JP2019176017A - 載置台およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスリングとカバーリングとの間の異常放電を抑制する。【解決手段】載置台は、チャックと、フォーカスリングと、カバーリングと、支持部材とを備える。フォーカスリングは、チャックの周囲に設けられる。カバーリングは、フォーカスリングの周囲に設けられる。支持部材は、フォーカスリングおよびカバーリングを下方から支持する。また、支持部材の上部には、第１の上端部と、第１の上端部よりもチャックから離れた位置に設けられ、第１の上端部よりも低い高さの第２の上端部と、第１の上端部と第２の上端部の間の側壁とが含まれる。フォーカスリングは、第１の上端部上に配置され、カバーリングは、第２の上端部上に配置される。また、フォーカスリングの外側面と、当該外側面と対向する位置にあるカバーリングの側面との間の幅は、支持部材の側壁と、当該側壁と対向する位置にあるカバーリングの側面との間の幅の２倍以上の幅である。【選択図】図２

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、載置台およびプラズマ処理装置に関する。

半導体装置の製造工程においては、処理ガスのプラズマを用いて基板に対してエッチング等の処理が施される工程がある。このような工程に用いられるプラズマ処理装置では、チャンバ内の載置台に基板が載置され、この載置台の上方の空間において処理ガスをプラズマ化して、基板に対してプラズマ処理が行われる。載置台上の基板の周囲には、基板のエッジ付近におけるプラズマの均一性を向上させるために、フォーカスリングと呼ばれる部材が配置される。また、フォーカスリングの周囲には、カバーリングが配置される。

特開２００３−２２９４０８号公報

プラズマを用いた処理では、処理対象の基板以外のチャンバ内の部品の表面に、反応副生成物（いわゆるデポ）が付着することがある。例えば、フォーカスリングとカバーリングとの間にデポが付着することがある。

フォーカスリングとカバーリングとの間にデポが付着すると、プラズマ処理中にフォーカスリングとカバーリングとの間で異常放電が発生する場合がある。異常放電が発生すると、フォーカスリングやカバーリングが損傷する。チャンバ内の部品が損傷すると損傷箇所から剥離した部材がパーティクルとなってチャンバ内に漂い、処理対象の基板に付着する場合がある。パーティクルの付着は、基板の不良の原因となる。また、チャンバ内の部品が損傷すると、その部品を交換するためのメンテナンスを行うことになり、処理のスループットが低下する。

本開示の一側面は、載置台であって、チャックと、フォーカスリングと、カバーリングと、支持部材とを備える。チャックは、基板を保持する。フォーカスリングは、チャックを囲むように、チャックの周囲に設けられる。カバーリングは、フォーカスリングを囲むように、フォーカスリングの周囲に設けられる。支持部材は、フォーカスリングおよびカバーリングを下方から支持する。また、支持部材の上部には、第１の上端部と、第１の上端部よりもチャックから離れた位置に設けられ、第１の上端部よりも低い高さの第２の上端部と、第１の上端部と第２の上端部の間の側壁とが含まれる。フォーカスリングは、第１の上端部上に配置され、カバーリングは、第２の上端部上に配置される。また、フォーカスリングの外側面と、当該外側面と対向する位置にあるカバーリングの第１の側面との間の第１の隙間の幅は、支持部材の側壁と、当該側壁と対向する位置にあるカバーリングの第２の側面との間の第２の隙間の幅の２倍以上の幅である。また、第２の隙間の幅は、０．５ｍｍ以下である。

本開示の種々の側面および実施形態によれば、フォーカスリングとカバーリングとの間の異常放電を抑制することができる。

図１は、本開示の一実施形態における処理システムの一例を示す図である。 図２は、本実施形態における載置台の構造の一例を示す部分拡大図である。 図３は、比較例１における載置台の構造の一例を示す部分拡大図である。 図４は、デポの電流−電圧特性の一例を示す図である。 図５は、本実施形態においてフォーカスリングとカバーリングとの間の隙間の幅毎の異常放電の有無の一例を示す図である。 図６は、変形例における載置台の構造の一例を示す部分拡大図である。 図７は、本実施形態の載置台を用いた場合の均一性の一例と、変形例の載置台を用いた場合の均一性の一例とを示す図である。

以下に、開示される載置台およびプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される載置台およびプラズマ処理装置が限定されるものではない。

［処理システム１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における処理システム１の一例を示す図である。処理システム１は、プラズマ処理装置１０および制御装置１１を備える。本実施形態におけるプラズマ処理装置１０は、平行平板の電極を備えるプラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、略円筒形状を有する処理チャンバ１２を備える。処理チャンバ１２は、例えばアルミニウム等で構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。処理チャンバ１２は保安接地されている。

処理チャンバ１２の底部上には、例えば石英等の絶縁材料で構成された略円筒状の第２の支持部材１５が設けられている。第２の支持部材１５は、処理チャンバ１２内において、処理チャンバ１２の底部から鉛直方向に延在している。処理チャンバ１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、第２の支持部材１５によって支持されている。

載置台ＰＤは、カバーリングＣＲ、フォーカスリングＦＲ、静電チャックＥＳＣ、下部電極ＬＥ、および第１の支持部材１４を有する。下部電極ＬＥは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、またはステンレス等の金属により略円盤状に形成されている。下部電極ＬＥの周囲には、下部電極ＬＥを囲むように第１の支持部材１４が設けられている。

下部電極ＬＥ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を、一対の絶縁層の間または一対の絶縁シートの間に配置した構造を有する。静電チャックＥＳＣの電極には、スイッチ２３を介して直流電源２２が電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、スイッチ２３を介して直流電源２２から印加された直流電圧により生じるクーロン力等の静電力により、静電チャックＥＳＣの上面において、略円形の板状の基板Ｗを吸着する。基板Ｗは、被処理体の一例である。これにより、静電チャックＥＳＣは、静電チャックＥＳＣの上面において基板Ｗを保持することができる。

下部電極ＬＥの周縁部上には、基板Ｗのエッジおよび静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲにより、エッチング等の基板Ｗに対する処理の均一性が向上する。フォーカスリングＦＲは、処理対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えばシリコンやシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の導電体から構成され得る。

また、第１の支持部材１４上であって、フォーカスリングＦＲの外周側には、フォーカスリングＦＲを囲むようにカバーリングＣＲが設けられている。カバーリングＣＲは、例えば石英等の絶縁体により構成される。カバーリングＣＲは、第１の支持部材１４の上面をプラズマから保護する。

下部電極ＬＥの内部には、冷媒を循環させるための流路２４が設けられている。流路２４には、処理チャンバ１２の外部に設けられたチラーユニット８０から配管２６ａを介して冷媒が供給される。配管２６ａを介して流路２４に供給された冷媒は、流路２４内を流れ、配管２６ｂを介してチラーユニット８０に戻される。冷媒は、ガスを含む流体である。本実施形態において、冷媒は、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８Ｂ、またはＲ７４４等の代替フロンガスである。

チラーユニット８０は、圧縮機８１、凝縮器８２、および膨張弁８３を有する。圧縮機８１は、配管２６ｂを介して下部電極ＬＥから戻された冷媒を圧縮する。凝縮器８２は、圧縮機８１によって圧縮された冷媒から熱を放出させて冷媒の温度を下げる。膨張弁８３は、凝縮器８２によって温度が下がった冷媒を細孔に通すことにより、冷媒の圧力を下げる。チラーユニット８０によって温度および圧力が下げられた冷媒は、配管２６ａを介して、再び下部電極ＬＥ内の流路２４に供給される。下部電極ＬＥ内の流路２４に供給された冷媒は、流路２４の内壁に接触して蒸発することにより下部電極ＬＥから熱を奪う。これにより、下部電極ＬＥが冷却される。

圧縮機８１を制御することにより、冷媒の流量が制御され、冷媒の温度が制御される。また、膨張弁８３の開度を調整することにより、冷媒の圧力が調整される。冷媒の温度および圧力を制御することにより、下部電極ＬＥを所定の温度に冷却することができる。本実施形態において、チラーユニット８０は、冷媒の温度を−７０℃以上＋５０℃以下の範囲内の温度に制御し、冷媒の圧力を０．１ＭＰａ以上２ＭＰａ以下の範囲内の圧力に制御する。

また、静電チャックＥＳＣの内部には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、静電チャックＥＳＣが加熱される。下部電極ＬＥの流路２４内を循環する冷媒による冷却と、静電チャックＥＳＣ内部のヒータＨＴによる加熱とにより、静電チャックＥＳＣ上の基板Ｗの温度が所定温度に制御される。なお、ヒータＨＴは、下部電極ＬＥ内に設けられてもよい。

プラズマ処理装置１０には、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが供給される配管２７が設けられている。配管２７を介して供給された伝熱ガスは、静電チャックＥＳＣの上面と基板Ｗの裏面との間に供給される。制御装置１１は、静電チャックＥＳＣの上面と基板Ｗの裏面との間に供給される伝熱ガスの圧力を制御することにより、静電チャックＥＳＣと基板Ｗとの間の熱伝導率を制御することができる。

プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備える。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、載置台ＰＤと対向する位置に配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間は、基板Ｗにプラズマ処理を行うためのプラズマが生成される処理空間Ｓである。

上部電極３０は、例えば石英等の絶縁部材３２を介して、処理チャンバ１２の上部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を含む。電極板３４は、例えばシリコンを含む材料により構成され、電極板３４の下面は処理空間Ｓに面している。電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。

電極支持体３６は、例えばアルミニウム等の導電性材料で構成され、電極板３４を着脱自在に支持する。電極支持体３６は、水冷構造を有していてもよい。電極支持体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、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス流通孔３６ｂが下方に延びている。電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、ガス導入口３６ｃには、配管３８の第１端が接続されている。

配管３８の第２端には、バルブ群４２および流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４２、および流量制御器群４４は、供給部の一例である。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。複数のガスソースには、Ｈ２ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＮＦ３ガス、ＨＢｒガス、およびＣｘＦｙガス（ｘおよびｙは自然数）等が含まれ得る。また、複数のガスソースには、ＨｅガスやＡｒガス等の希ガスが含まれ得る。

バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラ等の複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースのそれぞれは、バルブ群４２の中の対応するバルブおよび流量制御器群４４の中の対応する流量制御器を介して、配管３８に接続されている。従って、プラズマ処理装置１０は、ガスソース群４０の中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、処理チャンバ１２内に供給することが可能である。

処理チャンバ１２内には、処理チャンバ１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、第１の支持部材１４および第２の支持部材１５の外周にも設けられている。デポシールド４６は、例えばアルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。

処理チャンバ１２の底部側、かつ、第２の支持部材１５と処理チャンバ１２の内側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。処理チャンバ１２内の排気プレート４８の下方には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理チャンバ１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。処理チャンバ１２の側壁には基板Ｗを搬入または搬出するための開口１２ｇが設けられており、開口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。

プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４を備える。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電源６２は、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては４０ＭＨｚの周波数の高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷（下部電極ＬＥ）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２および下部電極ＬＥは、プラズマ生成部の一例である。

第２の高周波電源６４は、基板Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち、高周波バイアス電力を発生する電源である。第２の高周波電源６４は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては４００ｋＨｚの周波数の高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷（下部電極ＬＥ）側の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。

プラズマ処理装置１０は、電源７０を備える。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ｓ内に存在する正イオンを電極板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。一例においては、電源７０は、負の直流電圧を発生する直流電源である。このような電圧が電源７０から上部電極３０に印加されることにより、処理空間Ｓに存在する正イオンが電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子、シリコン原子、またはその両方が放出される。

制御装置１１は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介してプラズマ処理装置１０の各部を制御する。具体的には、制御装置１１は、スイッチ２３、排気装置５０、第１の高周波電源６２、整合器６６、第２の高周波電源６４、整合器６８、電源７０、チラーユニット８０、およびヒータ電源ＨＰ等を制御する。

具体的には、制御装置１１は、例えば下記の処理条件で基板Ｗのエッチングが行われるように、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。
処理チャンバ１２内の圧力：３．３３３Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）
処理ガス：Ｈ２、ＣＨ２Ｆ２、ＮＦ３、ＨＢｒ、ＣｘＦｙ等を含むガス
基板Ｗの温度：０℃
第１の高周波電力（４０ＭＨｚ）：４．５ｋＷ
第２の高周波電力（４００ｋＨｚ）：７ｋＷ

［載置台ＰＤの詳細］
図２は、本実施形態における載置台ＰＤの構造の一例を示す部分拡大図である。静電チャックＥＳＣとフォーカスリングＦＲとの間には、組み立てに必要なクリアランスが設けられている。静電チャックＥＳＣとフォーカスリングＦＲとの間のクリアランスは、例えば０．２５ｍｍである。静電チャックＥＳＣの上面の直径は基板Ｗの主要な面の直径よりも短いため、基板Ｗのエッジ部分は、静電チャックＥＳＣの上面からはみ出している。フォーカスリングＦＲは、内側部分ＦＲａおよび外側部分ＦＲｂを含む。外側部分ＦＲｂの上面の高さは、基板Ｗの上面の高さと略同一である。内側部分ＦＲａの厚さは、外側部分ＦＲｂの厚さよりも薄い。フォーカスリングＦＲは、静電チャックＥＳＣのフランジ部分および第１の支持部材１４の第１の上端部１４０によって下方から支持されている。

第１の支持部材１４の上部には、第１の上端部１４０、側壁１４１、および第２の上端部１４２が含まれる。第２の上端部１４２は、第１の上端部１４０よりも静電チャックＥＳＣから離れた位置に設けられ、第１の上端部１４０よりも高さが低い。側壁１４１は、第１の上端部１４０と第２の上端部１４２との間に設けられている。

カバーリングＣＲは、第１の支持部材１４の第２の上端部１４２上に配置され、第２の上端部１４２によって下方から支持されている。フォーカスリングＦＲの下面からのカバーリングＣＲの高さをカバーリングＣＲの高さＨと定義する。カバーリングＣＲの静電チャックＥＳＣ側の面には、第１の側面１６１および第２の側面１６２が含まれる。第１の側面１６１は、図２のＹ軸方向において、フォーカスリングＦＲの外周面１７０と、幅ΔＷ１の隙間を介して対向している。また、第２の側面１６２は、図２のＹ軸方向において、第１の支持部材１４の側壁１４１と、幅ΔＷ２の隙間を介して対向している。なお、図２のＹ軸方向は、静電チャックＥＳＣ上に吸着保持された基板Ｗの主要な面に平行な方向である。

側壁１４１と第２の側面１６２との間の隙間の幅ΔＷ２は、理想的には０ｍｍであることが望ましいが、組み付け上の許容寸法や製作上の公差を考慮する必要がある。そのため、側壁１４１と第２の側面１６２との間の隙間の幅ΔＷ２は、少なくとも０．５ｍｍ以下の、極力小さな数値であることが好ましい。本実施形態において、側壁１４１と第２の側面１６２との間の隙間の幅ΔＷ２は、例えば０．２５ｍｍである。これにより、カバーリングＣＲを上方へ取り外すことができると共に、側壁１４１と第２の側面１６２との間へのプラズマの侵入を抑制することができる。

フォーカスリングＦＲの外周面１７０とカバーリングＣＲの第１の側面１６１との間の隙間の幅ΔＷ１は、側壁１４１と第２の側面１６２との間の隙間の幅ΔＷ２の２倍以上の幅である。本実施形態において、外周面１７０と第１の側面１６１との間の隙間の幅ΔＷ１は、例えば２．０ｍｍである。これにより、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の異常放電を抑制することができる。幅ΔＷ１は、第１の隙間の幅の一例であり、幅ΔＷ２は、第２の隙間の幅の一例である。

また、図２のＹ軸方向において、静電チャックＥＳＣ上に吸着保持された基板Ｗの中心軸Ｘから第１の支持部材１４の側壁１４１までの距離Ｌ２は、中心軸Ｘから外周面１７０までの距離Ｌ１以下である。本実施形態において、距離Ｌ２は、距離Ｌ１と略同一である。これにより、第１の支持部材１４の第１の上端部１４０の上面がプラズマに晒されることを防止することができる。

［比較例１］
ここで、比較例１における載置台ＰＤ’について説明する。図３は、比較例１における載置台ＰＤ’の構造の一例を示す部分拡大図である。図３に例示された載置台ＰＤ’では、カバーリングＣＲに代えてカバーリングＣＲ’が用いられている点が、図２に例示された本実施形態の載置台ＰＤとは異なる。

比較例１におけるカバーリングＣＲ’では、静電チャックＥＳＣ側の側面１６３がフラットに形成されている。そのため、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲ’の側面１６３との間の隙間、および、第１の支持部材１４の側壁１４１とカバーリングＣＲ’の側面１６３との間の隙間は、共に幅ΔＷ２である。幅ΔＷ２は、組み付け上の許容寸法や製作上の公差を考慮して定められ、例えば０．２５ｍｍである。

プラズマ処理装置１０においてプラズマ処理が実行されると、処理チャンバ１２内の部品の表面に反応副生成物、いわゆるデポが堆積する。図３に例示された載置台ＰＤ’では、例えばフォーカスリングＦＲの上、カバーリングＣＲの上、およびフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間等にデポが堆積する。フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間に堆積したデポが厚くなると、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の距離が短くなり、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間で異常放電が発生する場合がある。

フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間では、フォーカスリングＦＲおよびカバーリングＣＲの上面側の方が、第１の支持部材１４側よりもデポが多く堆積する。そのため、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間では、フォーカスリングＦＲおよびカバーリングＣＲの上面側において異常放電が発生しやすい。

また、プラズマ処理に用いられるガスの種類によっては、電気抵抗値の低いデポが処理チャンバ１２内の部品の表面に堆積する場合があり、そのような場合には、より異常放電が発生しやすい状況となる。図４は、デポの電流−電圧特性の一例を示す図である。例えば図４に示されるように、プラズマ処理に用いられるガスの種類によっては、デポ（１）のように比較的電気抵抗値が高いデポや、デポ（２）のように比較的電気抵抗値が低いデポが処理チャンバ１２内の部品の表面に堆積する場合がある。

本実施形態では、デポ（１）にように電気抵抗値が比較的に低いデポが処理チャンバ１２内の部品の表面に堆積する。なお、デポ（１）は、デポ（２）よりも電気抵抗値が低いため異常放電が発生しやすいが、デポ（２）であっても、堆積したデポの厚さによっては、異常放電が発生する場合がある。そのため、デポの電気抵抗値に関わらず、処理チャンバ１２内の部品の構造を、異常放電が発生し難い構造とすることが望ましい。

図３に戻って説明を続ける。プラズマ処理が実行されると、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲ’との間に電位差が発生する。そして、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲ’との間にデポが堆積し、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の距離が短くなると、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の耐電圧が低下する。そして、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の距離が、異常放電が発生する距離になると、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間で異常放電が発生する。

フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の異常放電を抑制するためには、以下の３つの方法（１）〜（３）が考えられる。
（１）フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の電位差を小さくする。
（２）フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間の幅を狭くしてデポが入り込まないようにする。
（３）フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間を広げてフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の耐電圧を高くする。

しかし、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の電位差を小さくすると、処理空間Ｓ内のプラズマの分布が変化し、基板Ｗに対するプラズマ処理の均一性が悪化するため、上記（１）の方法を採用することは難しい。また、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間の幅を狭くすると、カバーリングＣＲの取り付けおよび取り外しの作業が困難になるため、上記（２）の方法を採用することも難しい。

そこで、本実施形態では、上記（３）の方法を採用した。具体的には、本実施形態では、例えば図２に示したように、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間の幅ΔＷ１を、第１の支持部材１４の側壁１４１とカバーリングＣＲとの間の隙間の幅ΔＷ２よりも広くする。これにより、プラズマ処理によりフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間にデポが堆積した場合でも、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の幅ΔＷ１が、放電が発生する幅ΔＷｄになるまでの時間を長くすることができる。これにより、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の異常放電を抑制することができる。また、幅ΔＷ１がデポの堆積により幅ΔＷｄになるまでの時間を長くすることができるため、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間のデポを除去するためのメンテナンスの間隔を長くすることができる。これにより、処理のスループットを向上させることができる。

［幅ΔＷ１の範囲］
次に、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の幅ΔＷ１毎に、プラズマ処理中にフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間で異常放電が発生するか否かについて実験を行った。図５は、本実施形態においてフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の隙間の幅ΔＷ１毎の異常放電の有無の一例を示す図である。図５において、「×」はプラズマ処理中にフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間で異常放電が発生したことを示しており、「○」はプラズマ処理中にフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間で異常放電が発生しなかったことを示している。なお、第１の支持部材１４の側壁１４１とカバーリングＣＲとの間の隙間の幅ΔＷ２は、いずれの場合も０．２５ｍｍである。

図５の実験結果を参照すると、幅ΔＷ１が１ｍｍ以上であれば、プラズマ処理中にフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間で異常放電が発生しなかった。なお、カバーリングＣＲの強度や加工の容易性等の観点から、幅ΔＷ１は例えば５ｍｍ以下であることが好ましい。従って、幅ΔＷ１は例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内の幅であることが好ましい。また、本実施形態において、側壁１４１と第２の側面１６２との間の隙間の幅ΔＷ２は、例えば０．５ｍｍ以下であるため、幅ΔＷ１は、幅ΔＷ２の２倍以上であることが好ましい。

［カバーリングＣＲの形状］
次に、カバーリングＣＲの形状について実験を行った。実験は、図２に示した本実施形態の載置台ＰＤの他に、図６に示す載置台ＰＤ”についても行われた。図６は、変形例における載置台ＰＤ”の構造の一例を示す部分拡大図である。図６に示された変形例の載置台ＰＤ”では、カバーリングＣＲに代えてカバーリングＣＲ”が用いられている点が、図２に例示された本実施形態の載置台ＰＤとは異なる。

変形例におけるカバーリングＣＲ”では、上面が静電チャックＥＳＣから離れるに従って低くなるように傾斜している。フォーカスリングＦＲの下面からのカバーリングＣＲ”の高さをカバーリングＣＲ”の高さＨと定義する。実験では、幅ΔＷ１および幅ΔＷ２を、それぞれ０．２５ｍｍとした。

図７は、本実施形態の載置台ＰＤを用いた場合の均一性の一例と、変形例の載置台ＰＤ”を用いた場合の均一性の一例を示す図である。図７では、基板Ｗ上のフォトレジスト（ＰＲ）をエッチングした時の均一性と、基板Ｗ上の酸化膜をエッチングした時の均一性とが示されている。均一性の値は、小さいほど均一性がよいことを表す。なお、図７に示された高さＨは、図２および図６に示した高さＨである。また、図７の実験で用いたフォーカスリングＦＲの厚さは３．２５ｍｍである。

図７を参照すると、本実施形態のカバーリングＣＲおよび変形例のカバーリングＣＲ”の双方において、高さＨの値が大きい方が、均一性を示す値が小さく、均一性がよい。従って、処理の均一性の観点では、カバーリングＣＲおよびＣＲ”は、厚い方が好ましい。また、同じ高さＨでは、本実施形態のカバーリングＣＲと変形例のカバーリングＣＲ”とを比較すると、本実施形態のカバーリングＣＲの方が均一性を示す値が小さく、均一性がよい。従って、処理の均一性の観点では、上面が傾斜していない平坦な形状のカバーリングＣＲが好ましい。

以上、本実施形態の処理システム１について説明した。本実施形態の処理システム１によれば、フォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間の異常放電を抑制することができる。

［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施形態では、例えば図２に示されたように、上面が平坦なカバーリングＣＲが用いられるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、プラズマ処理中にフォーカスリングＦＲとカバーリングＣＲとの間での異常放電の発生を抑制するという観点では、例えば図６に示されたように、上面が静電チャックＥＳＣから離れるに従って低くなるように傾斜しているカバーリングＣＲ”が用いられてもよい。

また、上記した実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Ｗに対してエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置１０を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Ｗに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。

また、上記した実施形態の処理システム１では、０℃以下の温度に保たれた状態の基板Ｗに対してプラズマ処理が行われるが、開示の技術はこれに限られない。０℃以上の温度に保たれた状態の基板Ｗに対してプラズマ処理を行う処理システム１に対しても、開示の技術を適用することができる。

なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求お範囲及びその趣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。

ＣＲ カバーリング
ＥＳＣ 静電チャック
ＦＲ フォーカスリング
ＦＲａ 内側部分
ＦＲｂ 外側部分
ＨＰ ヒータ電源
ＨＴ ヒータ
ＬＥ 下部電極
ＰＤ 載置台
Ｓ 処理空間
Ｗ 基板
１ 処理システム
１０ プラズマ処理装置
１１ 制御装置
１２ 処理チャンバ
１２ｅ 排気口
１２ｇ 開口
１４ 第１の支持部材
１４０ 第１の上端部
１４１ 側壁
１４２ 第２の上端部
１５ 第２の支持部材
１６１ 第１の側面
１６２ 第２の側面
１６３ 側面
１７０ 外周面
２２ 直流電源
２３ スイッチ
２４ 流路
２６ 配管
２７ 配管
３０ 上部電極
３２ 絶縁部材
３４ 電極板
３４ａ ガス吐出孔
３６ 電極支持体
３６ａ ガス拡散室
３６ｂ ガス流通孔
３６ｃ ガス導入口
３８ 配管
４０ ガスソース群
４２ バルブ群
４４ 流量制御器群
４６ デポシールド
４８ 排気プレート
５０ 排気装置
５２ 排気管
５４ ゲートバルブ
６２ 第１の高周波電源
６４ 第２の高周波電源
６６ 整合器
６８ 整合器
７０ 電源
８０ チラーユニット
８１ 圧縮機
８２ 凝縮器
８３ 膨張弁

Claims (5)

1. 基板を保持するチャックと、
   前記チャックを囲むように、前記チャックの周囲に設けられたフォーカスリングと、
   前記フォーカスリングを囲むように、前記フォーカスリングの周囲に設けられたカバーリングと、
   前記フォーカスリングおよび前記カバーリングを下方から支持する支持部材と
   を備え、
   前記支持部材の上部には、
   第１の上端部と、
   前記第１の上端部よりも前記チャックから離れた位置に設けられ、前記第１の上端部よりも低い高さの第２の上端部と、
   前記第１の上端部と前記第２の上端部の間の側壁と
   が含まれ、
   前記フォーカスリングは、前記第１の上端部上に配置され、
   前記カバーリングは、前記第２の上端部上に配置され、
   前記フォーカスリングの外側面と、当該外側面と対向する位置にある前記カバーリングの第１の側面との間の第１の隙間の幅は、前記支持部材の前記側壁と、当該側壁と対向する位置にある前記カバーリングの第２の側面との間の第２の隙間の幅の２倍以上の幅であり、
   前記第２の隙間の幅は、０．５ｍｍ以下である載置台。
2. 前記第１の隙間の幅は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内の幅である請求項１に記載の載置台。
3. 前記チャックに保持された前記基板の主要な面に平行な方向において、前記基板の中心から前記支持部材の前記側壁までの距離は、前記基板の中心から、前記カバーリングの前記第１の側面と対向している前記フォーカスリングの外側面までの距離以下である請求項１または２に記載の載置台。
4. 前記カバーリングの上面は平坦である請求項１から３のいずれか一項に記載の載置台。
5. チャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、基板が載置される載置台と、
   前記チャンバ内に処理ガスを供給する供給部と、
   前記チャンバ内において前記処理ガスのプラズマを生成することにより、前記基板を処理するプラズマ生成部と
   を備え、
   前記載置台は、
   基板を保持するチャックと、
   前記チャックを囲むように、前記チャックの周囲に設けられたフォーカスリングと、
   前記フォーカスリングを囲むように、前記フォーカスリングの周囲に設けられたカバーリングと、
   前記フォーカスリングおよび前記カバーリングを下方から支持する支持部材と
   を備え、
   前記支持部材の上部には、
   第１の上端部と、
   前記第１の上端部よりも前記チャックから離れた位置に設けられ、前記第１の上端部よりも低い高さの第２の上端部と、
   前記第１の上端部と前記第２の上端部の間の側壁と
   が含まれ、
   前記フォーカスリングは、前記第１の上端部上に配置され、
   前記カバーリングは、前記第２の上端部上に配置され、
   前記フォーカスリングの外側面と、当該外側面と対向する位置にある前記カバーリングの第１の側面との間の第１の隙間の幅は、前記支持部材の前記側壁と、当該側壁と対向する位置にある前記カバーリングの第２の側面との間の第２の隙間の幅の２倍以上の幅であり、
   前記第２の隙間の幅は、０．５ｍｍ以下であるプラズマ処理装置。

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