JP2023140633A - Substrate supporter, substrate processing device, and substrate processing method - Google Patents

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Ryusei Kashimura
隼人 坂井
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Abstract

To appropriately detach a substrate supported by an electrostatic chuck from the electrostatic chuck.SOLUTION: A substrate supporter that supports a substrate includes a base, an electrostatic chuck disposed above the base and supporting the substrate, and a vibration element that applies vibration to the substrate supported by the electrostatic chuck. A substrate processing method for processing the substrate includes the steps of supporting the substrate with the electrostatic chuck of the substrate support, performing a desired process on the substrate supported by the electrostatic chuck, and applying vibration from the vibration element to the substrate supported by the electrostatic chuck, and detaching the substrate from the electrostatic chuck.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本開示は、基板支持器、基板処理装置及び基板処理方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate support, a substrate processing apparatus, and a substrate processing method.

特許文献１には、チャック電極と当該チャック電極の表面に設けた絶縁層とで構成される静電チャックが開示されている。絶縁層の表面における試料の載置領域には導電層が形成し、この導電層の縁部の少なくとも一部は載置領域から外れた領域にて露出している。 Patent Document 1 discloses an electrostatic chuck that includes a chuck electrode and an insulating layer provided on the surface of the chuck electrode. A conductive layer is formed in the sample placement area on the surface of the insulating layer, and at least a portion of the edge of this conductive layer is exposed in a region outside the placement area.

特開２００４－１４８６８号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-14868

本開示にかかる技術は、静電チャックに支持された基板を当該静電チャックから適切に脱離させる。 The technology according to the present disclosure appropriately detaches a substrate supported by an electrostatic chuck from the electrostatic chuck.

本開示の一態様は、基板を支持する基板支持器であって、基台と、前記基台の上方に配置され、前記基板を支持する静電チャックと、前記静電チャックに支持された前記基板に振動を付与する振動素子と、有する。 One aspect of the present disclosure is a substrate supporter that supports a substrate, including a base, an electrostatic chuck disposed above the base and supporting the substrate, and an electrostatic chuck supported by the electrostatic chuck. It has a vibration element that applies vibration to the substrate.

本開示によれば、静電チャックに支持された基板を当該静電チャックから適切に脱離させることができる。 According to the present disclosure, a substrate supported by an electrostatic chuck can be appropriately detached from the electrostatic chuck.

プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。1 is a diagram for explaining a configuration example of a plasma processing system. プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。1 is a diagram for explaining a configuration example of a plasma processing system. 基板支持器の構成例の概略を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a substrate supporter. 静電チャックの構成例の概略を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a configuration example of an electrostatic chuck. 静電チャックの構成例の概略を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a configuration example of an electrostatic chuck. 圧電素子に電圧を印加するための回路の構成例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of a circuit for applying voltage to a piezoelectric element. 圧電素子の動作を示す説明図である。It is an explanatory view showing operation of a piezoelectric element. ＢａＴｉＯ３に対する電圧と歪との関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between voltage and strain for BaTiO 3 . プラズマ処理の主な工程を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing the main steps of plasma processing. プラズマ処理において静電チャックに対する基板の状態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of a substrate relative to an electrostatic chuck in plasma processing. 他の実施形態にかかる静電チャックの構成例の概略を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing a configuration example of an electrostatic chuck according to another embodiment.

半導体デバイスの製造工程において、プラズマ処理装置では、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半導体基板（以下、「基板」という。）を処理する。かかるプラズマ処理装置には、基板を載置して吸着する静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）が設けられ、当該静電チャック上に基板が吸着保持された状態でプラズマ処理が行われる。 In the manufacturing process of semiconductor devices, a plasma processing apparatus generates plasma by exciting a processing gas, and processes a semiconductor substrate (hereinafter referred to as "substrate") with the plasma. Such a plasma processing apparatus is provided with an electrostatic chuck (ESC) on which a substrate is placed and adsorbed, and plasma processing is performed while the substrate is adsorbed and held on the electrostatic chuck.

静電チャックの吸着方式は種々あるが、例えば静電チャックに直流電圧を印加することで、静電チャックと基板の間にクーロン力を発生させて、基板を吸着保持する。かかる場合、静電チャックと基板の接触部において電荷が移動し、蓄積する。このため、静電チャックから基板を脱離させる際にも、静電チャックと基板に電荷が残留し、基板に対する静電チャックの保持力が保持され、基板が吸着保持される現象（以下、この現象を「残留吸着」という場合がある。）が起きる。この残留吸着により、基板の脱離が適切に行われず、基板の破損や位置ずれが生じる場合がある。そしてその結果、基板の破損による歩留まり悪化や、基板の位置ずれによるＴＮＳ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）エラーが生じるおそれがある。 Although there are various adsorption methods for an electrostatic chuck, for example, by applying a direct current voltage to the electrostatic chuck, a Coulomb force is generated between the electrostatic chuck and the substrate to attract and hold the substrate. In such a case, charges move and accumulate at the contact portion between the electrostatic chuck and the substrate. Therefore, even when the substrate is detached from the electrostatic chuck, charges remain on the electrostatic chuck and the substrate, and the holding force of the electrostatic chuck against the substrate is maintained, causing the substrate to be attracted and held (hereinafter referred to as this phenomenon). This phenomenon is sometimes called ``residual adsorption''). Due to this residual adsorption, the substrate may not be properly detached, and the substrate may be damaged or displaced. As a result, there is a risk that the yield will deteriorate due to damage to the substrate and a TNS (Transfer Navigation System) error will occur due to positional deviation of the substrate.

この基板脱離の際の残留吸着に対し、従来、時定数だけ時間を放置して電荷を除去することが行われている。或いは、プラズマ処理装置のチャンバ内部を大気開放して、基板を脱離させることも行われている。しかしながら、いずれの場合も、時間と工数がかかる。 Conventionally, in order to deal with this residual adsorption when the substrate is detached, the charge is removed by leaving it for a time constant. Alternatively, the inside of the chamber of the plasma processing apparatus is opened to the atmosphere and the substrate is detached. However, in either case, it takes time and man-hours.

また、基板脱離の際の残留吸着の対策として、例えば、特許文献１に開示された静電チャックでは、絶縁層の表面における試料（基板）の載置領域に導電層を形成し、この導電層の縁部の少なくとも一部を載置領域から外れた領域にて露出させている。そして、基板の脱離時には、先ず静電チャックをアースと接続し、基板上方に除電用のプラズマを発生させる。そうすると、吸着面部近傍の電荷が導電層の周縁部からプラズマ側に放出され、除電がなされる。 In addition, as a countermeasure against residual adsorption when the substrate is detached, for example, in the electrostatic chuck disclosed in Patent Document 1, a conductive layer is formed in the area where the sample (substrate) is placed on the surface of the insulating layer. At least a portion of the edge of the layer is exposed in an area outside the placement area. When the substrate is to be detached, the electrostatic chuck is first connected to ground, and plasma for static elimination is generated above the substrate. Then, charges near the attraction surface are discharged from the peripheral edge of the conductive layer to the plasma side, and the charges are eliminated.

しかしながら、この特許文献１に開示された方法では、十分に電荷を放出することができず、依然として残留吸着が生じ得る。従って、従来の基板の脱離方法には改善の余地がある。 However, in the method disclosed in Patent Document 1, charges cannot be sufficiently released, and residual adsorption may still occur. Therefore, there is room for improvement in the conventional substrate detachment method.

本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、静電チャックに支持された基板を当該静電チャックから適切に脱離させる。以下、本実施形態にかかる基板支持器、基板処理装置及び基板処理方法について、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。 The technology according to the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and appropriately detaches a substrate supported by an electrostatic chuck from the electrostatic chuck. Hereinafter, a substrate support, a substrate processing apparatus, and a substrate processing method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Note that in this specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.

＜プラズマ処理システム＞
先ず、一実施形態にかかる基板処理装置としてのプラズマ処理装置を有する、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例を説明するための図である。 <Plasma treatment system>
First, a plasma processing system including a plasma processing apparatus as a substrate processing apparatus according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a plasma processing system.

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。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。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２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０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。 In one embodiment, a plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2. The plasma processing system is an example of a substrate processing system, and the plasma processing apparatus 1 is an example of a substrate processing apparatus. The plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a substrate support 11, and a plasma generation section 12. The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space. The plasma processing chamber 10 also includes at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space, and at least one gas exhaust port for discharging gas from the plasma processing space. The gas supply port is connected to a gas supply section 20, which will be described later, and the gas discharge port is connected to an exhaust system 40, which will be described later. The substrate support 11 is disposed within the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting a substrate.

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、１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。 The plasma generation unit 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied into the plasma processing space. The plasmas formed in the plasma processing space include capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), and ECR plasma (Electron-Cyclotron-resonance plasma). a) Helicon wave excited plasma (HWP: Helicon Wave Plasma) or surface wave plasma (SWP) may be used. Furthermore, various types of plasma generation units may be used, including an AC (Alternating Current) plasma generation unit and a DC (Direct Current) plasma generation unit. In one embodiment, the AC signal (AC power) used in the AC plasma generator has a frequency in the range of 100 kHz to 10 GHz. Therefore, the AC signal includes an RF (Radio Frequency) signal and a microwave signal. In one embodiment, the RF signal has a frequency within the range of 100kHz to 150MHz.

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、処理部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。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。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。 Control unit 2 processes computer-executable instructions that cause plasma processing apparatus 1 to perform various steps described in this disclosure. The control unit 2 may be configured to control each element of the plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described herein. In one embodiment, part or all of the control unit 2 may be included in the plasma processing apparatus 1. The control unit 2 may include a processing unit 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. The control unit 2 is realized by, for example, a computer 2a. The processing unit two a1 may be configured to read a program from the storage unit two a2 and perform various control operations by executing the read program. This program may be stored in the storage unit 2a2 in advance, or may be acquired via a medium when necessary. The acquired program is stored in the storage unit 2a2, and is read out from the storage unit 2a2 and executed by the processing unit 2a1. The medium may be various storage media readable by the computer 2a, or may be a communication line connected to the communication interface 2a3. The processing unit 2a1 may be a CPU (Central Processing Unit). The storage unit 2a2 may include a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a combination thereof. The communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).

＜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型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置１の構成例を説明するための図である。 <Plasma processing equipment>
A configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus as an example of the plasma processing apparatus 1 will be described below. FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus 1. As shown in FIG.

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、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持器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。基板支持器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、基板支持器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及び基板支持器１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持器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。 The capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply section 20, a power supply 30, and an exhaust system 40. Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support 11 and a gas introduction section. The gas inlet is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10 . The gas introduction section includes a shower head 13. Substrate support 11 is placed within plasma processing chamber 10 . The shower head 13 is arranged above the substrate support 11. In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 . The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by a shower head 13, a side wall 10a of the plasma processing chamber 10, and a substrate support 11. Plasma processing chamber 10 is grounded. The shower head 13 and the substrate support 11 are electrically insulated from the casing of the plasma processing chamber 10 .

基板支持器１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例であり、基板Ｗは例えばシリコンで形成される。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。 The substrate support 11 includes a main body 111 and a ring assembly 112 . The main body portion 111 has a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly 112. The wafer is an example of the substrate W, and the substrate W is made of silicon, for example. The annular region 111b of the main body 111 surrounds the central region 111a of the main body 111 in plan view. The substrate W is placed on the central region 111a of the main body 111, and the ring assembly 112 is placed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111. Therefore, the central region 111a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly 112.

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１３及び静電チャック１１４を含む。基台１１３は、導電性部材を含む。基台１１３の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１４は、基台１１３の上に配置される。静電チャック１１４は、セラミック部材２００とセラミック部材２００内に配置される静電電極２０１とを含む。セラミック部材２００は、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックで形成される。セラミック部材２００は、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材２００は、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１４を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１４と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材２００内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１３の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極２０１が下部電極として機能してもよい。従って、基板支持器１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。 In one embodiment, body portion 111 includes a base 113 and an electrostatic chuck 114. Base 113 includes a conductive member. The conductive member of the base 113 can function as a lower electrode. Electrostatic chuck 114 is placed on base 113. Electrostatic chuck 114 includes a ceramic member 200 and an electrostatic electrode 201 disposed within ceramic member 200. The ceramic member 200 is made of ceramic such as Al 2 O 3 . Ceramic member 200 has a central region 111a. In one embodiment, ceramic member 200 also has an annular region 111b. Note that another member surrounding the electrostatic chuck 114, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b. In this case, the ring assembly 112 may be placed on the annular electrostatic chuck or the annular insulation member, or on both the electrostatic chuck 114 and the annular insulation member. Additionally, at least one RF/DC electrode coupled to an RF power source 31 and/or a DC power source 32, which will be described later, may be disposed within the ceramic member 200. In this case, at least one RF/DC electrode functions as a bottom electrode. An RF/DC electrode is also referred to as a bias electrode if a bias RF signal and/or a DC signal, as described below, is supplied to at least one RF/DC electrode. Note that the conductive member of the base 113 and at least one RF/DC electrode may function as a plurality of lower electrodes. Further, the electrostatic electrode 201 may function as a lower electrode. Thus, the substrate support 11 includes at least one bottom electrode.

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。 Ring assembly 112 includes one or more annular members. In one embodiment, the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring. The edge ring is made of a conductive or insulating material, and the cover ring is made of an insulating material.

また、基板支持器１１は、静電チャック１１４、リングアセンブリ１１２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、ヒータ、伝熱媒体、流路１１３ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１３ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１３ａが基台１１３内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１４のセラミック部材２００内に配置される。また、基板支持器１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙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。 Further, the substrate support 11 may include a temperature control module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 114, the ring assembly 112, and the substrate W to a target temperature. The temperature control module may include a heater, a heat transfer medium, a flow path 113a, or a combination thereof. A heat transfer fluid such as brine or gas flows through the flow path 113a. In one embodiment, a channel 113a is formed within the base 113 and one or more heaters are disposed within the ceramic member 200 of the electrostatic chuck 114. Further, the substrate support 11 may include a heat transfer gas supply unit configured to supply heat transfer gas to the gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.

基板支持器１１の下方には、基板支持器１１に対して基板Ｗを昇降させるリフター５０が設けられる。リフター５０は、昇降ピン５１、支持部材５２、及び駆動部５３を有する。 A lifter 50 for lifting and lowering the substrate W relative to the substrate support 11 is provided below the substrate support 11 . The lifter 50 includes a lifting pin 51, a support member 52, and a drive section 53.

昇降ピン５１は、静電チャック１１４の中央部の表面から突没するように昇降する柱状の部材であり、例えばセラミックから形成される。昇降ピン５１は、静電チャック１１４の周方向、すなわち、表面の周方向に沿って、互いに間隔を空けて３本以上設けられる。昇降ピン５１は、例えば、上記周方向に沿って等間隔で設けられる。昇降ピン５１は、上下方向に延びるように設けられる。昇降ピン５１は、静電チャック１１４と基台１１３を貫通する、後述の貫通孔５４に挿通される。 The lifting pin 51 is a columnar member that moves up and down so as to protrude and fall from the surface of the center portion of the electrostatic chuck 114, and is made of, for example, ceramic. Three or more lifting pins 51 are provided at intervals along the circumferential direction of the electrostatic chuck 114, that is, along the circumferential direction of the surface. For example, the lifting pins 51 are provided at regular intervals along the circumferential direction. The elevating pin 51 is provided so as to extend in the vertical direction. The lifting pin 51 is inserted into a through hole 54, which will be described later, that passes through the electrostatic chuck 114 and the base 113.

支持部材５２は、複数の昇降ピン５１を支持する。駆動部５３は、支持部材５２を昇降させる駆動力を発生させ、複数の昇降ピン５１を昇降させる。駆動部５３は、上記駆動力を発生するモータ（図示せず）を有する。 The support member 52 supports the plurality of lifting pins 51. The drive unit 53 generates a driving force that moves the support member 52 up and down, and moves the plurality of lifting pins 51 up and down. The drive unit 53 includes a motor (not shown) that generates the above-mentioned driving force.

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、少なくとも１つの上部電極を含む。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。 The shower head 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply section 20 into the plasma processing space 10s. The shower head 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and a plurality of gas introduction ports 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the plurality of gas introduction ports 13c. The showerhead 13 also includes at least one upper electrode. In addition to the shower head 13, the gas introduction section may include one or more side gas injectors (SGI) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.

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。 The gas supply 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22 . In one embodiment, the gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from a respective gas source 21 to the showerhead 13 via a respective flow controller 22 . Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. Additionally, gas supply 20 may include at least one flow modulation device that modulates or pulses the flow rate of at least one process gas.

電源３０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３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、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、ＲＦ電源３１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。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。 Power source 30 includes an RF power source 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit. RF power source 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one bottom electrode and/or at least one top electrode. Thereby, plasma is formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Therefore, the RF power supply 31 can function as at least a part of the plasma generation section 12. Further, by supplying a bias RF signal to at least one lower electrode, a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W.

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソース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、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソース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又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。 In one embodiment, the RF power source 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b. The first RF generation section 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit, and generates a source RF signal (source RF power) for plasma generation. It is configured as follows. In one embodiment, the source RF signal has a frequency within the range of 10 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are provided to at least one bottom electrode and/or at least one top electrode.

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、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。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂ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、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。 The second RF generating section 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit, and is configured to generate a bias RF signal (bias RF power). The frequency of the bias RF signal may be the same or different than the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a lower frequency than the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency within the range of 100kHz to 60MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. The generated one or more bias RF signals are provided to at least one bottom electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。 Power source 30 may also include a DC power source 32 coupled to plasma processing chamber 10 . The DC power supply 32 includes a first DC generation section 32a and a second DC generation section 32b. In one embodiment, the first DC generator 32a is connected to at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal. The generated first DC signal is applied to at least one bottom electrode. In one embodiment, the second DC generator 32b is connected to the at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal. The generated second DC signal is applied to the at least one top electrode.

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ、３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。 In various embodiments, the first and second DC signals may be pulsed. In this case, a sequence of voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. The voltage pulse may have a pulse waveform that is rectangular, trapezoidal, triangular, or a combination thereof. In one embodiment, a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from a DC signal is connected between the first DC generator 32a and the at least one bottom electrode. Therefore, the first DC generation section 32a and the waveform generation section constitute a voltage pulse generation section. When the second DC generation section 32b and the waveform generation section constitute a voltage pulse generation section, the voltage pulse generation section is connected to at least one upper electrode. The voltage pulse may have positive polarity or negative polarity. Furthermore, the sequence of voltage pulses may include one or more positive voltage pulses and one or more negative voltage pulses within one period. Note that the first and second DC generation sections 32a and 32b may be provided in addition to the RF power source 31, or the first DC generation section 32a may be provided in place of the second RF generation section 31b. good.

排気システム４０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４０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。 The exhaust system 40 may be connected to a gas outlet 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example. Evacuation system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure within the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve. The vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.

＜基板支持器＞
次に、上述した基板支持器１１の構成を、図３～図５に基づいて説明する。図３は、基板支持器１１の構成例の概略を示す断面図である。図４及び図５は、静電チャック１１４の構成例の概略を示す平面図である。 <Substrate supporter>
Next, the structure of the substrate supporter 11 described above will be explained based on FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the substrate support 11. As shown in FIG. 4 and 5 are plan views schematically showing configuration examples of the electrostatic chuck 114.

上述したように基板支持器１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。また、本体部１１１は、基台１１３及び静電チャック１１４を含む。基台１１３と静電チャック１１４は、例えば接着等により一体化されている。 As described above, the substrate support 11 includes the main body 111 and the ring assembly 112. Further, the main body portion 111 includes a base 113 and an electrostatic chuck 114. The base 113 and the electrostatic chuck 114 are integrated, for example, by adhesive.

上述したように静電チャック１１４は、静電チャック１１４は、セラミック部材２００とセラミック部材２００内に配置される静電電極２０１とを含む。セラミック部材２００は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。 As described above, the electrostatic chuck 114 includes the ceramic member 200 and the electrostatic electrode 201 disposed within the ceramic member 200. Ceramic member 200 has a central region 111 a for supporting substrate W and an annular region 111 b for supporting ring assembly 112 .

静電チャック１１４の中央領域１１１ａには、複数の中央接触部２１０と外周接触部２１１とが設けられる。中央接触部２１０は、円柱形状を有するドットであり、中央領域１１１ａから突出して設けられる。複数の中央接触部２１０は、外周接触部２１１の内側に設けられる。また、中央領域１１１ａには昇降ピン５１を挿通させるための貫通孔５４が例えば３箇所に形成されており、複数の中央接触部２１０はこれら貫通孔５４と重ならないように設けられる。外周接触部２１１は、中央領域１１１ａの外周部において、当該中央領域１１１ａから突出して環状に設けられる。外周接触部２１１はいわゆるシールバンドとして機能し、静電チャック１１４で基板Ｗが吸着保持された際、外周接触部２１１の内側において基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａの間に略密閉された空間を形成する。複数の中央接触部２１０と外周接触部２１１は、上面が同じ高さで且つ平坦に形成されており、中央領域１１１ａで基板Ｗを支持する際に基板Ｗに接触する。従って、基板Ｗは、複数の中央接触部２１０と外周接触部２１１により支持される。 A plurality of central contact portions 210 and a peripheral contact portion 211 are provided in the central region 111a of the electrostatic chuck 114. The central contact portion 210 is a dot having a cylindrical shape, and is provided to protrude from the central region 111a. The plurality of central contact parts 210 are provided inside the outer peripheral contact part 211. In addition, through holes 54 for inserting the lifting pins 51 are formed at, for example, three locations in the central region 111a, and the plurality of central contact portions 210 are provided so as not to overlap with these through holes 54. The outer periphery contact portion 211 is provided in an annular shape on the outer periphery of the central region 111a, protruding from the central region 111a. The outer periphery contact portion 211 functions as a so-called seal band, and when the substrate W is attracted and held by the electrostatic chuck 114, a substantially sealed space is created between the back surface of the substrate W and the central region 111a inside the outer periphery contact portion 211. Form. The plurality of central contact portions 210 and outer peripheral contact portions 211 have upper surfaces that are formed to have the same height and are flat, and contact the substrate W when supporting the substrate W in the central region 111a. Therefore, the substrate W is supported by the plurality of central contact parts 210 and the outer peripheral contact parts 211.

静電チャック１１４のセラミック部材２００内には、複数の振動素子としての圧電素子２２０が設けられる。一実施形態において、圧電素子２２０は、外周接触部２１１の近傍において、静電チャック１１４の周方向に沿って等間隔に、例えば４つ設けられる。 A plurality of piezoelectric elements 220 as vibration elements are provided within the ceramic member 200 of the electrostatic chuck 114. In one embodiment, for example, four piezoelectric elements 220 are provided at equal intervals along the circumferential direction of the electrostatic chuck 114 in the vicinity of the outer periphery contact portion 211.

圧電素子２２０は、電圧が印加されることにより振動する。圧電素子２２０は、例えばＢａＴｉＯ３で形成される。なお、圧電素子２２０の材質は限定されるものではなく、例えばＳｉＯ２であってもよい。また、圧電素子２２０の設置方法も限定されるものではない。例えば、セラミック部材２００を作製する際、セラミック層を積層するともに、圧電素子２２０を薄膜として積層してもよい。或いは、セラミック部材２００内に圧電素子２２０を埋め込んで設けてもよい。 The piezoelectric element 220 vibrates when a voltage is applied. The piezoelectric element 220 is made of BaTiO 3 , for example. Note that the material of the piezoelectric element 220 is not limited, and may be, for example, SiO 2 . Furthermore, the method of installing the piezoelectric element 220 is not limited either. For example, when producing the ceramic member 200, the piezoelectric element 220 may be laminated as a thin film in addition to laminating the ceramic layers. Alternatively, the piezoelectric element 220 may be embedded within the ceramic member 200.

＜圧電素子の回路＞
次に、圧電素子２２０に電圧を印加するための回路構成について、図６に基づいて説明する。図６は、圧電素子２２０に電圧を印加するための回路２３０の構成例を示す説明図である。 <Piezoelectric element circuit>
Next, a circuit configuration for applying voltage to the piezoelectric element 220 will be described based on FIG. 6. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of a circuit 230 for applying a voltage to the piezoelectric element 220.

回路２３０は、交流電源（ＡＣ電源）２３１、第１の切替素子２３２、及び第２の切替素子２３３を有する。回路２３０は、接続端子２３４を介して接地される。交流電源２３１は、圧電素子２２０に接続される。交流電源２３１は、圧電素子２２０の共振周波数で当該圧電素子２２０に電圧を印加する。第１の切替素子２３２は、圧電素子２２０と交流電源２３１との間に設けられ、交流電源２３１からの電圧の印加と停止を切り替える。第２の切替素子２３３は、圧電素子２２０と接地端子２３４との間に設けられる。 The circuit 230 includes an alternating current power source (AC power source) 231, a first switching element 232, and a second switching element 233. The circuit 230 is grounded via a connection terminal 234. AC power source 231 is connected to piezoelectric element 220 . The AC power supply 231 applies a voltage to the piezoelectric element 220 at the resonance frequency of the piezoelectric element 220. The first switching element 232 is provided between the piezoelectric element 220 and the AC power source 231, and switches between applying and stopping the voltage from the AC power source 231. The second switching element 233 is provided between the piezoelectric element 220 and the ground terminal 234.

＜圧電素子の動作＞
次に、圧電素子２２０の動作について説明する。 <Operation of piezoelectric element>
Next, the operation of the piezoelectric element 220 will be explained.

静電チャック１１４の静電電極２０１に直流電圧を印加し、静電チャック１１４と基板Ｗの間にクーロン力を発生させて、静電チャック１１４で基板Ｗを吸着保持する。かかる場合、静電チャック１１４と基板Ｗの接触部、すなわち複数の中央接触部２１０と外周接触部２１１において電荷が移動し、蓄積する。このため、静電チャック１１４から基板Ｗを脱離させる際にも、静電チャック１１４と基板Ｗに電荷が残留し、基板Ｗに対する静電チャック１１４の保持力が保持され、基板Ｗが吸着保持される残留吸着が起きる。この残留吸着により、基板Ｗの脱離が適切に行われず、基板Ｗの破損や位置ずれが生じる場合がある。そしてその結果、基板Ｗの破損による歩留まり悪化や、基板Ｗの位置ずれによるＴＮＳエラーが生じるおそれがある。 A DC voltage is applied to the electrostatic electrode 201 of the electrostatic chuck 114 to generate a Coulomb force between the electrostatic chuck 114 and the substrate W, so that the electrostatic chuck 114 attracts and holds the substrate W. In such a case, charges move and accumulate at the contact portions between the electrostatic chuck 114 and the substrate W, that is, the plurality of central contact portions 210 and the outer peripheral contact portions 211. Therefore, even when the substrate W is detached from the electrostatic chuck 114, charges remain in the electrostatic chuck 114 and the substrate W, and the holding force of the electrostatic chuck 114 with respect to the substrate W is maintained, so that the substrate W is attracted and held. Residual adsorption occurs. Due to this residual adsorption, the substrate W may not be properly detached, and the substrate W may be damaged or displaced. As a result, there is a risk that the yield will deteriorate due to damage to the substrate W and a TNS error will occur due to positional deviation of the substrate W.

そこで本実施形態では、基板脱離の際の残留吸着の対策として、交流電源２３１から圧電素子２２０に電圧を印加し、当該圧電素子２２０を振動させる。図７は、圧電素子２２０の動作を示す説明図である。 Therefore, in this embodiment, as a measure against residual adsorption when the substrate is detached, a voltage is applied to the piezoelectric element 220 from the AC power source 231 to vibrate the piezoelectric element 220. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the piezoelectric element 220.

先ず、静電チャック１１４に基板Ｗが吸着保持されている際、図７（ａ）に示すように第１の切替素子２３２と第２の切替素子２３３をそれぞれオープンにする。そうすると、圧電素子２２０はフローティング状態に維持される。 First, when the substrate W is held by the electrostatic chuck 114, the first switching element 232 and the second switching element 233 are respectively opened as shown in FIG. 7(a). Then, the piezoelectric element 220 is maintained in a floating state.

ここで、静電チャック１１４に基板Ｗを吸着保持するため、静電電極２０１に直流電圧を印加する際に、交流電源２３１から圧電素子２２０に電圧が印加されると、静電電極２０１と圧電素子２２０との間でカップリングが生じ得る。この点、本実施形態のように圧電素子２２０をフローティング状態に維持することで、かかるカップリングを抑制することができる。 Here, in order to attract and hold the substrate W on the electrostatic chuck 114, when applying a DC voltage to the electrostatic electrode 201, when voltage is applied from the AC power supply 231 to the piezoelectric element 220, the electrostatic electrode 201 and the piezoelectric Coupling may occur with element 220. In this regard, such coupling can be suppressed by maintaining the piezoelectric element 220 in a floating state as in this embodiment.

次に、静電チャック１１４から基板Ｗを脱離させる際、図７（ｂ）に示すように第１の切替素子２３２と第２の切替素子２３３をそれぞれクローズする。そうすると、交流電源２３１から圧電素子２２０に電圧が印加される。この際、共振周波数で電圧が印加されるので、圧電素子２２０は発振源となり振動する。圧電素子２２０から発せられる振動波は、鉛直斜め上方に伝搬し、静電チャック１１４と基板Ｗの接触部、本実施形態では外周接触部２１１に到達する（図７（ｂ）の点線波線）。外周接触部２１１では、振動波によって、鉛直方向の力ＦＶ（以下、「振動鉛直力ＦＶ」という。）と水平方向の力ＦＨ（以下、「振動水平力ＦＨ」という。）が作用する。 Next, when removing the substrate W from the electrostatic chuck 114, the first switching element 232 and the second switching element 233 are respectively closed as shown in FIG. 7(b). Then, a voltage is applied to the piezoelectric element 220 from the AC power source 231. At this time, since a voltage is applied at the resonant frequency, the piezoelectric element 220 becomes an oscillation source and vibrates. The vibration waves emitted from the piezoelectric element 220 propagate obliquely upward and reach the contact portion between the electrostatic chuck 114 and the substrate W, which in this embodiment is the outer circumferential contact portion 211 (dotted wavy line in FIG. 7(b)). At the outer circumferential contact portion 211, a vertical force F V (hereinafter referred to as "vibrating vertical force F V ") and a horizontal force F H (hereinafter referred to as "vibrating horizontal force F H ") are generated by vibration waves. act.

静電チャック１１４は固定されているため、振動鉛直力ＦＶによって基板Ｗは鉛直方向に移動する。これにより、基板Ｗは静電チャック１１４から物理的に離れる。 Since the electrostatic chuck 114 is fixed, the substrate W is moved in the vertical direction by the vibration vertical force FV . This causes the substrate W to physically separate from the electrostatic chuck 114.

また、上述したように基板Ｗは例えばシリコンで形成され、セラミック部材２００はＡｌ２Ｏ３等のセラミックで形成される。すなわち、基板Ｗのヤング率とセラミック部材２００（静電チャック１１４）のヤング率は異なり、基板Ｗのヤング率の方がセラミック部材２００のヤング率より小さい。そうすると、振動水平力ＦＨによる基板Ｗの歪は、セラミック部材２００の歪より大きくなる。そして、基板Ｗが水平方向に伸び縮みすることで、基板Ｗが鉛直方向にも湾曲し、当該基板Ｗは静電チャック１１４から物理的に離れる。 Furthermore, as described above, the substrate W is made of silicon, for example, and the ceramic member 200 is made of ceramic such as Al 2 O 3 . That is, the Young's modulus of the substrate W and the Young's modulus of the ceramic member 200 (electrostatic chuck 114) are different, and the Young's modulus of the substrate W is smaller than the Young's modulus of the ceramic member 200. Then, the distortion of the substrate W due to the oscillating horizontal force FH becomes larger than the distortion of the ceramic member 200. Then, as the substrate W expands and contracts in the horizontal direction, the substrate W also curves in the vertical direction, and the substrate W physically separates from the electrostatic chuck 114.

このように振動鉛直力ＦＶと振動水平力ＦＨのいずれによっても、基板Ｗは静電チャック１１４から物理的に離れる。ここで、静電チャック１１４で基板Ｗを吸着保持する際、静電チャック１１４と基板Ｗとの間に作用するクーロン力は、静電チャック１１４と基板Ｗとの間の距離の２乗に反比例する。このため、本実施形態のように静電チャック１１４と基板Ｗとの間の距離を大きくすると、残留するクーロン力（以下、「残留クーロン力」という場合がある。）を弱めることができる。しかも、静電チャック１１４の外周接触部２１１と基板Ｗは接触しており、すなわち静電チャック１１４と基板Ｗとの距離は略ゼロであるので、微小な距離の変化で残留クーロン力を弱めることができる。その結果、静電チャック１１４に対する基板Ｗの脱離性を向上させることができる。 In this way, the substrate W is physically separated from the electrostatic chuck 114 by both the vibrating vertical force FV and the vibrating horizontal force FH . Here, when the electrostatic chuck 114 holds the substrate W by suction, the Coulomb force that acts between the electrostatic chuck 114 and the substrate W is inversely proportional to the square of the distance between the electrostatic chuck 114 and the substrate W. do. Therefore, by increasing the distance between the electrostatic chuck 114 and the substrate W as in this embodiment, the remaining Coulomb force (hereinafter sometimes referred to as "residual Coulomb force") can be weakened. Moreover, since the outer peripheral contact portion 211 of the electrostatic chuck 114 and the substrate W are in contact with each other, that is, the distance between the electrostatic chuck 114 and the substrate W is approximately zero, the residual Coulomb force can be weakened by a minute change in distance. I can do it. As a result, the detachability of the substrate W from the electrostatic chuck 114 can be improved.

具体的には、圧電素子２２０がＢａＴｉＯ３で形成される場合において、ＢａＴｉＯ３に対する電圧と歪との関係は図８に示すとおりである。図８の横軸はＢａＴｉＯ３に印加される電圧を示し、縦軸はＢａＴｉＯ３の歪を示す。そして、図８に示す関係を用いると、外周接触部２１１における歪Ｂを導出できる。例えば、図７（ｂ）に示すように圧電素子２２０の幅Ａが１ｍｍである場合、当該圧電素子２２０に１０ｋＶの電圧を印加すると、外周接触部２１１における歪Ｂは６μｍの歪となる。そうすると、残留クーロン力を１／３６に弱めることができる。 Specifically, when the piezoelectric element 220 is formed of BaTiO 3 , the relationship between voltage and strain for BaTiO 3 is as shown in FIG. 8 . The horizontal axis in FIG. 8 shows the voltage applied to BaTiO 3 , and the vertical axis shows the strain of BaTiO 3 . Then, by using the relationship shown in FIG. 8, the strain B in the outer peripheral contact portion 211 can be derived. For example, as shown in FIG. 7B, when the width A of the piezoelectric element 220 is 1 mm, when a voltage of 10 kV is applied to the piezoelectric element 220, the strain B in the outer peripheral contact portion 211 becomes 6 μm. In this way, the residual Coulomb force can be reduced to 1/36.

＜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。図９は、プラズマ処理の主な工程を示すフロー図である。図１０は、プラズマ処理において静電チャック１１４に対する基板Ｗの状態を示す説明図である。 <Plasma treatment method>
Next, a description will be given of plasma processing performed using the plasma processing system configured as described above. As the plasma treatment, for example, etching treatment or film formation treatment is performed. FIG. 9 is a flow diagram showing the main steps of plasma processing. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the state of the substrate W relative to the electrostatic chuck 114 during plasma processing.

先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部に基板Ｗが搬入され、昇降ピン５１に受け渡される。続いて、昇降ピン５１を下降させ、静電チャック１１４上に基板Ｗが載置される。その後、静電チャック１１４の静電電極２０１に直流電圧を印加することにより、図１０（ａ）に示すように基板Ｗはクーロン力によって静電チャック１１４に静電吸着され、保持される（図９のステップＳ１）。ステップＳ１では、図７（ａ）に示すように第１の切替素子２３２と第２の切替素子２３３をそれぞれオープンし、圧電素子２２０をフローティング状態に維持する。 First, the substrate W is carried into the plasma processing chamber 10 and transferred to the lifting pins 51. Subsequently, the lifting pin 51 is lowered, and the substrate W is placed on the electrostatic chuck 114. Thereafter, by applying a DC voltage to the electrostatic electrode 201 of the electrostatic chuck 114, the substrate W is electrostatically attracted and held by the electrostatic chuck 114 by Coulomb force as shown in FIG. 9 step S1). In step S1, as shown in FIG. 7A, the first switching element 232 and the second switching element 233 are opened to maintain the piezoelectric element 220 in a floating state.

なお、静電チャック１１４に吸着保持された基板Ｗは所望の温度に調整される。また、基板Ｗの搬入後、排気システム４０によってプラズマ処理チャンバ１０内を所望の真空度まで減圧する。 Note that the temperature of the substrate W held by the electrostatic chuck 114 is adjusted to a desired temperature. Further, after the substrate W is carried in, the inside of the plasma processing chamber 10 is depressurized to a desired degree of vacuum by the exhaust system 40.

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、ＲＦ電源３１の第１のＲＦ生成部３１ａによりプラズマ生成用のソースＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給する。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生成部３１ｂによりイオン引き込み用のバイアスＲＦ信号を供給してもよい。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（図９のステップＳ２）。なお、ステップＳ２においては、第１のＲＦ生成部３１ａからのソースＲＦ信号を使用せず、第２のＲＦ生成部３１ｂからのバイアスＲＦ信号のみを用いて、プラズマを生成する場合もある。 Next, a processing gas is supplied from the gas supply section 20 to the plasma processing space 10s via the shower head 13. Further, the first RF generating section 31 a of the RF power source 31 supplies a source RF signal for plasma generation to the conductive member of the substrate support section 11 and/or the conductive member of the shower head 13 . Then, the processing gas is excited to generate plasma. At this time, a bias RF signal for ion attraction may be supplied by the second RF generating section 31b. Then, the substrate W is subjected to plasma treatment by the action of the generated plasma (step S2 in FIG. 9). Note that in step S2, plasma may be generated using only the bias RF signal from the second RF generating section 31b without using the source RF signal from the first RF generating section 31a.

プラズマ処理を終了する際には、先ず、第１のＲＦ生成部３１ａからのソースＲＦ信号の供給及びガス供給部２０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中にバイアスＲＦ信号を供給していた場合には、当該バイアスＲＦ信号の供給も停止する。次いで、静電電極２０１への直流電圧の印加を停止し、静電チャック１１４による基板Ｗの吸着保持を停止する（図９のステップＳ３）。この際、静電チャック１１４と基板Ｗに電荷が残留し、これによりクーロン力も残留する。 When finishing the plasma processing, first, the supply of the source RF signal from the first RF generation section 31a and the supply of the processing gas by the gas supply section 20 are stopped. Further, if a bias RF signal is being supplied during plasma processing, the supply of the bias RF signal is also stopped. Next, the application of the DC voltage to the electrostatic electrode 201 is stopped, and the suction and holding of the substrate W by the electrostatic chuck 114 is stopped (step S3 in FIG. 9). At this time, charges remain on the electrostatic chuck 114 and the substrate W, and as a result, Coulomb force also remains.

次に、図７（ｂ）に示すように第１の切替素子２３２と第２の切替素子２３３をそれぞれクローズし、交流電源２３１から圧電素子２２０に共振周波数の電圧が印加され、圧電素子２２０を振動させる。図７（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように圧電素子２２０から発せられる振動波は、静電チャック１１４と基板Ｗの接触部、本実施形態では外周接触部２１１に到達し、基板Ｗに鉛直方向及び水平方向に振動が付与される（図９のステップＳ４）。そうすると、基板Ｗは静電チャック１１４から物理的に離れて、静電チャック１１４と基板Ｗとの間の残留クーロン力を弱めることができる。 Next, as shown in FIG. 7(b), the first switching element 232 and the second switching element 233 are closed, and a voltage at the resonant frequency is applied from the AC power supply 231 to the piezoelectric element 220. make it vibrate. As shown in FIGS. 7(b) and 10(b), the vibration waves emitted from the piezoelectric element 220 reach the contact portion between the electrostatic chuck 114 and the substrate W, which in this embodiment is the outer peripheral contact portion 211, and reach the substrate W. Vibration is applied in the vertical and horizontal directions (step S4 in FIG. 9). Then, the substrate W is physically separated from the electrostatic chuck 114, and the residual Coulomb force between the electrostatic chuck 114 and the substrate W can be weakened.

次に、図１０（ｃ）に示すように昇降ピン５１を上昇させ、静電チャック１１４から基板Ｗが脱離する（図９のステップＳ５）。この際、ステップＳ４で残留クーロン力が弱められているので、基板の脱離が適切に行われる。 Next, as shown in FIG. 10(c), the lifting pin 51 is raised, and the substrate W is detached from the electrostatic chuck 114 (step S5 in FIG. 9). At this time, since the residual Coulomb force is weakened in step S4, the substrate is properly detached.

その後、プラズマ処理チャンバ１０から基板Ｗを搬出して、基板Ｗに対する一連のプラズマ処理が終了する。 Thereafter, the substrate W is carried out from the plasma processing chamber 10, and a series of plasma processing on the substrate W is completed.

以上の実施形態によれば、ステップＳ４において圧電素子２２０を振動させて、静電チャック１１４と基板Ｗとの間の残留クーロン力を弱めることができるので、ステップＳ５において静電チャック１１４から基板Ｗを適切に脱離することができる。その結果、従来のような基板Ｗの破損や位置ずれを抑制して、基板Ｗの破損による歩留まり悪化や、基板の位置ずれによるＴＮＳエラーを抑制することができる。また、プラズマ処理装置１の創業を停止させる必要がないので、結果的に基板処理のスループットを向上させることができる。 According to the above embodiment, the residual Coulomb force between the electrostatic chuck 114 and the substrate W can be weakened by vibrating the piezoelectric element 220 in step S4. can be properly desorbed. As a result, it is possible to suppress damage and misalignment of the substrate W as in the prior art, thereby suppressing yield deterioration due to damage to the substrate W and TNS errors due to misalignment of the substrate. Further, since there is no need to stop the operation of the plasma processing apparatus 1, the throughput of substrate processing can be improved as a result.

なお、以上の実施形態では、ステップＳ４において圧電素子２２０を振動させた後、ステップＳ５において基板Ｗを脱離したが、ステップＳ４とステップＳ５は同時に行われてもよい。 Note that in the above embodiment, after the piezoelectric element 220 is vibrated in step S4, the substrate W is detached in step S5, but step S4 and step S5 may be performed simultaneously.

＜他の実施形態＞
次に、他の実施形態にかかる圧電素子２２０の数と配置について説明する。圧電素子２２０の数は、特に限定されるものではなく、例えば１つでもよいし、複数でもよい。但し、圧電素子２２０の数が多いほど、基板Ｗに対して付与される振動が大きく、より好ましい。また、圧電素子２２０の配置も、特に限定されるものではなく、基板Ｗに振動を付与できればよい。 <Other embodiments>
Next, the number and arrangement of piezoelectric elements 220 according to other embodiments will be described. The number of piezoelectric elements 220 is not particularly limited, and may be one or more, for example. However, the greater the number of piezoelectric elements 220, the greater the vibration imparted to the substrate W, which is more preferable. Furthermore, the arrangement of the piezoelectric element 220 is not particularly limited, as long as it can impart vibration to the substrate W.

例えば図１１に示すように圧電素子２２０は、外周接触部２１１の直下において、静電チャック１１４の周方向に沿って等間隔に、例えば４つ設けられてもよい。かかる場合、圧電素子２２０が振動することにより、当該圧電素子２２０からの振動波は鉛直上方に伝搬し、外周接触部２１１に到達する。そして、振動鉛直力ＦＶによって基板Ｗは鉛直方向に移動し、静電チャック１１４と基板Ｗとの間の残留クーロン力を弱めることができる。 For example, as shown in FIG. 11, four piezoelectric elements 220, for example, may be provided at equal intervals along the circumferential direction of the electrostatic chuck 114 directly under the outer circumferential contact portion 211. In this case, as the piezoelectric element 220 vibrates, the vibration waves from the piezoelectric element 220 propagate vertically upward and reach the outer circumferential contact portion 211 . Then, the substrate W is moved in the vertical direction by the vibration vertical force FV , and the residual Coulomb force between the electrostatic chuck 114 and the substrate W can be weakened.

また、圧電素子２２０は、中央接触部２１０に振動波を到達させるように配置されていてもよい。 Furthermore, the piezoelectric element 220 may be arranged so that the vibration waves reach the central contact portion 210.

また、圧電素子２２０は静電チャック１１４内に設けられていたが、基台１１３内に設けられていてもよい。但し、基台１１３は静電チャック１１４より基板Ｗから離れて設けられているので、基台１１３内に圧電素子２２０を設けると、振動波が減衰しやすい。また、基台１１３と静電チャック１１４の間に接着剤が設けられている場合には、当該接着剤によっても振動波が減衰する。従って、静電チャック１１４内に圧電素子２２０に設ける方が好ましく、振動波の減衰を抑制することができる。 Furthermore, although the piezoelectric element 220 was provided within the electrostatic chuck 114, it may also be provided within the base 113. However, since the base 113 is provided further away from the substrate W than the electrostatic chuck 114, if the piezoelectric element 220 is provided within the base 113, vibration waves are likely to be attenuated. Further, when an adhesive is provided between the base 113 and the electrostatic chuck 114, the vibration waves are attenuated by the adhesive as well. Therefore, it is preferable to provide the piezoelectric element 220 within the electrostatic chuck 114, and the attenuation of vibration waves can be suppressed.

以上の実施形態では、静電チャック１１４と基板Ｗの間にクーロン力を発生させて、静電チャック１１４で基板Ｗを吸着保持したが、ジョンソン・ラーベック力により基板Ｗを吸着保持する際にも、本開示の技術を適用できる。すなわち、ステップＳ３において静電チャック１１４と基板Ｗとの間にジョンソン・ラーベック力が残留しても、ステップＳ４において圧電素子２２０を振動させることで、この残留するジョンソン・ラーベック力を弱めることができる。 In the above embodiment, a Coulomb force is generated between the electrostatic chuck 114 and the substrate W, and the electrostatic chuck 114 attracts and holds the substrate W. However, when the substrate W is attracted and held by the Johnson-Rahbek force, , the technology of the present disclosure can be applied. That is, even if a Johnson-Rahbeck force remains between the electrostatic chuck 114 and the substrate W in step S3, this remaining Johnson-Rahbeck force can be weakened by vibrating the piezoelectric element 220 in step S4. .

以上の実施形態では、振動素子として圧電素子２２０を用いたが、振動素子はこれに限定されない。基板Ｗに振動を付与するものであれば、任意に選択することができる。 In the above embodiment, the piezoelectric element 220 is used as the vibration element, but the vibration element is not limited to this. Any material can be selected as long as it imparts vibration to the substrate W.

例えば、昇降ピン５１を振動させて、当該昇降ピン５１を振動子として用いてもよい。かかる場合、ステップＳ４を省略し、ステップＳ５において昇降ピン５１を上昇させて、当該昇降ピン５１を基板Ｗの裏面に当接させる。この昇降ピン５１を振動させることで基板Ｗに振動を付与し、残留クーロン力を弱める。そして、昇降ピン５１をさらに上昇させ、静電チャック１１４から基板Ｗを適切に脱離させることができる。 For example, the lifting pin 51 may be vibrated and the lifting pin 51 may be used as a vibrator. In such a case, step S4 is omitted, and the lifting pin 51 is raised in step S5, and the lifting pin 51 is brought into contact with the back surface of the substrate W. By vibrating the lifting pin 51, vibration is imparted to the substrate W, thereby weakening the residual Coulomb force. Then, the lifting pin 51 is further raised, and the substrate W can be appropriately detached from the electrostatic chuck 114.

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。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The embodiments described above may be omitted, replaced, or modified in various forms without departing from the scope and spirit of the appended claims.

１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持器
１１３ 基台
１１４ 静電チャック
２２０ 圧電素子
Ｗ 基板 1 Plasma processing apparatus 10 Plasma processing chamber 11 Substrate supporter 113 Base 114 Electrostatic chuck 220 Piezoelectric element W Substrate

Claims (9)

基板を支持する基板支持器であって、
基台と、
前記基台の上方に配置され、前記基板を支持する静電チャックと、
前記静電チャックに支持された前記基板に振動を付与する振動素子と、有する、基板支持器。 A substrate supporter that supports a substrate,
The base and
an electrostatic chuck disposed above the base and supporting the substrate;
A substrate supporter comprising: a vibration element that applies vibration to the substrate supported by the electrostatic chuck. 前記振動素子は、前記基板と前記静電チャックの接触部に向けて振動を付与する、請求項１に記載の基板支持器。 The substrate support according to claim 1, wherein the vibration element applies vibration toward a contact portion between the substrate and the electrostatic chuck. 前記振動素子は、前記接触部の直下に設けられている、請求項２に記載の基板支持器。 The substrate support according to claim 2, wherein the vibration element is provided directly below the contact portion. 前記振動素子は、前記静電チャックの内部に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板支持器。 The substrate supporter according to claim 1, wherein the vibration element is provided inside the electrostatic chuck. 前記基板のヤング率と前記静電チャックのヤング率は異なる、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板支持器。 The substrate support according to claim 1, wherein the Young's modulus of the substrate and the electrostatic chuck are different. 前記圧電素子に交流電源が接続され、
前記交流電源は、前記圧電素子の共振周波数で電圧を印加する、請求項１～５のいずれか一項に記載の基板支持器。 An AC power source is connected to the piezoelectric element,
6. The substrate support according to claim 1, wherein the AC power source applies a voltage at a resonance frequency of the piezoelectric element. 前記圧電素子と前記交流電源との間には、当該交流電源からの電圧の印加と停止を切り替える切替素子が設けられている、請求項６に記載の基板支持器。 7. The substrate support according to claim 6, wherein a switching element is provided between the piezoelectric element and the AC power source to switch between applying and stopping the voltage from the AC power source. 基板を処理する基板処理装置であって、
基板を支持する基板支持器と、
減圧可能に構成され、前記基板支持器を収容するチャンバと、を有し、
前記基板支持器は、
基台と、
前記基台の上方に配置され、前記基板を支持する静電チャックと、
前記静電チャックに支持された前記基板に振動を付与する振動素子と、有する、基板処理装置。 A substrate processing apparatus that processes a substrate,
a substrate supporter that supports the substrate;
a chamber configured to be capable of reducing pressure and housing the substrate supporter;
The substrate support is
The base and
an electrostatic chuck disposed above the base and supporting the substrate;
A substrate processing apparatus, comprising: a vibration element that applies vibration to the substrate supported by the electrostatic chuck. 基板を処理する基板処理方法であって、
基板支持器の静電チャックで前記基板を支持する工程と、
前記静電チャックに支持された前記基板に対して所望の処理を行う工程と、
前記静電チャックに支持された前記基板に対して振動素子から振動を付与し、前記静電チャックから前記基板を脱離させる工程と、を有する、基板処理方法。 A substrate processing method for processing a substrate, the method comprising:
supporting the substrate with an electrostatic chuck of a substrate support;
performing a desired process on the substrate supported by the electrostatic chuck;
A method for processing a substrate, the method comprising: applying vibration from a vibration element to the substrate supported by the electrostatic chuck, and detaching the substrate from the electrostatic chuck.
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