JP2023005203A - 基板支持体、基板支持体アセンブリ及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマ処理においてＲＦ電極部に供給されるＲＦ電力に対し低周波側のＲＦ電力の損失を抑制する。【解決手段】基板を支持する基板支持体であって、前記基板を保持するための吸着電極を備えた基板吸着部と、ＲＦ電力が供給されるＲＦ電極部と、前記基板の温度を調節するためのヒータ電極を備えた基板温調部と、を有し、前記基板吸着部と前記基板温調部は前記ＲＦ電極部を挟んで積層されている。【選択図】図３

Description

本開示は、基板支持体、基板支持体アセンブリ及びプラズマ処理装置に関する。
特許文献１には、被処理体を載置するとともに内部に加熱ヒータが設けられた基板支持体本体と、内部に冷媒通路が設けられた冷却台とを備えた基板支持体が開示されている。基板支持体本体と冷却台とは互いに離間している。
特開２０１７－６３０１１号公報
本開示にかかる技術は、プラズマ処理においてＲＦ電極部に供給されるＲＦ電力に対し低周波側のＲＦ電力の損失を抑制する。
本開示の一態様は、基板を支持する基板支持体であって、前記基板を保持するための吸着電極を備えた基板吸着部と、ＲＦ電力が供給されるＲＦ電極部と、前記基板の温度を調節するためのヒータ電極を備えた基板温調部と、を有し、前記基板吸着部と前記基板温調部は前記ＲＦ電極部を挟んで積層されている。
本開示によれば、プラズマ処理においてＲＦ電極部に供給されるＲＦ電力に対し低周波側のＲＦ電力の損失を抑制することができる。
プラズマ処理システムの構成を模式的に示す説明図である。 プラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる基板支持体アセンブリの一部を拡大して示す説明図である。 他の実施形態かかる基板支持体アセンブリの一部を拡大して示す説明図である。 他の実施形態にかかる基板支持体アセンブリの一部を拡大して示す説明図である。 他の実施形態にかかるシール構造を拡大して示す説明図である。 本実施形態にかかる基板支持体アセンブリの一部を拡大して示す説明図である。 他の実施形態の第１例にかかる基板支持体アセンブリの一部を拡大して示す説明図である。 他の実施形態の第１例にかかるシール構造を拡大して示す説明図である。 他の実施形態の第２例にかかる基板支持体アセンブリの一部を拡大して示す説明図である。 他の実施形態の第２例にかかるシール構造を拡大して示す説明図である。
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。）にエッチング等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ウェハを処理する。
プラズマ処理を行うプラズマ処理装置は、一般的に、チャンバ、基板支持体アセンブリ（載置台）、高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を備える。ＲＦ電源は、例えば基板支持体アセンブリの電極（ＲＦ電極）に高周波電力（ＲＦ電力）を供給する。一例では、ＲＦ電源は、処理ガスのプラズマを生成するためのソースＲＦ電力と、基板にイオンを引き込むためのバイアスＲＦ電力とを供給する。基板支持体アセンブリは、チャンバ内に設けられている。基板支持体アセンブリは、ＲＦ電極及びＲＦ部電極上に静電チャックを有する。
ところで近年、エッチング処理では、半導体デバイスの更なる微細化に対応するため、ＢＳｉ、ＨｆＯ、Ｒｕ、ＷＣ等の難エッチングマスク材の適用が検討されている。このような難エッチング材に対応するためには、基板の高温化（例えば２００℃以上）が重要な要素となっている。また、例えば１３ＭＨｚ以上の周波数のソースＲＦ電力を用いることで高い電子密度（Ｎｅ密度）を実現しつつ、重畳するバイアスＲＦ電力を例えば４００ｋＨｚ等の低周波側にシフトさせることで、エッチング特性が上がることも示唆されている。
基板の高温化に対しては、従来、載置台において載置台本体と基台と間の断熱性を高める構造が提案されている。しかしながら、このような載置台をプラズマ処理装置に適用しても、ＲＦ電力の給電ルートを適切に設定できず、ソースＲＦ電力の損失が発生する場合がある。また、バイアスＲＦ電力のハイパワー化も困難である。
そこで、例えば特許文献１に開示された載置台（基板支持体）が提案されている。載置台は、冷却台、給電体、静電チャック（基板支持体本体）、第１の弾性部材、及び締付部材を備える。この載置台では、第１の弾性部材により冷却台と基台とが互いに離間されている。また、この載置台では、基台と吸着部との接合に、接着剤が用いられていない。したがって、静電チャックの温度を高温に設定することが可能である。また、伝熱空間に供給される伝熱ガスを介して静電チャックと冷却台との間の熱交換がなされ得るので、静電チャックの温度を低温に設定することも可能である。また、この載置台では、給電体、冷却台、及び締付部材により、静電チャックの基台に対するＲＦ電力の給電ルートが確保されている。さらに、給電体が、静電チャックの基台に直接接続されるのではなく、冷却台に接続されるので、当該給電体の構成材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を採用することができる。したがって、高周波数のソースＲＦ電力が用いられる場合であっても、ソースＲＦ電力の損失が抑制される。また、低周波数のバイアスＲＦ電力が用いられる場合であっても、バイアスＲＦ電力のハイパワー化が可能となる。
しかしながら、上記載置台では、静電チャックの吸着部は吸着用電極及びヒータを内蔵するため、セラミックからなる吸着部の厚みが、例えば４ｍｍ以上と大きくなる。かかる場合、低周波側のＲＦ電力の損失が大きくなってしまう。また、基板とＲＦ電極の間の誘電層内には、Ｈｅガス等のガス拡散空間が点在するが、このガス拡散空間を含む、基板とＲＦ電極の間の電位差が大きくなる。そうすると、基板裏面において異常放電が発生しやすくなる。
本開示にかかる技術は、プラズマ処理においてＲＦ電極部に供給されるＲＦ電力に対し低周波側のＲＦ電力の損失を抑制する。
以下、本実施形態にかかる基板支持体、基板支持体アセンブリ及びプラズマ処理装置について、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＞
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、図１を用いて説明する。図１は、プラズマ処理システムの構成を模式的に示す説明図である。
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。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持体アセンブリ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３０に接続される。基板支持体アセンブリ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＞
以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について、図２を用いて説明する。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。本実施形態のプラズマ処理装置１では基板（ウェハ）Ｗにプラズマ処理を行うが、プラズマ処理対象の基板Ｗはウェハに限定されるものではない。
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及び排気システム３０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持体アセンブリ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。基板支持体アセンブリ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、基板支持体アセンブリ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及び基板支持体アセンブリ１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持体アセンブリ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。
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、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。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。
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。
排気システム３０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３０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。
＜基板支持体アセンブリ＞
次に、上述した基板支持体アセンブリ１１、及び当該基板支持体アセンブリ１１に付随するプラズマ処理装置１の構成要素について、図２及び図３を用いて説明する。図３は、基板支持体アセンブリ１１の一部を拡大して示す説明図である。
基板支持体アセンブリ１１は、基台１００及び基板支持体１０１を有している。基台１００は、プラズマ処理チャンバ１０の底部から延びる支持部材１０２によって支持されている。この支持部材１０２は、絶縁性の部材であり、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。また、支持部材１０２は、略円筒形状を有している。
基台１００は、導電性を有する金属、例えばアルミニウムから形成されている。基台１００は、略円盤形状を有している。基台１００は、中央部１００ａ及び周縁部１００ｂを有している。中央部１００ａは、略円盤形状を有している。中央部１００ａは、基台１００の第１の上面１００ｃを提供している。
周縁部１００ｂは、平面視において略円環形状を有している。周縁部１００ｂは、中央部１００ａに連続しており、径方向において中央部１００ａの外側で、周方向に延在している。周縁部１００ｂは、基台１００の第２の上面１００ｄを提供している。第２の上面１００ｄは、鉛直方向において第１の上面１００ｃよりも低い位置にある。また、周縁部１００ｂは、中央部１００ａと共に、基台１００の下面１００ｅを提供している。
基台１００には、温調媒体用の流路１００ｆが形成されている。流路１００ｆは、基台１００内において、例えば螺旋状に延在している。この流路１００ｆには、プラズマ処理チャンバ１０の外部に設けられたチラーユニット１１０により温調媒体が供給される。流路１００ｆに供給される温調媒体は、プラズマ処理装置１の使用温度範囲、例えば２０℃以上２５０℃以下の温度帯域において液体である。あるいは、温調媒体は、その気化によって吸熱し、冷却を行う冷媒であってもよく、例えば、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒であってもよい。
基台１００には、給電体１２０が接続されている。給電体１２０は、給電棒であり、基台１００の下面１００ｅに接続されている。給電体１２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている。
給電体１２０は、プラズマ処理チャンバ１０の外部に設けられた第１のＲＦ電源１２１及び第２のＲＦ電源１２２に電気的に接続されている。給電体１２０は、後述する第１のＲＦ電源１２１及び第２のＲＦ電源１２２からのＲＦ電力を伝送する。
第１のＲＦ電源１２１は、プラズマ発生用のソースＲＦ電力を発生する電源である。第１のＲＦ電源１２１からは、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの周波数であってよく、一例においては４０ＭＨｚのソースＲＦ電力が供給される。第１のＲＦ電源１２１は、第１の整合回路１２３を介して、給電体１２０に接続されている。第１の整合回路１２３は、第１のＲＦ電源１２１の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスを整合させるための回路である。この第１のＲＦ電源１２１からのソースＲＦ電力を用いて、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。したがって、第１のＲＦ電源１２１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。なお、第１のＲＦ電源１２１は、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ電力を発生するように構成されてもよい。また、第１のＲＦ電源１２１は、給電体１２０に電気的に接続されていなくてもよく、第１の整合回路１２３を介して上部電極であるシャワーヘッド１３に接続されていてもよい。
第２のＲＦ電源１２２は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアスＲＦ電力を発生する電源である。第２のＲＦ電源１２２からは、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であってよく、一例においては４００ｋＨｚのバイアスＲＦ電力が供給される。第２のＲＦ電源１２２は、第２の整合回路１２４を介して、給電体１２０に接続されている。第２の整合回路１２４は、第２のＲＦ電源１２２の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、なお、第２のＲＦ電源１２２は、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ電力を発生するように構成されてもよい。また、第２のＲＦ電源１２２に代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。
基板支持体１０１は、基台１００の第１の上面１００ｃ側に設けられている。基板支持体１０１は、基板吸着部１３０、ＲＦ電極部１３１及び基板温調部１３２を有している。基板吸着部１３０、ＲＦ電極部１３１及び基板温調部１３２は、上方から下方に向けてこの順で積層されており、すなわち基板吸着部１３０と基板温調部１３２はＲＦ電極部１３１を挟んで積層されている。
基板吸着部１３０とＲＦ電極部１３１の間には、これら基板吸着部１３０とＲＦ電極部１３１を接合させる接合層１３３が設けられている。同様に、ＲＦ電極部１３１と基板温調部１３２の間には、これらＲＦ電極部１３１と基板温調部１３２を接合させる接合層１３４が設けられている。接合層１３３、１３４による接合方法は特に限定されるものではないが、例えば金属を用いた金属接合であってもよいし、あるいは接着剤を用いた接着接合であってもよい。
基板吸着部１３０は、第１の基層１４０の内部に吸着電極１４１を設けた構成を有している。第１の基層１４０は、例えば、厚みが２ｍｍ以下の略円盤形状を有している。第１の基層１４０は、誘電体からなり、例えばセラミックスから形成されている。第１の基層１４０に用いられるセラミックスとしては、基板Ｗを吸着保持する際の静電力に応じて選択することができる。
例えばクーロン力を発生させて基板Ｗを保持する場合、第１の基層１４０には、室温（例えば、２０℃）以上、４００℃以下の温度範囲において、１×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するセラミックスが用いられる。このようなセラミックスとして、例えば金属酸化物である酸化アルミニウム（アルミナ）が用いられ得る。
また、例えばジョンソンラーベック力を発生させて基板Ｗを保持する場合、第１の基層１４０には、室温（例えば、２０℃）以上、４００℃以下の温度範囲において、１×１０－８～１×１０－１１Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するセラミックスが用いられる。このようなセラミックスとして、例えば金属窒化物である窒化アルミニウム（ＡＬＮ）が用いられ得る。いずれの場合でも、セラミックス製の第１の基層１４０を用いれば、２００℃を超える高温下においても、十分な吸着力が発揮される。なお、第１の基層１４０には、セラミックス以外の誘電体、例えばポリイミドを用いてもよい。
吸着電極１４１は、導電性を有する電極膜である。吸着電極１４１には、直流（ＤＣ）電源１４２が電気的に接続されている。ＤＣ電源１４２からのＤＣ電圧が吸着電極１４１に印加されると、基板吸着部１３０は上述したクーロン力又はジョンソンラーベック力の静電力を発生し、当該静電力によって基板Ｗを保持する。
ＲＦ電極部１３１は、導電体からなる。ＲＦ電極部１３１は、金属、例えばモリブデンから形成されていてもよいし、あるいは例えば窒化アルミニウム又は炭化ケイ素に導電性を付与したセラミックスから形成されていてもよい。ＲＦ電極部１３１の材料は、基板吸着部１３０の第１の基層１４０との組み合わせで選定され、例えばＲＦ電極部１３１と第１の基層１４０との線膨張係数差が１ｐｐｍ／℃以下となる材料が好ましい。同様に、ＲＦ電極部１３１の材料は、後述する基板温調部１３２の第２の基層１５０との組み合わせで選定され、例えばＲＦ電極部１３１と第２の基層１５０との線膨張係数差が１ｐｐｍ／℃以下となる材料が好ましい。かかる場合、ＲＦ電極部１３１と第１の基層１４０との膨張差を抑制し、またＲＦ電極部１３１と第２の基層１５０との膨張差を抑制できるので、スクラッチ等によるパーティクルの発生量を低減することができる。
ＲＦ電極部１３１は、略円盤形状を有している。ＲＦ電極部１３１は、中央部１３１ａ及び周縁部１３１ｂを有している。中央部１３１ａの径は基板吸着部１３０の第１の基層１４０の径と略同一であり、周縁部１３１ｂは基板吸着部１３０より径方向外側に突出している。中央部１３１ａは、略円盤形状を有している。中央部１３１ａは、ＲＦ電極部１３１の第１の上面１３１ｃを提供している。
周縁部１３１ｂは、平面視において略円環形状を有している。周縁部１３１ｂは、中央部１３１ａに連続しており、径方向において中央部１３１ａの外側で、周方向に延在している。周縁部１３１ｂは、ＲＦ電極部１３１の第２の上面１３１ｄを提供している。第２の上面１３１ｄは、鉛直方向において第１の上面１３１ｃよりも低い位置にある。第２の上面１３１ｄは、酸化アルミニウム（アルミナ）が溶射されていてもよい。また、周縁部１３１ｂは、中央部１３１ａと共に、ＲＦ電極部１３１の下面１３１ｅを提供している。
基板温調部１３２は、第２の基層１５０の内部にヒータ電極１５１、１５２を設けた構成を有している。第２の基層１５０は、略円盤形状を有している。第２の基層１５０の径は、基板吸着部１３０の第１の基層１４０の径と略同一である。第２の基層１５０は、第１の基層１４０と同じ材料から形成されている。
ヒータ電極１５１は、ヒータ電極１５２よりも基板吸着部１３０の中央側に設けられている。ヒータ電極１５１及びヒータ電極１５２はそれぞれ、ヒータ電源１５３に電気的に接続されている。ヒータ電源１５３は、３系統のヒータ電源である。ヒータ電極１５１とヒータ電源１５３の間には、ヒータ電源１５３へのＲＦノイズの侵入を防止するために、フィルタ１５４が設けられてもよい。また、ヒータ電極１５２とヒータ電源１５３の間には、ヒータ電源１５３へのＲＦノイズの侵入を防止するために、フィルタ１５５が設けられてもよい。ヒータ電源１５３からの電圧がヒータ電極１５１、１５２に印加されると、基板Ｗが所望の温度に調節される。
ＲＦ電極部１３１（基板支持体１０１）と基台１００の間には、第１の弾性部材としての弾性部材１６０が設けられている。弾性部材１６０は、基台１００の第１の上面１００ｃとＲＦ電極部１３１の下面１３１ｅに接している。弾性部材１６０は、基板支持体１０１を基台１００から上方に離間させている。この弾性部材１６０は、Ｏリングである。弾性部材１６０は、伝熱空間１６１にＨｅガスが供給されているときの当該伝熱空間１６１の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有するように構成される。また、弾性部材１６０には、低い熱伝導率及び高い耐熱性が要求される。このような弾性部材１６０は、例えばパーフロロエラストマーから形成され得る。
基台１００、基板支持体１０１及び弾性部材１６０で囲まれる空間は、伝熱ガスが供給される伝熱空間１６１に構成されている。伝熱空間１６１は、基台１００と基板支持体１０１との間において、弾性部材１６０により封止（シール）されている。伝熱空間１６１には、プラズマ処理チャンバ１０の外部に設けられたガス供給部１６２から、伝熱ガス、例えばＨｅガスが供給されるように構成されている。
基板支持体アセンブリ１１は、締付部材１７０をさらに有している。締付部材１７０は、弾性部材１６０を、基台１００とＲＦ電極部１３１との間に挟持するように構成されている。締付部材１７０は、ＲＦ電極部１３１と基台１００との間の当該締付部材１７０からの熱伝導を抑制するために、低い熱伝導率を有する材料、例えば、チタンから形成される。
締付部材１７０は、筒状部１７０ａ及び環状部１７０ｂを有している。筒状部１７０ａは、略円筒形状を有しており、その下端において第１の下面１７０ｃを提供している。環状部１７０ｂは、略環状板形状を有しており、筒状部１７０ａの上側部分の内縁に連続して、当該筒状部１７０ａから径方向内側に延びている。環状部１７０ｂは、第２の下面１７０ｄを提供している。
締付部材１７０は、第１の下面１７０ｃが基台１００の第２の上面１００ｄに接し、第２の下面１７０ｄがＲＦ電極部１３１の第２の上面１３１ｄに接するように配置される。また、締付部材１７０は、基台１００の周縁部１００ｂに対してねじ１７１によって固定される。このねじ１７１の締付部材１７０に対する螺合を調整することにより、弾性部材１６０の潰し量が調整される。
なお、締付部材１７０の第２の下面１７０ｄとＲＦ電極部１３１の第２の上面１３１ｄの間には、弾性部材（図示せず）が設けられていてもよい。この弾性部材は、Ｏリングであり、第２の下面１７０ｄと第２の上面１３１ｄとの摩擦により生じ得るパーティクル（例えば、金属粉）が、基板吸着部１３０側に移動することを抑制する。
締付部材１７０の上面側には、エッジリング１８０、エッジリング吸着部１８１及びエッジリング温調部１８２が設けられている。エッジリング１８０、エッジリング吸着部１８１及びエッジリング温調部１８２は、上方から下方に向けてこの順で積層されている。エッジリング１８０は、基板支持体１０１（基板吸着部１３０）上に載置された基板Ｗを囲むように配置される。エッジリング１８０は、基板Ｗに対するプラズマ処理の均一性を向上させる。
エッジリング吸着部１８１は、基板吸着部１３０と同様の構成を有しており、すなわちエッジリング吸着部１８１は、第３の基層１９０の内部に第２の吸着電極としての吸着電極１９１を設けた構成を有している。第３の基層１９０は、例えば、厚みが２ｍｍ以下であって、平面視において略円環形状を有している。第３の基層１９０は、第１の基層１４０と同じ材料から形成され、エッジリング１８０を吸着保持する際の静電力（クーロン力又はジョンソンラーベック力）に応じて選択することができる。
吸着電極１９１は、導電性を有する電極膜である。吸着電極１９１には、ＤＣ電源１９２が電気的に接続されている。ＤＣ電源１９２からのＤＣ電圧が吸着電極１９１に印加されると、エッジリング吸着部１８１はクーロン力又はジョンソンラーベック力の静電力を発生し、当該静電力によってエッジリング１８０を保持する。
エッジリング温調部１８２は、第４の基層２００の内部に第２のヒータ電極としてのヒータ電極２０１を設けた構成を有している。第４の基層２００は、平面視において略円環形状を有している。第４の基層２００は、第３の基層１９０と同じ材料から形成されてよい。
ヒータ電極２０１は、ヒータ電源１５３に電気的に接続されている。ヒータ電極２０１とヒータ電源１５３の間には、ヒータ電源１５３へのＲＦノイズの侵入を防止するために、フィルタ１５４が設けられてもよい。ヒータ電源１５３からの電圧がヒータ電極２０１に印加されると、エッジリング１８０が所望の温度に調節される。
なお、基板支持体アセンブリ１１には、基板Ｗと基板吸着部１３０との間に伝熱ガス（例えばＨｅガス）を供給するためのガスライン（図示せず）が設けられている。基板Ｗと基板吸着部１３０との間には、この伝熱ガスが拡散するガス拡散空間（図示せず）が形成されている。
＜プラズマ処理方法＞
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て行われるプラズマ処理について説明する。プラズマ処理としては、例えばエッチング処理や成膜処理が行われる。
先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部に基板Ｗを搬入し、基板支持体１０１上に基板Ｗを載置する。その後、基板吸着部１３０の吸着電極１４１にＤＣ電圧を印加することにより、基板Ｗはクーロン力又はジョンソンラーベック力によって基板吸着部１３０に静電吸着され、保持される。また、基板Ｗの搬入後、排気システム３０によってプラズマ処理チャンバ１０の内部を所望の真空度まで減圧する。
次に、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介してプラズマ処理空間１０ｓに処理ガスを供給する。また、第１のＲＦ電源１２１によりプラズマ生成用のソースＲＦ電力をＲＦ電極部１３１に供給する。第１のＲＦ電源１２１からのソースＲＦ電力は、給電体１２０、基台１００、及び締付部材１７０を介してＲＦ電極部１３１に供給される。すなわち基板支持体１０１では、ソースＲＦ電力の給電ルートが確保されている。そして、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第２のＲＦ電源１２２によりイオン引き込み用のバイアスＲＦ電力を供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、基板Ｗにプラズマ処理が施される。
以上の実施形態によれば、基板支持体アセンブリ１１では、弾性部材１６０によって基台１００とＲＦ電極部１３１とが互いに離間されている。したがって、基板温調部１３２の温度を例えば２００℃を超える高温に設定することが可能である。また、伝熱空間１６１に供給される伝熱ガスを介して基板支持体１０１と基台１００との間の熱交換がなされ得るので、基板温調部１３２の温度を低温（例えば８０℃）に設定することも可能である。
また、本実施形態によれば、この基板支持体アセンブリ１１では、給電体１２０、基台１００及び締付部材１７０により、ＲＦ電極部１３１に対するＲＦ電力の給電ルートが確保されている。さらに、給電体１２０が、ＲＦ電極部１３１に直接接続されるのではなく、基台１００に接続されるので、当該給電体１２０の構成材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を採用することができる。したがって、高周波数のソースＲＦ電力が用いられる場合であっても、ソースＲＦ電力の損失が抑制される。また、低周波数のバイアスＲＦ電力が用いられる場合であっても、バイアスＲＦ電力のハイパワー化が可能となる。
また、本実施形態によれば、基板支持体１０１は、吸着電極１４１を備える基板吸着部１３０と、ヒータ電極１５１、１５２を備える基板温調部１３２とを上下に分離し、当該基板吸着部１３０と基板温調部１３２の間にＲＦ電極部１３１を挟み込む構造を有する。このように吸着電極１４１とヒータ電極１５１、１５２を分離することにより、基板吸着部１３０の厚みを小さくすることができ、その結果、例えば４００ｋＨｚ等の低周波側のＲＦ電力の損失を抑制することができる。また、基板ＷとＲＦ電極部１３１（基板吸着部１３０との間に存在する伝熱ガスのガス拡散空間を含む）の間の電位差を小さくすることができ、基板Ｗの裏面における異常放電を抑制することができる。
特に本実施形態では、基板吸着部１３０（第１の基層１４０）はその厚みが２ｍｍ以下に薄くなっているので、当該基板吸着部１３０を高誘電体化することができる。その結果、上述した低周波側のＲＦ電力の損失をさらに抑制することができ、また基板ＷとＲＦ電極部１３１との電位差をさらに抑制することができる。実際に本発明者らが実験を行ったところ、基板吸着部１３０の厚みを２ｍｍ以下にすると、ＲＦ電力（電圧）の損失を２０％以下に抑えることができた。また、基板吸着部１３０厚みを２ｍｍ以下にすると、基板ＷとＲＦ電極部１３１との電位差を２ｋＶ以下に抑えることができた。この２ｋＶ以下の電位差は、基板Ｗの裏面における異常放電を抑制できる電位差である。
また、本実施形態によれば、基板吸着部１３０と基板温調部１３２の間に導電性を有するＲＦ電極部１３１を挟み込んでおり、当該ＲＦ電極部１３１は熱拡散層として機能する。かかる場合、基板吸着部１３０の上面の温度均一性を向上させることができ、その結果、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、基板吸着部１３０の第１の基層１４０の材料と、基板温調部１３２の第２の基層１５０の材料が同じである。かかる場合、基板吸着部１３０、ＲＦ電極部１３１及び基板温調部１３２を積層して接合する際、基板支持体１０１の反りを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、ＲＦ電極部１３１の材料には、ＲＦ電極部１３１と基板吸着部１３０の第１の基層１４０との線膨張係数差が１ｐｐｍ／℃以下となる材料であって、ＲＦ電極部１３１と基板温調部１３２の第２の基層１５０との線膨張係数差が１ｐｐｍ／℃以下となる材料が用いられる。かかる場合、ＲＦ電極部１３１と第１の基層１４０との膨張差を抑制し、またＲＦ電極部１３１と第２の基層１５０との膨張差を抑制できるので、スクラッチ等によるパーティクルの発生量を低減することができる。
また、本実施形態によれば、基板吸着部１３０の第１の基層１４０の材料を適宜選択することで、基板Ｗを吸着する際の静電力として、クーロン力とジョンソンラーベック力を選択して適用することができる。例えば１×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するセラミックスを用いた場合、クーロン力を発生させることができる。また、例えば１×１０－８～１×１０－１１Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するセラミックスを用いた場合、ジョンソンラーベック力を発生させることができる。
クーロン力による基板Ｗの吸着方式（以下、「クーロン吸着」という。）では、２５０℃以上の高温度領域で基板Ｗを吸着するのは困難である場合がある。一方、ジョンソンラーベック力による基板Ｗの吸着方式（以下、「ＪＲ吸着」という。）では、かかる高温度領域でも基板Ｗを吸着することができる。
クーロン吸着では、基板吸着部１３０における基板Ｗとの接触面と、吸着電極１４１との間の距離が主たる要因として吸着力に影響する。このため、例えば基板Ｗを基板吸着部１３０に載置しない状態で、基板吸着部１３０の上面等のクリーニング（ＷＬＤＣ：Ｗａｆｅｒ Ｌｅｓｓ Ｄｒｙ Ｃｌｅａｎｉｎｇ）を行うと、第１の基層１４０の厚みが小さくなる。その結果、上記距離が小さくなり、基板Ｗの吸着力が変化する場合がある。一方、ＪＲ吸着では、基板Ｗと基板吸着部１３０の間の微小隙間（ガス拡散空間）に大きな電圧がかかり、基板Ｗの吸着力は上記距離に依存しない。このため、例えばＷＬＤＣ後の表層を一定にすることで、第１の基層１４０の厚みが小さくなっても、基板Ｗの吸着力を安定させることができる。
また、プラズマ処理中のＲＦ入熱により、基板Ｗと基板吸着部１３０は熱膨張及び熱収縮を繰り返す。この点、ＪＲ吸着の場合、第１の基層１４０に例えば窒化アルミニウム（ＡＬＮ）が用いられるので、基板Ｗと第１の基層１４０とのの線膨張係数は略同じ４ｐｐｍ／℃になり、略同じ挙動で熱膨張と熱収縮を繰り返す。その結果、スクラッチ等によるパーティクルの発生量を低減することができる。
また、本実施形態によれば、基板温調部１３２は、第２の基層１５０の内部にヒータ電極１５１、１５２を設けた構成を有している。かかる場合、ヒータ電極１５１、１５２が酸化し難く、ヒータ電極１５１、１５２の抵抗を安定させることができ、基板Ｗの温度を適切に調節することができる。なお、基板温調部１３２においてヒータ電極１５１、１５２は第２の基層１５０の表面に設けることも可能である。この場合、ヒータ電極１５１、１５２は第２の基層１５０の表面に溶射や蒸着によって形成することができ、当該ヒータ電極１５１、１５２がＲＦ電極部１３１に接合される。
また、本実施形態によれば、エッジリング吸着部１８１とエッジリング温調部１８２は上下に分離して積層される。このため、上記基板支持体１０１と同様の効果を享受することができる。
＜他の実施形態＞
以上の実施形態において、基板支持体１０１は複数の領域に区画され、基板温調部１３２においてヒータ電極１５１は複数の領域毎に設けられていてもよい。かかる場合、複数の領域毎に基板Ｗの温度を調節することができ、基板Ｗの温度の面内均一性を向上させることができる。
また、以上の実施形態では、基板温調部１３２の径は基板吸着部１３０の径と略同一であり、すなわち基板温調部１３２の径はＲＦ電極部１３１の径より小さかったが、基板温調部１３２の大きさはこれに限定されない。例えば図４に示すように、基板温調部１３２の径はＲＦ電極部１３１の径と略同一であってもよい。この場合、弾性部材１６０は、基台１００の第１の上面１００ｃと基板温調部１３２の第２の基層１５０の下面との間に配置される。なお、図４では、基板温調部１３２のヒータ電極１５２は、吸着電極１４１の外周部に対応する位置に配置されているが、ヒータ電極１５２は、基板温調部１３２の外縁まで延在するように配置されてもよい。この場合、ＲＦ電極の１３１の中央側と外周側の温度を同程度に制御することができるため、基板Ｗに対する面内均一性を向上させることができる。
また、以上の実施形態では、基板吸着部１３０、ＲＦ電極部１３１及び基板温調部１３２は、上方から下方に向けてこの順で積層されていたが、基板温調部１３２をＲＦ電極部１３１の上面側に配置し、基板吸着部１３０をＲＦ電極部１３１の下面側に配置してもよい。但し、基板Ｗをより適切に吸着する観点からは、基板吸着部１３０を基板Ｗに近い位置に配置するのが好ましく、上記実施形態のように基板吸着部１３０をＲＦ電極部１３１の上面側に配置するのが好ましい。
また、以上の実施形態では、基台１００、基板支持体１０１及び弾性部材１６０で囲まれる空間は、伝熱ガスが供給される伝熱空間１６１に構成されていたが、この伝熱空間１６１を省略してもよい。
また、以上の実施形態では、エッジリング１８０はエッジリング吸着部１８１によって吸着保持されたが、エッジリング１８０の保持方法はこれに限定されない。例えば、吸着シートを用いてエッジリング１８０を吸着保持してもよいし、エッジリング１８０をクランプして保持してもよい。あるいは、エッジリング１８０の自重によりエッジリング１８０が保持されてもよい。かかる場合、エッジリング吸着部１８１は省略される。
＜他の実施形態＞
上述したようにエッチング処理では、難エッチングマスク材の適応が検討されている。このような難エッチングマスク材に対応するため、基板Ｗの高温化が求められ、基板温調部１３２の温度も上記実施形態よりさらに高温の例えば３００℃以上に設定される場合がある。かかる場合、弾性部材１６０にも更なる耐熱性が必要となり、通常のＯリングを適用できないおそれがある。そこで、３００℃以上に耐えられる弾性部材１６０として、金属（メタルシール）を用いることが考えられる。
しかしながら、弾性部材１６０に金属を用いた場合、当該金属は硬いため、十分なシール性能を発揮するためには多大な締付力が必要になることがあると考えられる。例えば、一般的なプラズマ処理装置で常用しているゴムシール（Ｏリング）を用いる場合に比べて、数倍～数十倍の締付力が必要となり、これに伴い、締付部材１７０（ボルト）の本数も大幅に増加する。
また、弾性部材１６０に金属を用いた場合、当該金属は塑性を有すため、再利用することができないことがあり、基板支持体１０１のような取り外しを考慮した部品への対応が困難となるおそれがある。以上のように、弾性部材１６０が適用される部分には、３００℃以上でもシール性を確保することができ、且つ、Ｏリングレベルの簡易運用ができる構造が求められる。
図５は、他の実施形態にかかる基板支持体アセンブリ１１の一部を拡大して示す説明図である。図６は、他の実施形態にかかるシール構造を拡大して示す説明図である。なお、本実施形態では、例えば、基板温調部１３２が３００℃以上であっても、基台１００が６０℃以下となるように、伝熱空間１６１のＨｅガスによって、基板温調部１３２と基台１００との熱抵抗が高くなるように設定されている。
本実施形態では、上記実施形態の弾性部材１６０に代えて、基板温調部１３２（基板支持体１０１）と基台１００の間に、断熱部材３００と第１の弾性部材３０１が設けられている。断熱部材３００は基板温調部１３２側に設けられ、第１の弾性部材３０１は基台１００側に設けられている。断熱部材３００と第１の弾性部材３０１は、基台１００の中央部１００ａの第１の上面１００ｃに形成された溝部１００ｇに配置される。
断熱部材３００は、導電体からなる。また、断熱部材３００は、熱伝導率が低いことが望ましい。例えば断熱部材３００には、低熱伝導率の金属、例えばチタン等を用いてもよい。あるいは断熱部材３００には、伝熱性が低い形状、例えばステンレスフレキシブルチューブ等を用いてもよい。
断熱部材３００は、上環状部３００ａ、円筒部３００ｂ及び下環状部３００ｃを有している。上環状部３００ａは、略環状板形状を有しており、その上端において上面３００ｄを提供している。上面３００ｄは、基板温調部１３２の第２の基層１５０の下面と気密に接する。上面３００ｄには、気密性（シール性）を確保するため、シールバンドを取り付けてもよい。また、上面３００ｄと基板温調部１３２との接触面積を減少させて、上面３００ｄと基板温調部１３２との間の熱伝達を抑制するため、第２の上面１００ｄにドットを形成してもよい。円筒部３００ｂは、略円筒形状を有しており、上環状部３００ａの下面最内側に連続して、当該上環状部３００ａから鉛直下方に伸びている。円筒部３００ｂは、上環状部３００ａの断面積より小さく、すなわち上環状部３００ａの厚みより小さくてもよい。下環状部３００ｃは、略環状板形状を有しており、円筒部３００ｂの下端に連続して、当該円筒部３００ｂから径方向外側に伸びている。また、下環状部３００ｃは、その下端において下面３００ｅを提供している。下面３００ｅと基台１００との間には隙間が形成されている。
かかる断熱部材３００では、上環状部３００ａの上面３００ｄの面積が大きいため、シール性を確保することができる。また、円筒部３００ｂを設けることで、後述するように基板温調部１３２から第１の弾性部材３０１までの伝熱距離を長くすることができ、第１の弾性部材３０１の温度を下げることができる。しかも、断熱部材３００のかかる形状により、省スペースにおいても、十分なシール性と断熱性を発揮することができる。なお、断熱部材３００の形状は、本実施形態に限定されない。断熱部材３００に要求される機能、すなわちシール性と断熱性を兼ねる機能を備えていれば、例えば厚みの小さい（薄肉の）円筒形状であってもよい。あるいは、断熱部材３００の断面形状は、例えばＴ字形状であってもよいし、Ｉ字形状であってもよい。いずれの形状であっても、円筒部３００ｂの断面積が上環状部３００ａの断面積より小さい場合、安定したシール性を確保することができる。
第１の弾性部材３０１は、基台１００の溝部１００ｇに設けられており、下環状部３００ｃの下面３００ｅに接する。第１の弾性部材３０１は、例えばＯリングであり、伝熱空間１６１を封止（シール）する。また、第１の弾性部材３０１は、断熱部材３００を基台１００から上方に離間させている。なお、第１の弾性部材３０１は、基台１００に埋設されていてもよいし、第１の弾性部材３０１に埋設されていてもよい。
基板温調部１３２の第２の基層１５０の内部には、断熱部材３００を保持するための、第３の吸着電極としての吸着電極３０２が設けられている。吸着電極３０２は、導電性を有する電極膜である。吸着電極３０２には、ＤＣ電源（図示せず）が電気的に接続されている。ＤＣ電源からのＤＣ電圧が吸着電極３０２に印加されると、クーロン力又はジョンソンラーベック力の静電力が発生し、当該静電力によって断熱部材３００を保持する。また、この静電力によって、上環状部３００ａの上面３００ｄと第２の基層１５０の下面とのシール性が確保され、伝熱空間１６１が適切に封止される。また、ＤＣ電源は、ＤＣ電源１４２と個別に設けられていてもよいし、共通に設けられていてもよい。
以上のように本実施形態のシール構造では、断熱部材３００の上面３００ｄ側は静電力（及び上面３００ｄに形成されたドットやシールバンド）によってシール性が確保され、断熱部材３００の下面３００ｅ側は第１の弾性部材３０１によってシール性が確保される。
かかるシール構造では、図６の矢印に示すように伝熱し、基板温調部１３２からの熱は断熱部材３００を介して第１の弾性部材３０１に伝達される。ここで、上述したように断熱部材３００の熱伝導率は低い。加えて、断熱部材３００が上環状部３００ａ、円筒部３００ｂ及び下環状部３００ｃを備えた形状を有するので、基板温調部１３２から第１の弾性部材３０１までの伝熱距離を長くすることができる。そうすると、第１の弾性部材３０１の温度上昇を抑制することができる。例えば基板温調部１３２の温度が３００℃以上の例えば３５０℃である場合でも、第１の弾性部材３０１が損傷を被らない温度、例えば２００℃以下に抑制することができる。その結果、第１の弾性部材３０１によるシール性を安定的に発揮することが可能となる。
また、第１の弾性部材３０１にＯリングを用いることができるので、メタルシールに比べて、締付力を低減でき、締付部材１７０の本数を抑えることができる。さらに、第１の弾性部材３０１を再利用することができ、メタルシールに比べて簡易的に運用することができる。
断熱部材３００の下環状部３００ｃの外側面と基台１００の溝部１００ｇの内側面の間には、コンタクト部材３０３が設けられてもよい。コンタクト部材３０３は、下環状部３００ｃの外側面に沿って環状に設けられている。コンタクト部材３０３は、断熱部材３００と基台１００を電気的に導通させる。コンタクト部材３０３は高抵抗の導電体であって、コンタクト部材３０３には例えばスパイラルシールやバルシール等が用いられる。このコンタクト部材３０３を設けることによって、吸着電極３０２によって発生する静電力、すなわち断熱部材３００の吸着力を安定化させることができる。
吸着電極３０２に電圧を印加すると、当該吸着電極３０２がキャパシタとして機能し、電荷が溜まる。ここで、コンタクト部材３０３を設けない場合、断熱部材３００の下環状部３００ｃと基台１００の隙間もキャパシタとして機能して電荷が溜まるため、印加される電圧は、吸着電極３０２のキャパシタと上記隙間のキャパシタに分配される。このため、印加される電圧の一部のみが吸着電極３０２に利用され、吸着電圧が低下する。しかも、上記隙間は組み付け精度や部品間の公差によって、ある程度のバラツキがあるため、電圧の分配率にバラツキが生じ、吸着電圧が安定しない。
一方、本実施形態のようにコンタクト部材３０３を設けた場合、上記隙間にはキャパシタが形成されず、吸着電極３０２のみがキャパシタとして機能する。そうすると、印加した電圧が効率的に吸着電極３０２に利用され、吸着電圧が安定すると共に、当該吸着電圧のロスを抑制するが可能となる。
なお、コンタクト部材３０３の設置位置は、本実形態に限定されない。コンタクト部材３０３は、断熱部材３００と基台１００の導通が取れればよく、例えば下面３００ｅに設けられてもよい。
また、例えば第１の弾性部材３０１が導電性を有する場合、当該第１の弾性部材３０１はコンタクト部材３０３と同様に機能する。かかる場合、コンタクト部材３０３を省略することも可能である。
なお、本実施形態において、断熱部材３００は吸着電極３０２の静電力によって保持されるが、断熱部材３００の保持方法はこれに限定されない。例えば接着、ロウ付け、拡散接合等の公知の手段により、断熱部材３００の上面３００ｄを第２の基層１５０の下面に保持してもよい。かかる場合、コンタクト部材３０３は省略できる。
また、本実施形態のシール構造は、吸着電極１４１とヒータ電極１５１、１５２が１つの基層の内部に設けられた基板支持体アセンブリ１１にも適用することができる。
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、図７に示すようにヒータ電極１５１（ヒータ電極１５２）は、ヒータ端子１５６を介して給電線１５７に電気的に接続され、給電線１５７はヒータ電源１５３に接続されている。ヒータ端子１５６は、耐熱性を有する金属、例えばモリブデンやタングステンからなる。給電線１５７においてヒータ端子１５６に接続される部分はジャックピンを構成しており、このジャックピンがヒータ端子１５６に抜き差しされる。また、これらヒータ端子１５６及び給電線１５７が設けられる給電空間１５８と、伝熱空間１６１との間には、弾性部材１５９が設けられている。弾性部材１５９は、基板温調部１３２と基台１００の間に設けられている。なお、給電空間１５８は、ヒータ電極１５１、１５２毎に形成されている。
ここで、上述したように難エッチングマスク材に対応するため、基板Ｗの高温化が求められ、基板温調部１３２の温度も例えば３００℃以上の高温に設定される場合がある。かかる場合、弾性部材１５９にも更なる耐熱性が必要となり、３００℃以上に耐えられる弾性部材１５９として、金属（メタルシール）を用いることが考えられる。
かかる場合、弾性部材１６０に金属を用いた場合と同様の課題がある。すなわち、弾性部材１５９に金属を用いた場合、十分なシール性能を発揮するためには多大な締付力が必要になることがあると考えられる。また、弾性部材１５９を再利用することができないことがあると考えられる。以上のように、弾性部材１５９が適用される部分には、３００℃以上でもシール性を確保することができ、且つ、Ｏリングレベルの簡易運用ができる構造が求められる。
また、ヒータ端子１５６は、上述したように例えばモリブデンやタングステン等の金属からなるため、大気に触れると酸化してしまい、当該ヒータ端子１５６の電気伝導率が下がるおそれがある。
図８は、他の実施形態の第１例にかかる基板支持体アセンブリ１１の一部を拡大して示す説明図である。図９は、他の実施形態の第１例にかかるシール構造を拡大して示す説明図である。なお、本実施形態では、基板温調部１３２の温度（例えば３００℃以上）と、基台１００の温度（例えば６０℃以下）は、伝熱空間１６１のＨｅガスによって断熱されている。
第１例では、上記ヒータ端子１５６及び弾性部材１５９に代えて、給電空間１５８には、断熱端子４００、絶縁部材４０１、第２の弾性部材４０２及び第３の弾性部材４０３が設けられている。断熱端子４００は、給電空間１５８と伝熱空間１６１を区画し、ヒータ電極１５１と給電線１５７のジャックピンの間に設けられている。絶縁部材４０１は、基台１００に形成された貫通孔に内篏され、断熱端子４００を介してヒータ電極１５１と給電線１５７とが接続するための給電空間１５８を画成する。第２の弾性部材４０２は、断熱端子４００と絶縁部材４０１とに挟持されている。すなわち、断熱端子４００と絶縁部材４０１の間において、第２の弾性部材４０２より伝熱空間１６１側には、Ｈｅガスが充填されている。第３の弾性部材４０３は、絶縁部材４０１と基台１００の間に設けられている。すなわち、絶縁部材４０１と基台１００の間において、第３の弾性部材４０３より伝熱空間１６１側には、Ｈｅガスが充填されている。
断熱端子４００は、導電体からなる。また、断熱端子４００は、熱伝導率が低いことが望ましい。例えば断熱端子４００には、低熱伝導率の金属、例えばチタン等を用いてもよい。あるいは断熱端子４００には、伝熱性が低い形状、例えばステンレスフレキシブルチューブ等を用いてもよい。
断熱端子４００は、上板部４００ａ、内側円筒部４００ｂ、下環状部４００ｃ及び外側円筒部４００ｄを有している。上板部４００ａは、略円板形状を有し、その上端において上面４００ｅを提供している。上面４００ｅは、ヒータ電極１５１に直接接続され、当該ヒータ電極１５１に固定される。内側円筒部４００ｂは、略円筒形状を有しており、上板部４００ａの下面最外側に連続して、当該上板部４００ａから鉛直下方に伸びている。下環状部４００ｃは、略環状板形状を有し、内側円筒部４００ｂの下端に連続して、当該内側円筒部４００ｂから径方向外側に伸びている。外側円筒部４００ｄは、略円筒形状を有しており、下環状部４００ｃの上面最外側に連続して、当該下環状部４００ｃから鉛直上方に伸びている。
かかる断熱端子４００では、内側円筒部４００ｂ、下環状部４００ｃ及び外側円筒部４００ｄを設けることで、後述するように基板温調部１３２から第２の弾性部材４０２までの伝熱距離を長くすることができ、第２の弾性部材４０２の温度を下げることができる。しかも、断熱端子４００のかかる形状により、省スペースにおいても、十分な断熱性を発揮することができる。なお、断熱部材３００の形状は、本実施形態に限定されない。断熱部材３００に要求される機能、すなわち断熱性を備えていればよい。
絶縁部材４０１は、樹脂やセラミックス等の絶縁体からなる。絶縁部材４０１は、円筒部４０１ａ及び下フランジ部４０１ｂを有している。円筒部４０１ａは、略円筒形状を有しており、基台１００の内側面に沿って設けられている。下フランジ部４０１ｂは、略環状板形状を有しており、円筒部４０１ａの下端に連続して、当該円筒部４０１ａから径方向外側に伸びている。絶縁部材４０１は、その円筒部４０１ａが基台１００の内側面に嵌め込まれ、下フランジ部４０１ｂが基台１００の下面に係止される。なお、絶縁部材４０１は、一体に形成されていてもよいし、上下方向に分割して形成されていてもよい。
第２の弾性部材４０２は、断熱端子４００の外側円筒部４００ｄの外側面と、基台１００の内側面とに接する。第２の弾性部材４０２は、例えばＯリングであり、伝熱空間１６１を封止（シール）する。なお、第２の弾性部材４０２は、基台１００に埋設されていてもよいし、断熱端子４００に埋設されていてもよい。
第３の弾性部材４０３は、絶縁部材４０１の下フランジ部４０１ｂの上面と、基台１００の下面とに接する。第３の弾性部材４０３は、例えばＯリングであり、絶縁部材４０１と基台１００との間を封止（シール）する。なお、第３の弾性部材４０３は、基台１００に埋設されていてもよいし、絶縁部材４０１に埋設されていてもよい。
かかるシール構造では、図９の矢印に示すように伝熱し、基板温調部１３２からの熱は断熱端子４００を介して第２の弾性部材４０２に伝達される。ここで、上述したように断熱端子４００の熱伝導率は低い。加えて、断熱端子４００が上板部４００ａ、内側円筒部４００ｂ、下環状部４００ｃ及び外側円筒部４００ｄを備えた形状を有するので、基板温調部１３２から第２の弾性部材４０２までの伝熱距離を長くすることができる。そうすると、第２の弾性部材４０２の温度を十分に下げることができる。例えば基板温調部１３２の温度が３００℃以上の例えば３５０℃である場合でも、第２の弾性部材４０２が損傷を被らない温度、例えば２００℃以下に下げることができる。その結果、第２の弾性部材４０２によるシール性を安定的に発揮することが可能となる。
また、第２の弾性部材４０２にＯリングを用いることができるので、メタルシールに比べて、締付力を低減でき、締付部材１７０の本数を抑えることができる。さらに、第２の弾性部材４０２を再利用することができ、メタルシールに比べて簡易的に運用することができる。
さらに、断熱端子４００は伝熱空間１６１に露出し、Ｈｅガスに接するので、図７に示したヒータ端子１５６のように酸化するのを抑制し、電気抵抗を安定化させることができる。さらに、Ｈｅガスは大気よりも熱伝導率が高いため、抜熱性が向上し、第２の弾性部材４０２の温度を下げることができる。
図１０は、他の実施形態の第２例にかかる基板支持体アセンブリ１１の一部を拡大して示す説明図である。図１１は、他の実施形態の第２例にかかるシール構造を拡大して示す説明図である。
上記第１例では、断熱端子４００はヒータ電極１５１に直接接続されていたが、第２例では、断熱端子４００は、接続部材４１０及び柔軟部材４１１を有し、当該接続部材４１０及び柔軟部材４１１を介してヒータ電極１５１に接続される。接続部材４１０は、ヒータ電極１５１に直接接続され、当該ヒータ電極１５１に固定される。接続部材４１０は、金属からなる。なお、第２例においては、上板部４００ａ、内側円筒部４００ｂ、下環状部４００ｃ及び外側円筒部４００ｄが、本開示における本体部を構成する。
柔軟部材４１１は、接続部材４１０と断熱端子４００を接続する。柔軟部材４１１は、変形自在の部材であり、例えばフレキシブルな導線（ねじり線）等が用いられる。接続部材４１０は、金属、例えば銅からなる。
かかる場合、上記第１例と同様の効果を享受することができる。しかも、柔軟部材４１１を設けた分、放熱面を増やしつつ、図１１の矢印に示すように基板温調部１３２から第２の弾性部材４０２までの伝熱距離をさらに長くすることができるので、第２の弾性部材４０２の温度をさらに下げることができる。
また、柔軟部材４１１によって水平方向のズレを吸収することができる。上述したように基板温調部１３２の温度（例えば３００℃以上）と、基台１００の温度（例えば６０℃以下）とには差異がある。このため、第１例の場合、断熱端子４００は水平方向に線膨張し、さらにヒータ電極１５１に固定されるため、断熱端子４００には水平方向の力が作用する。第２例においては、柔軟部材４１１によって、この水平方向の力を吸収することができる。
なお、本実施形態の第１例のシール構造及び第２例のシール構造はそれぞれ、吸着電極１４１とヒータ電極１５１、１５２が１つの基層の内部に設けられた基板支持体アセンブリ１１にも適用することができる。
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。
１０１ 基板支持体
１３０ 基板吸着部
１３１ ＲＦ電極部
１３２ 基板温調部
１４１ 吸着電極
１５１、１５２ ヒータ電極
Ｗ 基板

Claims (21)

  1. 基板を支持する基板支持体であって、
    前記基板を保持するための吸着電極を備えた基板吸着部と、
    ＲＦ電力が供給されるＲＦ電極部と、
    前記基板の温度を調節するためのヒータ電極を備えた基板温調部と、を有し、
    前記基板吸着部と前記基板温調部は前記ＲＦ電極部を挟んで積層されている、基板支持体。
  2. 前記基板吸着部は前記ＲＦ電極部の上面側に配置され、
    前記基板温調部は前記ＲＦ電極部の下面側に配置されている、請求項１に記載の基板支持体。
  3. 前記基板吸着部の厚みは２ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の基板支持体。
  4. 前記基板吸着部は、前記吸着電極を内蔵し誘電体から構成される第１の基層を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板支持体。
  5. 前記第１の基層は金属酸化物から構成され、
    前記基板吸着部は、クーロン力を発生させて前記基板を保持する、請求項４に記載の基板支持体。
  6. 前記第１の基層は１×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するセラミックスから構成される、請求項４に記載の基板支持体。
  7. 前記第１の基層は金属窒化物から構成され、
    前記基板吸着部は、ジョンソンラーベック力を発生させて前記基板を保持する、請求項４に記載の基板支持体。
  8. 前記第１の基層は１×１０－８～１×１０－１１Ω・ｃｍの体積抵抗率を有するセラミックスから構成される、請求項４に記載の基板支持体。
  9. 前記ＲＦ電極部は導電体から構成され、
    前記ＲＦ電極部と前記第１の基層との線膨張係数差は１ｐｐｍ／℃以下である、請求項４～８のいずれか一項に記載の基板支持体。
  10. 前記基板温調部は、前記ヒータ電極を内蔵し誘電体から構成される第２の基層を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の基板支持体。
  11. 前記ＲＦ電極部は導電体から構成され、
    前記ＲＦ電極部と前記第２の基層との線膨張係数差は１ｐｐｍ／℃以下である、請求項１０に記載の基板支持体。
  12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の基板支持体を備えた基板支持体アセンブリであって、
    前記基板支持体の下面側に設けられ、温調媒体用の流路を有する基台と、
    前記基台に接続され、当該基台を介して前記ＲＦ電極部に前記ＲＦ電力を伝送する給電体と、
    前記基台と前記基板支持体の間に設けられ、前記基板支持体を前記基台から離間させる第１の弾性部材と、
    前記第１の弾性部材を前記基台と前記基板支持体の間に挟持する締付部材と、を有する、基板支持体アセンブリ。
  13. 前記基板支持体上に載置された前記基板を囲むように配置されるエッジリングと、
    前記締付部材の上面側に設けられ、前記エッジリングを保持するための第２の吸着電極を備えたエッジリング吸着部と、
    前記エッジリングの温度を調節するための第２のヒータ電極を備えたエッジリング温調部と、を有し、
    前記エッジリング吸着部と前記エッジリング温調部は積層されている、請求項１２に記載の基板支持体アセンブリ。
  14. 前記第１の弾性部材と前記基板支持体の間に断熱部材を有する、請求項１２又は１３に記載の基板支持体アセンブリ。
  15. 前記断熱部材は、
    前記基板支持体と接触する上環状部と、
    前記第１の弾性部材と接触する下環状部と、
    前記上環状部と前記下環状部とを連結し、前記上環状部よりも断面積が小さい円筒部と、を有する、請求項１４に記載の基板支持体アセンブリ。
  16. 前記基板支持体は、前記断熱部材を保持するための第３の吸着電極を有する、請求項１５に記載の基板支持体アセンブリ。
  17. 前記断熱部材は導電体から構成され、
    前記断熱部材と前記基台の間に設けられ、当該断熱部材と前記基台を電気的に導通させるコンタクト部材を有する、請求項１６に記載の基板支持体アセンブリ。
  18. 前記ヒータ電極と当該ヒータ電極に電圧を印加する給電線とを接続するように構成された断熱端子と、
    前記基台に形成された貫通孔に内篏され、前記断熱端子を介して前記ヒータ電極と前記給電線とが接続するための給電空間を画成する絶縁部材と、
    前記断熱端子と前記絶縁部材とに挟持される第２の弾性部材と、を有する、請求項１２～１７のいずれか一項に記載の基板支持体アセンブリ。
  19. 前記断熱端子は、
    前記ヒータ電極と前記給電線とを接続する内側円筒部と、
    前記内側円筒部を囲むように配置され、前記第２の弾性部材と接触する外側円筒部と、
    前記内側円筒部と前記外側円筒部とを接続する環状部と、を有する、請求項１８に記載の基板支持体アセンブリ。
  20. 前記断熱端子は、
    前記ヒータ電極と接続する接続部材と、
    前記給電線と接続する本体部と、
    前記接続部材と前記本体部とを接続する柔軟部材と、を有する、請求項１８又は１９に記載の基板支持体アセンブリ。
  21. 請求項１２～２０のいずれか一項に記載の基板支持体アセンブリと、
    前記基板支持体アセンブリを収容するチャンバと、
    前記チャンバ内でプラズマを生成するためのプラズマ源と、を有する、プラズマ処理装置。
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