JP2022122437A - 基板支持器、プラズマ処理システム及びプラズマエッチング方法 - Google Patents

基板支持器、プラズマ処理システム及びプラズマエッチング方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022122437000001
【課題】プラズマ処理において基板に対するプラズマ分布を適切に制御する。
【解決手段】プラズマ処理装置で使用する基板支持器は、基台と、前記基台上に配置され、基板支持領域と、前記基板支持領域を囲むリング支持領域とを有するセラミックプレートと、前記基台及び前記セラミックプレートの周囲に配置された絶縁環状部材と、内側部分及び外側部分を有する固定エッジリングであり、前記内側部分は、前記リング支持領域上に支持され、前記外側部分は、前記絶縁環状部材上に支持され、前記外側部分は、第１の幅を有する、固定エッジリングと、前記固定エッジリングの前記外側部分の上方に配置され、前記第１の幅より小さい第２の幅を有する可動エッジリングと、前記固定エッジリングに対して前記可動エッジリングを上下方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備える。
【選択図】図４

Description

本開示は、基板支持器、プラズマ処理システム及びプラズマエッチング方法に関する。
特許文献１には、マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置が開示されている。プラズマ処理装置は、処理容器と、処理容器内に設けられ、下部電極、及び下部電極上に設けられた静電チャックを有する載置台と、静電チャックを囲むように環状に延在する誘電体製のフォーカスリングと、を備えている。
特開２０１５－１０９２４９号公報
本開示にかかる技術は、プラズマ処理において基板に対するプラズマ分布を適切に制御する。
本開示の一態様は、プラズマ処理装置で使用する基板支持器であって、基台と、前記基台上に配置され、基板支持領域と、前記基板支持領域を囲むリング支持領域とを有するセラミックプレートと、前記基台及び前記セラミックプレートの周囲に配置された絶縁環状部材と、内側部分及び外側部分を有する固定エッジリングであり、前記内側部分は、前記リング支持領域上に支持され、前記外側部分は、前記絶縁環状部材上に支持され、前記外側部分は、第１の幅を有する、固定エッジリングと、前記固定エッジリングの前記外側部分の上方に配置され、前記第１の幅より小さい第２の幅を有する可動エッジリングと、前記固定エッジリングに対して前記可動エッジリングを上下方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備える。
本開示によれば、プラズマ処理において基板に対するプラズマ分布を適切に制御することができる。
プラズマ処理システムの構成の概略を示す説明図である。 プラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 基板支持器の構成の概略を示す斜視断面図である。 基板支持器の一部構成の概略を示す縦断面図である。 可動エッジリングの支持構造を示す説明図である。 可動エッジリングの移動量と電子密度との関係を示すグラフである。
半導体デバイスの製造工程では、半導体基板（以下、「基板」という。）に対してエッチングや成膜処理などのプラズマ処理が行われる。プラズマ処理では、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基板を処理する。
処理ガスを励起させる方式には種々の方式が存在するが、例えば上述の特許文献１に開示されたように、マイクロ波によって処理ガスを励起させるプラズマ処理装置が用いられる。かかるプラズマ処理装置には、載置台の周囲にフォーカスリングが設けられている。そして、フォーカスリングによって、載置台に載置された基板のエッジの外側におけるシース電位を調整して、基板に対するプラズマ処理の面内均一性を調整することを図っている。
しかしながら、近年求められるプラズマ分布の均一性を確保するためには、フォーカスリングを設けただけでは十分ではない。そこで従来、プラズマ処理条件を調整することでプラズマ分布を制御していたが、このようにプラズマ処理条件を調整すると、プラズマ処理における制約が大きくなり、自由度が小さくなる。また、従来のプラズマ処理装置には、プラズマ分布を制御するノブ（制御部材）は存在しない。したがって、従来のプラズマ処理には改善の余地がある。
本開示にかかる技術は、プラズマ処理において基板に対するプラズマ分布を適切に制御する。以下、本実施形態にかかる基板支持器、プラズマ処理システム及びプラズマエッチング方法について、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おいては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜プラズマ処理システムの構成＞
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は、プラズマ処理システムの構成の概略を示す説明図である。
一実施形態において、図１に示すように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。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持器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３０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム５０に接続される。基板支持器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。
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、２００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
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、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）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。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。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。
＜プラズマ処理装置の構成＞
以下に、プラズマ処理装置１の一例としてのマイクロ波を用いたプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、プラズマ処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。
一実施形態において、図１に示すようにプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、マイクロ波供給部２０、ガス供給部３０、電源４０及び排気システム５０を含む。また、上述したようにプラズマ処理装置１は基板支持器１１及びプラズマ生成部１２を含み、後述するようにマイクロ波供給部２０がプラズマ生成部１２の一部として機能する。基板支持器１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。プラズマ処理チャンバ１０は、マイクロ波供給部２０の後述するラジアルラインスロットアンテナ２１、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１３及び基板支持器１１（プラズマ処理チャンバ１０の底部）により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。
基板支持器１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持する。基板支持器１１の詳細な構成は後述する。
マイクロ波供給部２０は、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ：Ｒａｄｉａｌ Ｌｉｎｅ Ｓｌｏｔ Ａｎｔｅｎｎａ）２１、同軸導波管２２、モード変換器２３及びマイクロ波ソース２４を含む。ラジアルラインスロットアンテナ２１は、プラズマ処理チャンバ１０の天井面開口部に設けられる。ラジアルラインスロットアンテナ２１は、マイクロ波を圧縮し短波長化して、円偏波状のマイクロ波をプラズマ処理空間１０ｓに照射する。同軸導波管２２は、ラジアルラインスロットアンテナ２１の中央部に接続される。また、同軸導波管２２の上端にはモード変換器２３が接続され、モード変換器２３にはさらにマイクロ波ソース２４が接続される。モード変換器２３は、マイクロ波を所望の振動モードに変換する。マイクロ波ソース２４は、プラズマ処理チャンバ１０の外部に設置されており、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させることができる。
一実施形態において、マイクロ波ソース２４から発生したマイクロ波は、モード変換器２３、同軸導波管２２内を順次伝播し、ラジアルラインスロットアンテナ２１からプラズマ処理空間１０ｓに照射される。このマイクロ波により、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、マイクロ波供給部２０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。
ガス供給部３０は、ガス供給管３１、少なくとも１つのガスソース３２及び少なくとも１つの流量制御器３３を含む。ガス供給管３１はラジアルラインスロットアンテナ２１の中央部を貫通し、当該ガス供給管３１の一端部はラジアルラインスロットアンテナ２１の下面中央部において開口している。また、ガス供給管３１は同軸導波管２２及びモード変換器２３を挿通し、当該ガス供給管３１の他端部は少なくとも１つのガスソース３２に接続される。流量制御器３３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３０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。
一実施形態において、少なくとも１つの処理ガスは、それぞれに対応のガスソース３２からそれぞれに対応の流量制御器３３を介してガス供給管３１に供給され、さらにプラズマ処理空間１０ｓに導入される。少なくとも１つの処理ガスは、例えばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ａｒなどを含有するガスを有する。
電源４０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ＲＦ電源４１を含む。ＲＦ電源４１は、バイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持器１１において導電性部材を含む後述の基台１００に供給するように構成される。このバイアスＲＦ信号を基板支持器１１の基台１００に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、生成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗに引き込むことができる。
一実施形態において、ＲＦ電源４１は、ＲＦ生成部４１ａを含む。ＲＦ生成部４１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持器１１の基台１００に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアス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、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、ＲＦ生成部４１ａ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。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持器１１の基台１００に供給される。また、種々の実施形態において、バイアスＲＦ信号はパルス化されてもよい。
また、電源４０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源４２を含んでもよい。ＤＣ電源４２は、バイアスＤＣ生成部４２ａを含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部４２ａは、基板支持器１１の基台１００に接続され、バイアスＤＣ信号を生成するように構成される。生成されたバイアスＤＣ信号は、基板支持器１１の基台１００に印加される。一実施形態において、バイアスＤＣ信号が、基板支持器１１の後述のセラミックプレート１０１内の電極のような他の電極に印加されてもよい。種々の実施形態において、バイアスＤＣ信号はパルス化されてもよい。なお、バイアスＤＣ生成部４２ａは、ＲＦ電源４１に加えて設けられてもよく、ＲＦ生成部４１ａに代えて設けられてもよい。
排気システム５０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５０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。
＜基板支持器の構成＞
以下に、上述した基板支持器１１の構成例について説明する。図３は、基板支持器１１の構成の概略を示す斜視断面図である。図４は、基板支持器１１の一部構成の概略を示す縦断面図である。
一実施形態において、図３及び図４に示すように基板支持器１１は、基台１００、セラミックプレート１０１、絶縁環状部材１０２、固定エッジリング１１０、可動エッジリング１２０、リフターピン１２１及び移動機構（アクチュエータ）１２２を含む。なお、基板支持器１１は、プラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられた支持部材１３０に締結される。
基台１００は、導電性の金属、例えばアルミニウム等の導電性部材を含む。基台１００の導電性部材は下部電極として機能する。基台１００の内部には、流路１０３が形成されている。流路１０３には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。
セラミックプレート１０１は、基台１００上に設けられている。セラミックプレート１０１は、基板Ｗと固定エッジリング１１０の両方を静電力により吸着保持可能に構成された部材であり、静電チャックとして機能する。すなわち、セラミックプレート１０１は、基板Ｗを支持するための基板支持領域（中央領域）１０１ａと、固定エッジリング１１０を支持するためのリング支持領域（環状領域）１０１ｂとを有する。リング支持領域１０１ｂは、平面視で基板支持領域１０１ａの周囲において、当該基板支持領域１０１ａを囲むように配置される。
絶縁環状部材（インシュレータリング）１０２は、平面視で基台１００とセラミックプレート１０１の周囲において、当該基台１００とセラミックプレート１０１を囲むように配置される。絶縁環状部材１０２は、例えばセラミックや石英等の絶縁体により作製される。
固定エッジリング１１０は、平面視でセラミックプレート１０１に支持された基板Ｗの周囲において、当該基板Ｗを囲むように配置される。固定エッジリング１１０は、内周部（内側部分）１１０ａ及び外周部（外側部分）１１０ｂを有する。内周部１１０ａがセラミックプレート１０１のリング支持領域１０１ｂ上に支持され、外周部１１０ｂが絶縁環状部材１０２上に支持される。固定エッジリング１１０は、例えばプラズマ処理の均一性を向上させるために設けられる。固定エッジリング１１０は、プラズマ処理時にプラズマに曝されるためプラズマ耐性を有する材料から構成されており、一実施形態において、絶縁材料で作製される。一実施形態において、絶縁材料は、石英である。固定エッジリング１１０の外周部１１０ｂは、幅（第１の幅）Ｗを有する。
可動エッジリング１２０は、当該可動エッジリング１２０より下方に延伸するリフターピン１２１に支持される。可動エッジリング１２０は、固定エッジリング１１０の外周部１１０ｂの上方、すなわち絶縁環状部材１０２の上方に配置される。リフターピン１２１は、固定エッジリング１１０と絶縁環状部材１０２を貫通して設けられる。これら可動エッジリング１２０とリフターピン１２１は、移動機構１２２によって上下方向に移動する。可動エッジリング１２０とリフターピン１２１はそれぞれ、プラズマ処理時にプラズマに曝されるためプラズマ耐性を有する材料から構成されており、一実施形態において、絶縁材料で作製される。一実施形態において、絶縁材料は、石英である。移動機構１２２は特に限定されるものではないが、例えばアクチュエータが用いられる。
［可動エッジリングの支持構造］
図５に示すように可動エッジリング１２０の下面には、凹部１２０ａが形成される。リフターピン１２１の上面１２１ａは平坦であり、凹部１２０ａに挿入されて可動エッジリング１２０を支持する。すなわち、リフターピン１２１は、その上面１２１ａで可動エッジリング１２０を支持するために凹部１２０ａ内に挿入される。可動エッジリング１２０の幅（第２の幅）Ａは、固定エッジリング１１０の外周部１１０ｂの幅Ｗより小さく、例えば２０ｍｍ～４０ｍｍである。このように可動エッジリング１２０の幅Ａを小さくして、プラズマに曝される面積を小さくすることで、プラズマ処理への影響を抑えることができる。また、可動エッジリング１２０の厚みＢは、例えば２ｍｍ～１０ｍｍである。可動エッジリング１２０の消耗を抑制するため、厚みＢは４ｍｍ以上がより好ましい。
本実施形態では、可動エッジリング１２０とリフターピン１２１の支持構造がシンプルであり、固定エッジリング１１０との擦れを低減できるので、擦れに伴う発塵を低減することができる。
［可動エッジリングの平面位置］
ここで、図４に示すようにＲＦ電流が通過するＲＦ経路（図４中の「ＰＦ Ｐａｓｓ」矢印）は、基台１００の外側面と絶縁環状部材１０２の内側面の間の経路と、基台１００の上面とセラミックプレート１０１の下面の間の経路と、基台１００の上面から固定エッジリング１１０を通って上方に向かう経路とを含む。そして、例えばＲＦ経路の径方向内側で可動エッジリング及びリフターピンを上下動させると、基板Ｗの中心部におけるＥＲ及びＣＤが変動する場合がある。ＥＲは、プラズマ処理がエッチングである場合のエッチングレート（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｒａｔｅ）である。ＣＤは、基板Ｗのパターンの線幅（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）である。また、ＲＦ経路の径方向内側で可動エッジリング及びリフターピンを上下動させると、ＲＦ経路に近い位置で上下動が生じるので、異常放電が起きる場合もある。
この点、本実施形態では、可動エッジリング１２０及びリフターピン１２１がＲＦ経路の径方向外側に設けられているので、ＲＦ経路から上下動を離すことができる。このため、上述したＥＲやＣＤの変動を抑制することができ、さらに異常放電を抑制することができる。また、可動エッジリング１２０及びリフターピン１２１を基板Ｗから離すことで、仮に上下動に伴う発塵が生じた場合でも、パーティクルが基板Ｗに付着するのを確実に抑制することができる。
なお、可動エッジリング１２０の内径位置は例えば３４０ｍｍ～３７０ｍｍであり、外径位置は例えば３８０ｍｍ～４１０ｍｍである。
［可動エッジリングの上下移動量］
移動機構１２２による可動エッジリング１２０の移動量Ｄは、例えば０ｍｍ～４０ｍｍである。このように可動エッジリング１２０の移動量Ｄを大きくできるのは、上述したように可動エッジリング１２０とリフターピン１２１の支持構造がシンプルであり、且つ、可動エッジリング１２０を径方向外側に配置したためである。なお、移動量Ｄが０ｍｍは、図４の点線で示すように可動エッジリング１２０が固定エッジリング１１０の上面に載っている状態である。
本発明者らは、可動エッジリング１２０の移動量Ｄ（可動エッジリング１２０の高さ位置）を変更して、基板Ｗの径方向における電子密度（プラズマ）の分布を確認するシミュレーションを行った。図６にシミュレーション結果を示す。図６の横軸は基板Ｗの径方向位置を示し、縦軸は電子密度を示す。本シミュレーションでは、可動エッジリング１２０の移動量Ｄを０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍ、４０ｍｍに変更して、各移動量Ｄにおける電子密度分布を確認した。図６を参照すると、可動エッジリング１２０の移動量Ｄが大きくなるに従い、基板Ｗのエッジ部における電子密度が小さくなることが分かった。換言すれば、可動エッジリング１２０の移動量Ｄを制御することで、基板Ｗのエッジ部のみの電子密度を制御でき、さらに基板Ｗのエッジ部のＣＤを制御できる。
以上、本実施形態の基板支持器１１によれば、可動エッジリング１２０は、プラズマ分布の制御ノブとして機能し得る。上述したように従来、プラズマ分布（基板Ｗのセンターとエッジのプラズマのばらつき）を制御するためには、プラズマ処理条件などの制御を行っていた。しかしながら、このようにプラズマ処理条件を調整すると、プラズマ処理における制約が大きくなり、自由度が小さくなる。この点、本実施形態では、可動エッジリング１２０をプラズマ分布の制御ノブとして機能させることができるので、プラズマ処理を基板面内で均一に行うことができ、しかもプラズマ処理条件の自由度を高めることも可能となる。
なお、図示は省略するが、基板支持器１１は、セラミックプレート１０１、絶縁環状部材１０２、固定エッジリング１１０、可動エッジリング１２０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、上記流路１０３の他、ヒータ、伝熱媒体、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。また、基板支持器１１は、基板Ｗの裏面と基板支持領域１０１ａとの間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を含んでもよい。
＜プラズマエッチング方法＞
次に、以上のように構成されたプラズマ処理システムを用いたプラズマ処理方法（プラズマエッチング方法）について説明する。本実施形態では、基板Ｗをエッチングする、いわゆるシリコンエッチングを行う場合について説明する。
先ず、プラズマ処理装置１において、プラズマ処理チャンバ１０内に基板Ｗが搬入される。基板Ｗは、基板支持器１１のセラミックプレート１０１に載置され、静電力により吸着保持される。続いて、排気システム５０を用いてプラズマ処理空間１０ｓ内を所望の圧力に減圧する。
その後、ガス供給部３０を用いてプラズマ処理空間１０ｓ内に処理ガスを供給すると共に、マイクロ波供給部２０を用いてプラズマ処理空間１０ｓ内にマイクロ波を照射する。このマイクロ波によってプラズマ処理空間１０ｓ内では処理ガスからプラズマが生成される。この際、移動機構１２２によって可動エッジリング１２０とリフターピン１２１を上下方向に移動させ、その移動量Ｄを制御することで、基板Ｗのエッジ部の電子密度（プラズマ）が制御される。その結果、基板Ｗに対するプラズマ分布を均一に制御することができる。
また、このようにプラズマを生成する際、電源４０を用いて基台１００の導電性部材にバイアスＲＦ電力を供給する。そうすると、基板Ｗにバイアス電位が発生し、プラズマ中のイオンが基板Ｗに引き込まれる。そして、基板Ｗがプラズマに曝され、当該基板Ｗのシリコンがエッチングされる。
その後、基板Ｗが所望の形状にエッチングされると、処理ガスの供給、マイクロ波の照射、バイアスＲＦ電力の供給をそれぞれ停止する。続いて、基板Ｗはプラズマ処理チャンバ１０から搬出されて、一連のプラズマ処理が終了する。
なお、複数の基板Ｗに対してプラズマ処理を繰り返し行うと、固定エッジリング１１０が消耗し、当該固定エッジリング１１０の厚みが減少するため、固定エッジリング１１０及び基板Ｗのエッジ部の上方においてシース形状が変化する。そこで、プラズマ処理空間１０ｓ内で処理ガスからプラズマを生成する際には、可動エッジリング１２０の移動量Ｄを調整する。そうすると、基板Ｗのエッジ部の電子密度（プラズマ）が制御され、基板Ｗに対するプラズマ分布を均一に制御することができる。したがって、制御部２は、第１～第５の工程を実行するようにプラズマ処理装置１を制御するように構成される。第１の工程において、基板Ｗが基板支持器１１の基板支持領域（中央領域）１０１ａ上に配置される。一実施形態において、基板Ｗは、シリコン層を含む。第２の工程において、プラズマ処理チャンバ１０に処理ガスが供給される。第３の工程において、プラズマ処理チャンバ１０に供給された処理ガスからプラズマが生成される。第４の工程において、基板支持器１１上の基板Ｗがプラズマに曝され、これにより、基板Ｗ上のシリコン層がエッチングされる。第５の工程において、リフターピン１２１を介して可動エッジリング１２０が上下方向に移動される、第５の工程は、プラズマ処理チャンバ１０内にプラズマが生成されている間、すなわち基板Ｗ上のシリコン層がエッチングされている間に実行されてもよく、プラズマ処理チャンバ１０内にプラズマが生成される前に実行されてもよい。また、第５の工程は、第１の工程の前に実行されてもよい。
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、上記の実施形態は、基板Ｗに含まれるシリコン層をエッチングする場合について述べられているが、これに限定されるものではなく、酸化シリコン層をエッチングする場合にも適用可能である。この場合、固定エッジリング１１０及び可動エッジリング１２０は、Ｓｉ又はＳｉＣ材料で作製されてもよい。
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持器
２０ マイクロ波供給部
３０ ガス供給部
１００ 基台
１０１ セラミックプレート
１０１ａ 基板支持領域
１０１ｂ リング支持領域
１０２ 絶縁環状部材
１１０ 固定エッジリング
１１０ａ 内周部
１１０ｂ 外周部
１２０ 可動エッジリング
１２１ リフターピン
１２２ 移動機構
Ｗ 基板

Claims (10)

  1. プラズマ処理装置で使用する基板支持器であって、
    基台と、
    前記基台上に配置され、基板支持領域と、前記基板支持領域を囲むリング支持領域とを有するセラミックプレートと、
    前記基台及び前記セラミックプレートの周囲に配置された絶縁環状部材と、
    内側部分及び外側部分を有する固定エッジリングであり、前記内側部分は、前記リング支持領域上に支持され、前記外側部分は、前記絶縁環状部材上に支持され、前記外側部分は、第１の幅を有する、固定エッジリングと、
    前記固定エッジリングの前記外側部分の上方に配置され、前記第１の幅より小さい第２の幅を有する可動エッジリングと、
    前記固定エッジリングに対して前記可動エッジリングを上下方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備える、基板支持器。
  2. 前記アクチュエータによる前記可動エッジリングの移動量は０ｍｍ～４０ｍｍである、請求項１に記載の基板支持器。
  3. 前記第２の幅は２０ｍｍ～４０ｍｍである、請求項１又は２に記載の基板支持器。
  4. 前記可動エッジリングの厚みは２ｍｍ～１０ｍｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板支持器。
  5. 前記固定エッジリングと前記可動エッジリングはそれぞれ石英で作製される、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板支持器。
  6. 前記可動エッジリングを支持するように構成されるリフターピンを備え、
    前記リフターピンは石英で作製される、請求項５に記載の基板支持器。
  7. 前記可動エッジリングは、下面に凹部を有し、
    前記リフターピンは、その上面で前記可動エッジリングを支持するために前記凹部内に挿入される、請求項６に記載の基板支持器。
  8. 前記リフターピンの上面は平坦である、請求項７に記載の基板支持器。
  9. プラズマ処理装置及び制御部を備え、
    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板支持器と、
    前記プラズマ処理チャンバに処理ガスを供給するように構成されるガス供給部と、
    前記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生成部と、を備え、
    前記基板支持器は、
    基台と、
    前記基台上に配置され、基板支持領域と、前記基板支持領域を囲むリング支持領域とを有するセラミックプレートと、
    前記基台及び前記セラミックプレートの周囲に配置された絶縁環状部材と、
    内側部分及び外側部分を有する固定エッジリングであり、前記内側部分は、前記リング支持領域上に支持され、前記外側部分は、前記絶縁環状部材上に支持され、前記外側部分は、第１の幅を有する、固定エッジリングと、
    前記固定エッジリングの前記外側部分の上方に配置され、前記第１の幅より小さい第２の幅を有する可動エッジリングと、
    前記可動エッジリングを支持するように構成されるリフターピンと、
    前記リフターピンを介して前記固定エッジリングに対して前記可動エッジリングを上下方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備え、
    前記固定エッジリング、前記可動エッジリング及び前記リフターピンはそれぞれ絶縁材料で作製され、
    前記制御部は、
    前記基板支持器にシリコン層を含む基板を配置する工程と、
    前記プラズマ処理チャンバに前記処理ガスを供給する工程と、
    前記処理ガスから前記プラズマを生成する工程と、
    前記基板を前記プラズマに曝して、前記シリコン層をエッチングする工程と、
    前記リフターピンを介して前記可動エッジリングを上下方向に移動させる工程と、を実行するように、前記プラズマ処理装置を制御するように構成される、プラズマ処理システム。
  10. 基板支持器に支持された基板に含まれるシリコン層のプラズマエッチング方法であって、
    前記基板支持器は、
    基台と、
    前記基台上に配置され、基板支持領域と、前記基板支持領域を囲むリング支持領域とを有するセラミックプレートと、
    前記基台及び前記セラミックプレートの周囲に配置された絶縁環状部材と、
    内側部分及び外側部分を有する固定エッジリングであり、前記内側部分は、前記リング支持領域上に支持され、前記外側部分は、前記絶縁環状部材上に支持され、前記外側部分は、第１の幅を有する、固定エッジリングと、
    前記固定エッジリングの前記外側部分の上方に配置され、前記第１の幅より小さい第２の幅を有する可動エッジリングと、
    前記可動エッジリングを支持するように構成されるリフターピンと、
    前記リフターピンを介して前記固定エッジリングに対して前記可動エッジリングを上下方向に移動させるように構成されるアクチュエータと、を備え、
    前記固定エッジリング、前記可動エッジリング及び前記リフターピンはそれぞれ絶縁材料で作製され、
    前記プラズマエッチング方法は、
    前記基板支持器にシリコン層を含む基板を配置する工程と、
    プラズマ処理チャンバに処理ガスを供給する工程と、
    前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、
    前記基板を前記プラズマに曝して、前シリコン層をエッチングする工程と、
    前記リフターピンを介して前記可動エッジリングを上下方向に移動させる工程と、を含む、プラズマエッチング方法。
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