JP2014027159A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体部材の基板載置部の基板載置面の上端と基板の下面との間の接触領域に、プラズマ処理中に発生する反応生成物が入り込むことを抑制する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、基板Ｗのプラズマ処理を実行するチャンバ１２と、チャンバ１２内に設けられ、基板Ｗが載置される基板載置部３０ｂを備える誘電体部材３０と、誘電体部材３０に内蔵され、基板Ｗを基板載置部３０ｂに静電吸着する電極３４とを有する。誘電体部材３０の基板載置部３０ｂが、基板Ｗの下面Ｗａが載置される基板載置面３０ｅと、基板載置面３０ｅの上端の外縁から下方に延在する第１の側壁部３０ｊと、第１の側壁部３０ｊの上端に比べて低い高さ位置から下方に延在する第２の側壁部３０ｄとを備え、基板Ｗが載置された基板載置部３０ｂを上方から見た場合、基板載置部３０ｂの中心部３０ｍに対して第１の側壁部３０ｊが基板Ｗの外周端Ｗｃおよび第２の側壁部３０ｄより内側に位置する。
【選択図】図８

Description

本発明は、基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。

従来より、減圧されたチャンバ内において基板をプラズマ処理することが行われている。基板は、チャンバ内に設けられた誘電体部材に載置された状態でプラズマ処理される。例えば、特許文献１に記載のプラズマ処理装置の場合、基板が、誘電体部材の上面に形成された島状（凸状）の基板載置部の基板載置面に載置される。基板載置部に内蔵されているＥＳＣ電極に電圧を印加することにより、基板が基板載置部の基板載置面に静電吸着される。

また、誘電体部材の基板載置部の基板載置面は、ヘリウムガスなどの伝熱ガスが充満される凹状の伝熱ガス収容部を備える。基板が基板載置部の基板載置面の上端（伝熱ガス収容部以外の基板載置面の部分）に静電吸着されている状態のとき、伝熱ガス収容部は密閉状態となり、この密閉状態の伝熱ガス収容部に伝熱ガスが充満される。密閉状態の伝熱ガス収容部に充満された伝熱ガスを介して、プラズマ処理によって高温状態の基板から基板載置部に熱が移動する。その結果、基板が冷却される。

特許第４３６１０４５号公報

ところで、プラズマ処理中において、例えば、エッチングガスや基板上の薄膜やマスクに含まれる成分由来の反応生成物（デポ）が発生することがある。特許文献１に記載のプラズマ処理装置の場合、島状の基板載置部の側壁部に沿って反応生成物が堆積しやすい。基板載置部の側壁部に沿う反応生成物の堆積は、基板載置部に載置された基板の外周端と基板を搬送するトレイとの隙間（入り組んだ部位）に反応生成物が入り込み、その反応生成物が基板載置部の側壁部に付着し、堆積していくことによって生じる。

この基板載置部の側壁部に沿って堆積した反応生成物が、基板載置面の上端と基板の下面との間の接触領域に入り込むことがある。基板載置面の上端と基板の下面との間の接触領域に反応生成物が入り込むと、基板が基板載置面に適切に静電保持されなくなる。または、基板が基板載置面に静電保持されても、基板の下面と基板載置面との接触領域に隙間が生じる。その結果、例えば、基板載置面の上端と基板の下面との間から伝熱ガス収容部内の伝熱ガスが漏れ、基板の冷却性が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、誘電体部材の基板載置部の基板載置面の上端と基板の下面との間の接触領域に、プラズマ処理中に発生する反応生成物が入り込むことを抑制することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、
基板のプラズマ処理を実行する減圧可能なチャンバと、
チャンバ内に設けられ、基板が載置される基板載置部を備える誘電体部材と、
誘電体部材に内蔵され、基板を基板載置部に静電吸着するための電極とを有し、
誘電体部材の基板載置部が、基板の下面が載置される基板載置面と、基板載置面の上端の外縁から下方に延在する第１の側壁部と、第１の側壁部の上端に比べて低い高さ位置から下方に延在する第２の側壁部とを備え、
基板が載置された状態の基板載置部を上方から見た場合、基板載置部の中心部に対して第１の側壁部が基板の外周端および第２の側壁部より内側に位置する、プラズマ処理装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
第１の側壁部が、基板載置部の内部側に向かって凸状に湾曲する湾曲部を備える、第１の態様に記載のプラズマ処理装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
誘電体部材の基板載置部が、第１の側壁部の下端から第２の側壁部の上端に向かう平面部を備える、第１の態様に記載のプラズマ処理装置が提供される。

本発明の第４の態様によれば、
誘電体部材の基板載置部の基板載置面が通過可能であって厚み方向に貫通する基板収容孔と、基板収容孔に収容された基板の下面の外周縁部分を支持する基板支持部とを備え、チャンバに搬入搬出可能なトレイを有し、
誘電体部材の基板載置部は、トレイの基板収容孔の内周面と誘電体部材の基板載置部の第２の側壁部とが対向するようにトレイを誘電体部材に配置可能に、且つ、基板を収容した状態のトレイが誘電体部材に配置されたときに基板がトレイの基板支持部から離間した状態で誘電体部材の基板載置部の基板載置面上に載置されるように構成されている、第１から第３の態様のいずれか一に記載のプラズマ処理装置が提供される。

本発明の第５の態様によれば、
電極が、誘電体部材の基板載置部の基板載置面と平行に延在し、上方視で外縁に規則的な凹凸形状を備える、第１から第４の態様にいずれか一に記載のプラズマ処理装置が提供される。

本発明の第６の態様によれば、
減圧されたチャンバ内で基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
チャンバ内に設けられ、基板の下面が載置される基板載置面、基板載置面の上端の外縁から下方に延在する第１の側壁部、および第１の側壁部の上端に比べて低い高さ位置から下方に延在する第２の側壁部を備える基板載置部を有する誘電体部材と、
誘電体部材に内蔵され、基板を基板載置部に静電吸着するための電極とを用意し、
上方から見た場合に、基板載置部の中心部に対して誘電体部材の基板載置部の第１の側壁部が基板の外周端および第２の側壁部より内側に位置するように、誘電体部材の基板載置部上に基板を載置し、
誘電体部材の基板載置部上に載置された基板を、誘電体部材に内蔵された電極に電圧を印加することによって誘電体部材に静電的に吸着させる、プラズマ処理方法が提供される。

本発明によれば、誘電体部材の基板載置部の基板載置面の上端と基板の下面との間の接触領域に、プラズマ処理中に発生する反応生成物が入り込むことが抑制される。

本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成図 トレイ、基板、およびステージの概略的斜視図 トレイ、基板、およびステージの概略的斜視図（トレイ載置状態） トレイおよびステージの部分断面図 トレイおよびステージの部分断面図（トレイ載置状態） トレイおよびステージの一部の上面図 別の実施の形態のトレイの概略的斜視図 トレイの基板支持部が位置する部分における、トレイおよびステージの部分拡大断面図（トレイ載置状態） トレイの基板支持部が位置しない部分における、トレイおよびステージの部分拡大断面図（トレイ載置状態） 比較例および実施例の誘電体部材の基板載置部の部分拡大断面図 別の実施の形態の誘電体部材の基板載置部の部分拡大断面図 別の実施の形態の誘電体部材の記載載置部の部分拡大断面図 別の実施の形態のトレイおよびステージの部分拡大断面図 別の実施の形態のステージと、対応するトレイの部分断面図 図１３に示すトレイおよびステージの部分拡大断面図 別の実施の形態の誘電体部材の一部の上面図 別の実施の形態の誘電体部材の一部の上面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成図であり、具体的には、プラズマ処理装置の一例である、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置の構成を示している。

ドライエッチング装置１０は、基板Ｗに対してプラズマ処理を実行する処理室を構成するチャンバ（真空容器）１２と、チャンバ１２の上端開口を閉鎖し、石英等からなる誘電体から作製された天板１４と、天板１４上に配置されたＩＣＰコイル１６とを有する。

ＩＣＰコイル５にはマッチング回路を備える第１の高周波電源部１８が電気的に接続されている。

天板１４と対向するチャンバ１２内の底部には、バイアス電圧が印加される下部電極として機能し、および基板Ｗを保持する保持台として機能するステージ２０が配置されている。

チャンバ１２には、例えばロードドック室（図示せず）と連通する開閉可能な搬入出口（図示せず）が設けられている。この搬入出口を介して、基板Ｗを収容した状態のトレイ２２が、トレイ搬送機構（図示せず）によってチャンバ１２内に対して搬入搬出される。

また、チャンバ１２には、エッチング用のガスをチャンバ１２内に導入するためのガス導入口２４が設けられている。このガス導入口２４を介して、例えば、例えば、ＢＣｌ_３、Ｃｌ_２、Ａｒ、Ｏ_２、ＣＦ_４などのガスがチャンバ１２内に導入される。さらに、チャンバ３には排気口２６が設けられており、排気口２６には、チャンパ１２内を減圧するための真空ポンプやチャンバ１２内の圧力を制御する圧力制御弁等から構成される圧力制御部２８が接続されている。

ここからは、基板Ｗを収容したトレイ２２と、トレイ２２が載置されるステージ２０の詳細について説明する。

図２および図３は、基板Ｗ、トレイ２２、およびステージ２０の概略的斜視図である。また、図４Ａおよび図４Ｂは、トレイ２２およびステージ２０の部分断面図である。さらに、図５は、トレイ２２およびステージ２０の一部の上面図である。

図２および図４Ａは、基板Ｗを収容したトレイ２２がステージ２０に載置される前の状態を示している。図２に示すように、本実施の形態の場合、基板Ｗは円板状である。また、トレイ２２も円板状である。なお、基板Ｗやトレイ２２の形状は、円板状に限定されず、矩形状等の多角形状であってもよい。

トレイ２２は、トレイ２２の上面２２ａから下面２２ｂに向かって貫通し、基板Ｗを収容する基板収容孔２２ｃと、基板収容孔２２ｃに収容された基板Ｗを支持する爪状の複数の基板支持部２２ｄとを有する。

トレイの基板収容孔２２ｃは、基板Ｗが収容できる大きさに形成されている。基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分を支持する複数の基板支持部２２ｄは、基板収容孔２２ｃの内周面からその中心に向かって突出するように形成されている。また、基板支持部２２ｄは、基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分と当接するテーパー部２２ｅを備える。テーパー部２２ｅは、トレイ２２の上面２２ａ側から下面２２ｂ側に延在しつつ、基板収容孔２２ｃの中心に向かって延在する傾斜面で構成されている。

トレイ２２による基板Ｗの搬送時、複数の基板支持部２２ｄが基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分を支持することにより、基板Ｗは、トレイ２２の基板収容孔２２ｃを通過することなく、基板収容孔２２ｃ内に収容される。また、基板支持部２２ｄのテーパー部２２ｅが基板Ｗを支持することにより、基板Ｗの中心が、基板収容孔２２ｃの中心に位置合わせされうる（センタリングされる）。

なお、基板Ｗの下面Ｗａを支持するトレイの基板支持部は、図２に示すトレイ２２の基板支持部２２ｄのように爪状に限らない。例えば、図６に示す別の実施の形態に係るトレイ２２’のように、基板収容孔２２ｃ’の内周面からその中心に向かって突出し、基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分を全体的に支持する環状の基板支持部２２ｄ’であってもよい。

一方、ステージ２０は、図２に示すように、その上部に、セラミックス等の誘電材料から作製され、基板Ｗおよびトレイ２２が載置される誘電体部材３０と、基板Ｗを収容したトレイ２２の誘電体部材３０に対する水平方向位置を位置合わせるためのガイドリング３２とを有する。

ガイドリング３２は、環状であって、下端開口の径が上端開口の径に比べて小さいテーパー状の内周面３２ａを備える。ガイドリング３２のテーパー状の内周面３２ａがテーパー状に形成されたトレイ２２の側面２２ｆに係合することにより、トレイ２２が誘電体部材３０に対して位置合わせされた状態で載置される。なお、上面視（上方視）で、トレイ２２の中心に対するトレイ２２の向きは、センサ等によって検出されるトレイ２２の外周に形成されたノッチ２２ｇ等の特徴部（マーク）に基づいて位置合わせされる。

ステージ２０の誘電体部材３０は、その上面で構成されてトレイ２２を支持するトレイ支持部３０ａと、上面上に形成されて基板Ｗの下面Ｗａが載置される島状（凸状）の基板載置部３０ｂと、トレイ２２の基板支持部２２ｄを収容するための凹部３０ｃとを備える。凹部３０ｃは、基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄ（特許請求の範囲に記載の「第２の側壁部」に対応）に形成されている。

図３および図４Ｂは、ガイドリング３２によって位置合わせされた状態でトレイ２２が誘電体部材３０に載置された状態（例えば基板Ｗのプラズマ処理時の状態）を示している。

図３に示すようにガイドリング３２によって位置合わせされた状態でトレイ２２が誘電体部材３０に載置された状態のときに、誘電体部材３０のトレイ支持部３０ａが、図４Ｂに示すように、トレイ２２の下面２２ｂを支持するように構成されている。また、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂが、トレイ２２の基板収容孔２２ｃに下面２２ｂ側から進入し、基板Ｗの下面Ｗａを支持するように構成されている。すなわち、トレイ２２の基板収容孔２２ｃの内周面と誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄと対向する。さらに、誘電体部材３０の溝形状の凹部３０ｃが、トレイ２２の基板支持部２２ｄを収容するように構成されている。

トレイ支持部３０ａから基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅまでの距離である基板Ｗの下面Ｗａが載置される基板載置面３０ｅまでの高さは、トレイ支持部３０ａに支持された状態におけるトレイ２２の基板支持部２２ｄが基板載置部３０に載置された状態の基板Ｗの下面Ｗａから離間するような高さに設定されている。

また、ステージ２０は、図４Ａや図４Ｂに示すように、基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅに載置された基板Ｗを静電吸着するためのＥＳＣ電極（静電吸着用電極）３４を有する。ＥＳＣ電極３４は、基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅの近傍に、且つ基板載置面３０ｅと平行に延在するように、基板載置部３０ｂに内蔵されている。このＥＳＣ電極３４に直流電圧を印加するＥＳＣ駆動電源部３６が、ドライエッチング装置１０に設けられている。ＥＳＣ駆動電源部３６がＥＳＣ電極３４に直流電圧を印加することによって静電吸着力が発生し、基板Ｗが、ＥＳＣ電極３４が内蔵された誘電体部材３０の基板載置部３０ｂに保持される。

基板載置部３０ｂに内蔵されているＥＳＣ電極３４はまた、図５に点線に示すように、上方視で、その外縁に規則的な凹凸形状を備える。具体的には、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄとＥＳＣ電極３４の外縁との距離が規則的に変化するように、ＥＳＣ電極３４は形成されている。

図５に示すように、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄは、トレイ２２の基板支持部２２ｃを収容する溝形状の凹部３０ｃを除いて、上方視で基板Ｗの外周端Ｗｃとほぼ重なるように構成されている。

このような基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｄに基板Ｗの下面Ｗａ全体を静電吸着することを考慮すると、ＥＳＣ電極３４は、基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄ近傍まで延在する形状が好ましい。しかし、ＥＳＣ電極３４の外縁が基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄに接近しすぎると、ＥＳＣ電極３４に流れるもれ電流が側壁部３０ｄを介して基板載置部３０ｂの外部に漏れる（プラズマ処理中にプラズマ側から電子がＥＳＣ電極３４側に侵入してくる）おそれがある。したがって、ＥＳＣ電極３４を流れる電流の側壁部３０ｄを介する基板載置部３０ｂ外部への漏れを抑制しつつ、基板Ｗの下面Ｗａ全体を基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅに静電吸着するために、ＥＳＣ電極３４は、上方視でその外縁が規則的な凹凸形状になるように形成されている。

なお、図５に示すＥＳＣ電極３４の外縁は、トレイ２２の基板支持部２２ｄを収容する溝形状の凹部３０ｃ近傍を除いて、歯車形状であるが、他の形状であってもよい。例えば、波形状であってもよい。

また、さらにトレイ２２が載置される誘電体部材３０のトレイ支持部３０ａの上端近傍にＥＳＣ電極を配置することにより、トレイ２２を誘電体部材３０に静電吸着するようにしてもよい。それにより、プラズマ処理によって高温状態のトレイ２２から誘電体部材３０に熱がより移動し易くなり、トレイ２２の冷却が促進される。

さらに、ステージ２０は、プラズマ処理中に、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂに保持された基板Ｗを冷却するように構成されている。そのために、図５に示すように、基板Ｗを冷却するための伝熱ガスが充満される凹状の伝熱ガス収容部３０ｆが、基板Ｗの下面Ｗａが載置される基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅに形成されている。基板ＷがＥＳＣ電極３４によって基板載置面３０ｂに静電吸着された状態のとき、伝熱ガス収容部３０ｆは密閉状態にされる。具体的には、深さが例えば１００μｍの凹部状の伝熱ガス収容部３０ｆを画定し、基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄ、側壁部３０ｊに沿って設けられた二重壁状の二重シール部３０ｇの上端が、基板Ｗの下面Ｗａに当接することにより、伝熱ガス収容部３０ｆは密閉状態にされる。なお、図５において、基板Ｗの下面Ｗａと当接する基板載置面３０ｅの部分がクロスハッチングされている。

なお、二重シール部３０ｇによって支持される基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分以外の中央部分を支持するために、伝熱ガス収容部３０ｆに円柱状の複数の突起３０ｈが設けられている。

図１に示すように、ステージ２０は、基板Ｗの下面Ｗａと基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅの上端（すなわち、シール部３０ｇの上端）とが当接することによって密閉状態にされた伝熱ガス収容部３０ｆに電熱ガスを充填するための伝熱ガス供給回収路３８を有する。伝熱ガス供給回収路３８は、伝熱ガス収容部３０ｆに充填する伝熱ガス量を制御する伝熱ガス制御部４０に接続されている。

伝熱ガス収容部３０ｆに充填された伝熱ガスを介して、プラズマ処理によって高温状態の基板Ｗから誘電体部材３０に熱が移動する。それにより、基板Ｗが冷却される。

さらにまた、ステージ２０は、誘電体部材３０のトレイ支持部３０ａに載置された状態のトレイ２２を下方から押し上げてトレイ２２とともに基板Ｗを上昇させる複数の押し上げロッド４２を有する。複数の押し上げロッド４２を上下方向に進退させる駆動機構４４が設けられている。

トレイ搬送機構（図示せず）によってプラズマ処理される前の基板Ｗを収容した状態のトレイ２２がチャンバ１２内に搬入されるとき、駆動機構４４は、押し上げロッド４２の先端が誘電体部材３０の上面（トレイ支持部３０ａ）から突出するように押し上げロッド４２を上方向に前進させる。トレイ搬送機構が押し上げロッド４２の先端にトレイ２２を載置すると、駆動機構４４は、押し上げロッド４２をステージ２０の誘電体部材３０内に後退させる。これにより、トレイ２２が誘電体部材３０のトレイ支持部３０ａ上に載置され、基板Ｗが基板載置部３０ｂ上に載置される。

プラズマ処理された後の基板Ｗを収容した状態のトレイ２２がトレイ搬送機構（図示せず）によってチャンバ１２内から搬出される動作のとき、駆動機構４４は、押し上げロッド４２を上方向に前進させることによってトレイ２２をステージ２０の誘電体部材３０から離間させた後、トレイ搬送機構がトレイ２２を回収する高さに上昇させる。

加えて、ステージ２０は、図１に示すように、誘電体部材３０の下方に配置されて、バイアス電圧が印加される下部電極として機能する金属ブロック４６と、誘電体部材３０と金属ブロック４６との外周を覆う絶縁部材４８と、絶縁部材４８の外周を覆う金属製のシールド部材４７とを有する。

ステージ２０の金属ブロック４６は、ＩＣＰコイル１６と協働してチャンバ１２内にて基板Ｗのプラズマ処理を実行するための下部電極であって、マッチング回路を備える第２の高周波電源部４９に電気的に接続されている。第２の高周波電源部４９は、金属ブロック４６にバイアス電圧を印加する。

また、誘電体部材３０が上部に配置された金属ブロック４６内には、金属ブロック４６を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路４６ａが形成されている。冷却ユニット５４が、温度調節された冷媒を金属ブロック４６の冷媒流路４６ａに供給する。これにより、ステージ２０の誘電体部材３０上に載置される基板Ｗとトレイ２２とが冷却される。

このようなドライエッチング装置１０によれば、基板Ｗはトレイ２２に収容された状態で、チャンバ1２内に搬入され、ステージ２０に載置される。具体的には、図４Ｂに示すように、基板Ｗは、トレイ支持部３０ａに載置されたトレイ２２と離間した状態で、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂ上に載置される。

誘電体部材３０の基板載置部３０ｂに載置された基板Ｗは、ＥＳＣ駆動電源部３６より直流電圧が印加されたＥＳＣ電極３４によって発生した静電吸着力により、基板載置部３０ｂに吸着保持される。基板Ｗは、基板載置部３０ｂに吸着保持された状態で、且つ圧力制御部２８によって減圧された状態のチャンバ１２内でプラズマ処理される。

プラズマ処理された基板Ｗは、押し上げロッド４２によってトレイ２２とともに上昇されてトレイ搬送機構に受け渡され、チャンバ１２内から搬出される。

ここからは、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの更なる詳細について説明する。

図７は、トレイ２２の基板支持部２２ｄが位置する部分におけるトレイ２２とステージ２０（誘電体部材３０）の部分拡大断面図である。一方、図８は、トレイ２２の基板支持部２２ｄが位置しない部分におけるトレイ２２とステージ２０（誘電体部材３０）の部分拡大断面図である。

基板載置部３０ｂの上面（基板載置面３０ｅ）に基板Ｗが載置されている状態を図示している図７や図８に示すように、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄは、トレイ２２の下面２２ｂを支持する誘電体部材３０の上面３０ａから上方に基板Ｗ側に向かって延在しているが、基板Ｗの下面Ｗａまでは延在していない。

具体的には、二重シール部３０ｇの外壁部（特許請求の範囲に記載の「第１の側壁部」に対応）３０ｊが、基板載置面３０ｅの上端（すなわち、基板Ｗの下面Ｗａと当接する二重シール部３０ｇの上端）の外縁から下方に延在している。二重シール部３０ｇの外壁部３０ｊは、基板載置面３０ｅの上端から下方側に、例えばｔ＝１００μｍ（４０μｍ〜１５０μｍ）延在している。この二重シール部３０ｇの外壁部３０ｊの下端から側壁部３０ｄの上端に向かって水平に、例えばｄ＝２００〜４００μｍ延在する平面部３０ｋが形成されている。すなわち、基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄは、基板載置面３０ｅの上端に比べて低い高さ位置から下方に延在している。

別の観点から見れば、基板Ｗが載置された状態の基板載置部３０ｂの上方から見た場合に、すなわち図５に示すように、基板載置部３０ｂの中心部３０ｍに対して、多重シール部である二重シール部３０ｇの外壁部（第１の側壁部）３０ｊが、基板Ｗの外周端Ｗｃや基板載置部３０ｂの側壁部（第２の側壁部）３０ｄより内側（基板Ｗの中心側）に位置する。

このように誘電体部材３０の基板載置部３０ｂを構成する理由について、図９を参照しながら説明する。

図９は、基板Ｗが載置された状態の比較例および実施例の誘電体部材の基板載置部の部分拡大断面図を示している。

図９（ａ）に示す比較例の基板載置部３０ｂ’の側壁部３０ｄ’は、誘電体部材３０’のトレイ支持部３０ａ’から基板載置面３０ｅ’の上端の外縁（二重シール部３０ｇ’の上端の外縁）まで延在している。すなわち、側壁部３０ｄ’の上部が二重シール部３０ｇの外壁部を構成し、側壁部３０ｄ’の上端が基板Ｗの下面Ｗａに達している。

このような比較例の基板載置部３０ｂ’の場合、図９（ａ）に示すように、プラズマ処理中、トレイ２２の上面２２ａと基板Ｗの外周端Ｗｃとの隙間から侵入する反応生成物Ｄが側壁部３０ｄ’に対して、基板Ｗの外周端Ｗｃにまでおよんで堆積する可能性がある。

ここで言う反応生成物Ｄは、プラズマ処理中に発生する、例えば、エッチングガスまたは基板Ｗの上面Ｗｂ上の薄膜やマスクに含まれる成分由来の反応生成物を言う。また、トレイ２２がプラズマに曝されて消耗する場合、その消耗によって発生するトレイ２２の含有成分由来の反応生成物も含まれる。

このような反応生成物Ｄは、基板Ｗが載置された基板載置部３０ｂ（３０ｂ’）の側壁部３０ｄ（３０ｄ’）に沿って堆積しやすい。

図９（ａ）に示すように、比較例の基板載置部３０ｂ’の側壁部３０ｄ’に沿って堆積した反応生成物Ｄが基板Ｗの外周端Ｗｃまで達すると、その反応生成物Ｄが基板載置面３０ｅ’の上端（二重シール部３０ｇ’の上端）と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に入りこむことがある。基板載置面３０ｅ’の上端と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に反応生成物Ｄが入り込むと、基板Ｗが基板載置面３０ｅ’に対して適切に静電保持されなくなる。その結果、例えば、基板載置面３０ｅ’の上端と基板Ｗの下面Ｗａとの間から伝熱ガス収容部３０ｆ’に充満された伝熱ガスが漏れ、基板Ｗの冷却性が低下する可能性がある。

この対処として、図９（ｂ）に示す本実施の形態（実施例）の誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄは、基板Ｗの下面Ｗａまで延在していない（そのように基板載置部３０ｂが構成されている）。

図９（ｂ）に示すように、実施例の基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄに沿って堆積した反応生成物Ｄは、側壁部３０ｄが基板Ｗの下面Ｗａまで延在していないために、基板Ｗの外周端Ｗｃに達しない。また、基板載置部３０ｂに載置された基板Ｗの下面Ｗａと基板Ｗの外周側で接触する基板載置部３０ｂの二重シール部３０ｇの外壁部３０ｊに対して基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄが微小な高さｔおよび微小な奥行きｄを備える微小な空間を介して離れているために、反応生成物Ｄの侵入に対して抵抗（損失）が大きくなり、基板載置面３０ｅの上端（二重シール部３０ｇの上端）と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に反応生成物Ｄが入り込みにくい。したがって、図９（ｂ）に示す実施例の基板載置部３０ｂにおいては、図９（ａ）に示す側壁部３０ｄ’が基板Ｗの下面Ｗａまで延在する構成の比較例の基板載置部３０ｂ’に比べて、基板載置面３０ｅの上端と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に、プラズマ処理中に発生する反応生成物Ｄが入り込むことが抑制される。

なお、反応生成物Ｄは、いずれは二重シール部３０ｇの外壁部３０ｊに沿って堆積し、二重シール部３０ｇの上端と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に入り込む。したがって、反応生成物Ｄを基板載置部３０ｂから取り除くメンテナンスを実施する必要がある。しかしながら、そのメンテナンスの周期は、図９（ａ）に示す比較例のように基板載置部３０ｂ’の側壁部３０ｄ’が基板Ｗの下面Ｗａまで延在している場合に比べて長い。すなわち、メンテナンスの頻度が低い。

本実施の形態によれば、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの基板載置面３０ｅの上端と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に、プラズマ処理中に発生する反応生成物が入り込むことが抑制される。

上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されない。

例えば、本発明に係る、基板が載置される誘電体部材の基板載置部は、様々な形態が考えられる。

図１０は、別の実施の形態の誘電体部材の基板載置部の部分拡大断面図である。図１０に示す誘電体部材の基板載置部１３０ｂにおいては、基板載置面１３０ｅの上端の外縁から下方に延在する側壁部（すなわち二重シール部１３０ｇの外壁部１３０ｊ）の下端から側壁部１３０ｄの上端に向かいつつ下方に延在する傾斜部（スロープ部）１３０ｋが形成されている。このようなスロープ部１３０ｋは、例えば図７に示す基板載置部３０ｂの平面部３０ｋのように水平に延在する平面に比べて、側壁部１３０ｄに沿って堆積する反応生成物が、基板載置面１３０ｅの上端（二重シール部１３０ｇの上端）と基板Ｗの下面Ｗａとの間の外壁部１３０ｊの上端の接触領域に入り込みにくい。

また、図１１は、さらに別の実施の形態の誘電体部材の基板載置部の部分拡大図である。図１１に示す誘電体部材の基板載置部２３０ｂにおいては、基板載置面２３０ｅの上端の外縁から下方に延在する側壁部（すなわち、二重シール部２３０ｇの外壁部２３０ｊ）が湾曲部を備えている。具体的には、外壁部２３０ｊは、基板載置部２３０ｂの内部側に向かって凸状に湾曲する湾曲部を備える。このように湾曲部を備える外壁部２３０ｊも、例えば図７に示す基板載置部３０ｂの平面部３０ｋのように水平に延在する平面に比べて、側壁部２３０ｄに沿って堆積する反応生成物が、基板載置面２３０ｅの上端（二重シール部２３０ｇの上端）と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に入り込みにくい。

このように、本発明に係る誘電体部材の基板載置部は、様々な形態が考えられる。本発明に係る誘電体部材の基板載置部は、広義には、基板の下面が載置される基板載置面と、基板載置面の上端の外縁から下方に延在する第１の側壁部と、第１の側壁部の上端に比べて低い高さ位置から下方に延在する第２の側壁部とを備え、基板が載置された状態の基板載置部を上方から見た場合、基板載置部の中心部３０ｍに対して第１の側壁部が基板の外周端および第２の側壁部より内側に位置するように構成されている。

また、トレイの上面にカバー部材を設けてもよい。図１２に示すトレイ１２２は、基板Ｗを支持する本体部５０と、本体部５０の上部を覆うカバー部５２から構成されている。なお、図１２では示されていないが、図２に示すトレイ２２の基板支持部２２ｄと同様に基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分を支持する基板支持部が、トレイ１２２の本体部５０の貫通孔５０ａの内周面に設けられている。

また、カバー部５２は、基板Ｗが通過可能な貫通孔５２aを備える。このカバー部５２の貫通孔５２ａと本体部５０の貫通孔５０ａとが、トレイ１２２の基板収容孔１２２ｃを構成している。

図１２に示すトレイ１２２のカバー部５２は、石英や窒化シリコン（ＳｉＮ）などの炭素成分を含有しない材料から作製されている。一方、本体部５０は、高硬度、高剛性で薄型化が可能な炭化シリコン（ＳｉＣ）などの炭素成分を含有する材料から作製されている。

基板Ｗを支持する本体部５０をカバー部５２が覆うことにより、本体部５０がプラズマに曝されて消耗することが抑制される。また、プラズマに本体部５０が曝されることによって発生する、本体部５０の炭素成分を含有する反応生成物の発生が抑制される。炭素成分を含有する反応性生物が基板Ｗの上面Ｗｂ（例えば、トレイ１２２近傍の上面Ｗｂの外周縁部分）に付着すると、その上面Ｗｂの部分のプラズマ処理中における対マスク選択比が増大し、その結果としてプラズマ処理後の基板Ｗに形状異常が発生し易くなる。一方、カバー部５２がプラズマに曝されて消耗しても、炭素成分を含有する反応生成物は発生しない。したがって、図１２に示すトレイ１２２において基板Ｗを支持して炭素成分を含有する本体部５０が炭素成分を含有しないカバー部５２に覆われるように、基板を支持するトレイが炭素成分を含有する場合、炭素成分を含有しないカバー部材で覆うのが好ましい。

なお、図１２に示すトレイ１２２のカバー部５２の貫通孔５２ａは、基板Ｗが通過できる可能な限り最小の大きさに構成するのが好ましい。これにより、図１２に示すように、基板Ｗの外周端Ｗｃとカバー部５２の貫通孔５２ａの内周面との間の距離δ１（例えば０．１〜０．２ｍｍ）が小さくなる。それにより、基板Ｗの外周端Ｗｃとカバー部５２の貫通孔５２ａの内周面との間を反応生成物が通過しにくくなり、反応生成物が基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄに沿って堆積することが抑制される。

さらに、図２、図４Ａ、および図４Ｂに示すように、トレイ２２や基板Ｗが載置されるステージ２０の誘電体部材３０は、トレイ２２の下面Ｗａが載置されるトレイ支持部３０ａの上面側に島状（凸状）の基板載置部３０ｂを設けた形状である。本発明は、誘電体部材の形状を、これに限らない。

例えば、図１３および図１４に示す誘電体部材は、トレイ２２２が載置されるトレイ支持部３３０ａと基板Ｗが載置される基板載部３３０ｂの基板載置面３３０ｅとがともに、同一高さに位置するように構成されている点で、図４Ａおよび図４Ｂに示す誘電体部材３０と異なる。

このような誘電体部材に対応するトレイ２２２において、基板収容孔２２２ｃに収容された基板Ｗの下面Ｗａの外周縁部分を支持する複数の基板支持部２２２ｄは、トレイ２２２の本体部２５０の下面２２２ｂに取り付けられている。具体的には、複数の基板支持部２２２ｄは、トレイ２２２の本体部２５０の貫通孔２５０ａの下方側開口の縁に沿って、トレイ２２２の本体部２５０の下面２２２ｂに構成されている（取り付けられている）。

トレイ２２２の下面２２２ｂを誘電体部材の上面（トレイ支持部３３０ａ）に当接させるために、トレイ２２２の下面２２２ｂに取り付けられた基板支持部２２２ｄを収容することができる凹部３３０ｃが誘電体部材の上面側に形成されている。

また、図１４に示すように、誘電体部材の基板載置部３３０ｂは、トレイ２２２の基板支持部２２２ｄを収容するための凹部３３０ｃを画定する壁の一部として機能する側壁部３３０ｄを備える。この側壁部３３０ｄは、基板Ｗの下面Ｗａまで延在していない。

さらに、基板載置部３３０ｂの基板載置面３３０ｅに、多重シール部である二重シール部３３０ｇが設けられている。基板載置面３３０の上端の外縁から下方に延在する側壁部（二重シール部３３０ｇの外壁部）３３０ｊの下端と側壁部３３０ｄの上端との間に、平面部３３０ｋが形成されている。

このような誘電体部材の場合、プラズマ処理中に発生する反応生成物が、基板Ｗの外周端Ｗｃと貫通孔２５０ａの内周面との間の微小な距離δ１の隙間を通過して凹部３３０ｃ内に入り、基板載置部３３０ｂの側壁部３３０ｄに沿って堆積する場合であっても、反応生成物が堆積する側壁部３３０ｄから微小な高さｔおよび微小な奥行きｄを備える微小な空間を介して離れているため、基板載置面３３０ｅの上端（すなわち二重シール部３０ｇの上端）と基板Ｗの下面Ｗａとの間の接触領域に反応生成物がさらに入り込みにくい（側壁部３３０ｄが基板Ｗの下面Ｗａまで延在する場合に比べて）。

さらにまた、上述の実施の形態の場合、誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの二重シール部３０ｇは、図５に示すように上方視で基板載置部３０ｂの側壁部３０ｄと二重シール部３０ｇの外壁部３０ｊとの間の距離が全体にわたって等しくなるように形成され、そのために二重シール部３０ｇの形状は複雑であるが、本発明はこれに限らない。

例えば、図１５に示す別の実施の形態の誘電体部材４３０の基板載置部４３０ｂは、上方視で円形状の二重シール部４３０ｇを有する。円形状の二重シール部４３０ｇの外壁部４３０ｊは、トレイ２２の基板支持部２２ｄを収容する溝形状の凹部４３０ｃより基板載置部４３０ｂの中心部４３０ｍ側に位置する。この場合、凹部４３０ｃとそれ以外の部分において側壁部４３０ｄと二重シール部４３０ｇの外壁部４３０ｊとの間の距離が異なるものの、二重シール部４３０ｇの作製は、図５に示す誘電体部材３０の基板載置部３０ｂの二重シール部３０ｇの作製に比べて容易である。

これに関連する別の実施の形態の誘電体部材５３０の基板載置部５３０ｂを図１６に示す。図１６に示すように、トレイ２２の基板支持部２２ｄを収容する溝形状の凹部５３０ｃによる抵抗（損失）により、具体的には、例えば溝形状の凹部５３０ｃが基板載置部５３０ｂの中心部５３０ｍに向かって十分に窪んだ形状であれば、凹部５３０ｃ内の側壁部５３０ｄと円形状の二重シール部５３０ｇの外壁部５３０ｊは上方視で同じ位置にあってもよい。すなわち、凹部５３０ｃが基板載置部５３０ｂの中心部５３０ｍに向かって十分に窪んでいれば、凹部５３０ｃの奥側の側壁部５３０ｄまでプラズマ処理によって発生する反応生成物が到達し難いため、凹部５３０ｃ内の側壁部５３０ｄと二重シール部５３０ｇの外壁部５３０ｊは上方視で同じ位置にすることができる。

最後に、上述の実施の形態の場合、トレイを用いて基板を誘電体部材の基板載置部の基板載置面上に載置しているが、本発明はこれに限らない。例えば、トレイを用いずに基板を誘電体部材の基板載置部の基板載置面上に載置してもよい。例えば、搬送ロボットが基板を保持し、保持する基板を誘電体部材の基板載置部の基板載置面上に載置するように構成してもよい。

本発明は、誘電体部材の基板載置部の基板載置面に基板を載置し、基板載置部に内蔵された電極によって基板を基板載置部に静電吸着する構成のプラズマ処理装置であれば、適用可能である。

１０ ドライエッチング装置（プラズマ処理装置）
１２ チャンバ
３０ 誘電体部材
３０ｂ 基板載置部
３０ｅ 基板載置面
３０ｊ 第１の側壁部（二重シール部の外壁部）
３０ｄ 第２の側壁部
Ｗ 基板
Ｗａ 下面
Ｗｃ 外周端

Claims (6)

1. 基板のプラズマ処理を実行する減圧可能なチャンバと、
   チャンバ内に設けられ、基板が載置される基板載置部を備える誘電体部材と、
   誘電体部材に内蔵され、基板を基板載置部に静電吸着するための電極とを有し、
   誘電体部材の基板載置部が、基板の下面が載置される基板載置面と、基板載置面の上端の外縁から下方に延在する第１の側壁部と、第１の側壁部の上端に比べて低い高さ位置から下方に延在する第２の側壁部とを備え、
   基板が載置された状態の基板載置部を上方から見た場合、基板載置部の中心部に対して第１の側壁部が基板の外周端および第２の側壁部より内側に位置する、プラズマ処理装置。
2. 第１の側壁部が、基板載置部の内部側に向かって凸状に湾曲する湾曲部を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 誘電体部材の基板載置部が、第１の側壁部の下端から第２の側壁部の上端に向かう平面部を備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 誘電体部材の基板載置部の基板載置面が通過可能であって厚み方向に貫通する基板収容孔と、基板収容孔に収容された基板の下面の外周縁部分を支持する基板支持部とを備え、チャンバに搬入搬出可能なトレイを有し、
   誘電体部材の基板載置部は、トレイの基板収容孔の内周面と誘電体部材の基板載置部の第２の側壁部とが対向するようにトレイを誘電体部材に配置可能に、且つ、基板を収容した状態のトレイが誘電体部材に配置されたときに基板がトレイの基板支持部から離間した状態で誘電体部材の基板載置部の基板載置面上に載置されるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 電極が、誘電体部材の基板載置部の基板載置面と平行に延在し、上方視で外縁に規則的な凹凸形状を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 減圧されたチャンバ内で基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
   チャンバ内に設けられ、基板の下面が載置される基板載置面、基板載置面の上端の外縁から下方に延在する第１の側壁部、および第１の側壁部の上端に比べて低い高さ位置から下方に延在する第２の側壁部を備える基板載置部を有する誘電体部材と、
   誘電体部材に内蔵され、基板を基板載置部に静電吸着するための電極とを用意し、
   上方から見た場合に、基板載置部の中心部に対して誘電体部材の基板載置部の第１の側壁部が基板の外周端および第２の側壁部より内側に位置するように、誘電体部材の基板載置部上に基板を載置し、
   誘電体部材の基板載置部上に載置された基板を、誘電体部材に内蔵された電極に電圧を印加することによって誘電体部材に静電的に吸着させる、プラズマ処理方法。

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