特許 7557429 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】2024-09-18

(45)【発行日】2024-09-27

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240919BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240919BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

H01L21/302 101G

H01L21/68 R

H05H1/46 M

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021089004

(22)【出願日】2021-05-27

(65)【公開番号】P2022181830

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-11-22

(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】早坂 友輔

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 純

(72)【発明者】

【氏名】松本 和也

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 慎伍

(72)【発明者】

【氏名】永海 幸一

【審査官】中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２３６８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５０５４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５３１８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００２４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５５１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９０９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２１８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４４５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３２２２４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０００６２２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００８８５２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０２１５３１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバと、
その上に基板が載置される第１の領域及びその上にエッジリングが載置される第２の領域を含む静電チャックであり、該第１の領域はその中に設けられた第１の電極を含み、該第２の領域はその中に設けられた第２の電極を含む、該静電チャックと、
前記第１の電極に印加される電圧のパルスを発生するバイアス電源と前記第１の電極とを互いに接続する第１の給電ラインと、
前記第２の電極に印加される電圧のパルスを発生する前記バイアス電源又は別のバイアス電源と前記第２の電極とを互いに接続する第２の給電ラインと、
その上に前記静電チャックが設けられた基台と、
前記基台に高周波電力を伝送する給電パイプであり、該基台の下方で鉛直方向に延びる、該給電パイプと、
を備え、
前記第２の給電ラインは、複数のソケット及び複数の給電ピンを含み、
前記複数の給電ピンは、径方向に可撓性を有し、前記複数のソケット内にそれぞれ嵌め込まれており、
前記第２の給電ラインは、
共通ラインと、
前記共通ラインから分枝して前記第２の電極に接続された複数の分枝ラインと、
を含み、
前記複数の分枝ラインの各々は、前記複数のソケットのうち一つと前記複数の給電ピンのうち一つを含み、
前記共通ライン及び前記第１の給電ラインは、前記給電パイプの内孔を通って上方に延びており、
前記第２の給電ラインは、導電性を有する環状部材を含み、
前記共通ラインは、前記環状部材に接続されており、
前記第１の給電ラインは、前記環状部材の内孔を通って上方に延びており、
前記複数の分枝ラインは、前記環状部材と前記第２の電極との間で接続されており、前記環状部材から放射方向に延びている、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１の給電ラインは、ソケット及び給電ピンを含み、
前記第１の給電ラインの前記給電ピンは、径方向に可撓性を有し、該第１の給電ラインの前記ソケット内に嵌め込まれている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記複数の分枝ラインは、実質的に同一の長さを有する、請求項１又は２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、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。下記の特許文献１は、一種のプラズマ処理装置を開示している。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持部、及び高周波電源を備える。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。基板支持部は、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。高周波電源は、チャンバ内に供給されたガスからプラズマを生成するために高周波電力を供給するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２００４／０２６１９４６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、バイアスエネルギーである電圧のパルスをエッジリングに安定的に供給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、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、静電チャック、第１の給電ライン、及び第２の給電ラインを備える。静電チャックは、その上に基板が載置される第１の領域及びその上にエッジリングが載置される第２の領域を含む。第１の領域は、その中に設けられた第１の電極を含む。第２の領域はその中に設けられた第２の電極を含む。第１の給電ラインは、第１の電極に印加される電圧のパルスを発生するバイアス電源と第１の電極とを互いに接続する。第２の給電ラインは、第２の電極に印加される電圧のパルスを発生する前記バイアス電源又は別のバイアス電源と第２の電極とを互いに接続する。第２の給電ラインは、一つ以上のソケット及び一つ以上の給電ピンを含む。一つ以上の給電ピンは、径方向に可撓性を有し、一つ以上のソケット内に嵌め込まれている。

【発明の効果】

【0006】

一つの例示的実施形態によれば、バイアスエネルギーである電圧のパルスをエッジリングに安定的に供給することが可能となる。

【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基板支持部の断面図である。

【図3】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の基板支持部の部分拡大断面図である。

【図4】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る給電ピン及びソケットを示す図である。

【図5】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の給電ラインを示す平面図である。

【図6】実験結果を示す図である。

【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、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、静電チャック、第１の給電ライン、及び第２の給電ラインを備える。静電チャックは、その上に基板が載置される第１の領域及びその上にエッジリングが載置される第２の領域を含む。第１の領域は、その中に設けられた第１の電極を含む。第２の領域はその中に設けられた第２の電極を含む。第１の給電ラインは、第１の電極に印加される電圧のパルスを発生するバイアス電源と第１の電極とを互いに接続する。第２の給電ラインは、第２の電極に印加される電圧のパルスを発生する前記バイアス電源又は別のバイアス電源と第２の電極とを互いに接続する。第２の給電ラインは、一つ以上のソケット及び一つ以上の給電ピンを含む。一つ以上の給電ピンは、径方向に可撓性を有し、一つ以上のソケット内に嵌め込まれている。

【0010】

第２の給電ラインの一つ以上の給電ピンの各々は、径方向に可撓性を有するので、対応のソケット内に嵌め込まれることにより縮径する。したがって、第２の給電ラインの一つ以上の給電ピンの各々は、対応のソケットによって保持されて、対応のソケットに確実に接触する。故に、上記実施形態によれば、バイアスエネルギーである電圧のパルスをエッジリングに安定的に供給することが可能となる。

【0011】

一つの例示的実施形態において、第２の給電ラインは、一つ以上のソケットとして、複数のソケットを含んでいてもよく、一つ以上の給電ピンとして、複数のソケット内にそれぞれ嵌め込まれた複数の給電ピンを含んでいてもよい。第２の給電ラインは、共通ラインと複数の分枝ラインを含んでいてもよい。分枝ラインは、共通ラインから分枝して、第２の電極に接続されている。複数の分枝ラインの各々は、複数のソケットのうち一つと複数の給電ピンのうち一つを含む。

【0012】

一つの例示的実施形態において、第１の給電ラインは、ソケット及び給電ピンを含んでいてもよい。第１の給電ラインの給電ピンは、径方向に可撓性を有していてもよく、第１の給電ラインのソケット内に嵌め込まれていてもよい。

【0013】

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、基台と給電パイプを更に備える。静電チャックは、基台の上に設けられる。給電パイプは、基台に高周波電力を伝送するように構成されており、基台の下方で鉛直方向に延びている。共通ライン及び第１の給電ラインは、給電パイプの内孔を通って上方に延びている。

【0014】

一つの例示的実施形態において、第２の給電ラインは、導電性を有する環状部材を含んでいてもよい。共通ラインは、環状部材に接続されていてもよい。第１の給電ラインは、環状部材の内孔を通って上方に延びていてもよい。複数の分枝ラインは、環状部材と第２の電極との間で接続されており、環状部材から放射方向に延びていてもよい。

【0015】

一つの例示的実施形態において、複数の分枝ラインは、実質的に同一の長さを有していてもよい。

【0016】

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。

【0017】

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。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は、減圧可能である。内部空間１０ｓの中ではプラズマが形成される。

【0018】

チャンバ１０は、チャンバ本体１２及び天部１４を含んでいてもよい。チャンバ本体１２は、チャンバ１０の側壁及び底部を構成している。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２の中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸに略一致している。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の表面には、耐腐食性の膜が形成されている。耐腐食性の膜は、例えば、酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといった材料から形成されている。

【0019】

チャンバ１０の側壁には、開口１２ｐが形成されている。開口１２ｐは、チャンバ本体１２によって提供されている。開口１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇによって開閉可能である。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、開口１２ｐを通過する。

【0020】

チャンバ本体１２は、第１部材１２ａ及び第２部材１２ｂを含んでいてもよい。第１部材１２ａは、略円筒形状を有している。第１部材１２ａは、チャンバ１０の底部及び側壁の一部を構成している。第２部材１２ｂは、略円筒形状を有している。第２部材１２ｂは、第１部材１２ａ上に設けられている。第２部材１２ｂは、チャンバ１０の側壁の別の一部を構成している。第２部材１２ｂは、開口１２ｐを提供している。

【0021】

プラズマ処理装置１は、基板支持部１６を更に備えている。基板支持部１６は、内部空間１０ｓの中に設けられている。基板支持部１６は、そ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。基板支持部１６の下方には、底板１７が設けられている。底板１７は、チャンバ１０の底部、例えば第１部材１２ａによって支持されている。底板１７からは、支持体１８が上方に延在している。支持体１８は、略円筒形状を有している。支持体１８は、例えば石英といった絶縁体から形成されている。基板支持部１６は、支持体１８上に搭載されており、支持体１８によって支持されている。

【0022】

基板支持部１６は、基台２０及び静電チャック２２を含んでいる。基台２０は、略円盤形状を有している。基台２０の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。基台２０は、アルミニウムといった導体から形成されている。基台２０の中には、流路２０ｆが形成されている。流路２０ｆは、例えば渦巻き状に延在している。流路２０ｆには、チラーユニット２６から冷媒が供給される。チラーユニット２６は、チャンバ１０の外部に設けられている。チラーユニット２６は、例えば液状の冷媒を流路２０ｆに供給する。流路２０ｆに供給された冷媒は、流路２０ｆの中を流れて、チラーユニット２６に戻される。

【0023】

静電チャック２２は、基台２０上に設けられている。静電チャック２２は、略円盤形状を有している。静電チャック２２は、その上に載置される基板Ｗを静電引力により保持するように構成されている。また、静電チャック２２は、そ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。エッジリングＥＲは、例えばシリコン、石英、又は炭化ケイ素から形成されている。エッジリングＥＲは、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を改善するために利用される。基板は、エッジリングＥＲによって囲まれた領域内、且つ、静電チャック２２上に配置される。

【0024】

基板支持部１６は、リング２７、筒状部２８、及び筒状部２９を更に含んでいてもよい。リング２７は、エッジリングＥＲと基台２０との間に設けられている。リング２７は、絶縁体から形成されている。筒状部２８は、基台２０、リング２７、及び支持体１８の外周に沿って延在している。筒状部２８は、筒状部２９上に設けられている。筒状部２８は、耐腐食性を有する絶縁体から形成されている。筒状部２８は、例えば石英から形成されている。筒状部２９は、支持体１８の外周に沿って延在している。筒状部２９は、耐腐食性を有する絶縁体から形成されている。筒状部２９は、例えば石英から形成されている。

【0025】

天部１４は、チャンバ１０の上端開口を閉じるように設けられている。天部１４は、上部電極３０を含んでいる。天部１４は、部材３２及び部材３４を更に含み得る。部材３２は、略環状の板であり、アルミニウムといった金属から形成されている。部材３２は、後述する部材５８を介して、チャンバ１０の側壁上に設けられている。即ち、部材３２は、部材５８上に設けられている。部材３４は、上部電極３０と部材３２との間に設けられている。部材３４は、軸線ＡＸに対して周方向に延在している。部材３４は、石英といった絶縁体から形成されている。上部電極３０は、部材３２によって画成された開口内に部材３４を介して配置されている。上部電極３０は、部材３４を介して部材３２によって支持されている。

【0026】

上部電極３０は、天板３６及び支持体３８を含んでいる。天板３６は、略円盤形状を有している。天板３６は、内部空間１０ｓに接している。天板３６には、複数のガス吐出孔３６ｈが形成されている。複数のガス吐出孔３６ｈは、板厚方向（鉛直方向）に天板３６を貫通している。天板３６は、シリコン、酸化アルミニウム、又は石英から形成されている。或いは、天板３６は、アルミニウムといった導体製の部材の表面上に耐腐食性の膜を形成することにより構成されていてもよい。耐腐食性の膜は、例えば、酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといった材料から形成されている。

【0027】

支持体３８は、天板３６上に設けられている。支持体３８は、天板３６を着脱自在に支持している。支持体３８は、例えばアルミニウムから形成されている。支持体３８には、流路３８ｆが形成されている。流路３８ｆは、支持体３８内で、例えば渦巻き状に延在している。流路３８ｆには、チラーユニット４０から冷媒が供給される。チラーユニット４０は、チャンバ１０の外部に設けられている。チラーユニット４０は、液状の冷媒（例えば冷却水）を流路３８ｆに供給する。流路３８ｆに供給された冷媒は、流路３８ｆの中を流れて、チラーユニット４０に戻される。

【0028】

支持体３８の内部には、ガス拡散室３８ｄが形成されている。支持体３８には、複数の孔３８ｈが形成されている。複数の孔３８ｈは、ガス拡散室３８ｄから下方に延びて、複数のガス吐出孔３６ｈにそれぞれ接続している。支持体３８には、ポート３８ｐが設けられている。ポート３８ｐは、ガス拡散室３８ｄに接続している。ポート３８ｐには、ガスソース群４１が、バルブ群４２、流量制御器群４３、及びバルブ群４４を介して接続されている。

【0029】

ガスソース群４１は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２及びバルブ群４４の各々は、複数のバルブを含んでいる。流量制御器群４３は、複数の流量制御器を含んでいる。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４１の複数のガスソースの各々は、バルブ群４４の対応のバルブ、流量制御器群４３の対応の流量制御器、及びバルブ群４２の対応のバルブを介して、ポート３８ｐに接続されている。プラズマ処理装置１では、ガスソース群４１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の各々からのガスが、ガス拡散室３８ｄに供給される。ガス拡散室３８ｄに供給されたガスは、複数のガス吐出孔３６ｈから内部空間１０ｓに供給される。

【0030】

プラズマ処理装置１は、部材５８を更に備えている。部材５８は、部分的に内部空間１０ｓの中に設けられている。即ち、部材５８の一部は、内部空間１０ｓの中でプラズマに晒される。部材５８は、内部空間１０ｓからチャンバ１０の外側に向けて延びてチャンバ１０の外側の空間に対して露出されている。

【0031】

部材５８は、プラズマ処理による副生成物がチャンバ１０の内壁面に堆積することを抑制するよう、チャンバ１０の内壁面に沿って延在している。具体的には、部材５８は、チャンバ本体１２の内壁面又は第２部材１２ｂの内壁面に沿って延在している。部材５８は、略円筒形状を有している。部材５８は、アルミニウムといった導体製の部材の表面上に耐腐食性の膜を形成することにより構成され得る。耐腐食性の膜は、例えば酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといった材料から形成されている。

【0032】

部材５８は、チャンバ本体１２と天部１４との間で挟持されている。例えば、部材５８は、チャンバ本体１２の第２部材１２ｂと天部１４の部材３２との間で挟持されている。

【0033】

プラズマ処理装置１は、スペーサ５９を更に備えていてもよい。スペーサ５９は、板状をなしており、軸線ＡＸの周りで周方向に延びている。スペーサ５９は、部材５８とチャンバ１０との間に設けられている。スペーサ５９は、例えば導体から形成されている。スペーサ５９は、アルミニウムの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する材料から形成されていてもよい。スペーサ５９は、例えばステンレスから形成されていてもよい。スペーサ５９は、アルミニウムの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する材料であれば、ステンレス以外の材料から形成されていてもよい。なお、スペーサ５９は、アルミニウムから形成されていてもよい。

【0034】

スペーサ５９は、部材５８と第２部材１２ｂとの間に設けられている。スペーサ５９及び第２部材１２ｂは、ねじ６０ａを用いて第１部材１２ａに固定されている。ねじ６０ａは、スペーサ５９及び第２部材１２ｂを貫通して第１部材１２ａのねじ穴に螺合している。部材５８は、ねじ６０ｂを用いてスペーサ５９に固定されている。ねじ６０ｂは、部材５８を貫通してスペーサ５９のねじ穴に螺合している。

【0035】

プラズマ処理装置１は、ヒータユニット６２を更に備えていてもよい。ヒータユニット６２は、本体６２ｍ及びヒータ６２ｈを含んでいる。ヒータ６２ｈは、部材５８を加熱するように構成されている。ヒータ６２ｈは、抵抗加熱素子であり得る。ヒータ６２ｈは、本体６２ｍ内に設けられている。本体６２ｍは、部材５８に熱的に接している。本体６２ｍは、部材５８に物理的に接している。本体６２ｍは、アルミニウムといった導体から形成されている。ヒータ６２ｈは、本体６２ｍを介して部材５８を加熱するように構成されている。

【0036】

本体６２ｍは、略略環状の板であり、上部電極３０を囲むように周方向に延在している。一実施形態において、天部１４は、部材５６を更に含んでいる。部材５６は、略環状の板である。部材５６は、天板３６の径方向外側の領域で周方向に延在している。径方向は、軸線ＡＸに対して放射方向である。ヒータユニット６２は、部材５６と部材３２との間、且つ、部材３４と部材５８との間に設けられている。

【0037】

部材５８と支持体１８との間には、バッフル部材７２が設けられている。一実施形態において、バッフル部材７２は、略円筒形状を有している。バッフル部材７２の上端は、鍔状に形成されている。バッフル部材７２の下端は、略環形状に形成されており、径方向内側に延びている。バッフル部材７２の上端の外縁は、部材５８の下端に結合されている。バッフル部材７２の下端の内縁は、筒状部２９と底板１７との間に挟持されている。バッフル部材７２は、アルミニウムといった導体製の板から形成されている。バッフル部材７２の表面には、耐腐食性の膜が形成されている。耐腐食性の膜は、例えば、酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといった材料から形成されている。バッフル部材７２には、複数の貫通孔が形成されている。

【0038】

内部空間１０ｓは、バッフル部材７２の下方で延在する排気領域を含んでいる。排気領域には、排気装置７４が接続されている。排気装置７４は、自動圧力制御弁といった圧力調整器及びターボ分子ポンプといった減圧ポンプを含んでいる。

【0039】

部材５８には、開口５８ｐが形成されている。開口５８ｐは、開口１２ｐと対面するように部材５８に形成されている。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、開口１２ｐ及び開口５８ｐを通過する。

【0040】

プラズマ処理装置１は、シャッター機構７６を更に備えていてもよい。シャッター機構７６は、開口５８ｐを開閉するように構成されている。シャッター機構７６は、弁体７６ｖ及び軸体７６ｓを有している。シャッター機構７６は、筒体７６ａ及び駆動部７６ｄを更に有し得る。

【0041】

弁体７６ｖは、開口５８ｐ内に配置されている状態では開口５８ｐを閉じる。弁体７６ｖは、軸体７６ｓによって支持されている。即ち、軸体７６ｓは、弁体７６ｖに連結している。軸体７６ｓは、弁体７６ｖから下方に延在している。

【0042】

筒体７６ａは、筒形状をなしている。筒体７６ａは、直接的に又は間接的にチャンバ本体１２に固定されている。軸体７６ｓは、筒体７６ａの中を通って上下に移動可能になっている。駆動部７６ｄは、軸体７６ｓを上下に移動させるための動力を発生する。駆動部７６ｄは、例えばモータを含む。

【0043】

一実施形態においてプラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御するように構成されている。制御部８０は、例えば、コンピュータ装置である。制御部８０は、プロセッサ、記憶部、キーボードといった入力装置、表示装置、及び信号の入出力インタフェイスを有する。記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。プロセッサは、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部に入出力インタフェイスを介して制御信号を送出する。

【0044】

以下、プラズマ処理装置１の基板支持部１６及びこれに関連する構成について詳細に説明する。以下の説明では、図１に加えて、図２及び図３を参照する。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基板支持部の断面図である。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の基板支持部の部分拡大断面図である。

【0045】

上述したように、一実施形態において、基板支持部１６は、基台２０を含む。基台２０の下方では、給電パイプ５７が下方に延びている。給電パイプ５７は、導体から形成されたパイプである。給電パイプ５７の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。給電パイプ５７の上端は、基台２０に接続されている。

【0046】

プラズマ処理装置１は、高周波電源５１を更に備えている。高周波電源５１は、整合器５１ｍを介して給電パイプ５７に接続されており、給電パイプ５７を介して基台２０に接続されている。高周波電源５１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５１によって発生される高周波電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ以上、１５０ＭＨｚ以下の周波数である。整合器５１ｍは、高周波電源５１の負荷側（基台２０側）のインピーダンスを高周波電源５１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５１は、基台２０ではなく、整合器５１ｍを介して上部電極３０に接続されていてもよい。

【0047】

上述したように、静電チャック２２は、基台２０上に設けられている。静電チャック２２は、第１の領域２２ａ及び第２の領域２２ｂを提供している。第１の領域２２ａは、そ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２の領域２２ｂは、そ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１の領域２２ａは、平面視において略円形の領域であり、その中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第２の領域２２ｂは、平面視において略環状の領域であり、第１の領域２２ａを囲むように、周方向に延在している。

【0048】

静電チャック２２は、誘電体部２２ｍを含んでいる。誘電体部２２ｍは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのようなセラミックから形成されている。誘電体部２２ｍは、略円盤形状を有している。誘電体部２２ｍの中央領域は、第１の領域２２ａを構成しており、誘電体部２２ｍの周縁領域は、第２の領域２２ｂを構成している。

【0049】

第１の領域２２ａは、チャック電極２２４を含んでいる。チャック電極２２４は、導電性材料から形成された膜であり、第１の領域２２ａにおいて誘電体部２２ｍの中に設けられている。チャック電極２２４は、平面視においては略円形の形状を有していてもよい。チャック電極２２４には、直流電源５２が、フィルタ５２ｆを介して電気的に接続されている。フィルタ５２ｆは、ローパスフィルタである。直流電源５２からの直流電圧がチャック電極２２４に印加されると、第１の領域２２ａとその上に載置された基板Ｗとの間で静電引力が発生する。基板Ｗは、発生した静電引力により第１の領域２２ａに引き付けられて、第１の領域２２ａ上で静電チャック２２によって保持される。

【0050】

第１の領域２２ａは、第１の電極２２１を更に含んでいる。第１の電極２２１は、導電性材料から形成された膜である。第１の電極２２１は、第１の領域２２ａにおいて誘電体部２２ｍの中に設けられている。第１の電極２２１は、第１の領域２２ａの上面と第１の電極２２１との間にチャック電極２２４が位置するように設けられ得る。第１の電極２２１は、平面視においては略円形の形状を有していてもよい。

【0051】

プラズマ処理装置１は、第１の給電ライン８１を更に備えている。第１の給電ライン８１は、バイアス電源５４と第１の電極２２１とを互いに接続する。第１の給電ライン８１の詳細については、後述する。

【0052】

バイアス電源５４は、チャンバ１０内で生成されたプラズマから基板Ｗにイオンを引き込むために第１の電極２２１に印加される電圧のパルスを、バイアスエネルギーとして発生する。電圧のパルスは、負の電圧のパルスであってもよく、正の電圧のパルスであってもよい。電圧のパルスは、矩形パルス、三角パルスのような任意の波形を有し得る。バイアス電源５４は、電圧のパルスを第１の電極２２１に周期的に印加し得る。バイアス電源５４から第１の電極２２１に電圧のパルスが印加される周期の時間長は、バイアス周波数の逆数である。バイアス周波数は、例えば１００ｋＨｚ以上、１３．５６ＭＨｚ以下の範囲内の周波数である。

【0053】

第２の領域２２ｂは、チャック電極２２５を含んでいる。チャック電極２２５は、導電性材料から形成された膜であり、第２の領域２２ｂにおいて誘電体部２２ｍの中に設けられている。チャック電極２２５は、平面視において略環形状を有していてもよく、軸線ＡＸの周りで延在していてもよい。チャック電極２２５には、直流電源５３がフィルタ５３ｆを介して電気的に接続されている。フィルタ５３ｆは、ローパスフィルタである。直流電源５３からの直流電圧がチャック電極２２５に印加されると、第２の領域２２ｂとその上に載置されたエッジリング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２２ｂに引き付けられて、第２の領域２２ｂ上で静電チャック２２によって保持される。なお、第２の領域２２ｂは、双極型の静電チャックを構成する一対の電極をチャック電極として含んでいてもよい。

【0054】

第２の領域２２ｂは、第２の電極２２２を更に含んでいる。第２の電極２２２は、導電性材料から形成された膜である。第２の電極２２２は、平面視において略環形状を有していてもよく、軸線ＡＸの周りで延在していてもよい。第２の電極２２２は、第２の領域２２ｂにおいて誘電体部２２ｍの中に設けられている。なお、チャック電極２２５は、第２の電極２２２と第２の領域２２ｂの上面との間で延在し得る。

【0055】

プラズマ処理装置１は、第２の給電ライン８２を更に備えている。第２の給電ライン８２は、バイアス電源５５と第２の電極２２２とを互いに接続する。第２の給電ライン８２の詳細については、後述する。なお、第２の給電ライン８２は、バイアス電源５４と第２の電極２２２とを互いに接続していてもよい。この場合に、プラズマ処理装置１は、バイアス電源５５を備えていなくてもよい。

【0056】

バイアス電源５５は、チャンバ１０内で生成されたプラズマから基板Ｗにイオンを引き込むために第２の電極２２２に印加される電圧のパルスを、バイアスエネルギーとして発生する。電圧のパルスは、負の電圧のパルスであってもよく、正の電圧のパルスであってもよい。電圧のパルスは、矩形パルス、三角パルスのような任意の波形を有し得る。バイアス電源５５は、電圧のパルスを第２の電極２２２に周期的に印加し得る。バイアス電源５５から第２の電極２２２に電圧のパルスが印加される周期の時間長は、バイアス周波数の逆数である。バイアス周波数は、例えば１００ｋＨｚ以上、１３．５６ＭＨｚ以下の範囲内の周波数である。

【0057】

一実施形態において、基台２０の略中央には、貫通孔が形成されている。この貫通孔の中には、碍子８３が嵌め込まれている。碍子８３は、絶縁体から形成されている。碍子８３は、略円筒形状を有し得る。静電チャック２２は、端子２２ｅを更に含んでいる。端子２２ｅは、第１の電極２２１に接続されており、静電チャック２２の下面において碍子８３の内孔に露出している。

【0058】

第１の給電ライン８１は、ソケット８１ｓ及び給電ピン８１ｐを含んでいる。給電ピン８１ｐ及びソケット８１ｓは、金属のような導体から形成されている。ソケット８１ｓは、碍子８３の内孔の中に設けられている。ソケット８１ｓは、その上端を含む上部と下部とを有する。ソケット８１ｓの上部は、略円柱形状を有し得る。ソケット８１ｓの下部は、略円筒形状を有し得る。ソケット８１ｓの上端は、端子２２ｅに接続されている。ソケット８１ｓの上端は、例えば端子２２ｅにロウ付けされている。

【0059】

図４は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置において採用され得る給電ピン及びソケットを示す図である。給電ピン８１ｐは、図４に示す給電ピン１００と同じ構造を有し、ソケット８１ｓは、図４に示すソケット１０２と同じ構造を有し得る。

【0060】

給電ピン１００は、その一端と他端との間における一部分として可撓部１００ｆを有している。可撓部１００ｆは、長手方向における給電ピン１００の他の部分の直径よりも大きな直径を有している。また、可撓部１００ｆは、径方向において可撓性を有する。即ち、可撓部１００ｆは、径方向において弾性変形可能であるように構成されている。一実施形態においては、可撓部１００ｆは、中空であり、周方向に沿って配列された複数の切り欠き１００ｓを提供している。可撓部１００ｆは、ソケット１０２の中では、縮径した状態でソケット１０２の内面に接触し、ソケット１０２によって保持される。

【0061】

プラズマ処理装置１では、給電ピン８１ｐ及びソケット８１ｓは、給電ピン１００及びソケット１０２と同じ構造を有するので、給電ピン８１ｐは、ソケット８１ｓによって保持されて、ソケット８１ｓに確実に接触する。したがって、バイアス電源５４からのバイアスエネルギー、即ち電圧のパルスが、第１の電極２２１に安定的に供給される。

【0062】

一実施形態において、第１の給電ライン８１は、配線８１ｗを更に含んでいてもよい。配線８１ｗは、給電ピン８１ｐをバイアス電源５４に接続している。一実施形態においては、第１の給電ライン８１は、給電パイプ５７の内孔を通って上方に延びている。具体的には、第１の給電ライン８１の配線８１ｗ及び給電ピン８１ｐの一部が、給電パイプ５７の内孔の中で延びている。一実施形態では、環状部材８２ｒが、給電パイプ５７の中に設けられている。第１の給電ライン８１は、環状部材８２ｒの内孔を通って、上方に延びていてもよい。具体的には、配線８１ｗが、環状部材８２ｒの内孔を通って、上方に延びていてもよい。

【0063】

一実施形態において、基台２０には、複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、軸線ＡＸの周りで周方向に配列されている。複数の貫通孔の中には、複数の碍子８４がそれぞれ嵌め込まれている。複数の碍子８４の各々は、絶縁体から形成されている。複数の碍子８４の各々は、略円筒形状を有し得る。静電チャック２２は、複数の端子２２ｆを更に含んでいる。複数の端子２２ｆの各々は、第２の電極２２２に接続されており、静電チャック２２の下面において複数の碍子８４のうち対応の碍子の内孔に露出している。

【0064】

第２の給電ライン８２は、一つ以上のソケット８２ｓ及び一つ以上の給電ピン８２ｐを含んでいる。一つ以上のソケット８２ｓ及び一つ以上の給電ピン８２ｐは、金属のような導体から形成されている。一実施形態では、第２の給電ライン８２は、複数のソケット８２ｓ及び複数の給電ピン８２ｐを含んでいる。各給電ピン８２ｐは、対応のソケット８２ｓ内に嵌め込まれている。

【0065】

複数のソケット８２ｓは、複数の碍子８４のうち対応の碍子の内孔の中で延在している。複数のソケット８２ｓは、スリーブ８６を介して複数の碍子８４のうち対応の碍子によって保持されている。複数のソケット８２ｓは、その上端において閉じられた略円筒形状を有し得る。複数のソケット８２ｓの上端は、複数の端子２２ｆにそれぞれ接続されている。一実施形態において、第２の給電ライン８２は、複数の配線８２ｔを含んでいる。複数の配線８２ｔは、例えば、より線から構成されている。複数の配線８２ｔはそれぞれ、複数のソケット８２ｓを複数の端子２２ｆに接続している。

【0066】

プラズマ処理装置１では、各給電ピン８２ｐ及び各ソケット８２ｓは、給電ピン１００及びソケット１０２と同じ構造を有する。したがって、各給電ピン８２ｐは、対応のソケット８２ｓによって保持されて、対応のソケット８２ｓに確実に接触する。故に、バイアス電源５５からのバイアスエネルギー、即ち電圧のパルスが、第２の電極２２２を介してエッジリングＥＲに安定的に供給される。

【0067】

以下、図１～図４に加えて、図５を参照する。図５は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の第２の給電ラインを示す平面図である。一実施形態において、第２の給電ライン８２は、共通ライン８２ｃ、環状部材８２ｒ、及び複数の分枝ライン８２ｂを含んでいてもよい。

【0068】

環状部材８２ｒは、環形状を有しており、金属のような導体から形成されている。環状部材８２ｒの中心軸線は、軸線ＡＸと略一致している。環状部材８２ｒは、給電パイプ５７の内孔の中に設けられている。環状部材８２ｒは、ホルダ８８によって保持されており、ホルダ８８を介して給電パイプ５７によって支持されていてもよい。ホルダ８８は、絶縁体から形成されており、給電パイプ５７と環状部材８２ｒとの間に介在している。

【0069】

共通ライン８２ｃは、導体から形成された配線であり、バイアス電源５５（又はバイアス電源５４）を環状部材８２ｒに接続している。共通ライン８２ｃは、給電パイプ５７の内孔を通って上方に延びて、給電パイプ５７の中で環状部材８２ｒに接続している。

【0070】

複数の分枝ライン８２ｂは、第２の電極２２２を環状部材８２ｒに接続している。複数の分枝ライン８２ｂの各々は、複数の給電ピン８２ｐのうち一つと複数のソケット８２ｓのうち一つを含んでいる。複数の分枝ライン８２ｂは、互いに同一の長さを有していてもよい。複数の分枝ライン８２ｂは、軸線ＡＸに対して周方向に沿って等間隔に配列されていてもよい。

【0071】

一実施形態において、複数の分枝ライン８２ｂの各々は、配線８２ｗ及びジョイント８２ｊを更に含んでいてもよい。配線８２ｗは、環状部材８２ｒに接続されたその一端から軸線ＡＸに対して放射方向に延びており、その他端においてジョイント８２ｊに接続されている。配線８２ｗは、ホルダ８８の孔及び給電パイプ５７の孔を通って、放射方向に延びている。配線８２ｗは、環状部材８２ｒとジョイント８２ｊとの間で屈曲されていてもよい。例えば、配線８２ｗは、環状部材８２ｒとジョイント８２ｊとの間で曲線状に延在していてもよい。

【0072】

複数の分枝ライン８２ｂの各々のジョイント８２ｊは、部材２４と部材２５との間で挟持されている。部材２４と部材２５は、支持体１８と基台２０との間に設けられている。複数の分枝ライン８２ｂの各々のジョイント８２ｊには、複数の給電ピン８２ｐのうち一つが接続されている。複数の給電ピン８２ｐの各々は、ジョイント８２ｊから上方に延びて、対応のソケット８２ｓの中に嵌め込まれている。

【0073】

共通ライン８２ｃ、環状部材８２ｒ、及び複数の分枝ライン８２ｂから構成された第２の給電ライン８２によれば、バイアスエネルギーは、周方向に沿って均等にエッジリングＥＲに供給され得る。

【0074】

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。

【0075】

例えば、第２の給電ライン８２は、単一の給電ピンと単一のソケットから構成されていてもよい。

【0076】

また、別の実施形態においてプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１とは異なる容量結合型のプラズマ処理装置であってもよい。更に別の実施形態においてプラズマ処理装置は、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、又はマイクロ波のような表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。

【0077】

以下、プラズマ処理装置１の評価のために行った第１～第４の実験について説明する。第１～第４の実験では、プラズマ処理装置１を用いて、サンプル基板のシリコン酸化膜のプラズマエッチングを行った。第１～第４の実験で用いたプラズマ処理装置１は、六つの給電ピン８２ｐと六つのソケット８２ｓを有しており、六つの分枝ライン８２ｂを有していた。第１～第４の実験で用いた分枝ライン８２ｂの個数、即ち給電本数は、互いに異なっていた。第１の実験では、六つのソケット８２ｓ内に六つの給電ピン８２ｐをそれぞれ嵌め込んだ。即ち、第１の実験では、バイアス電源５５を第２の電極２２２に複数の分枝ライン８２ｂの全てを用いて接続した。第２の実験では、一つの給電ピン８２ｐを一つのソケット８２ｓから取り外して、バイアス電源５５を第２の電極２２２に五つの分枝ライン８２ｂを用いて接続した。第３の実験では、三つの給電ピン８２ｐを三つのソケット８２ｓから取り外して、バイアス電源５５を第２の電極２２２に三つの分枝ライン８２ｂを用いて接続した。第４の実験では、五つの給電ピン８２ｐを五つのソケット８２ｓから取り外して、バイアス電源５５を第２の電極２２２に一つの分枝ライン８２ｂを用いて接続した。以下、第１～第４の実験におけるプラズマエッチングの条件を示す。なお、第１～第４の実験では、高周波電源５１の高周波電力、バイアス電源５４の電圧のパルス、及びバイアス電源５５の電圧のパルスを、１０ｋＨｚの繰り返し周波数、６０％のＯＮデューティー比により、オンオフ変調して、互いに同期させた。
＜第１～第４の実験における給電本数＞
第１の実験（Ｎｏ．１）：６本
第２の実験（Ｎｏ．２）：５本
第３の実験（Ｎｏ．３）：３本
第４の実験（Ｎｏ．４）：１本
＜第１～第４の実験におけるプラズマエッチングの条件＞
・処理ガス：ＣＦ_４ガス、Ｏ_２ガス、及びＡｒガスの混合ガス
・チャンバ１０内の圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ）
・高周波電源５１の高周波電力：２５００Ｗ、４０ＭＨｚ
・バイアス電源５４の電圧のパルス：－３６００Ｖ、４００ｋＨｚのバイアス周波数、２０％のＯＮデューティー比
・バイアス電源５５の電圧のパルス：－３６０Ｖ、４００ｋＨｚのバイアス周波数、２０％のＯＮデューティー比

【0078】

第１～第４の実験では、サンプル基板の半径方向に沿った複数の位置におけるシリコン酸化膜のエッチングレートを求めた。そして、第２～第４の実験の各々において求めた複数の位置の各々におけるシリコン酸化膜のエッチングレートと第１の実験において求めた対応の位置におけるシリコン酸化膜のエッチングレートとの差ΔＥＲを求めた。図６に実験の結果を示す。図６において横軸は、サンプル基板の半径方向に沿った複数の位置をサンプル基板の中心からの距離で表している。図６において縦軸は、ΔＥＲを示している。また、図６において、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４はそれぞれ、第２～第４の実験のΔＥＲを示している。図６に示すように、第４の実験、即ち六つの分枝ライン８２ｂのうち一つのみを用いてバイアス電源５５を第２の電極２２２に接続した場合には、ΔＥＲがその絶対値が大きい負値を有しており、したがって、エッチングレートが大きく低下していた。一方、より多くの分枝ライン８２ｂを用いてバイアス電源５５を第２の電極２２２に接続した場合には、ΔＥＲの絶対値は小さくなっていた。したがって、複数の分枝ライン８２ｂを用いることが好ましいことが確認された。

【0079】

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】

【0080】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、２２…静電チャック、２２ａ…第１の領域、２２ｂ…第２の領域、２２１…第１の電極、２２２…第２の電極、５４，５５…バイアス電源、８１…第１の給電ライン、８２…第２の給電ライン、８２ｐ…給電ピン、８２ｓ…ソケット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】