JP2023002987A - 基板支持器、プラズマ処理装置、及びエッジリング - Google Patents

Abstract

【課題】エッジリングの変形を抑制する技術を提供する。
【解決手段】開示される基板支持器は、第１支持領域、第２支持領域、エッジリング、及び導電構造を備える。第１支持領域は、その上に載置される基板を支持する。第２支持領域は、第１支持領域に対して径方向において外側で周方向に延在する。導電構造は、エッジリングに接続する。エッジリングは、第１の部分、第２の部分、及び第３の部分を含む。第１の部分は、第２支持領域上に載置される。第２の部分は、径方向において第１の部分から第２支持領域の外側まで延在する。第３の部分は、径方向において第２の部分から外側に延在し、且つ、第２の部分よりも下方の位置まで延在する。第３の部分は、導電構造によって径方向において外側に押圧される面を第２支持領域に対して径方向の外側で提供する。第２の部分の上面は、第１の部分の上面に対して上方で延在している。
【選択図】図３

Description

本開示の例示的実施形態は、基板支持器、プラズマ処理装置、及びエッジリングに関するものである。

プラズマ処理装置が電子デバイスの製造に用いられている。プラズマ処理装置の一種は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、フォーカスリングとも称されることがあるエッジリングが、静電チャック上に載置された基板を囲むように配置される。エッジリング上でのシースの上端位置を調整するために、直流電圧がエッジリングに印加される。

特開２０２０－７７７８５号公報

本開示は、エッジリングの変形を抑制する技術を提供する。

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置用の基板支持器が提供される。基板支持器は、第１支持領域、第２支持領域、エッジリング、及び導電構造を備える。第１支持領域は、その上に載置される基板を支持するように構成されている。第２支持領域は、第１支持領域に対して径方向において外側で周方向に延在する。エッジリングの一部は、第２支持領域上に載置される。導電構造は、エッジリングに接続するように構成されている。エッジリングは、第１の部分、第２の部分、及び第３の部分を含む。第１の部分は、環形状を有し、第２支持領域上に載置される。第２の部分は、環形状を有し、径方向において第１の部分から第２支持領域の外側まで延在する。第３の部分は、径方向において第２の部分から外側に延在し、且つ、第２の部分よりも下方の位置まで延在する。第３の部分は、導電構造によって径方向において外側に押圧される面を第２支持領域に対して径方向の外側で提供する。第２の部分の上面は、第１の部分の上面に対して上方で延在している。

一つの例示的実施形態によれば、エッジリングの変形を抑制することが可能となる。

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。 一つの例示的実施形態に係る基板支持器の断面図である。 一つの例示的実施形態に係る基板支持器の部分拡大断面図である。 一つの例示的実施形態に係るエッジリングの部分拡大断面図である。 一つの例示的実施形態に係る基板支持器のエッジリング用の静電チャックにおける第１電極及び第２電極のレイアウトを概略的に示す図である。 図６の（ａ）及び図６の（ｂ）は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器の一部拡大断面図である。 別の例示的実施形態に係る基板支持器の静電チャックにおける第１電極及び第２電極のレイアウトを概略的に示す図である。 別の例示的実施形態に係る基板支持器の静電チャックにおける第１電極及び第２電極のレイアウトを概略的に示す図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置用の基板支持器が提供される。基板支持器は、第１支持領域、第２支持領域、エッジリング、及び導電構造を備える。第１支持領域は、その上に載置される基板を支持するように構成されている。第２支持領域は、第１支持領域に対して径方向において外側で周方向に延在する。エッジリングの一部は、第２支持領域上に載置される。導電構造は、エッジリングに接続するように構成されている。エッジリングは、第１の部分、第２の部分、及び第３の部分を含む。第１の部分は、環形状を有し、第２支持領域上に載置される。第２の部分は、環形状を有し、径方向において第１の部分から第２支持領域の外側まで延在する。第３の部分は、径方向において第２の部分から外側に延在し、且つ、第２の部分よりも下方の位置まで延在する。第３の部分は、導電構造によって径方向において外側に押圧される面を第２支持領域に対して径方向の外側で提供する。第２の部分の上面は、第１の部分の上面に対して上方で延在している。

エッジリングの第１の部分は、第２支持領域上に載置されている。したがって、第１の部分の熱は、第２支持領域を介して放熱され易い。一方、エッジリングの第２の部分の熱は放熱され難い。上記実施形態において、エッジリングの第２の部分はその上面が第１の部分の上面に対して上方で延在しているので、第２の部分の厚みが確保されている。したがって、その熱が放熱され難い第２の部分及びその外側の第３の部分における変形が抑制される。故に、エッジリングの変形を抑制することが可能となる。

一つの例示的実施形態において、第２の部分の下面は、第３の部分の上記面と共に溝を画成していてもよい。導電構造の一部は溝の中に配置されていてもよい。この実施形態によれば、エッジリングの下面に沿った経路が長いので、プラズマからの化学種がエッジリングの下面に沿って流れることが抑制される。

一つの例示的実施形態において、第２の部分は、第２支持領域上に載置される内縁を有していてもよい。この内縁の上面は、テーパー形状を有し、第１の部分からの径方向におけるその距離の増加につれてその高さ方向の位置が高くなるように形成されていてもよい。この実施形態によれば、第２の部分の内縁の上面の上に堆積物が形成されても、堆積物が除去され易い。

一つの例示的実施形態において、第２の部分の内縁の厚みは、第２の部分の内縁以外の部分の厚みと実質的に同一であってもよい。この実施形態によれば、熱による第２の部分の変形が更に抑制される。

一つの例示的実施形態において、第３の部分の上面は、第２の部分の上面と平坦に連なっていてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１の部分の上面と第２の部分の上面の最も高い位置との間の高さ方向における距離は、３ｍｍ以下であってもよい。

一つの例示的実施形態において、第１支持領域及び第２支持領域の各々は、冷却可能な基台及び該基台上に設けられた静電チャックを含んでいてもよい。

一つの例示的実施形態において、第２支持領域の静電チャックとエッジリングとの間に伝熱ガスを供給するためのガスラインが第２支持領域を通っていてもよい。

別の例示的実施形態においては、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、基板支持器、バイアス電源、及び別の電源を備える。基板支持器は、上述した例示的実施形態のうち何れかの基板支持器であり、チャンバ内で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。バイアス電源は、基板支持器（例えば、基台）に接続されている。別の電源は、チャンバの外側で導電構造に電気的に接続されており、エッジリングに負極性の電圧を印加するように構成されている。

更に別の例示的実施形態においては、エッジリングが提供される。エッジリングは、第１の部分、第２の部分、及び第３の部分を備える。第１の部分は、環形状を有する。第２の部分は、環形状を有し、径方向において第１の部分から外側に延在する。第３の部分は、径方向において第２の部分から外側に延在し、且つ、第２の部分よりも下方の位置まで延在して内側に向いた面を提供する。第２の部分の上面は、第１の部分の上面に対して上方で延在している。このエッジリングには、第３の部分を介して負極性の電圧が印加され得る。

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。

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、容量結合型のプラズマ処理装置である。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。

一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の中に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから構成されている。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の内壁面、即ち、内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。

チャンバ本体１２は、その側壁において通路１２ｐを提供している。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、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。

プラズマ処理装置１は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器１６を更に備えている。基板支持器１６は、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。基板支持器１６は、下部電極１８及び基板用の静電チャック２０を有し得る。下部電極１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０は、その上に載置される基板Ｗと静電チャック２０との間に発生する静電引力により、基板Ｗを保持するように構成されている。基板支持器１６の詳細については、後述する。

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備え得る。上部電極３０は、基板支持器１６の上方に設けられている。上部電極３０は、絶縁部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。上部電極３０は、この絶縁部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。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、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の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４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一つ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、内部空間１０ｓに供給することが可能である。

プラズマ処理装置１は、バッフルプレート４８を更に備え得る。バッフルプレート４８は、基板支持器１６の後述する筒状部９７とチャンバ本体１２の側壁との間に設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓを減圧することができる。

プラズマ処理装置１は、一つ以上の高周波電源を更に備える。一実施形態において、プラズマ処理装置１は、高周波電源６１を更に備え得る。高周波電源６１は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを発生する電源である。高周波電力ＨＦは、２７～１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚの周波数を有する。高周波電源６１は、高周波電力ＨＦを基板支持器１６（例えば下部電極１８）に供給するために、整合器６３を介して基板支持器１６（例えば下部電極１８）に接続されている。整合器６３は、高周波電源６１の負荷側（一例では下部電極１８側）のインピーダンスを高周波電源６１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６１は、基板支持器１６に電気的に接続されていなくてもよく、整合器６３を介して上部電極３０に接続されていてもよい。

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、バイアス電源６２を更に備える。バイアス電源６２は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアスエネルギーを発生する電源である。バイアス電源６２は、基板支持器１６に電気的に接続されている。バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する周期で繰り返す波形を有する。バイアス周波数は、１００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。バイアスエネルギーは、例えばバイアス高周波電力、即ち高周波電力ＬＦである。高周波電力ＬＦの周波数は、高周波電力ＨＦの周波数よりも低い。高周波電力ＬＦのバイアス電源６２は、高周波電力ＬＦを基板支持器１６（例えば、下部電極１８）に供給するために、整合器６４を介して基板支持器１６（例えば、下部電極１８）に接続されている。整合器６４は、バイアス電源６２の負荷側のインピーダンスをバイアス電源６２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、バイアスエネルギーは、バイアス周波数の逆数の時間長を有する時間間隔で周期的に発生される電圧のパルスであってもよい。

このプラズマ処理装置１では、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦ及び／又は高周波電力ＬＦが供給されることにより、内部空間１０ｓの中でガスが励起される。その結果、内部空間１０ｓの中でプラズマが生成される。生成されたプラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種により、基板Ｗが処理される。

プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備え得る。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。

以下、図１と共に図２、図３、及び図４を参照して、基板支持器１６について詳細に説明する。図２は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器の断面図である。図３は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器の部分拡大断面図である。図４は、一つの例示的実施形態に係るエッジリングの部分拡大断面図である。上述したように、基板支持器１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。

下部電極１８は、冷却可能な基台である。下部電極１８は、その中において流路１８ｆを提供している。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって下部電極１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆは、熱交換媒体の供給装置７０（例えば、チラーユニット）から配管を介して供給される熱交換媒体を受ける。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、流路１８ｆの中を流れて、別の配管を介して供給装置７０に戻される。

基板支持器１６は、第１支持領域１６１及び第２支持領域１６２を有する。第１支持領域１６１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１支持領域１６１は、下部電極１８及び静電チャック２０から構成されている。即ち、第１支持領域１６１は、下部電極１８の一部及び静電チャック２０を含む。第１支持領域１６１の中心軸線である軸線ＡＸは、鉛直方向に延びる軸線である。第１支持領域１６１は、平面視において略円形をなしている。

静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０は、略円盤形状を有する。静電チャック２０は、接合領域２１を介して下部電極１８の上面に接合されている。接合領域２１は、例えば接着剤から形成されている。

静電チャック２０は、本体２０ｍ及び電極２０ｅを有する。本体２０ｍは、略円盤形状を有している。本体２０ｍは、窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。電極２０ｅは、膜状の電極である。電極２０ｅは、本体２０ｍ内に設けられている。電極２０ｅは、導線５４を介して直流電源５３に電気的に接続されている。電極２０ｅは、導線５４及びスイッチ５５を介して直流電源５３に電気的に接続されていてもよい。

静電チャック２０の上面の上には、基板Ｗが載置される。直流電源５３からの電圧が電極２０ｅに印加されると、基板Ｗと静電チャック２０との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、静電チャックは基板Ｗを保持する。

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、伝熱ガス供給系を備え得る。伝熱ガス供給系は、伝熱ガス、例えばＨｅガスを、基板Ｗと静電チャック２０との間の間隙に供給するように構成されている。一実施形態において、伝熱ガス供給系は、伝熱ガスのソース７２を有する。ソース７２には、ガスライン７３が接続されている。ガスライン７３からはガスライン７４が分岐している。ガスライン７４は、ソース７２からの伝熱ガスを基板Ｗと静電チャック２０との間の間隙に供給するよう、延びている。

第２支持領域１６２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２支持領域１６２は、軸線ＡＸに対して径方向において第１支持領域１６１の外側で延在している。第２支持領域１６２は、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。第２支持領域１６２は、平面視において環状をなしている。

第２支持領域１６２は、下部電極１８、エッジリング用の静電チャック２２、及び接合領域２３から構成され得る。即ち、第２支持領域１６２は、下部電極１８の別の一部、即ち下部電極１８の周縁部分、静電チャック２２、及び接合領域２３を含み得る。静電チャック２２は、下部電極１８の周縁部の上方に設けられている。静電チャック２２は、静電チャック２０を取り囲むように周方向に延在している。接合領域２３は、絶縁性を有し、静電チャック２２と下部電極１８との間に設けられている。一例では、接合領域２３は、静電チャック２２を下部電極１８の上面に接合する接着剤である。

以下、図１～図４に加えて図５、図６の（ａ）、及び図６の（ｂ）を参照する。図５は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器のエッジリング用の静電チャックにおける第１電極及び第２電極のレイアウトを概略的に示す図である。図６の（ａ）及び図６の（ｂ）の各々は、一つの例示的実施形態に係る基板支持器の部分拡大断面図である。図６の（ａ）は、第１電極と第１導線との接続箇所を含む基板支持器の一部を拡大して示している。図６の（ｂ）は、第２電極と第２導線との接続箇所を含む基板支持器の一部を拡大して示している。

静電チャック２２は、その上に載置されるエッジリングＥＲを保持するように構成されている。エッジリングＥＲは、導電性を有する材料を含む。エッジリングＥＲは、例えばシリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボン、又はタングステンカーバイドから形成されている。エッジリングＥＲは、平面視において環形状を有している。プラズマ処理装置１では、基板Ｗは、静電チャック２０上且つエッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。

静電チャック２２は、本体２２ｍ、第１電極２２１、及び第２電極２２２を有する。本体２２ｍは、板状をなしており、内縁及び外縁によって規定される環形状を有している。本体２２ｍは、窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。なお、本体２２ｍの内縁及び外縁は、静電チャック２２の内縁及び外縁である。第２支持領域１６２の内側境界１６２ａは、静電チャック２２の内縁を含む筒形状を有している。第２支持領域１６２の外側境界１６２ｂは、静電チャック２２の外縁を含む筒形状を有している。

第１電極２２１及び第２電極２２２は、膜状の電極である。第１電極２２１及び第２電極２２２は、本体２２ｍ内に設けられている。第１電極２２１及び第２電極２２２は、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。第１電極２２１は、第２電極２２２の内側で延在している。第１電極２２１と第２電極２２２は、互いから離間している。第１電極２２１及び第２電極２２２は、互いに同一又は略同一の面積を有していてもよい。第１電極２２１及び第２電極２２２が互いに同一又は略同一の面積を有する場合には、静電引力を最大化することができる。

基板支持器１６は、第１導線８１及び第２導線８２を更に有している。第１導線８１は、第１電極２２１を直流電源８３に電気的に接続している。第１電極２２１は、第１導線８１及びスイッチ８５を介して直流電源８３に電気的に接続されていてもよい。第２導線８２は、第２電極２２２を直流電源８４に電気的に接続している。第２電極２２２は、第２導線８２及びスイッチ８６を介して直流電源８４に電気的に接続されていてもよい。

エッジリングＥＲは、静電チャック２２の上面の上に載置される。第１電極２２１と第２電極２２２との間に電位差が生じるように、直流電源８３及び直流電源８４から第１電極２２１及び第２電極２２２にそれぞれ電圧が印加されると、静電引力が発生する。発生した静電引力により、静電チャック２２はエッジリングＥＲを保持する。

一実施形態において、上述した伝熱ガス供給系は、伝熱ガスを、エッジリングＥＲと静電チャック２２との間の間隙に供給するように更に構成されている。ガスライン７３からは、ガスライン７５が更に分岐している。ガスライン７５は、ソース７２からの伝熱ガスをエッジリングＥＲと静電チャック２２との間の間隙に供給するよう、延びている。ガスライン７５は、部分的に第２支持領域１６２を通って、延びている。この実施形態では、伝熱ガスにより、第２支持領域１６２（即ち静電チャック２２）とエッジリングＥＲとの間での熱交換が促進される。

図６の（ａ）に示すように、第１導線８１は、接合領域２３を通って第１電極２２１に接続されている。図６の（ｂ）に示すように、第２導線８２は、接合領域２３を通って第２電極２２２に接続されている。第１導線８１及び第２導線８２は、接合領域２３内で鉛直方向に延びている。なお、第１導線８１及び第２導線８２の各々は、更に下部電極１８を通って延びていてもよい。第１導線８１及び第２導線８２の各々は、下部電極１８内では、下部電極１８から電気的に分離される。第１導線８１及び第２導線８２の各々は、下部電極１８内では、絶縁体によって囲まれていてもよい。

第１導線８１及び第２導線８２は、接合領域２３内で、第２支持領域１６２の内側境界１６２ａ及び外側境界１６２ｂよりも、中央部１６２ｃの近くで延在している。第１導線８１及び第２導線８２は、中央部１６２ｃ上で延在していてもよい。中央部１６２ｃは、第２支持領域１６２の内側境界１６２ａと外側境界１６２ｂとの間の中央に位置する部分である。即ち、中央部１６２ｃは、内側境界１６２ａと外側境界１６２ｂから径方向において等距離にある部分である。したがって、中央部１６２ｃは、筒形状を有する。

プラズマ処理装置１では、第１導線８１及び第２導線８２の各々は、接合領域２３内において、第２支持領域１６２の内側境界１６２ａ及び外側境界１６２ｂのそれぞれに対して大きな距離を有するように配置される。したがって、第１導線８１及び第２導線８２の各々とプラズマ空間との間に大きな距離を確保することが可能となる。即ち、第１導線８１と接合領域２３の内縁との間、第１導線８１と接合領域２３の外縁との間に、大きな距離を確保することが可能となる。また、第２導線８２と接合領域２３の内縁との間、第２導線８２と接合領域２３の外縁との間に、大きな距離を確保することが可能となる。

一実施形態においては、上述したように、第１導線８１及び第２導線８２の各々は、接合領域２３内において中央部１６２ｃ上で延在していてもよい。この実施形態によれば、第１導線８１及び第２導線８２の各々とプラズマ空間との間の距離が最大になる。

一実施形態において、第１電極２２１は、第１突出部２２１ｐを有していてもよい。第１突出部２２１ｐは、図５に示すように、第１電極２２１を中央部１６２ｃに対して外側に拡張するように、中央部１６２ｃに対して外側に延び出している。この実施形態において、第２電極２２２は、第１突出部２２１ｐに沿って延在する第２の窪み２２２ｒを有している。第１導線８１は、第１突出部２２１ｐに接続している。第１導線８１は、第１突出部２２１ｐから下方に延びている。即ち、第１突出部２２１ｐは、第１電極２２１と第１導線８１との接触箇所である。

一実施形態において、第２電極２２２は、第２突出部２２２ｐを有していてもよい。第２突出部２２２ｐは、図４に示すように、第２電極２２２を中央部１６２ｃに対して内側に拡張するように、中央部１６２ｃに対して内側に延び出している。第１電極２２１は、第２突出部２２２ｐに沿って延在する第１の窪み２２１ｒを有している。第２導線８２は、第２突出部２２２ｐに接続している。第２導線８２は、第２突出部２２２ｐから下方に延びている。即ち、第２突出部２２２ｐは、第２電極２２２と第２導線８２との接触箇所である。

図５に示すように、第１電極２２１は、第１突出部２２１ｐを含む複数の突出部と第１の窪み２２１ｒを含む複数の窪みを周方向において交互に提供するように形成されていてもよい。また、第２電極２２２は、第２突出部２２２ｐを含む複数の突出部と第２の窪み２２２ｒを含む複数の窪みを周方向において交互に提供するように形成されていてもよい。

以下、図７及び図８を参照する。図７及び図８は、別の例示的実施形態に係る基板支持器の静電チャックにおける第１電極及び第２電極のレイアウトを概略的に示す図である。図７及び図８に示すように、第１電極２２１の外縁及び第２電極２２２の内縁は、波状に形成されていてもよい。図７及び図８に示す各実施形態では、第１電極２２１の外縁は、周方向に沿って中央部１６２ｃに対して外側と内側とで交互に延在している。第２電極２２２の内縁は、周方向に沿って中央部１６２ｃに対して外側と内側とで交互に延在しており、且つ、第１電極２２１の外縁に沿って延在している。図７及び図８に示すように、第１電極２２１の外縁及び第２電極２２２の内縁は、曲線状であってもよく、折れ線状であってもよい。

なお、図１～図８に示した静電チャック２２は、静電チャック２０から分離されている。しかしながら、基板支持器１６は、静電チャック２０と静電チャック２２を一体化した一つの静電チャックを有していてもよい。即ち、静電チャック２０と静電チャック２２とが一体化されていてもよい。

再び図１～図４を参照する。プラズマ処理装置１は、エッジリングＥＲに電圧を印加することが可能であるように構成されている。エッジリングＥＲに負極性の電圧が印加されると、エッジリングＥＲ上のシース（プラズマシース）の上端位置が調整される。基板支持器１６は、導電構造２４を更に有する。基板支持器１６は、ホルダー２５を更に有していてもよい。導電構造２４は、エッジリングＥＲに電気的に接続するように構成されている。一実施形態において、導電構造２４は、導電路２６及び接続部材２７を含む。

導電路２６は、第２支持領域１６２に対して径方向において外側に端子領域２６ｔを提供している。導電路２６は、端子領域２６ｔから下方に延びている。導電路２６は、一つ以上の導体から形成されている。一実施形態において、プラズマ処理装置１は、絶縁領域を更に備え得る。絶縁領域は、第２支持領域１６２の径方向外側及び下部電極１８の下方で延在している。導電路２６は、絶縁領域の中で延在している。

一実施形態において、絶縁領域は、複数の絶縁部材９１～９６から構成されている。なお、絶縁領域を構成する絶縁部材の個数は任意の個数であり得る。複数の絶縁部材９１～９６は、石英又は酸化アルミニウムから形成されている。絶縁部材９１は、略円筒形状を有している。絶縁部材９１は、チャンバ１０の底部から上方に延びている。絶縁部材９２及び９３の各々は、略円盤形状を有している。絶縁部材９３の直径は、絶縁部材９２の直径よりも大きい。絶縁部材９２は、絶縁部材９１上に設けられている。絶縁部材９３は、絶縁部材９２上に設けられている。下部電極１８は、絶縁部材９３上に設けられている。

絶縁部材９４は、略環形状を有している。絶縁部材９４は、絶縁部材９２の周縁部上に配置されている。絶縁部材９４は、径方向において絶縁部材９３の外側に配置されている。絶縁部材９４は、絶縁部材９３の外周面に沿って周方向に延在している。絶縁部材９５は、略円筒形状を有している。絶縁部材９５は、絶縁部材９４の外径よりも小さい外径を有している。絶縁部材９５は、絶縁部材９４上に配置されている。絶縁部材９５は、下部電極１８の外周面及び静電チャック２２の外縁に沿って延在している。

チャンバ１０の底部からは筒状部９７が上方に延びている。筒状部９７は、略円筒形状を有する。筒状部９７は、絶縁部材９１の外周面に沿って延在している。筒状部９７は、アルミニウムといった金属から形成されている。筒状部９７は、チャンバ１０と同じく接地されている。絶縁部材９６は、略円筒形状を有している。絶縁部材９６は、筒状部９７上に配置されている。絶縁部材９６は、絶縁部材９２の外周面、絶縁部材９４の外周面、ホルダー２５の外周面、及びエッジリングＥＲの外周面に沿って延在している。

一実施形態において導電路２６は、絶縁部材９４上に端子領域２６ｔを提供している。導電路２６は、絶縁部材９４及び絶縁部材９２の中を通って下方に延在している。導電路２６には、ローパスフィルタ９８を介して電源９９が電気的に接続されている。ローパスフィルタ９８は、電源９９に流入する高周波を減衰させるか又は遮断するように構成されている。電源９９は、エッジリングＥＲに印加される直流電圧又は高周波電圧を発生するように構成されている。電源９９からエッジリングＥＲに印加される電圧は、負極性の電圧であり得る。

接続部材２７は、導電路２６の端子領域２６ｔ上に配置されている。接続部材２７は、エッジリングＥＲと端子領域２６ｔとを互いに電気的に接続する。接続部材２７は、端子領域２６ｔ上に配置されている状態で、エッジリングＥＲの面ＥＲＳに対面する。面ＥＲＳは、接続部材２７に対して径方向において外側で延在しており、径方向において内側を向いている。

エッジリングＥＲは、第１の部分ＥＲ１、第２の部分ＥＲ２、及び第３の部分ＥＲ３を有している。第１の部分ＥＲ１は、環形状を有する部分である。第１の部分ＥＲ１は、板状をなしている。第１の部分ＥＲ１は、第２支持領域１６２上（即ち、静電チャック２２上）に配置される。プラズマ処理装置１では、基板Ｗは、第１の部分ＥＲ１によって囲まれた領域内に配置される。

第２の部分ＥＲ２は、環形状を有する部分である。第２の部分ＥＲ２は、径方向において第１の部分ＥＲ１から外側に延在する。第２の部分ＥＲ２は、径方向において第２支持領域１６２（又は静電チャック２２）の外側まで延在する。図４において、第１の部分ＥＲ１と第２の部分ＥＲ２との境界は、破線で示されている。

第３の部分ＥＲ３は、径方向において第２の部分ＥＲ２から外側に延在する。図４において、第２の部分ＥＲ２と第３の部分ＥＲ３との境界は、破線で示されている。第３の部分ＥＲ３は、第２の部分ＥＲ２よりも下方の位置まで延在する。第３の部分ＥＲ３は、面ＥＲＳを提供している。第３の部分ＥＲ３の一部は、筒形状を有し、下方に延び出しており、接続部材２７に対面する面ＥＲＳを提供している。

ホルダー２５は、接続部材２７を下方に押圧し、且つ、接続部材２７にエッジリングＥＲの面ＥＲＳを押圧させるように、接続部材２７を保持する。基板支持器１６では、ホルダー２５によって接続部材２７が下方に押圧されるので、接続部材２７と端子領域２６ｔとの間の確実な電気的接続が実現される。また、接続部材２７は、ホルダー２５によって保持されている状態では、径方向において接続部材２７の外側に配置されるエッジリングＥＲの面ＥＲＳを押圧する。したがって、接続部材２７とエッジリングＥＲとの間の確実な電気的接続が実現される。また、接続部材２７がエッジリングＥＲの面ＥＲＳを押圧する方向は、静電チャック２２とエッジリングＥＲとの間で発生する静電引力が発揮される方向に略直交する方向である。したがって、エッジリングＥＲを保持する静電引力に対抗する力の発生を抑制しつつエッジリングＥＲに接続することが可能な電気的パスが提供される。この基板支持器１６によれば、エッジリングＥＲは第２支持領域１６２に安定的に保持される。また、エッジリングＥＲと静電チャック２２との間に伝熱ガスが供給されている場合でも、エッジリングＥＲは第２支持領域１６２に安定的に保持される。したがって、エッジリングＥＲと静電チャック２２との間に供給される伝熱ガスの圧力を高めることが可能である。故に、エッジリングＥＲの温度調整の効率を高めることが可能となる。

一実施形態において、接続部材２７は、第１部分２７１及び第２部分２７２を有していてもよい。第１部分２７１は、エッジリングＥＲの面ＥＲＳに対面する。第２部分２７２は、第１部分２７１の下部に連続している。第２部分２７２は、第１部分２７１の下部から径方向において外側に延在する。この実施形態において、接続部材２７の断面形状はＬ字である。

ホルダー２５は、第２部分２７２を下方に押圧するように接続部材２７を保持する。一実施形態では、ホルダー２５は、絶縁部材９４上に配置される。ホルダー２５は、ねじ２８によって絶縁部材９４に固定される。一実施形態において、ホルダー２５は、主部２５１及び突出部２５２を有している。主部２５１は、略円筒形状を有している。主部２５１は、絶縁部材９４上に配置される。突出部２５２は、主部２５１の上端から径方向において内側に突き出ている。突出部２５２は、接続部材２７の第２部分２７２上に配置される。ホルダー２５が固定されると、接続部材２７の第２部分２７２が下方に押圧されて、第１部分２７１が径方向において外側に力を発揮する。その結果、接続部材２７とエッジリングＥＲとを互いに確実に接触させることが可能となる。

一実施形態において、基板支持器１６は、導電部材５８を更に有していてもよい。導電部材５８は、導電性と弾性を有する。導電部材５８は、例えば導体から形成されたスパイラル・スプリング・ガスケットであり得る。導電部材５８は、接続部材２７と端子領域２６ｔとの間で挟持される。

一実施形態において、基板支持器１６は、導電部材５９を更に有していてもよい。導電部材５９は、導電性と弾性を有する。導電部材５９は、例えば導体から形成されたスパイラル・スプリング・ガスケットであり得る。導電部材５９は、接続部材２７とエッジリングＥＲの面ＥＲＳとの間で挟持される。別の実施形態において、接続部材２７の第１部分２７１は、弾性を有し、エッジリングＥＲの面ＥＲＳを付勢してもよい。

一実施形態において、ホルダー２５は、絶縁性を有していてもよい。ホルダー２５は、例えば石英又は酸化アルムニウムから形成される。ホルダー２５及びエッジリングＥＲは、接続部材２７をプラズマから遮蔽している。この実施形態では、接続部材２７が、プラズマから保護される。

図４に示すように、エッジリングＥＲの第１の部分ＥＲ１は、上面ＵＳ１を有する。また、エッジリングＥＲの第２の部分ＥＲ２は、上面ＵＳ２を有する。第２の部分ＥＲ２の上面ＵＳ２は、第１の部分ＥＲ１の上面ＵＳ１に対して上方で延在している。即ち、エッジリングＥＲは、第２の部分ＥＲ２が第１の部分ＥＲ１に対して上方でステップを提供するように、形成されている。一実施形態においては、第３の部分ＥＲ３の上面ＵＳ３は、第２の部分ＥＲ２の上面ＵＳ２と平坦に連なっていてもよい。

エッジリングＥＲの第１の部分ＥＲ１は、第２支持領域１６２上に載置されている。したがって、第１の部分ＥＲ１の熱は、第２支持領域１６２を介して放熱され易い。一方、エッジリングＥＲの第２の部分ＥＲ２の熱は放熱され難い。エッジリングＥＲでは、第２の部分ＥＲ２はその上面ＵＳ２が第１の部分ＥＲ１の上面ＵＳ１に対して上方で延在しているので、第２の部分ＥＲ２の厚みが確保されている。したがって、第２の部分ＥＲ２及びその外側の第３の部分ＥＲ３における変形が抑制される。故に、エッジリングＥＲの変形を抑制することが可能となる。また、エッジリングＥＲの変形が抑制されるので、エッジリングＥＲの下面と第２支持領域１６２との間の間隙から伝熱ガスが漏れ出すことが抑制される。

上面ＵＳ１と上面ＵＳ２の最も高い位置との間の高さ方向における距離Ｄは、０．２ｍｍ以上であってもよい。距離Ｄは、例えば１ｍｍで有り得る。また、距離Ｄは、３ｍｍ以下であってもよい。距離Ｄが３ｍｍ以下である場合には、チャンバ１０の内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で、エッジリングＥＲによる干渉を受けずに、基板Ｗを搬送することが容易になる。距離Ｄは、２ｍｍ以下であってもよい。距離Ｄが２ｍｍ以下である場合には、上部電極３０とエッジリングＥＲとの間に一定値以上の距離を確保することが可能となる。

図４に示すように、第２の部分ＥＲ２の下面ＬＳ２は、第３の部分ＥＲ３の面ＥＲＳと共に溝ＧＶを画成していてもよい。導電構造２４の一部、即ち、接続部材２７の上端部は、溝ＧＶの中に配置されていてもよい。また、絶縁部材９５の上端部も溝ＧＶの中に配置されていてもよい。この場合には、エッジリングＥＲの下面に沿った経路が長くなる。したがって、プラズマからの化学種がエッジリングＥＲの下面に沿って流れることが抑制される。

一実施形態において、第２の部分ＥＲ２は、内縁ＩＥＲを有していてもよい。内縁ＩＥＲは、図４において破線で示す第１の部分ＥＲ１と第２の部分ＥＲ２の境界から図４において二点鎖線で示す境界まで延びる部分である。内縁ＩＥＲは、第２支持領域１６２（静電チャック２２）上に載置される。内縁ＩＥＲの径方向の長さは、第２の部分ＥＲ２の径方向の長さの約２０％の長さであり得る。

内縁ＩＥＲの上面ＴＳ２は、テーパー形状を有していてもよい。具体的に、上面ＴＳ２は、第１の部分ＥＲ１からの径方向におけるその距離の増加につれてその高さ方向の位置が高くなるように形成されていてもよい。上面ＴＳ２が、第１の部分ＥＲ１の上面ＵＳ１の延長面との間になす角度は、３０°以上、６０°以下であり得る。この角度は、例えば４５°である。この場合には、内縁ＩＥＲの上面ＴＳ２の上に堆積物が形成されても、堆積物が容易に除去され得る。

内縁ＩＥＲの厚みＴａは、第２の部分ＥＲ２の内縁以外の部分の厚みＴｂと実質的に同一であってもよい。この場合には、熱による第２の部分ＥＲ２の変形が更に抑制される。なお、内縁ＩＥＲの厚みＴａは、上面ＴＳ２と第２の部分ＥＲ２の下面との間の最短距離である。

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。

例えば、プラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置であるが、別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、異なるタイプのプラズマ処理装置であってもよい。そのようなプラズマ処理装置は、任意のタイプのプラズマ処理装置であり得る。そのようなプラズマ処理装置としては、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。

また、別の実施形態においては、静電チャック２２は、静電引力を発生するために用いられる電極として、三つ以上の電極を有していてもよい。

また、図３に示す例では、第１電極２２１に印加される電圧及び第２電極２２２に印加される電圧は共に正極性の電圧である。しかしながら、第１電極２２１と第２電極２２２との間に電位差が発生する限り、第１電極２２１に印加される電圧及び第２電極２２２に印加される電圧のそれぞれの極性は限定されるものではない。また、第１電極２２１及び第２電極２２２のうち一方の電位は０Ｖであってもよい。また、第１電極２２１及び第２電極２２２との間で電位差を生じさせるために、単一の電源が用いられてもよい。

さらに、接続部材２７の個数は限定されるものではない。端子領域２６ｔとエッジリングＥＲとの電気的接続のために、複数の接続部材２７が用いられてもよい。複数の接続部材２７は、周方向に沿って配列されていてもよい。複数の接続部材２７は、周方向に沿って等間隔に配置されていてもよい。

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。

１…プラズマ処理装置、１６…基板支持器、１６１…第１支持領域、１６２…第２支持領域、２４…導電構造、ＥＲ…エッジリング、ＥＲ１…第１の部分、ＵＳ１…上面、ＥＲ２…第２の部分、ＵＳ２…上面、ＥＲ３…第３の部分、ＥＲＳ…面。

Claims (16)

1. プラズマ処理装置用の基板支持器であって、
   その上に載置される基板を支持するように構成された第１支持領域と、
   前記第１支持領域に対して径方向において外側で周方向に延在する第２支持領域と、
   その一部が前記第２支持領域上に載置されるエッジリングと、
   前記エッジリングに接続するように構成された導電構造と、
   を備え、
   前記エッジリングは、
   環形状を有し、前記第２支持領域上に載置される第１の部分と、
   環形状を有し、径方向において前記第１の部分から前記第２支持領域の外側まで延在する第２の部分と、
   前記径方向において前記第２の部分から外側に延在し、且つ、前記第２の部分よりも下方の位置まで延在する第３の部分であり、前記導電構造によって前記径方向において外側に押圧される面を前記第２支持領域に対して前記径方向の外側で提供する、該第３の部分と、
   を含み、
   前記第２の部分の上面は、前記第１の部分の上面に対して上方で延在している、
   基板支持器。
2. 前記第２の部分の下面は、前記第３の部分の前記面と共に溝を画成しており、
   前記導電構造の一部は前記溝の中に配置されている、
   請求項１に記載の基板支持器。
3. 前記第２の部分は、前記第２支持領域上に載置される内縁を有し、
   前記内縁の上面は、テーパー形状を有し、前記第１の部分からの前記径方向におけるその距離の増加につれてその高さ方向の位置が高くなるように形成されている、
   請求項１又は２に記載の基板支持器。
4. 前記内縁の厚みは、前記第２の部分の前記内縁以外の部分の厚みと実質的に同一であり、請求項３に記載の基板支持器。
5. 前記第３の部分の上面は、前記第２の部分の前記上面と平坦に連なっている、請求項１～４の何れか一項に記載の基板支持器。
6. 前記第１の部分の前記上面と前記第２の部分の前記上面の最も高い位置との間の高さ方向における距離は、３ｍｍ以下である、請求項１～５の何れか一項に記載の基板支持器。
7. 前記第１支持領域及び前記第２支持領域の各々は、冷却可能な基台及び該基台上に設けられた静電チャックを含む、請求項１～６の何れか一項に記載の基板支持器。
8. 前記第２支持領域の前記静電チャックと前記エッジリングとの間に伝熱ガスを供給するためのガスラインが前記第２支持領域を通っている、請求項７に記載の基板支持器。
9. チャンバと、
   前記チャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成された、請求項１～８の何れか一項に記載の基板支持器と、
   前記基板支持器に電気的に接続されたバイアス電源と、
   前記チャンバの外側で前記導電構造に電気的に接続された別の電源であり、前記エッジリングに負極性の電圧を印加するように構成された、該別の電源と、
   を備えるプラズマ処理装置。
10. 環形状を有する第１の部分と、
    環形状を有し、径方向において前記第１の部分から外側に延在する第２の部分と、
    前記径方向において前記第２の部分から外側に延在し、且つ、前記第２の部分よりも下方の位置まで延在して内側に向いた面を提供する第３の部分と、
    を備え、
    前記第２の部分の上面は、前記第１の部分の上面に対して上方で延在している、
    エッジリング。
11. 前記第２の部分の下面は、前記第３の部分の前記面と共に溝を画成する、請求項１０に記載のエッジリング。
12. 前記第２の部分の内縁の上面は、テーパー形状を有し、前記第１の部分からの前記径方向におけるその距離の増加につれてその高さ方向の位置が高くなるように形成されている、請求項１０又は１１に記載のエッジリング。
13. 前記内縁の厚みは、前記第２の部分の前記内縁以外の部分の厚みと実質的に同一である、請求項１２に記載のエッジリング。
14. 前記第３の部分の上面は、前記第２の部分の前記上面と平坦に連なっている、請求項１０～１３の何れか一項に記載のエッジリング。
15. 前記第１の部分の前記上面と前記第２の部分の前記上面の最も高い位置との間の高さ方向における距離は、３ｍｍ以下である、請求項１０～１４の何れか一項に記載のエッジリング。
16. 前記第３の部分を介して負極性の電圧が印加される、請求項１０～１５の何れか一項に記載のエッジリング。

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