域２１と第２の領域２２との間の境界は、破線で示されている。また、図３においては、第１の領域２１と第２の領域２２との間の境界は、一点鎖線で示されている。

【0040】

第１の領域２１は、その上（即ち、その上面の上）に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。第１の領域２１は、円盤形状を有する領域である。第１の領域２１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第１の領域２１は、誘電体部２０ｄを第２の領域２２と共有している。誘電体部２０ｄは、略円盤形状を有している。一実施形態において、第２の領域２２における誘電体部２０ｄの厚みは、第１の領域２１における誘電体部２０ｄの厚みよりも小さい。第２の領域２２における誘電体部２０ｄの上面の鉛直方向における位置は、第１の領域２１における誘電体部２０ｄの上面の鉛直方向における位置よりも低くてもよい。

【0041】

第１の領域２１は、電極２１ａ（チャック電極）を有する。電極２１ａは、膜状の電極であり、第１の領域２１内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。電極２１ａの平面形状は、円形であり得る。電極２１ａの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。電極２１ａには、直流電源５５がスイッチ５６を介して接続されている。直流電源５５からの直流電圧が電極２１ａに印加されると、第１の領域２１と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは第１の領域２１に引き付けられ、第１の領域２１によって保持される。即ち、第１の領域２１は、その上に載置される基板Ｗを保持するように構成された第１の静電チャックを構成している。

【0042】

基板支持器１６は、第１の電極２１１を更に有している。第１の電極２１１は、膜状の電極であり、第１の領域２１内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。第１の電極２１１の平面形状は、円形であり得る。第１の電極２１１の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。なお、電極２１ａは、鉛直方向において、第１の電極２１１よりも第１の領域２１の上面の近くで延在し得る。

【0043】

プラズマ処理装置１は、第１のバイアス電源６１を更に備えている。第１のバイアス電源６１は、回路６２を介して第１の電極２１１に電気的に接続されている。第１のバイアス電源６１は、第１の電気バイアスを発生する。第１の電気バイアスは、第１の電極２１１に与えられる。

【0044】

一実施形態において、第１の電気バイアスは、高周波バイアス電力である。高周波バイアス電力は、第２の周波数を有する。第２の周波数は、第１の周波数よりも低くてもよい。第２の周波数は、１００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり得る。第２の周波数は、例えば４００ｋＨｚである。第１の電気バイアスが高周波バイアス電力である場合には、回路６２は、整合回路である。回路６２は、第１のバイアス電源６１の負荷側のインピーダンスを、第１のバイアス電源６１の出力インピーダンスに整合させるように構成されている。

【0045】

別の実施形態において、第１の電気バイアスは、上述の第２の周波数で周期的に発生されるパルス波である。各周期において、パルス波は、負の直流電圧のパルスを含む。パルス波の電圧レベルは、周期内で負の直流電圧のパルスが持続する期間以外の期間において０Ｖであってもよい。或いは、パルス波の電圧は、周期内で負の直流電圧のパルスが持続する期間以外の期間において、パルスの電圧の絶対値よりも低い絶対値を有していてもよい。なお、周期内においてパルスの電圧レベルは時間的に変化してもよい。第１の電気バイアスが周期的に発生されるパルス波である場合には、回路６２は、高周波電源５７からの高周波電力を遮断するか減衰させるように構成された電気フィルタであり得る。

【0046】

第２の領域２２は、第１の領域２１を囲むよう延在している。第２の領域２２は、略環状の領域である。第２の領域２２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第２の領域２２は、その上（即ち、その上面の上）に載置されるエッジリングＥＲを支持するように構成されている。第２の領域２２は、誘電体部２０ｄを第１の領域２１と共有している。

【0047】

一実施形態において、第２の領域２２は、エッジリングＥＲを静電引力により保持してもよい。即ち、第２の領域２２は、その上に載置されるエッジリングＥＲを保持するように構成された第２の静電チャックを構成していてもよい。この実施形態において、第２の領域２２は、一つ以上の電極（チャック電極）を有し得る。一実施形態では、第２の領域２２は、一対の電極、即ち電極２２ａ及び電極２２ｂを有する。電極２２ａ及び電極２２ｂは、第２の領域２２内で誘電体部２０ｄの中に設けられている。電極２２ａ及び電極２２ｂは、双極電極を構成している。即ち、一実施形態において、第２の領域２２は、双極型の静電チャックを構成している。電極２２ａ及び電極２２ｂの各々は、膜状の電極である。電極２２ａ及び電極２２ｂの各々の平面形状は、例えば環形状である。電極２２ａは電極２２ｂの内側で延在し得る。電極２２ａ及び電極２２ｂは、鉛直方向において略同一の高さ位置で延在していてもよい。なお、電極２２ａ及び電極２２ｂは、後述する第２の電極２２２よりも鉛直方向において第２の領域２２の上面の近くで延在し得る。

【0048】

電極２２ａには、直流電源７１が、スイッチ７２及びフィルタ７３を介して接続されている。フィルタ７３は、高周波電力並びに第１及び第２の電気バイアスを遮断するか、減衰させるように構成された電気フィルタである。電極２２ｂには、直流電源７４が、スイッチ７５及びフィルタ７６を介して接続されている。フィルタ７６は、高周波電力並びに第１及び第２の電気バイアスを遮断するか、低減させるように構成された電気フィルタである。

【0049】

直流電源７１及び直流電源７４はそれぞれ、電極２２ａと電極２２ｂとの間で電位差が生じるように、電極２２ａ及び電極２２ｂに直流電圧を印加する。なお、電極２２ａ及び電極２２ｂの各々の設定電位は、正電位、負電位、及び０Ｖのうち何れであってもよい。例えば、電極２２ａの電位が正電位に設定され、電極２２ｂの電位が負電位に設定されてもよい。また、電極２２ａと電極２２ｂとの間の電位差は、二つの直流電源ではなく、単一の直流電源を用いて形成されてもよい。

【0050】

電極２２ａと電極２２ｂとの間で電位差が生じると、第２の領域２２とエッジリングＥＲとの間で静電引力が発生する。エッジリングＥＲは、発生した静電引力により第２の領域２２に引き付けられ、第２の領域２２によって保持される。なお、第２の領域２２は、単極型の静電チャックを構成していてもよい。第２の領域２２が単極型の静電チャックである場合には、第２の領域２２内の一つ以上のチャック電極に、直流電圧が印加される。

【0051】

基板支持器１６は、第２の電極２２２を更に有する。第２の電極２２２は、膜状の電極である。第２の電極２２２は、誘電体部２０ｄの中に設けられている。第２の電極２２２は、少なくとも第２の領域２２の中に設けられている。第２の電極２２２は、第１の電極２１１から分離されている。第２の電極２２２は、第１の領域２１内で第１の電極２１１と対面するように、第１の電極２１１の下方で延在している。一実施形態では、第２の電極２２２の平面形状は、環形状であり得る。この実施形態において、第２の電極２２２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致する。この実施形態において、第２の電極２２２の内縁２２２ｉの半径は、第１の電極２１１の外縁２１１ｅの半径よりも小さく、第２の電極２２２の外縁２２２ｏの半径は、第１の電極２１１の外縁２１１ｅの半径よりも大きい。

【0052】

プラズマ処理装置１は、第２のバイアス電源８１を更に備えている。第２のバイアス電源８１は、回路８２を介して第２の電極２２２に電気的に接続されている。第２のバイアス電源８１は、第２の電気バイアスを発生する。第２の電気バイアスは、第２の電極２２２に与えられる。

【0053】

一実施形態において、第２の電気バイアスは、高周波バイアス電力である。高周波バイアス電力は、上述の第２の周波数を有する。第２の電気バイアスが高周波バイアス電力である場合には、回路８２は、整合回路である。回路８２は、第２のバイアス電源８１の負荷側のインピーダンスを、第２のバイアス電源８１の出力インピーダンスに整合させるように構成されている。

【0054】

別の実施形態において、第２の電気バイアスは、上述の第２の周波数で周期的に発生されるパルス波である。各周期において、パルス波は、負の直流電圧のパルスを含む。パルス波の電圧レベルは、周期内で負の直流電圧のパルスが持続する期間以外の期間において０Ｖであってもよい。或いは、パルス波の電圧は、周期内で負の直流電圧のパルスが持続する期間以外の期間において、パルスの電圧の絶対値よりも低い絶対値を有していてもよい。なお、周期内においてパルスの電圧レベルは時間的に変化してもよい。第２の電気バイアスが周期的に発生されるパルス波である場合には、回路８２は、高周波電源５７からの高周波電力を遮断するか減衰させるように構成された電気フィルタであり得る。

【0055】

第２の領域２２は、ガスライン２２ｇを更に有していてもよい。ガスライン２２ｇは、第２の領域２２とエッジリングＥＲとの間の間隙に伝熱ガス、例えばＨｅガスを供給するために設けられたガスラインである。ガスライン２２ｇは、伝熱ガスのソースであるガス供給機構８６に接続されている。

【0056】

一実施形態においては、図２に示すように、プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備えていてもよい。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。

【0057】

上述したように、基板支持器１６において、第１の電極２１１と第２の電極２２２は、第１の領域２１内で互いに対面しているので、第１の領域２１内で容量的に結合されている。したがって、第１の電極２１１には、第２の電気バイアスの一部が与えられ、第２の電極２２２には、第１の電気バイアスの一部が与えられる。故に、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差に起因する第１の電極２１１と第２の電極２２２の電位差が緩和され、基板ＷとエッジリングＥＲの電位差が緩和される。その結果、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差がプラズマ処理に及ぼす影響が緩和される。

【0058】

図４を参照する。図４は、第１の電気バイアス、第２の電気バイアス、第１の電極の電位、及び第２の電極の電位の一例のタイミングチャートである。図４に示す例では、第１の電気バイアス及び第２の電気バイアスの各々は、パルス波である。図４に示す例では、第２の電気バイアスの位相が、第１の電気バイアスの位相に対して遅れているが、第２の電気バイアスが第２の電極２２２に与えられていない期間においても、第１の電気バイアスの一部が第２の電極２２２に与えられる。また、第１の電気バイアスが第１の電極２１１に与えられていない期間においても、第２の電気バイアスの一部が第１の電極２１１に与えられる。したがって、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差に起因する第１の電極２１１と第２の電極２２２の電位差が緩和され、基板ＷとエッジリングＥＲの電位差が緩和される。

【0059】

図５を参照する。図５は、別の例示的実施形態に係る基板支持器の部分拡大断面図である。図５に示す基板支持器１６Ｂは、基板支持器１６に代えてプラズマ処理装置１で採用され得る。基板支持器１６Ｂは、誘電体部２０ｄ、即ち第１の誘電体部に加えて、誘電体部２０ｍ、即ち第２の誘電体部を有している。基板支持器１６Ｂの他の構成は、基板支持器１６の対応の構成と同一であり得る。誘電体部２０ｄは、第１の電極２１１の周囲で延在している。誘電体部２０ｍは、誘電体部２０ｄを形成する誘電体とは異なる誘電体から形成されている。誘電体部２０ｍは、第１の電極２１１と第２の電極２２２との間に設けられている。この実施形態によれば、誘電体部２０ｍを形成する誘電体を適宜選択することにより、第１の電極２１１と第２の電極２２２との間で形成されるコンデンサの静電容量を設定することが可能となる。一実施形態において、誘電体部２０ｍは、誘電体部２０ｄを形成する誘電率よりも高い誘電率及び高い絶縁耐力を有する誘電体から形成されていてもよい。誘電体部２０ｍは、例えばジルコニア（ＺｒＯ_２）から形成される。

【0060】

図６を参照する。図６は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図６に示すプラズマ処理装置１Ｃは、基板支持器１６Ｃを備えている。基板支持器１６Ｃは、電極２１ａが第１の電極２１１を兼ねている点で、基板支持器１６と異なっている。基板支持器１６Ｃの他の構成は、基板支持器１６の対応の構成と同一であり得る。また、プラズマ処理装置１Ｃの他の構成は、プラズマ処理装置１の対応の構成と同一であり得る。なお、基板支持器１６Ｃにおいても、基板支持器１６Ｂと同様に、誘電体部２０ｄとは異なる誘電体部２０ｍが、第１の電極２１１と第２の電極２２２との間に設けられていてもよい。

【0061】

図７を参照する。図７は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持器における第１の領域、第２の領域、第１の電極、及び第２の電極を概略的に示す平面図である。図７に示す基板支持器１６Ｄは、基板支持器１６の代わりにプラズマ処理装置１又は１Ｃで採用され得る。基板支持器１６Ｄは、第２の電極２２２の代わりに第２の電極２２２Ｄを有する。第２の電極２２２Ｄは、その内縁側の複数の部分が第２の領域２２から第１の領域２１内に突き出している点で、第２の電極２２２と異なっている。基板支持器１６Ｄの他の構成は、基板支持器１６の対応の構成と同一であり得る。基板支持器１６における第２の電極２２２Ｄのように、基板支持器の第２の電極の内縁側の一つ以上の部分が、第１の領域内に突き出して、第１の電極の下方まで延在していてもよい。

【0062】

なお、基板支持器１６Ｄにおいても、基板支持器１６Ｂと同様に、誘電体部２０ｄとは異なる誘電体部２０ｍが、第１の電極２１１と第２の電極２２２Ｄとの間に設けられていてもよい。また、基板支持器１６Ｄにおいても、電極２１ａが第１の電極２１１を兼ねていてもよい。

【0063】

図８を参照する。図８は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図８に示すプラズマ処理装置１Ｅは、基板支持器１６Ｅを備えている。基板支持器１６Ｅは、第２の電極２２２が第２の領域２２内において延在しており、第１の領域２１内まで延びてない点で、基板支持器１６と異なっている。基板支持器１６Ｅの他の構成は、基板支持器１６の対応の構成と同一であり得る。プラズマ処理装置１Ｅでは、コンデンサ９０が、第１の電気的パス６３と第２の電気的パス８３との間で接続されている。第１の電気的パス６３は、第１のバイアス電源６１と第１の電極２１１との間で接続されている。第２の電気的パス８３は、第２のバイアス電源８１と第２の電極２２２との間で接続されている。コンデンサ９０は、固定容量コンデンサであってもよく、可変コンデンサであってもよい。なお、プラズマ処理装置１Ｅの他の構成は、プラズマ処理装置１の対応の構成と同一であり得る。

【0064】

プラズマ処理装置１Ｅにおいては、第１の電極２１１と第２の電極２２２は、コンデンサ９０により容量的に結合されている。したがって、第１の電極２１１には、第２の電気バイアスの一部が与えられ、第２の電極２２２には、第１の電気バイアスの一部が与えられる。故に、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差に起因する第１の電極２１１と第２の電極２２２の電位差が緩和され、基板ＷとエッジリングＥＲの電位差が、緩和される。その結果、第１の電気バイアスと第２の電気バイアスとの間の位相差がプラズマ処理に及ぼす影響が緩和される。

【0065】

図９を参照する。図９は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図９に示すプラズマ処理装置１Ｆは、基板支持器１６Ｆを備えている。基板支持器１６Ｆは、電極２１ａが第１の電極２１１を兼ねており、電極２２ａ及び２２ｂが第２の電極２２２を兼ねている点で、基板支持器１６Ｅと異なっている。基板支持器１６Ｆの他の構成は、基板支持器１６Ｅの対応の構成と同一であり得る。また、プラズマ処理装置１Ｆの他の構成は、プラズマ処理装置１Ｅの対応の構成と同一であり得る。なお、基板支持器１６Ｆにおいて、第１の電極２１１は、電極２１ａとは別の電極であってもよい。或いは、第２の電極２２２は、電極２２ａ及び２２ｂとは別の電極であってもよい。

【0066】

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、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0067】

別の実施形態においては、プラズマ処理装置は、別のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。別のタイプのプラズマ処理装置は、例えば誘導結合型のプラズマ処理装置、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波によりプラズマを生成するプラズマ処理装置である。

【0068】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、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】

【0069】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１６…基板支持器、２１…第１の領域、２２…第２の領域、２１１…第１の電極、２２２…第２の電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】