7768914 プラズマ処理装置、静電チャック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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-11-04

(45)【発行日】2025-11-12

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置、静電チャック及びプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20251105BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20251105BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/68 R

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2023012673

(22)【出願日】2023-01-31

(65)【公開番号】P2024108357

(43)【公開日】2024-08-13

【審査請求日】2025-02-17

(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】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】佐藤 隆彦

【審査官】原島 啓一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－４４５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１２８２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１５８１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
前記基台の上面に配置され、基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える静電チャックと、
前記基板載置部に給電する第１の給電部と、前記エッジリング載置部に給電する第２の給電部の少なくともいずれか一方と、
を備え、
前記第１の給電部は、
前記基板載置部の基板載置面に形成される第１の電極層と、
前記基板載置部内において、前記第１の電極層の下方に配置される第１の吸着電極層と、
前記第１の電極層に電気的に接続される第１のバイアス電源と、
を備え、
前記第２の給電部は、
前記エッジリング載置部のエッジリング載置面に形成される第２の電極層と、
前記エッジリング載置部内において、前記第２の電極層の下方に配置される第２の吸着電極層と、
前記第２の電極層に電気的に接続される第２のバイアス電源と、
を備える、プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１の電極層は、平面視において、前記第１の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記第２の電極層は、平面視において、前記第２の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第１の電極層は、前記基板載置面の外周側に形成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記第１の電極層は、側面視において、前記基板載置面のシールバンドの上面中央に形成される、請求項４に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記第１の給電部は、前記第１の電極層に電気的に接続される第１の吸着用電源を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記第１の給電部は、前記第１の吸着電極層に電気的に接続される第２の吸着用電源を備える、請求項６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記第１の給電部は、前記第１の電極層に電気的に接続される第１のプラズマ生成用電源を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記第２の給電部は、前記第２の電極層に電気的に接続される第３の吸着用電源を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記第２の給電部は、前記第２の吸着電極層に電気的に接続される第４の吸着用電源を備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記第２の給電部は、前記第２の電極層に電気的に接続される第２のプラズマ生成用電源を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記基板載置部は、少なくとも１つの第１の貫通孔を備え、
前記第１の貫通孔の内側面には、前記第１の電極層と導通する第１の導電膜が形成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項13】

前記基台は、導電性材料で形成され、
前記基台と前記第１の導電膜は電気的に接続される、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項14】

前記エッジリング載置部は、少なくとも１つの第２の貫通孔を備え、
前記第２の貫通孔の内側面には、前記第２の電極層と導通する第２の導電膜が形成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項15】

基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える誘電体部と、
前記基板載置部に設けられた第１の電極部と、前記エッジリング載置部に設けられた第２の電極部の少なくともいずれか一方と、
を備え、
前記第１の電極部は、
前記基板載置部の基板載置面に形成される第１のバイアス電極層と、
前記基板載置部内において、前記第１のバイアス電極層の下方に配置される第１の吸着電極層と、
を備え、
前記第２の電極部は、
前記エッジリング載置部のエッジリング載置面に形成される第２のバイアス電極層と、
前記エッジリング載置部内において、前記第２のバイアス電極層の下方に配置される第２の吸着電極層と、
を備える、静電チャック。

【請求項16】

前記第１のバイアス電極層は、平面視において、前記第１の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、請求項１５に記載の静電チャック。

【請求項17】

前記第２のバイアス電極層は、平面視において、前記第２の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、請求項１５に記載の静電チャック。

【請求項18】

前記第１のバイアス電極層は、前記基板載置面の外周側に形成される、請求項１５に記載の静電チャック。

【請求項19】

前記第１のバイアス電極層は、側面視において、前記基板載置面のシールバンドの上面中央に形成される、請求項１８に記載の静電チャック。

【請求項20】

前記基板載置部は、少なくとも１つの第１の貫通孔を備え、
前記第１の貫通孔の内側面には、前記第１のバイアス電極層と導通する第１の導電膜が形成される、請求項１５に記載の静電チャック。

【請求項21】

前記エッジリング載置部は、少なくとも１つの第２の貫通孔を備え、
前記第２の貫通孔の内側面には、前記第２のバイアス電極層と導通する第２の導電膜が形成される、請求項１５に記載の静電チャック。

【請求項22】

プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
前記基台の上面に配置され、基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える静電チャックと、
前記基板載置部の基板載置面に形成される電極層と、
前記基板載置部内において、前記電極層の下方に配置される吸着電極層と、
前記電極層に電気的に接続されるバイアス電源と、
前記電極層に電気的に接続される第１の吸着用電源と、
前記吸着電極層に電気的に接続される第２の吸着用電源と、
を備え、
前記プラズマ処理方法は、
前記第２の吸着用電源から前記吸着電極層に第２の吸着電力を供給して、基板を前記基板載置部に仮吸着する工程と、
前記第１の吸着用電源から前記電極層に第１の吸着電力を供給するとともに、前記第２の吸着用電源から前記吸着電極層に前記第２の吸着電力を供給して、基板を前記基板載置部に本吸着する工程と、
前記バイアス電源から前記電極層にバイアス電力を供給して、基板にプラズマ処理を行う工程と、
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、プラズマ処理装置、静電チャック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、基板及びエッジリングを支持するための静電チャックが開示されている。静電チャック内には、イオン引き込み用のバイアス電力が印加されるバイアス電極が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－２０５３７９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、プラズマ処理装置における電力効率を向上させる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様のプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、前記基台の上面に配置され、基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える静電チャックと、前記基板載置部に給電する第１の給電部と、前記エッジリング載置部に給電する第２の給電部の少なくともいずれか一方と、を備え、前記第１の給電部は、前記基板載置部の基板載置面に形成される第１の電極層と、前記基板載置部内において、前記第１の電極層の下方に配置される第１の吸着電極層と、前記第１の電極層に電気的に接続される第１のバイアス電源と、を備え、前記第２の給電部は、前記エッジリング載置部のエッジリング載置面に形成される第２の電極層と、前記エッジリング載置部内において、前記第２の電極層の下方に配置される第２の吸着電極層と、前記第２の電極層に電気的に接続される第２のバイアス電源と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、プラズマ処理装置における電力効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ処理システムの構成例を示す説明図である。

【図2】プラズマ処理装置の構成例を示す断面図である。

【図3】基板支持部の構成例を示す断面図である。

【図4】基板のエッジ領域におけるシースの制御方法を示す説明図である。

【図5】シールバンド上の第１の電極層の配置を示す説明図である。

【図6】第１の吸着用電源と第２の吸着用電源を含む回路を示す説明図である。

【図7】基台が絶縁材料で形成される場合の基板支持部の一部を示す断面図である。

【図8】基台が絶縁材料で形成される場合の基板支持部の一部を示す断面図である。

【図9】基台が導電性部材を含む場合の基板支持部の一部を示す断面図である。

【図10】基台が導電性部材を含む場合の基板支持部の一部を示す断面図である。

【図11】基台が絶縁材料で形成される場合の基板支持部の一部を示す断面図である。

【図12】基台が絶縁材料で形成される場合の基板支持部の一部を示す断面図である。

【図13】第１の電極層と第２の電極層の配置を示す平面図である。

【図14】図１３における一部を拡大して示す平面図である。

【図15】図１４におけるＡ－Ａ断面図である。

【図16】第１の電極層と第２の電極層の配置を示す平面図である。

【図17】第１の電極層と第２の電極層の配置を示す平面図である。

【図18】エッジリングの吸着シーケンスの一例を示す説明図である。

【図19】吸着シーケンスの第１の例を示す説明図である。

【図20】吸着シーケンスの第２の例を示す説明図である。

【図21】吸着シーケンスの第３の例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造工程では、例えばプラズマ処理装置において半導体基板（以下、「基板」という）にプラズマ処理が行われる。プラズマ処理装置では、チャンバの内部で処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって、静電チャックに支持された基板を処理する。

【0009】

プラズマ処理装置では、プラズマ処理の生産性向上を目的として、電力効率の向上が求められている。従来、例えばバイアス電力の供給効率を向上させるために、基板とバイアス電極間の静電容量を大きくする改善が行われてきた。特許文献１に開示されたように静電チャック内にバイアス電極が設けられる場合、基板とバイアス電極間の誘電体部の厚みを小さくすることで高静電容量化が実現され、誘電損失を低減することができる。

【0010】

ここで、例えばプラズマ処理としてエッチングを行う場合、上述した高静電容量化はエッチングレート向上に寄与する。また、高静電容量化が実現すると、例えば矩形波のバイアス電力を供給する場合、線幅や選択比などのエッチング特性も向上する。従って、高静電容量化は、プラズマ処理には有用である。

【0011】

しかしながら、耐電圧の観点から誘電体部の厚みを十分に小さくできず、このため、高静電容量化には限界がある。従って、プラズマ処理における電力効率向上には改善の余地がある。

【0012】

本開示にかかる技術は、プラズマ処理装置における電力効率を向上させる。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置、静電チャック及びプラズマ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0013】

＜プラズマ処理システム＞
図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。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。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。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。

【0014】

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、１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

【0015】

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。

【0016】

＜プラズマ処理装置＞
以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

【0017】

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。

【0018】

基板支持部１１は、本体部１１１及びエッジリング１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを載置して支持するための中央領域である基板載置面１１１ａと、エッジリング１１２を載置して支持するための環状領域であるエッジリング載置面１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１のエッジリング載置面１１１ｂは、平面視で本体部１１１の基板載置面１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の基板載置面１１１ａ上に載置され、エッジリング１１２は、本体部１１１の基板載置面１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１のエッジリング載置面１１１ｂ上に載置される。

【0019】

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、基板載置部１１１１ａとエッジリング載置部１１１１ｂとを備える。基板載置部１１１１ａとエッジリング載置部１１１１ｂは、本開示における誘電体部を構成し、例えばセラミックで形成される。基板載置部１１１１ａは、基板載置面１１１ａを有し、基板Ｗを載置する。エッジリング載置部１１１１ｂは、エッジリング載置面１１１ｂを有し、エッジリング載置する。エッジリング載置部１１１１ｂは、基板載置部１１１１ａを囲むように配置される。エッジリング載置面１１１ｂは、基板載置面１１１ａより低い位置に形成される。

【0020】

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を囲む他の部材がエッジリング載置面１１１ｂを有してもよい。この場合、エッジリング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。

【0021】

エッジリング１１２は、１又は複数の環状部材を含む。エッジリング１１２は、導電性材料又は絶縁材料で形成される。なお、エッジリング１１２の外側には、当該エッジリング１１２を囲むように少なくとも１つのカバーリングが設けられてもよい。カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0022】

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、エッジリング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の基板載置部１１１１ａ及びエッジリング載置部１１１１ｂ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板載置面１１１ａとの間の間隙（以下、「第１の伝熱空間」という）、又はエッジリング１１２の裏面とエッジリング載置面１１１ｂとの間の間隙（以下、「第２の伝熱空間」という）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５０を含んでもよい。伝熱ガス供給部５０は、伝熱ガス供給路５１を介して、上記第１及び第２の伝熱空間に伝熱ガスを供給する。

【0023】

基板支持部１１の下方には、基板載置部１１１１ａに対して基板Ｗを昇降させる第１のリフター６０が設けられる。第１のリフター６０は、第１のリフターピン６１及び駆動部６２を有する。第１のリフターピン６１は、駆動部６２に接続されることで昇降可能に構成される。

【0024】

また、基板支持部１１の下方には、エッジリング載置部１１１１ｂに対してエッジリング１１２を昇降させる第２のリフター７０が設けられる。第２のリフター７０は、第２のリフターピン７１及び駆動部７２を有する。第２のリフターピン７１は、駆動部７２に接続されることで昇降可能に構成される。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

電源３０は、プラズマ生成用電源の一例としてのソースＲＦ電源３１、バイアス電源の一例としてのバイアスＲＦ電源３２、及び吸着用電源３３を含む。ソースＲＦ電源３１及びバイアスＲＦ電源３２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。吸着用電源３３は、プラズマ処理チャンバ１０に結合される。

【0028】

ソースＲＦ電源３１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つの上部電極に電気的に接続され、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、ソースＲＦ電源３１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。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、ソース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。

【0029】

一実施形態において、バイアスＲＦ電源３２は、第１のバイアスＲＦ電源３２ａ及び第２のバイアスＲＦ電源３２ｂを含む。第１のバイアスＲＦ電源３２ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して後述する第１の電極層２１０に電気的に接続され、第１のバイアスＲＦ信号（第１のバイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。第２のバイアスＲＦ電源３２ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して、後述する第２の電極層２１２に電気的に接続され、第２のバイアスＲＦ信号（第２のバイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。第１及び第２のバイアス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、第１及び第２のバイアス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、第１及び第２のバイアス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１のバイアスＲＦ電源３２ａ及び第２のバイアスＲＦ電源３２ｂ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。第１のバイアスＲＦ電源３２ａで生成された１又は複数の第１のバイアスＲＦ信号は、後述する第１の電極層２１０に供給され、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂで生成された１又は複数の第２のバイアスＲＦ信号は、後述する第２の電極層２１２に供給される。これにより、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。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号、第１及び第２のバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0030】

一実施形態において、吸着用電源３３は、第１の吸着用電源３３ａ、第２の吸着用電源３３ｂ、第３の吸着用電源３３ｃ及び第４の吸着用電源３３ｄを含む。

【0031】

第１の吸着用電源３３ａは、後述する第１の電極層２１０に電気的に接続され、第１の吸着ＤＣ信号（第１の吸着電力）を生成するように構成される。生成された第１の吸着ＤＣ信号は、後述する第１の電極層２１０に供給される。第２の吸着用電源３３ｂは、後述する第１の吸着電極層２１１に電気的に接続され、第２の吸着ＤＣ信号（第２の吸着電力）を生成するように構成される。生成された第２の吸着ＤＣ信号は、後述する第１の吸着電極層２１１に供給される。これら第１及び第２の吸着電力によって発生する静電気力により、基板Ｗを基板載置面１１１ａに吸着保持することができる。なお、第１の吸着用電源３３ａは省略されてもよい。

【0032】

第３の吸着用電源３３ｃは、後述する第２の電極層２１２に電気的に接続され、第３の吸着ＤＣ信号（第３の吸着電力）を生成するように構成される。生成された第３の吸着ＤＣ信号は、後述する第２の電極層２１２に供給される。第４の吸着用電源３３ｄは、後述する第２の吸着電極層２１３に電気的に接続され、第４の吸着ＤＣ信号（第４の吸着電力）を生成するように構成される。生成された第４の吸着ＤＣ信号は、後述する第２の吸着電極層２１３に供給される。これら第３及び第４の吸着電力によって発生する静電気力により、エッジリング１１２をエッジリング載置面１１１ｂに吸着保持することができる。なお、第３の吸着用電源３３ｃは省略されてもよい。

【0033】

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３４を含んでもよい。ＤＣ電源３４は、第１のＤＣ電源３４ａ及び第２のＤＣ電源３４ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ電源３４ａは、少なくとも１つの下部電極に電気的に接続され、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、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電源３４ｂは、少なくとも１つの上部電極に電気的に接続され、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。

【0034】

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。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電源３４ａ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電源３４ａ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電源３４ｂ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電源３４ａ、３４ｂは、ソースＲＦ電源３１及びバイアスＲＦ電源３２に加えて設けられてもよく、バイアスＲＦ電源３２に代えて設けられてもよい。

【0035】

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。

【0036】

＜基板支持部＞
次に、上述した基板支持部１１の構成について、図３を用いて説明する。図３は、基板支持部１１の構成例の概略を示す断面図である。図３において、中央点線より右側は主として電極層を示し、中央点線より左側は主として貫通孔を示す。

【0037】

基板載置部１１１１ａの基板載置面１１１ａは、シールバンド２００と複数のドット２０１を備える。なお、図３においてドット２０１の図示は省略する。シールバンド２００は、基板載置面１１１ａの外周側に環状に形成される。シールバンド２００は、基板Ｗの裏面と基板載置面１１１ａとの間の第１の伝熱空間２０２をシールする。複数のドット２０１は、シールバンド２００の内側に配置される。各ドット２０１は、円柱形状を有する。シールバンド２００と複数のドット２０１は、上面が同じ高さで且つ平坦に形成されており、基板載置面１１１ａで基板Ｗを載置する際に基板Ｗに接触する。

【0038】

エッジリング載置部１１１１ｂのエッジリング載置面１１１ｂは、シールバンド２０３を備える。シールバンド２０３は、エッジリング載置面１１１ｂの内側と外側において環状に形成される。シールバンド２０３は、エッジリング１１２の裏面とエッジリング載置面１１１ｂとの間の第２の伝熱空間２０４をシールする。シールバンド２０３は、上面が平坦に形成されており、エッジリング載置面１１１ｂでエッジリング１１２を載置する際にエッジリング１１２に接触する。

【0039】

基板載置部１１１１ａの基板載置面１１１ａには、第１の電極層２１０が形成される。すなわち、基板載置面１１１ａに基板Ｗが載置される際、第１の電極層２１０は基板Ｗに接触して電気的に導通する。第１の電極層２１０には、第１のバイアスＲＦ電源３２ａ及び第１の吸着用電源３３ａが電気的に接続される。なお、図３の例では説明の理解を容易にするため、基板載置面１１１ａの全面に第１の電極層２１０が形成されているが、実際には所望のパターンで形成される。以下、図４、図７～図１２、図１８の例においても同様である。この第１の電極層２１０の具体的配置については後述する。また、第１の電極層２１０は、本開示における第１のバイアス電極層に相当する。

【0040】

基板載置部１１１１ａ内において第１の電極層２１０の下方には、第１の吸着電極層２１１が形成される。第１の吸着電極層２１１には、第２の吸着用電源３３ｂが電気的に接続される。

【0041】

なお、第１の電極層２１０、第１の吸着電極層２１１、第１のバイアスＲＦ電源３２ａ、第１の吸着用電源３３ａ及び第２の吸着用電源３３ｂは、基板載置部１１１１ａに給電する、本開示における第１の給電部を構成する。また、第１の電極層２１０及び第１の吸着電極層２１１は、基板載置部１１１１ａに設けられた、本開示における第１の電極部を構成する。

【0042】

エッジリング載置部１１１１ｂのエッジリング載置面１１１ｂには、第２の電極層２１２が形成される。すなわち、エッジリング載置面１１１ｂにエッジリング１１２が載置される際、第２の電極層２１２はエッジリング１１２に接触して電気的に導通する。第２の電極層２１２には、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂ及び第３の吸着用電源３３ｃが電気的に接続される。なお、図３の例では説明の理解を容易にするため、エッジリング載置面１１１ｂの全面に第２の電極層２１２が形成されているが、実際には所望のパターンで形成される。以下、図４、図７～図１２、図１８の例においても同様である。この第２の電極層２１２の具体的配置については後述する。また、第２の電極層２１２は、本開示における第２のバイアス電極層に相当する。

【0043】

エッジリング載置部１１１１ｂ内において第２の電極層２１２の下方には、第２の吸着電極層２１３が形成される。第２の吸着電極層２１３には、第４の吸着用電源３３ｄが電気的に接続される。

【0044】

なお、第２の電極層２１２、第２の吸着電極層２１３、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂ、第３の吸着用電源３３ｃ及び第４の吸着用電源３３ｄは、エッジリング載置部１１１１ｂに給電する、本開示における第２の給電部を構成する。また、第２の電極層２１２及び第２の吸着電極層２１３は、エッジリング載置部１１１１ｂに設けられた、本開示における第２の電極部を構成する。

【0045】

基台１１１０には、上述した各電源３２ａ～３２ｂ、３３ａ～３３ｄの給電ラインを挿通させるための貫通孔２２０が形成される。貫通孔２２０の内側面には、絶縁膜２２１が形成される。絶縁膜２２１の材料は特に限定されないが、例えばガラスが用いられる。なお、図３の例では、絶縁膜２２１が貫通孔２２０に形成されるが、これに限定されるものではない。セラミックスなどによる絶縁スリーブが貫通孔２２０に挿入されてもよい。

【0046】

基板載置部１１１１ａには、第１の貫通孔の一例としての第１の伝熱ガス供給孔２３０ａが形成される。第１の伝熱ガス供給孔２３０ａは、基板載置面１１１ａから厚み方向に貫通する。基台１１１０にも、第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂが形成される。第１の伝熱ガス供給孔２３０ａと第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂは連続し、上述した伝熱ガス供給路５１に含まれる。また、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａ、２３０ｂは伝熱ガス供給部５０に連通する。なお、図示の例においては第１の伝熱ガス供給孔２３０ａは基板載置部１１１１ａの厚み方向に延伸するが、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの経路は任意であり、例えば水平方向の経路を含んでいてもよい。また、第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂは基台１１１０を貫通するが、第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂの経路は任意である。伝熱ガス供給部５０から供給される伝熱ガスは、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａ、２３０ｂを介して、基板Ｗの裏面と基板載置面１１１ａとの間の第１の伝熱空間２０２に供給される。

【0047】

また、基板載置部１１１１ａには、第１の貫通孔の一例としての第１のピン挿通孔２３１ａが形成される。第１のピン挿通孔２３１ａは、基板載置面１１１ａから厚み方向に貫通する。基台１１１０にも、第１のピン挿通孔２３１ｂが形成される。第１のピン挿通孔２３１ｂは、基台１１１０を厚み方向に貫通する。第１のピン挿通孔２３１ａと第１のピン挿通孔２３１ｂは連続し、当該第１のピン挿通孔２３１ａ、２３１ｂを第１のリフターピン６１が挿通する。

【0048】

第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの内側面には、第１の電極層２１０と導通する第１の導電膜２３２が形成される。第１のピン挿通孔２３１ａの内側面にも、第１の電極層２１０と導通する第１の導電膜２３２が形成される。これら第１の導電膜２３２は、基台１１１０と短絡し電気的に接続される。なお、第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂの内側面と第１のピン挿通孔２３１ｂには、導電膜は形成されない。

【0049】

エッジリング載置部１１１１ｂには、第２の貫通孔の一例としての第２の伝熱ガス供給孔２３３ａが形成される。第２の伝熱ガス供給孔２３３ａは、エッジリング載置面１１１ｂから厚み方向に貫通する。基台１１１０にも、第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂが形成される。第２の伝熱ガス供給孔２３３ａと第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂは連続し、上述した伝熱ガス供給路５１に含まれる。また、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ、２３３ｂは伝熱ガス供給部５０に連通する。なお、図示の例においては第２の伝熱ガス供給孔２３３ａはエッジリング載置部１１１１ｂの厚み方向に延伸するが、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａの経路は任意であり、例えば水平方向の経路を含んでいてもよい。また、第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂは基台１１１０を貫通するが、第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂの経路は任意である。伝熱ガス供給部５０から供給される伝熱ガスは、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ、２３３ｂを介して、エッジリング１１２の裏面とエッジリング載置面１１１ｂとの間の第２の伝熱空間２０４に供給される。

【0050】

また、エッジリング載置部１１１１ｂには、第２の貫通孔の一例としての第２のピン挿通孔２３４ａが形成される。第２のピン挿通孔２３４ａは、エッジリング載置面１１１ｂから厚み方向に貫通する。基台１１１０にも、第２のピン挿通孔２３４ｂが形成される。第２のピン挿通孔２３４ｂは、基台１１１０を厚み方向に貫通する。第２のピン挿通孔２３４ａと第２のピン挿通孔２３４ｂは連続し、当該第２のピン挿通孔２３４ａ、２３４ｂを第２のリフターピン７１が挿通する。

【0051】

第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂの内側面と第２のピン挿通孔２３４ｂの内側面には、絶縁膜２３５が形成される。第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ及び第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂ（絶縁膜２３５）の内側面において、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａの上端から第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂの下端まで、第２の電極層２１２と導通する第２の導電膜２３６が形成される。同様に、第２のピン挿通孔２３４ａ及び第２のピン挿通孔２３４ｂ（絶縁膜２３５）の内側面において、第２のピン挿通孔２３４ａの上端から第２のピン挿通孔２３４ｂの下端まで、第２の電極層２１２と導通する第２の導電膜２３６が形成される。なお、図３の例では、絶縁膜２３５が第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ及び第２のピン挿通孔２３４ｂに形成されるが、これに限定されるものではない。セラミックスなどによる絶縁スリーブが第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ及び第２のピン挿通孔２３４ｂに挿入されてもよい。

【0052】

＜バイアスＲＦ電力の直接供給（電力効率向上対策）＞
本実施形態では、基板載置部１１１１ａの基板載置面１１１ａに第１の電極層２１０が設けられており、第１の電極層２１０と基板Ｗが接触する。また第１の電極層２１０には、第１のバイアスＲＦ電源３２ａが接続される。従って、第１のバイアスＲＦ電力は、第１のバイアスＲＦ電源３２ａから第１の電極層２１０を介して基板Ｗに直接供給（電気的導通）される。このため、誘電損失が生じないため、電力損失を低減することができるので、プラズマ処理における電力効率を向上させることができる。

【0053】

また、エッジリング載置部１１１１ｂのエッジリング載置面１１１ｂに第２の電極層２１２が設けられており、第２の電極層２１２とエッジリング１１２が接触する。また第２の電極層２１２には、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂが接続される。従って、第２のバイアスＲＦ電力は、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂから第２の電極層２１２を介してエッジリング１１２に直接供給（電気的導通）される。このため、誘電損失が生じないため、電力損失を低減することができるので、プラズマ処理における電力効率を向上させることができる。

【0054】

なお、第１及び第２のバイアスＲＦ電力の電流は表皮効果によりそれぞれ、第１の電極層２１０の表面と第２の電極層２１２の表面を流れるため、これら第１の電極層２１０と第２の電極層２１２はそれぞれ、導電膜のように薄い構造でもよい。また、この導電膜のような第１及び第２の電極層２１０、２１２を製造する方法は任意である。例えば、第１及び第２の電極層２１０、２１２は、メッキ等の表面処理を行って製造してもよい。また層状の導電性セラミックス等を積層してもよいし、板状の導電性セラミックス等を貼り合わせてもよい。

【0055】

また、本実施形態のプラズマ処理装置１は、第１の電極層２１０と第２の電極層２１２の両方を備えているが、いずれか一方を省略してもよい。例えば、第１の電極層２１０を省略し、第２の電極層２１２のみを設ける場合には、第１のバイアスＲＦ電源３２ａは、第１の電極層２１０に代えて基板載置部１１１１ａ内に設けられるバイアス電極に接続され、第１の吸着用電源３３ａは省略される。また例えば、第２の電極層２１２を省略し、第１の電極層２１０のみを設ける場合には、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂは、第２の電極層２１２に代えてエッジリング載置部１１１１ｂ内に設けられるバイアス電極に接続され、第３の吸着用電源３３ｃは省略される。

【0056】

（残留吸着力の抑制）
従来、静電チャック内に電極が設けられていたため、基板の電位を直接制御することができず、その結果、静電チャックから基板を離脱させる際に基板に残留電荷による残留吸着力が発生することがあった。この点、本実施形態によれば、第１の電極層２１０と基板Ｗが導通するので、基板Ｗの電位を直接制御することができる。そして、例えば基板Ｗの電位を接地電位に接続すると、第１の電極層２１０と基板Ｗのいずれもが接地電位になり、第１の電極層２１０と基板Ｗとの間の残留電荷が発生しない。従って、静電チャック１１１１の基板載置部１１１１ａから基板Ｗを離脱させる際に作用する残留吸着力を低減することができる。

【0057】

同様に、第２の電極層２１２とエッジリング１１２が導通するので、エッジリング１１２の電位を直接制御することができる。そして、例えばエッジリング１１２の電位を接地電位に接続すると、第２の電極層２１２とエッジリング１１２のいずれもが接地電位になり、第２の電極層２１２とエッジリング１１２との間の残留電荷が発生しない。従って、静電チャック１１１１のエッジリング載置部１１１１ｂからエッジリング１１２を離脱させる際に作用する残留吸着力を低減することができる。

【0058】

（プラズマ非生成時のエッジリング吸着）
エッジリング１１２は、プラズマ生成時に加えてプラズマ非生成時においても、静電チャック１１１１のエッジリング載置部１１１１ｂに吸着保持される必要がある。従来、静電チャック内に双極の吸着電極を設けて、プラズマ非生成時にエッジリングを吸着保持していた。この点、本実施形態では、第２の電極層２１２に第３の吸着用電源３３ｃが接続され、第２の吸着電極層２１３に第４の吸着用電源３３ｄが接続される。このため、第２の電極層２１２に供給される第３の吸着電力と、第２の吸着電極層２１３に供給される第４の吸着電力によって、プラズマ非生成時でもエッジリング１１２を吸着保持することができる。

【0059】

（第２のバイアスＲＦ電力の独立制御）
基板Ｗに第１のバイアスＲＦ電力を直接供給する場合、基板Ｗを覆うシースが形成される。この際、図４（ａ）に示すように基板Ｗのエッジ領域では基板載置面１１１ａに対して垂直でない方向からイオンが入射されてしまう。具体的には、例えばエッジリング１１２が消耗しその厚みが減少すると、基板Ｗのエッジ領域において、シースＳＨの厚みが小さくなり、当該シースＳＨの形状が下方凸形状に変化する。

【0060】

そこで、このイオンの斜め入射を抑制するため、図４（ｂ）に示すようにエッジリング１１２に第２のバイアスＲＦ電力を供給して、基板Ｗのエッジ領域におけるシースＳＨを持ち上げてフラットにする必要がある。

【0061】

本実施形態では、第２のバイアスＲＦ電力は第２の電極層２１２を介して独立制御できるので、基板Ｗにおけるチルト角度を制御することができる。すなわち、第２のバイアスＲＦ電力はチルト制御ノブとして機能する。なお、チルト角度は、基板Ｗのエッジ領域において、エッチングにより形成される凹部の基板Ｗの厚み方向に対する傾き（角度）である。チルト角度は、基板Ｗのエッジ領域へのイオンの入射方向の縦方向に対する傾き（イオンの入射角度）とほぼ同様の角度となる。

【0062】

特に、バイアス電力として、第１及び第２のバイアスＲＦ電力に代えて、矩形波の第１及び第２のバイアス電力を用いる場合、これら第１及び第２の矩形波バイアス電力を独立制御することは有用である。第１の矩形波バイアス電力は、例えば第１のＤＣ電源３４ａから第１の電極層２１０を介して基板Ｗに供給される。第２の矩形波バイアス電力は、例えば第２のＤＣ電源３４ｂから第２の電極層２１２を介してエッジリング１１２に供給される。ここで矩形波の場合、第１の矩形波バイアス電力と第２の矩形波バイアス電力は、波形の立ち上がり時間及び立下り時間が短く急峻になる。従って、第１の矩形波バイアス電力の供給タイミングと第２の矩形波バイアス電力の供給タイミングが僅かにずれるだけで、基板Ｗとエッジリング１１２で電位差がつきやすい。換言すれば、矩形波の場合、チルト角度を制御するうえで、基板Ｗの電位とエッジリング１１２の電位を同期させることは重要である。この点、本実施形態では、第１及び第２の矩形波バイアス電力を独立制御することで、第１及び第２の矩形波バイアス電力の供給タイミングを適切に同期させることができ、チルト角度を適切に制御することができる。

【0063】

なお、第２のバイアスＲＦ電力を独立制御する場合、当該第２のバイアスＲＦ電力を第２の電極層２１２に供給するための給電ラインは、第１のバイアスＲＦ電力等の給電ラインや基台１１１０と絶縁される必要がある。そこで上述したように、第２のバイアスＲＦ電力の給電ラインを挿通させる貫通孔２２０の内側面には、絶縁膜２２１が形成される。

【0064】

（矩形波バイアス電力によるイオン引き込み制御）
ここで、上述したようにバイアス電力として、第１及び第２の矩形波バイアス電力を用いる場合、矩形波の立ち上がり時間及び立下り時間が急峻であるため、基板Ｗとエッジリング１１２に大きなバイアス電圧が印加される状態が長く続く。従って、基板Ｗに対してイオンが加速して入射するため、エッチングレート等のプラズマ処理レートを向上させる利点がある。

【0065】

さらに、本実施形態では、基板Ｗと第１の電極層２１０との間及びエッジリング１１２と第２の電極層２１２との間の静電容量の影響がないため、第１及び第２の矩形波バイアス電力を理想的な状態で基板Ｗ及びエッジリング１１２に供給することができる。従来は、上述したように基板とバイアス電極間の静電容量を大きくする改善が行われてきた。これは、基板とプラズマとの間の電位差が減少することによるエッチングレートの低下を抑制するためである。従来の構成では、バイアス電極は静電チャック内に設けられるため、基板とバイアス電極との間に静電容量が発生する。静電容量が小さい場合は、基板にイオンが引き込まれることで、基板とプラズマとの間の電位差の減少が急速に進み、エッチングレートが急速に低下する。そこで、静電容量を大きくすることで、基板とプラズマとの間の電位差が減少する時間をより長くすることで、エッチングレートの低下を抑制する改善が行われてきた。一方、本実施形態では、第１の電極層２１０は基板載置面１１１ａに形成され、第２の電極層２１２はエッジリング載置面１１１ｂに形成されるため、基板Ｗと第１の電極層２１０との間及びエッジリング１１２と第２の電極層２１２との間の静電容量の影響がない。従って、第１及び第２の矩形波バイアス電力を理想的な状態で基板Ｗ及びエッジリング１１２に供給することができ、エッチングレート等のプラズマ処理レートを向上させる利点がある。

【0066】

＜直接給電に伴う吸着力低下対策＞
例えば、従来のクーロン型の静電チャックでは、次のように基板を吸着する。先ず、静電チャック内の吸着電極に印加された電圧によって、静電チャックの誘電体部が分極する。例えば、吸着電極をプラスの電位に制御すると、静電チャックにおいて吸着電極側にマイナスの電荷が偏り、表面側（基板側）にプラスの電荷が偏る。次に、このように偏った電荷に引き寄せられて、プラズマから基板に電子が供給され、基板がマイナスに帯電する。そうすると、静電チャックの表面（プラスの電荷）と基板の裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、基板が静電チャックに吸着される。

【0067】

この点、本実施形態のように静電チャック１１１１の基板載置面１１１ａに第１の電極層２１０を形成すると、基板載置面１１１ａと第１の電極層２１０間で電荷のペアが形成され、基板載置面１１１ａと基板Ｗ間に電位差がなくなる。そうするとクーロン力が作用せず、第１の電極層２１０上の吸着力が低下する。同様の理由で、静電チャック１１１１のエッジリング載置面１１１ｂに第２の電極層２１２を形成すると、第２の電極層２１２上の吸着力が低下する。

【0068】

（第１及び第２の電極層の配置調整）
この吸着力の低下を抑制するため、第１の電極層２１０は基板載置面１１１ａの全面に設けないのが好ましい。詳細には第１の電極層２１０は、平面視において、第１の吸着電極層２１１と重なり合わない領域を有するのが好ましい。かかる場合、上記領域では、第１の吸着電極層２１１に供給された第２の吸着電力によってクーロン力を作用させ、基板Ｗを基板載置面１１１ａに適切に吸着保持することができる。

【0069】

また、吸着力の低下を抑制する観点から、基板Ｗに接触する第１の電極層２１０の周囲は、基板Ｗの裏面と基板載置面１１１ａが接触するのが好ましい。例えば図５に示すように、基板載置面１１１ａのシールバンド２００の上面に第１の電極層２１０が設けられる場合、第１の電極層２１０は、側面視において、シールバンド２００の上面中央に設けられる。そうすると、シールバンド２００の上面において第１の電極層２１０の内周側と外周側には、すなわち第１の電極層２１０が設けられていない領域にはクーロン力が作用する。

【0070】

具体的には、先ず、第１の吸着電極層２１１に第２の吸着電力を供給すると、シールバンド２００において静電チャック１１１１の誘電体部の第１の吸着電極層２１１側にマイナスの電荷が偏り、静電チャック１１１１の誘電体部の上面側（基板Ｗ側）にプラスの電荷が偏る。次に、このように偏った電荷に引き寄せられて、プラズマから基板Ｗに電子が供給され、基板Ｗがマイナスに帯電する。そうすると、シールバンド２００の上面（プラスの電荷）と基板Ｗの裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、基板Ｗがシールバンド２００に吸着される。かかる場合、シールバンド２００の上面において、第１の電極層２１０と基板Ｗが接触し、確実な電気的接点を確保することができ、さらに第１の伝熱空間２０２のシール性を確保することができる。

【0071】

同様に、第２の電極層２１２上の吸着力の低下を抑制するため、第２の電極層２１２はエッジリング載置面１１１ｂの全面に設けないのが好ましい。詳細には第２の電極層２１２は、平面視において、第２の吸着電極層２１３と重なり合わない領域を有するのが好ましい。かかる場合、上記領域では、第２の吸着電極層２１３に供給された第４の吸着電力によってクーロン力を作用させ、エッジリング１１２をエッジリング載置面１１１ｂに適切に吸着保持することができる。

【0072】

また、吸着力の低下を抑制する観点から、エッジリング１１２に接触する第２の電極層２１２の周囲は、エッジリング１１２の裏面とエッジリング載置面１１１ｂが接触するのが好ましい。例えば、エッジリング載置面１１１ｂのシールバンド２０３の上面に第２の電極層２１２が設けられる場合、第２の電極層２１２は、側面視において、シールバンド２０３の上面中央に設けられる。かかる場合、シールバンド２０３の上面において、第２の電極層２１２とエッジリング１１２が接触し、確実な電気的接点を確保することができ、さらに第２の伝熱空間２０４のシール性を確保することができる。

【0073】

なお、静電チャック１１１１がＪＲ（ジョンセン・ラーベック）型であっても、本実施形態は適用することができる。

【0074】

（吸着電圧上昇と吸着用電源簡易化）
本実施形態では、第１の電極層２１０には第１の吸着用電源３３ａが接続され、第１の吸着電極層２１１には第２の吸着用電源３３ｂが接続される。そうすると、図６に示すような回路において、第１の吸着用電源３３ａから第１の電極層２１０に第１の吸着電力が供給され、接地電位から見て第１の吸着電圧Ａ１が印加される。また、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１に第２の吸着電力が供給され、接地電位から見て第２の吸着電圧Ａ２が印加される。例えば、第１の吸着電圧Ａ１が＋３ｋＶで、第２の吸着電圧Ａ２が－３ｋＶの場合、基板Ｗと第１の吸着電極層２１１に６ｋＶ（＝｜Ａ１｜＋｜Ａ２｜）の電圧を生じさせることができる。従って、第１の吸着用電源３３ａと第２の吸着用電源３３ｂの簡易的な電源２台を用いることで、基板Ｗの吸着力を大きくすることができる。また、このように吸着力が大きくできるので、第１の伝熱空間２０２からの伝熱ガスのリークを低減することができ、さらに伝熱ガスの圧力上昇によって基板Ｗの温度を低減させ、基板Ｗの温度の面内均一性を向上させることが可能となる。

【0075】

同様に、第２の電極層２１２には第３の吸着用電源３３ｃが接続され、第２の吸着電極層２１３には第４の吸着用電源３３ｄが接続される。かかる場合、第３の吸着用電源３３ｃから第２の電極層２１２に第３の吸着電力が供給され、接地電位から見て第３の吸着電圧Ａ３が印加される。また、第４の吸着用電源３３ｄから第２の吸着電極層２１３に第４の吸着電力が供給され、接地電位から見て第４の吸着電圧Ａ４が印加される。そうすると、エッジリング１１２と第２の吸着電極層２１３に｜Ａ３｜と｜Ａ４｜を足し合わせた電圧を生じさせることができる。従って、第３の吸着用電源３３ｃと第４の吸着用電源３３ｄの簡易的な電源２台を用いることで、エッジリング１１２の吸着力を大きくすることができる。

【0076】

なお、本実施形態では、第１の電極層２１０には第１のバイアスＲＦ電源３２ａと第１の吸着用電源３３ａが接続され、プロセス処理時において第１のバイアスＲＦ電力と第１の吸着電力が重畳して供給される。第２の電極層２１２には第２のバイアスＲＦ電源３２ｂ及び第３の吸着用電源３３ｃが接続され、第２のバイアスＲＦ電力と第３の吸着電力が重畳して供給される。

【0077】

＜異常放電対策＞
プラズマ処理装置では、プラズマ処理の生産性向上を目的として、高電力対応の向上が求められている。例えば、バイアスＲＦ電力等のバイアス電力が高電力化される。また、上述した第１及び第２の電極層２１０、２１２の形成に伴う吸着力低下対策として、吸着電力を高電力化することも考えられる。このような高電力条件のプロセス下では、静電チャック１１１１の第１の伝熱ガス供給孔２３０ａ、第１のピン挿通孔２３１ａ、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ及び第２のピン挿通孔２３４ａ等の貫通孔において、異常放電が生じることが懸念される。

【0078】

（第１及び第２の導電膜の形成）
本実施形態では、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの内側面と第１のピン挿通孔２３１ａの内側面には、第１の電極層２１０と導通する第１の導電膜２３２が形成される。これら第１の電極層２１０と第１の導電膜２３２によって、基板Ｗ、基板載置面１１１ａ、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａ及び第１のピン挿通孔２３１ａが同電位となる。このため、上述した異常放電を抑制することができ、その結果、高電力化を向上させることができる。

【0079】

同様に、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ、２３３ｂの内側面と第２のピン挿通孔２３４ａ、２３４ｂの内側面には、第２の電極層２１２と導通する第２の導電膜２３６が形成される。これら第２の電極層２１２と第２の導電膜２３６によって、エッジリング１１２、エッジリング載置面１１１ｂ、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ、２３３ｂ及び第２のピン挿通孔２３４ａ、２３４ｂが同電位となる。このため、上述した異常放電を抑制することができ、その結果、高電力化を向上させることができる。

【0080】

（基台と第１の導電膜の短絡）
本実施形態では、基台１１１０は導電性部材を含み、上述したように第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの内側面と第１のピン挿通孔２３１ａの内側面に第１の導電膜２３２を形成する。そうすると、第１の導電膜２３２と基台１１１０間が短絡されていない場合は、第１の導電膜２３２と基台１１１０間の電位差により、基板Ｗの裏面や第１の伝熱ガス供給孔２３０ａ、２３０ｂ及び第１のピン挿通孔２３１ａ、２３１ｂ等の貫通孔において、異常放電が生じることが懸念される。

【0081】

この点、本実施形態では、第１の導電膜２３２は、基台１１１０と短絡し電気的に接続される。そうすると、これら第１の導電膜２３２と基台１１１０が同電位となり、上述した異常放電を抑制することができる。

【0082】

なお、かかる場合、プロセス処理時においてソースＲＦ電力は、基台１１１０、第１の導電膜２３２及び第１の電極層２１０を介して基板Ｗに直接供給される。すなわち、第１の電極層２１０には、第１のバイアスＲＦ電力、第１の吸着電力及びソースＲＦ電力が重畳して供給される。

【0083】

（基台の絶縁材料形成）
他の実施形態として、例えば基台１１１０がアルミナセラミックスや炭化ケイ素等の絶縁材料で形成される場合、上述した貫通孔２２０の下端（出口）と基台１１１０間の異常放電を抑制することができる。なお、上記実施形態における絶縁膜２２１は省略される。

【0084】

基台１１１０が絶縁材料で形成される場合、図７及び図８に示すように第１の導電膜２３２は、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａ及び第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂの内側面において、第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの上端から第１の伝熱ガス供給孔２３０ｂの下端まで形成される。また、第１の導電膜２３２は、第１のピン挿通孔２３１ａ及び第１のピン挿通孔２３１ｂの内側面において、第１のピン挿通孔２３１ａの上端から第１のピン挿通孔２３１ｂの下端まで形成される。

【0085】

なお、上記実施形態と同様に、第２の導電膜２３６は、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａ及び第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂの内側面において、第２の伝熱ガス供給孔２３３ａの上端から第２の伝熱ガス供給孔２３３ｂの下端まで形成される。また、第２の導電膜２３６は、第２のピン挿通孔２３４ａ及び第２のピン挿通孔２３４ｂの内側面において、第２のピン挿通孔２３４ａの上端から第２のピン挿通孔２３４ｂの下端まで形成される。なお、上記実施形態における絶縁膜２３５は省略される。

【0086】

基台１１１０が絶縁材料で形成される場合、基台１１１０は下部電極として機能しないため、ソースＲＦ電力は例えば次の方法で供給される。例えば図７に示すように、ソースＲＦ電源３１は、第１の電極層２１０及び第２の電極層２１２に電気的に接続されてもよい。そしてソースＲＦ電力は、第１の電極層２１０及び第２の電極層２１２に供給される。なお、本例において、ソースＲＦ電源３１は、第１の電極層２１０に接続される第１のソースＲＦ電源と、第２の電極層２１２に接続されるソースＲＦ電源を備えていてもよい。

【0087】

また、例えば図８に示すように、基台１１１０と静電チャック１１１１間に導電性接合層２４０を設けてもよい。ソースＲF電源３１は導電性接合層２４０に電気的に接続され、ソースＲＦ電力は導電性接合層２４０に供給される。

【0088】

（基板バイアス端子の廃止）
従来、静電チャックの基板載置面には、基板にバイアスＲＦ電力等のバイアス電力を供給するための端子（以下、「基板バイアス端子」という）が設けられる。この基板バイアス端子を設けるためには、静電チャックに空間を形成し、当該空間の内側面に接着剤を介してガラス等の絶縁膜を形成する必要がある。かかる場合、この空間の空気層によってプロセス処理時の抜熱が悪化し、基板に温度特異点（ホットスポット）が形成されるおそれがある。特に、高電力を使用した高入力プロセスでは、温度特異点が形成されやすい。

【0089】

この点、本実施形態によれば、第１の導電膜２３２と基台１１１０は短絡し、第１の電極層２１０には、プラズマ処理時に第１のバイアスＲＦ電力、第１の吸着電力及びソースＲＦ電力が重畳して供給される。かかる場合、従来の基板バイアス端子が不要となり、省略することができる。従って、上述したプロセス処理時の局所的な抜熱悪化が低減し、基板Ｗにおける温度特異点の形成を抑制することができる。

【0090】

（エッジリングバイアス端子の廃止）
従来、静電チャックのエッジリング載置面には、エッジリングにバイアスＲＦ電力等のバイアス電力を供給するための端子（以下、「エッジリングバイアス端子」という。）が設けられる。このエッジリングバイアス端子を設けるためには、静電チャックに空間を形成する必要がある。ここで、プロセス処理時において、静電チャックは加熱及び冷却され、径方向に膨張及び収縮する。静電チャックの誘電体材料（例えばセラミック）と基台の導電性材料（例えばアルミニウム）では線膨張係数の差が大きいため、プロセス処理時に静電チャックと基台で線膨張差が大きくなる。また、エッジリングバイアス端子は静電チャックの径方向において外周側に設けられるため、この線膨張差の影響が大きくなる。そうすると、エッジリングバイアス端子と静電チャックとの干渉を回避するため、例えばエッジリングバイアス端子に可撓性を持たせて、当該エッジリングバイアス端子を設ける空間を大きくする必要がある。かかる場合、この空間の空気層によってプロセス処理時の抜熱が悪化し、基板に温度特異点（ホットスポット）が形成されるおそれがある。特に、高電力を使用した高入力プロセスでは、温度特異点が形成されやすい。

【0091】

本実施形態のように、基台１１１０が導電性部材を含む場合、図９及び図１０に示すように基台１１１０の外側面には絶縁膜２５０が形成されてもよい。絶縁膜２５０は、例えば溶射によって形成される。この絶縁膜２５０によって、基台１１１０の外側面から静電チャック１１１１の外側への電力抜けを低減することができ、また基台１１１０と周囲の部品との異常放電を抑制することができる。

【0092】

上述した温度特異点の対策として、図９に示すように絶縁膜２５０の表面に導電膜２５１を設ける。導電膜２５１は、第２の電極層２１２と導通する。また導電膜２５１は、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂに電気的に接続される。そうすると、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂからの第２のバイアスＲＦ電力は、導電膜２５１を介して第２の電極層２１２に供給される。かかる場合、従来のエッジリングバイアス端子が不要となり、省略することができる。従って、上述したプロセス処理時の局所的な抜熱悪化が低減し、基板Ｗにおける温度特異点の形成を抑制することができる。

【0093】

また、図１０に示すように導電膜２５１の表面に絶縁膜２５２を形成してもよい。絶縁膜２５２は例えば溶射によって形成される。かかる場合、基台１１１０と周囲の部品との異常放電を抑制することができる。また、導電膜２５１が例えば金属で形成される場合、当該導電膜２５１の消耗によるプラズマ処理チャンバ１０内の金属汚染を、絶縁膜２５２によって抑制することもできる。

【0094】

他の実施形態において、基台１１１０が絶縁材料で形成される場合、上述した温度特異点の対策として、図１１に示すように基台１１１０の側面に導電膜２５３を設ける。導電膜２５３は、上記導電膜２５１と同様に、第２の電極層２１２と導通し、また第２のバイアスＲＦ電源３２ｂに電気的に接続される。そうすると、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂからの第２のバイアスＲＦ電力は、導電膜２５３を介して第２の電極層２１２に供給される。かかる場合、従来のエッジリングバイアス端子が不要となり、省略することができ、基板Ｗにおける温度特異点の形成を抑制することができる。

【0095】

また、上記絶縁膜２５２と同様に、図１２に示すように導電膜２５３の表面に絶縁膜２５４を形成してもよい。絶縁膜２５４は例えば溶射によって形成される。かかる場合、基台１１１０と周囲の部品との異常放電を抑制することができる。また、導電膜２５３が例えば金属で形成される場合、当該導電膜２５３の消耗によるプラズマ処理チャンバ１０内の金属汚染を、絶縁膜２５４によって抑制することもできる。

【0096】

＜プラズマ分布偏り低減対策＞
基台が導電性部材を含み、基台の下部電極にソースＲＦ電力を供給する場合、当該下部電極に供給されたソースＲＦ電力は静電チャックを通してプラズマ処理空間に抜け出る。例えば、静電チャックにおいてエッジリング載置面が基板載置面より低く、基板側に比べてエッジリング側の誘電体部が薄い、いわゆるハット型の静電チャックの場合、基板側に比べてエッジリング載置面側のインピーダンスが小さくなる。そうすると、エッジリング側からソースＲＦ電力がエッジリング側から多く抜け出て、基板側のソースＲＦ電力と、エッジリング側のソースＲＦ電力にバラツキが生じる。そこで従来、エッジリング載置面の直下にインピーダンス調整用の溶射膜を形成して、エッジリング側からの電力抜けを抑制していた。

【0097】

この点、本実施形態において、上述したようにエッジリング載置面１１１ｂに形成された第２の電極層２１２にソースＲＦ電源３１が接続される場合、ソースＲＦ電力は第２の電極層２１２に直接供給される。このため、従来のようなインピーダンス調整の溶射構造を採用することはできない。そこで、第２の電極層２１２への給電ラインの内部にインピーダンス調整部を設けるのが好ましい。インピーダンス調整部の一例として、例えば真空バリコンが用いられる。かかる場合、第１の電極層２１０に供給されるソースＲＦ電力と、第２の電極層２１２に供給されるソースＲＦ電力のバラツキを抑制することができる。その結果、プラズマ分布の偏りを低減することができる。

【0098】

＜イオンシース厚偏り低減対策＞
上述したソースＲＦ電力のバラツキ（プラズマ分布の偏り）に対する対策と同様に、バイアスＲＦ電力のバラツキ（イオンシース厚の偏り）に対する対策も必要である。例えば、静電チャック内にバイアス電極が設けられ、バイアス電極にバイアスＲＦ電力を供給する場合、当該バイアス電極に供給されたバイアスＲＦ電力は静電チャックを通してプラズマ処理空間に抜け出る。この際、ハット型の静電チャックの場合、基板側に比べてエッジリング載置面側のインピーダンスが小さくなる。そうすると、エッジリング側からバイアスＲＦ電力がエッジリング側から多く抜け出て、基板側のバイアスＲＦ電力と、エッジリング側のバイアスＲＦ電力にバラツキが生じる。

【0099】

この点、本実施形態では、第２の電極層２１２にバイアスＲＦ電力が直接供給されるので、従来のようなインピーダンス調整の溶射構造を採用することはできない。そこで、第２の電極層２１２への給電ラインの内部にインピーダンス調整部を設けるのが好ましい。インピーダンス調整部の一例として、例えば真空バリコンが用いられる。かかる場合、第１の電極層２１０に供給されるバイアスＲＦ電力と、第２の電極層２１２に供給されるバイアスＲＦ電力のバラツキを抑制することができる。その結果、イオンシース厚の偏りを低減することができる。

【0100】

＜第１及び第２の電極層の具体的配置＞
次に、第１の電極層２１０と第２の電極層２１２の具体的配置について説明する。図１３は、第１の電極層２１０と第２の電極層２１２の配置を示す平面図である。図１４は、図１３における一部（点線部Ｃ）を拡大して示す平面図である。図１５は、図１４におけるＡ－Ａ断面図である。

【0101】

基板載置部１１１１ａの基板載置面１１１ａは、シールバンド２００と複数のドット２０１を備える。エッジリング載置部１１１１ｂのエッジリング載置面１１１ｂは、シールバンド２０３を備える。

【0102】

第１の電極層２１０は、径方向外側から環状の第１の電極層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃが設けられた３重構造を有する。また、第１の電極層２１０は、第１の電極層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃと導通し、径方向に延伸する複数の第１の電極層２１０ｄを有する。なお、図１３に示す例では、第１の電極層２１０ｄは４箇所に設けられるが、この第１の電極層２１０ｄの数は限定されない。

【0103】

第１の電極層２１０ａは、図５に示したようにシールバンド２００の上面中央に環状に設けられる。このようにシールバンド２００の上面中央に設けられることが好ましい理由は上述したとおりである。第１の電極層２１０ａは、基板Ｗの裏面と接触する。すなわち、第１の電極層２１０において、基板Ｗへの給電はこの第１の電極層２１０ａを介して行われる。なお、第１の電極層２１０ａと基板Ｗとの接触を確実に行うため、第１の電極層２１０ａは、周囲のシールバンド２００の上面より突出していてもよい。

【0104】

シールバンド２００の径方向内側の第１の伝熱空間２０２には、複数の第１の伝熱ガス供給孔２３０ａが同一円周上に等間隔で設けられる。第１の電極層２１０ｂは、この複数の第１の伝熱ガス供給孔２３０ａと同一円周上に環状に設けられる。また、第１の電極層２１０ｂは、各第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの内側面に設けられた第１の導電膜２３２と導通する。

【0105】

複数の第１の伝熱ガス供給孔２３０ａの径方向内側には、複数の第１のピン挿通孔２３１ａが同一円周上に等間隔で設けられる。第１の電極層２１０ｃは、この複数の第１のピン挿通孔２３１ａと同一円周上に環状に設けられる。また、第１の電極層２１０ｃは、各第１のピン挿通孔２３１ａの内側面に設けられた第１の導電膜２３２と導通する。

【0106】

ここで、仮にドット２０１の上面に第１の電極層２１０を設けた場合、上述したように当該第１の電極層２１０上では基板Ｗの吸着力が低下する。そこで本実施形態では、第１の電極層２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄは、ドット２０１の上面には設けない。なお、図１４及び図１５に示した例では、第１の電極層２１０ｂ、２１０ｃはドット２０１の周囲に設けられたが、ドット２０１とドット２０１の間に設けてもよい。

【0107】

第２の電極層２１２は、環状の第２の電極層２１２ａと、第２の電極層２１２ａと第２の導電膜２３６を導通させるための第２の電極層２１２ｂと有する。

【0108】

第２の電極層２１２ａは、シールバンド２０３の上面中央に環状に設けられる。このようにシールバンド２０３の上面中央に設けられることが好ましい理由は上述したとおりである。第２の電極層２１２ａは、エッジリング１１２の裏面と接触する。すなわち、第２の電極層２１２において、エッジリング１１２への給電はこの第２の電極層２１２ａを介して行われる。なお、第２の電極層２１２ａとエッジリング１１２との接触を確実に行うため、第２の電極層２１２ａは、周囲のシールバンド２０３の上面より突出していてもよい。

【0109】

シールバンド２０３の径方向外側の第２の伝熱空間２０４には、複数の第２の伝熱ガス供給孔２３３ａと複数の第２のピン挿通孔２３４ａが同一円周上に等間隔で設けられる。第２の電極層２１２ｂは、第２の電極層２１２から径方向に延伸し、各第２の伝熱ガス供給孔２３３ａの内側面と第２のピン挿通孔２３４ａの内側面に設けられた第２の導電膜２３６と導通する。

【0110】

なお、上記実施形態は、第１の電極層２１０と第２の電極層２１２の配置の一例であり、これら第１の電極層２１０と第２の電極層２１２の配置は任意に設定できる。例えば図１６に示すように、シールバンド２００上の第１の電極層２１０ａは分割されていてもよい。また例えば図１７に示すように、シールバンド２００上の第１の電極層２１０ａは一点に設けれられていてもよい。但し、基板面内におけるプラズマ処理の均一性を鑑みると、第１の電極層２１０と第２の電極層２１２は、対称性をもって配置されるのが好ましい。

【0111】

＜吸着シーケンス＞
次に、本実施形態における吸着シーケンスの一例について説明する。図１８は、エッジリング１１２の吸着シーケンスの一例を示す説明図である。

【0112】

（ステップＳ１：仮吸着）
先ず、ステップＳ１においてエッジリング１１２の仮吸着を行う。図１８（ａ）に示すように仮吸着では、第４の吸着用電源３３ｄから第２の吸着電極層２１３に第４の吸着電力が供給され、第４の吸着電圧Ａ４、例えば＋３ｋＶが印加される。そうすると、静電チャック１１１１のエッジリング載置部１１１１ｂの誘電分極により、当該エッジリング載置部１１１１ｂのエッジリング載置面１１１ｂ側がプラスに帯電する。

【0113】

また、第２の電極層２１２は接地電位に接続される。そうすると、エッジリング載置部１１１１ｂのエッジリング載置面１１１ｂ側のプラスの電荷に引き寄せられて、プラズマからエッジリング１１２に電子が供給され、エッジリング１１２がマイナスに帯電する。そして、エッジリング載置面１１１ｂ（プラスの電荷）とエッジリング１１２の裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、エッジリング１１２がエッジリング載置面１１１ｂに仮吸着される。

【0114】

なお、エッジリング１１２を仮吸着する方法は、本実施形態に限定されない。例えば、第２の吸着電極層２１３に第４の吸着電力を供給し、第４の吸着電圧Ａ４に印加するとともに、第２の電極層２１２をフローティング電位に接続してもよい。そして、プラズマ処理チャンバ１０内をガスで一定圧力に維持すると、ガスを介して、接地電位に接続されたプラズマ処理チャンバ１０からエッジリング１１２に電子が供給される。そうすると、エッジリング載置面１１１ｂ（プラスの電荷）とエッジリング１１２の裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、エッジリング１１２がエッジリング載置面１１１ｂに仮吸着される。

【0115】

なお、プラズマ処理チャンバ１０内を大気雰囲気から真空雰囲気まで真空引きした際にエッジリング１１２が動くことを抑制するため、大気雰囲気の条件でもエッジリング１１２を吸着しておく必要がある。このため、本吸着の前に仮吸着を行う。

【0116】

（ステップＳ２：本吸着）
次に、ステップＳ２においてエッジリング１１２の本吸着を行う。上述したように第２の電極層２１２上ではエッジリング１１２の吸着力が低下するため、当該エッジリング１１２の本吸着を行う。

【0117】

図１８（ｂ）に示すように本吸着では、第４の吸着用電源３３ｄから第２の吸着電極層２１３への第４の吸着電力の供給を継続し、第４の吸着電圧Ａ４、例えば＋３ｋＶが印加される。また、第３の吸着用電源３３ｃから第２の電極層２１２に第３の吸着電力が供給され、第３の吸着電圧Ａ３、例えば－３ｋＶが印加される。そうすると、エッジリング１１２と第２の吸着電極層２１３に６ｋＶ（＝｜Ａ３｜＋｜Ａ４｜）の電圧を生じさせることができる。従って、第３の吸着用電源３３ｃと第４の吸着用電源３３ｄの簡易的な電源２台を用いることで、エッジリング１１２の吸着力を大きくすることができる。

【0118】

（ステップＳ３：プラズマ処理）
次に、ステップＳ３においてプラズマ処理を行う。図１８（ｃ）に示すようにプラズマ処理時には、本吸着が継続される。すなわち、第４の吸着用電源３３ｄから第２の吸着電極層２１３への第４の吸着電力の供給を継続し、第４の吸着電圧Ａ４、例えば＋３ｋＶが印加される。また、第３の吸着用電源３３ｃから第２の電極層２１２への第３の吸着電力の供給を継続し、第３の吸着電圧Ａ３、例えば－３ｋＶが印加される。

【0119】

さらにプラズマ処理時には、第２のバイアスＲＦ電源３２ｂから第２の電極層２１２に第２のバイアスＲＦ電力が供給され、第２のバイアスＲＦ電圧Ｂ２が印加される。すなわち、第２の電極層２１２には、第２のバイアスＲＦ電力と第３の吸着電力が重畳して供給される。

【0120】

また、プラズマ生成用のソースＲＦ電力は、ソースＲＦ電源３１から基台１１１０の下部電極に供給されてもよいし、ソースＲＦ電源３１から第２の電極層２１２に供給されてもよい。後者の場合、第２の電極層２１２には、第２のバイアスＲＦ電力、第３の吸着電力及びソースＲＦ電力が重畳して供給される。

【0121】

なお、基板Ｗの吸着シーケンスも、上述したエッジリング１１２の吸着シーケンスと同様である。すなわち、ステップＳ１の仮吸着では、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１に第２の吸着電力が供給され、第２の吸着電圧Ａ２が印加される。また、第１の電極層２１０は接地電位に接続される。そうすると、基板載置面１１１ａ（プラスの電荷）と基板Ｗの裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、基板が基板載置面１１１ａに仮吸着される。

【0122】

次に、ステップＳ２の本吸着では、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１への第２の吸着電力の供給を継続し、第２の吸着電圧Ａ２が印加される。また、第１の吸着用電源３３ａから第１の電極層２１０に第１の吸着電力が供給され、第１の吸着電圧Ａ１が印加される。そうすると、基板Ｗと第１の吸着電極層２１１に｜Ａ１｜と｜Ａ２｜を足し合わせた電圧を生じさせることができる。従って、基板Ｗの吸着力を大きくすることができる。

【0123】

次に、ステップＳ３のプラズマ処理では、基板Ｗの本吸着が継続される。すなわち、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１への第２の吸着電力の供給を継続し、第２の吸着電圧Ａ２が印加される。また、第１の吸着用電源３３ａから第１の電極層２１０への第１の吸着電力の供給を継続し、第１の吸着電圧Ａ１が印加される。

【0124】

さらにプラズマ処理時には、第１のバイアスＲＦ電源３２ａから第１の電極層２１０に第１のバイアスＲＦ電力が供給され、第１のバイアスＲＦ電圧Ｂ１が印加される。すなわち、第１の電極層２１０には、第１のバイアスＲＦ電力と第１の吸着電力が重畳して供給される。

【0125】

また、プラズマ生成用のソースＲＦ電力は、ソースＲＦ電源３１から基台１１１０に供給されてもよいし、ソースＲＦ電源３１から第１の電極層２１０に供給されてもよい。後者の場合、第１の電極層２１０には、第１のバイアスＲＦ電力、第１の吸着電力及びソースＲＦ電力が重畳して供給される。

【0126】

なお、吸着シーケンスは本実施形態に限定されない。以下、吸着シーケンスの種々の例について説明する。なお、下記第１～第３の例では、比較のために時間軸を合わせて説明する。

【0127】

＜吸着シーケンスの第１の例＞
図１９に示すように第１の例においては、先ず、プラズマ処理チャンバ１０内にガスを供給する（時間Ｔ１）。

【0128】

次に、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１に第２の吸着電力を供給する（時間Ｔ２）。時間Ｔ２では、ガスを介して、接地電位に接続されたプラズマ処理チャンバ１０からエッジリングに電子が供給される。そして、基板載置面１１１ａ（プラスの電荷）と基板Ｗの裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、基板Ｗが基板載置面１１１ａに仮吸着される。この仮吸着では基板Ｗに供給される電子が少なく、吸着力は小さい。

【0129】

次に、ソースＲＦ電源３１から基台１１１０の下部電極にソースＲＦ電力を供給する（時間Ｔ３）。時間Ｔ３ではプラズマが生成され、当該プラズマから基板Ｗに電子が供給される。そして、基板載置面１１１ａ（プラスの電荷）と基板Ｗの裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、基板Ｗが基板載置面１１１ａに本吸着される。この本吸着では基板Ｗに十分な量の電子が供給され、吸着力は大きい。

【0130】

＜吸着シーケンスの第２の例＞
図２０に示すように第２の例においては、先ず、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１に第２の吸着電力を供給する（時間Ｔ２）。時間Ｔ２では、第１の電極層２１０は接地電位に接続される。そうすると、接地電位から基板Ｗに電子が供給され、基板Ｗがマイナスに帯電する。そして、基板載置面１１１ａ（プラスの電荷）と基板Ｗの裏面（マイナスの電荷）間の電位差でクーロン力が作用して、基板Ｗが基板載置面１１１ａに本吸着される。なお、この時間Ｔ２における基板Ｗの本吸着は、図１８に示した上記実施形態におけるステップＳ１の仮吸着と同様である。

【0131】

かかる場合、第１の例と異なり、ガスやソースＲＦ電力に依存することなく基板Ｗを本吸着することができる。

【0132】

なお、第２の例において、エッジリング１１２の吸着シーケンスも、基板Ｗの吸着シーケンスと同様である。

【0133】

＜吸着シーケンスの第３の例＞
図２１に示す第３の例においては、先ず、第２の吸着用電源３３ｂから第１の吸着電極層２１１に第２の吸着電力を供給する（時間Ｔ２）。時間Ｔ２では、第１の電極層２１０は接地電位に接続される。そうすると、第２の例と同様に、基板Ｗが基板載置面１１１ａに本吸着される。

【0134】

次に、第１の吸着用電源３３ａから第１の電極層２１０に第１の吸着電力を供給する（時間Ｔ３）。この第１の吸着電力により印加される第１の吸着電圧と、上記第２の吸着電力により印加される第２の吸着電圧は正負逆である。そうすると、基板載置面１１１ａ（プラスの電荷）と基板Ｗの裏面（マイナスの電荷）間の電位差を拡大して、基板Ｗの吸着力を大きくすることができる。なお、この時間Ｔ３における基板Ｗの吸着は、図１８に示した上記実施形態におけるステップＳ２の本吸着と同様である。

【0135】

なお、第３の例において、エッジリング１１２の吸着シーケンスも、基板Ｗの吸着シーケンスと同様である。

【0136】

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。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。

【0137】

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。

【0138】

なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
前記基台の上面に配置され、基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える静電チャックと、
前記基板載置部に給電する第１の給電部と、前記エッジリング載置部に給電する第２の給電部の少なくともいずれか一方と、
を備え、
前記第１の給電部は、
前記基板載置部の基板載置面に形成される第１の電極層と、
前記基板載置部内において、前記第１の電極層の下方に配置される第１の吸着電極層と、
前記第１の電極層に電気的に接続される第１のバイアス電源と、
を備え、
前記第２の給電部は、
前記エッジリング載置部のエッジリング載置面に形成される第２の電極層と、
前記エッジリング載置部内において、前記第２の電極層の下方に配置される第２の吸着電極層と、
前記第２の電極層に電気的に接続される第２のバイアス電源と、
を備える、プラズマ処理装置。
（２）
前記第１の電極層は、平面視において、前記第１の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、前記（１）に記載のプラズマ処理装置。
（３）
前記第２の電極層は、平面視において、前記第２の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、前記（１）又は（２）に記載のプラズマ処理装置。
（４）
前記第１の電極層は、前記基板載置面の外周側に形成される、前記（１）～（３）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（５）
前記第１の電極層は、側面視において、前記基板載置面のシールバンドの上面中央に形成される、前記（４）に記載のプラズマ処理装置。
（６）
前記第１の給電部は、前記第１の電極層に電気的に接続される第１の吸着用電源を備える、前記（１）～（５）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（７）
前記第１の給電部は、前記第１の吸着電極層に電気的に接続される第２の吸着用電源を備える、前記（６）に記載のプラズマ処理装置。
（８）
前記第１の給電部は、前記第１の電極層に電気的に接続される第１のプラズマ生成用電源を備える、前記（１）～（７）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（９）
前記第２の給電部は、前記第２の電極層に電気的に接続される第３の吸着用電源を備える、前記（１）～（８）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（１０）
前記第２の給電部は、前記第２の吸着電極層に電気的に接続される第４の吸着用電源を備える、前記（９）に記載のプラズマ処理装置。
（１１）
前記第２の給電部は、前記第２の電極層に電気的に接続される第２のプラズマ生成用電源を備える、前記（１）～（１０）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（１２）
前記基板載置部は、少なくとも１つの第１の貫通孔を備え、
前記第１の貫通孔の内側面には、前記第１の電極層と導通する第１の導電膜が形成される、前記（１）～（１１）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（１３）
前記基台は、導電性材料で形成され、
前記基台と前記第１の導電膜は電気的に接続される、前記（１２）に記載のプラズマ処理装置。
（１４）
前記エッジリング載置部は、少なくとも１つの第２の貫通孔を備え、
前記第２の貫通孔の内側面には、前記第２の電極層と導通する第２の導電膜が形成される、前記（１）～（１３）のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
（１５）
基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える誘電体部と、
前記基板載置部に設けられた第１の電極部と、前記エッジリング載置部に設けられた第２の電極部の少なくともいずれか一方と、
を備え、
前記第１の電極部は、
前記基板載置部の基板載置面に形成される第１のバイアス電極層と、
前記基板載置部内において、前記第１のバイアス電極層の下方に配置される第１の吸着電極層と、
を備え、
前記第２の電極部は、
前記エッジリング載置部のエッジリング載置面に形成される第２のバイアス電極層と、
前記エッジリング載置部内において、前記第２のバイアス電極層の下方に配置される第２の吸着電極層と、
を備える、静電チャック。
（１６）
前記第１のバイアス電極層は、平面視において、前記第１の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、前記（１５）に記載の静電チャック。
（１７）
前記第２のバイアス電極層は、平面視において、前記第２の吸着電極層と重なり合わない領域を有する、前記（１５）又は（１６）に記載の静電チャック。
（１８）
前記第１のバイアス電極層は、前記基板載置面の外周側に形成される、前記（１５）～（１７）のいずれかに記載の静電チャック。
（１９）
前記第１のバイアス電極層は、側面視において、前記基板載置面のシールバンドの上面中央に形成される、前記（１８）に記載の静電チャック。
（２０）
前記基板載置部は、少なくとも１つの第１の貫通孔を備え、
前記第１の貫通孔の内側面には、前記第１のバイアス電極層と導通する第１の導電膜が形成される、前記（１５）～（１９）のいずれかに記載の静電チャック。
（２１）
前記エッジリング載置部は、少なくとも１つの第２の貫通孔を備え、
前記第２の貫通孔の内側面には、前記第２のバイアス電極層と導通する第２の導電膜が形成される、前記（１５）～（２０）のいずれかに記載の静電チャック。
（２２）
プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基台と、
前記基台の上面に配置され、基板載置部、及び前記基板載置部に載置された基板を囲むエッジリングを載置するエッジリング載置部を備える静電チャックと、
前記基板載置部の基板載置面に形成される電極層と、
前記基板載置部内において、前記電極層の下方に配置される吸着電極層と、
前記電極層に電気的に接続されるバイアス電源と、
前記電極層に電気的に接続される第１の吸着用電源と、
前記吸着電極層に電気的に接続される第２の吸着用電源と、
を備え、
前記プラズマ処理方法は、
前記第２の吸着用電源から前記吸着電極層に第２の吸着電力を供給して、基板を前記基板載置部に仮吸着する工程と、
前記第１の吸着用電源から前記電極層に第１の吸着電力を供給するとともに、前記第２の吸着用電源から前記吸着電極層に前記第２の吸着電力を供給して、基板を前記基板載置部に本吸着する工程と、
前記バイアス電源から前記電極層にバイアス電力を供給して、基板にプラズマ処理を行う工程と、
を含む、プラズマ処理方法。

【符号の説明】

【0139】

１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１１２ エッジリング
１１１０ 基台
１１１１ 静電チャック
１１１１ａ 基板載置部
１１１１ｂ エッジリング載置部
２１０ 第１の電極層
２１１ 第１の吸着電極層
２１２ 第２の電極層
２１３ 第２の吸着電極層
３２ａ 第１のバイアスＲＦ電源
３２ｂ 第２のバイアスＲＦ電源
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】