JP2024017868A - 基板処理装置及びリングアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】基板の外周部におけるイオンの入射角の変動を抑制する基板処理装置及びリングアセンブリを提供する。【解決手段】基板を収容するプラズマ処理チャンバと、前記基板の周囲に設けられたリングアセンブリと、を備える基板処理装置であって、前記リングアセンブリは、前記基板に隣接して配置される第１リングと、前記第１リングを囲む第２リングと、前記第２リングを囲む第３リングと、を有し、前記第２リングのプラズマに対する消耗レートは、前記第１リング及び前記第３リングのプラズマに対する消耗レートよりも大きい、基板処理装置。【選択図】図３

Description

本開示は、基板処理装置及びリングアセンブリに関する。

特許文献１には、サセプタの上部には上部円板状部材及び下部円板状部材からなる静電チャックが配され、上部円板状部材の上にはウェハが載置され、下部円板状部材の上にはウェハを囲むようにフォーカスリングが配される基板処理装置が開示されている。

特開２００８－１６７２７号公報

一の側面では、本開示は、基板の外周部におけるイオンの入射角の変動を抑制する基板処理装置及びリングアセンブリを提供する。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を収容するプラズマ処理チャンバと、前記基板の周囲に設けられたリングアセンブリと、を備える基板処理装置であって、前記リングアセンブリは、前記基板に隣接して配置される第１リングと、前記第１リングを囲む第２リングと、前記第２リングを囲む第３リングと、を有し、前記第２リングのプラズマに対する消耗レートは、前記第１リング及び前記第３リングのプラズマに対する消耗レートよりも大きい、基板処理装置を提供することができる。

一の側面によれば、基板の外周部におけるイオンの入射角の変動を抑制する基板処理装置及びリングアセンブリを提供することができる。

容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図の一例。 本実施形態に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリの構成を説明する部分拡大断面図の一例。 本実施形態に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリにおいて、プラズマ処理により消耗した状態の構成を説明する部分拡大断面図の一例。 参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリの構成を説明する部分拡大断面図の一例。 参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリにおいて、プラズマ処理により消耗した状態の構成を説明する部分拡大断面図の一例。 静電容量と基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度との関係を示すグラフの一例。 ＲＦ印加時間と基板Ｗの外周部におけるイオンの入射角度との関係を示すグラフの位置で一例。

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。

以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図の一例である。

プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。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、基板支持部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。基板支持部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、基板支持部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及び基板支持部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、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ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。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及び基板支持部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。

基板支持部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の一部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。

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０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１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａ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１１１１ａ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１１１１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１１１１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（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）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１１１１ａ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１１１０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１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。

リングアセンブリ１１２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。

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも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１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａ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１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部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。

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。

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１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部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。

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。

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。

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のバイアス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。

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つ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。

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。

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。

次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１が備えるリングアセンブリ１１２について、図２及び図３を用いてさらに説明する。図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置１が備えるリングアセンブリ１１２の構成を説明する部分拡大断面図の一例である。図３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置１が備えるリングアセンブリ１１２において、プラズマ処理により消耗した状態の構成を説明する部分拡大断面図の一例である。

リングアセンブリ１１２は、第１リング１１２１と、第２リング１１２２と、第３リング１１２３と、第４リング１１２４と、を有する。

第１リング１１２１は、導電性材料で形成される円環状部材であり、基板Ｗを囲むように配置されている。また、第１リング１１２１は、静電チャック１１１１の外周部及び第４リング１１２４の上に載置されている。第１リング１１２１の導電性材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣ等のうちいずれかを用いることができる。

第２リング１１２２は、誘電体材料で形成される円環状部材であり、第１リング１１２１の外周側に第１リング１１２１を囲むように配置されている。換言すれば、第２リング１１２２は、第１リング１１２１よりも径方向外側に配置される。また、第２リング１１２２は、第４リング１１２４の上に載置されている。第２リング１１２２の誘電体材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、シリコーン樹脂等のうちいずれかを用いることができる。また、第２リング１１２２は、第１リング１１２１及び第３リング１１２３よりもプラズマに対する消耗レートが大きい材料が用いられる。

第３リング１１２３は、導電性材料で形成される円環状部材であり、第２リング１１２２の外周側に第２リング１１２２を囲むように配置されている。換言すれば、第３リング１１２３は、第２リング１１２２よりも径方向外側に配置される。また、第３リング１１２３は、第４リング１１２４の上に載置されている。第３リング１１２３の導電性材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣ等のうちいずれかを用いることができる。

第４リング１１２４は、誘電体材料で形成される円環状部材であり、静電チャック１１１１の外周側に静電チャック１１１１のリング支持面の周囲を囲むように配置されている。第４リング１１２４の誘電体材料としては、例えば、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ３、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４等のうちいずれかを用いることができる。

また、第１リング１１２１、第２リング１１２２及び第３リング１１２３は、プラズマ処理空間１０ｓ内に生成されたプラズマにさらされる部材である。一方、第４リング１１２４は、第１リング１１２１、第２リング１１２２及び第３リング１１２３の下に配置され、プラズマ処理空間１０ｓ内に生成されたプラズマには直接さらされない部材である。

また、導電性材料で形成される第１リング１１２１及び第３リング１１２３と、第１リング１１２１と第３リング１１２３との間に配置される誘電体材料で形成される第２リング１１２２によって、キャパシタを形成する。

また、第３リング１１２３の上面は、第１リング１１２１の上面よりも高い位置となるように形成されている。また、第３リング１１２３の上面は、第２リング１１２２の上面よりも高い位置となるように形成されている。

ＲＦ電源３１（第１のＲＦ生成部３１ａ、第２のＲＦ生成部３１ｂ）（図１参照）から下部電極として機能する基台１１１０（図１参照）の導電性部材に供給されたＲＦ信号（ソースＲＦ信号、バイアスＲＦ信号）は、静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ（図１参照）を介して第１リング１１２１に供給される。更に、第１リング１１２１、第２リング１１２２及び第３リング１１２３によってキャパシタが形成されていることにより、第１リング１１２１から第３リング１１２３にＲＦ信号（ソースＲＦ信号、バイアスＲＦ信号）が供給される。なお、図２及び図３において、第１リング１１２１から第３リング１１２３に供給されるＲＦ信号２１０の大きさを矢印で模式的に示す。

ここで、参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリ１１２Ａについて、図４及び図５を用いてさらに説明する。図４は、参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリ１１２Ａの構成を説明する部分拡大断面図の一例である。図５は、参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリ１１２Ａにおいて、プラズマ処理により消耗した状態の構成を説明する部分拡大断面図の一例である。

リングアセンブリ１１２Ａは、第１リング１１２１と、第４リング１１２４と、第５リング１１２５と、を有する。

第１リング１１２１は、導電性材料で形成される円環状部材であり、基板Ｗを囲むように配置されている。また、第１リング１１２１は、静電チャック１１１１の外周部及び第４リング１１２４の上に載置されている。第１リング１１２１の導電性材料としては、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣ等のうちいずれかを用いることができる。

第４リング１１２４は、誘電体材料で形成される円環状部材であり、静電チャック１１１１の外周側に静電チャック１１１１を囲むように配置されている。第４リング１１２４の誘電体材料としては、例えば、ＳｉＯ等を用いることができる。

第５リング１１２５は、ＳｉＯ_２で形成される円環状部材であり、第１リング１１２１の外周側に第１リング１１２１を囲むように配置されている。また、第５リング１１２５は、第４リング１１２４の上に載置されている。

また、第１リング１１２１、及び第５リング１１２５は、プラズマ処理空間１０ｓ内に生成されたプラズマにさらされる部材である。一方、第４リング１１２４は、第１リング１１２１及び第５リング１１２５の下に配置され、プラズマ処理空間１０ｓ内に生成されたプラズマには直接さらされない部材である。

ここで、プラズマ処理装置１が基板Ｗにエッチング処理を施すプラズマエッチング処理装置である場合を例に説明する。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内に処理ガスとしてのエッチングガスを供給し、第１のＲＦ生成部３１ａから下部電極にソースＲＦ信号を供給し、第２のＲＦ生成部３１ｂから下部電極にバイアスＲＦ信号を供給することにより、プラズマ処理空間１０ｓ内にエッチングガスのプラズマが生成される。図２から図５において、プラズマのシース２００を破線で図示する。

参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリ１１２Ａについて、図４では、リングアセンブリ１１２Ａがエッチング処理により消耗する前の状態を示す。この状態では、基板Ｗ上のシース２００の高さ方向の位置は、略等しくなっている。このため、基板Ｗの外周部において、基板Ｗに対するイオンの入射角度が所望の角度（図４の例では垂直）となっており、エッチング処理によって基板Ｗに形成されるホール、トレンチ等の凹部２２０を所望の形状（図４の例では垂直）とすることができる。

一方、参考例に係るプラズマ処理装置が備えるリングアセンブリ１１２Ａについて、図５では、リングアセンブリ１１２Ａがエッチング処理により消耗した後の状態を示す。エッチング処理により、第１リング１１２１及び第５リング１１２５が消耗する。

第１リング１１２１が消耗することにより、第１リング１１２１の上方のシース２００の高さ位置が消耗前（図４参照）よりも低い位置に変化し、基板Ｗの外周部付近においてシース２００の歪みが生じている。これにより、基板Ｗの外周部付近で基板Ｗに対するイオンの入射角度が基板Ｗの内側向きに傾く。これにより、エッチング処理によって基板Ｗに形成されるホール、トレンチ等の凹部２２０の形状が傾く。

これに対し、本実施形態に係るプラズマ処理装置１が備えるリングアセンブリ１１２について、図２では、リングアセンブリ１１２がエッチング処理により消耗する前の状態を示す。この状態では、基板Ｗ上のシース２００の高さ方向の位置は、略等しくなっている。このため、基板Ｗの外周部において、基板Ｗに対するイオンの入射角度が所望の角度（図２の例では垂直）となっており、エッチング処理によって基板Ｗに形成されるホール、トレンチ等の凹部２２０を所望の形状（図２の例では垂直）とすることができる。

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１が備えるリングアセンブリ１１２について、図３では、リングアセンブリ１１２がエッチング処理により消耗した後の状態を示す。エッチング処理により、第１リング１１２１、第２リング１１２２、及び第３リング１１２３が消耗する。

ここで、第１リング１１２１及び第３リング１１２３よりも第２リング１１２２の消耗レートが大きいため、第１リング１１２１及び第３リング１１２３よりも早く第２リング１１２２が消耗する。第２リング１１２２の誘電体材料の誘電率に対して真空の誘電率は低いため、第２リング１１２２が消耗するほど、第１リング１１２１、第２リング１１２２及び第３リング１１２３によって形成されるキャパシタの静電容量が減少する。

図６は、静電容量と基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度との関係を示すグラフの一例である。横軸は、第１リング１１２１と第３リング１１２３との静電容量と静電チャック１１１１と第３リング１１２３との静電容量と、が並列に接続された静電容量の総和（静電容量並列総和）を示す。縦軸は、基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度（Tilting）を示す。縦軸のイオンの入射角度は、マイナス値が基板Ｗの内周側に傾くことを示し、プラス値が基板Ｗの外周側に傾くことを示す。即ち、マイナス値がゼロに近づくほど、内周側への傾きが減少することを示す。

矢印６０１に示すように静電容量が小さくなることで、矢印６０２に示すようにイオンの入射角度が基板Ｗの外周側に傾く。換言すれば、内周側への傾きが減少する。即ち、第２リング１１２２の消耗が進み、キャパシタの静電容量が低下することで、第１リング１１２１から第３リング１１２３に供給されるＲＦ信号２１０が小さくなる（図３において、図２より細い矢印で模式的に示す。）。これにより、第３リング１１２３上のプラズマ密度が低下し、第３リング１１２３上のシース２００が厚くなり、イオンの入射角度が基板Ｗの外周側に傾く。

以上のように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、第１リング１１２１及び第３リング１１２３が消耗することにより、基板Ｗの外周部付近で基板Ｗに対するイオンの入射角度が基板Ｗの内側向きに傾く。加えて、第２リング１１２２が消耗することにより、キャパシタの静電容量が小さくなることで、イオンの入射角度が基板Ｗの外周側に傾く。これにより、基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度が内側向きことを、打ち消して、基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度の変動を抑制することができる。

図７は、ＲＦ印加時間と基板Ｗの外周部におけるイオンの入射角度との関係を示すグラフの位置で一例である。横軸は、プラズマ処理チャンバ１０のＲＦ印加時間（Ch.RF Time）を示す。縦軸は、基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度（Wafer Edge Tilting）を示す。また、プラズマ処理装置１において要求される入射角度の範囲の上限値７１１及び下限値７１２を点線で示す。即ち、上限値７１１及び下限値７１２で示される範囲を超えた場合、リングアセンブリはメンテナンス（交換）される。また、本実施形態のリングアセンブリ１１２を用いた場合における入射角度を実線７０１で示し、参考例のリングアセンブリ１１２Ａを用いた場合における入射角度を破線７０２で示す。

即ち、第２リング１１２２の消耗が進み、キャパシタの静電容量が低下することで、第１リング１１２１から第３リング１１２３に供給されるＲＦ信号２１０が小さくなる。これにより、実線７０１ａに示すように、第２リング１１２２が消耗しながらも存在する変化点７０１ｂまではイオンの入射角度が基板Ｗの外周側に傾く。これにより、基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度が内側向きことを、打ち消して、基板Ｗの外周部付近におけるイオンの入射角度の変動を抑制することができる。一方、実線７０１ｃに示すように、第２リング１１２２が消耗してなくなった変化点７０１ｂ以降は、参考例の破線７０２と同じ傾きでイオンの入射角度が変動する。

これにより、変化点７０１ｂまではイオンの入射角度の傾きが抑制されるため、図７で白抜き矢印に示すように、リングアセンブリ１１２の平均メンテナンス時間を延長することができる。よって、プラズマ処理装置１の生産性を向上させることができる。

以上、プラズマ処理システムの実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

以上に開示された実施形態は、例えば、以下の態様を含む。
（付記１）
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、基板を支持する支持部と、
前記基板の周囲に配置されるリングアセンブリと、を備える基板処理装置であって、
前記リングアセンブリは、
前記基板に隣接して配置される第１リングと、
前記第１リングを囲む第２リングと、
前記第２リングを囲む第３リングと、を有し、
前記第２リングのプラズマに対する消耗レートは、前記第１リング及び前記第３リングのプラズマに対する消耗レートよりも大きい、
基板処理装置。
（付記２）
前記第１リング及び前記第３リングは、導電性材料で形成され、
前記第２リングは、誘電体材料で形成される、
付記１に記載の基板処理装置。
（付記３）
前記第２リングは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、シリコーン樹脂のうちいずれかで形成される、
付記１または付記２に記載の基板処理装置。
（付記４）
前記第１リング及び前記第３リングは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣのうちいずれかで形成される、
付記１乃至付記３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
（付記５）
前記第１リングは、円環形状を有し、
前記第２リングは、前記第１リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有し、
前記第３リングは、前記第２リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有する、
付記１乃至付記４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
（付記６）
前記第３リングの上面は、前記第１リングの上面よりも高い位置に形成される、
付記１乃至付記５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
（付記７）
前記支持部は、ＲＦ信号が印加される下部電極を有し、
前記第１リングは、前記下部電極と導通するように配置される、
付記１乃至付記６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
（付記８）
前記支持部は、前記基板を支持する基板支持面と、前記第１リングを支持するリング支持面と、を有する、
付記１乃至付記７のいずれか１項に記載の基板処理装置。
（付記９）
前記リングアセンブリは、誘電体材料からなる第４リングをさらに有し、
前記第４リングは、前記リング支持面の周囲を囲むように配置される、
付記８に記載の基板処理装置。
（付記１０）
前記第２リングは、前記第４リングの上に配置される、
付記９に記載の基板処理装置。
（付記１１）
前記第３リングは、前記第４リングの上に配置される、
付記９または付記１０に記載の基板処理装置。
（付記１２）
前記支持部は、静電チャックをさらに含み、
前記静電チャックは、前記基板支持面と前記リング支持面とを含む、
付記８乃至付記１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
（付記１３）
プラズマ処理チャンバ内に配置されるリングアセンブリであって、
前記リングアセンブリは、
基板に隣接して配置される第１リングと、
前記第１リングを囲む第２リングと、
前記第２リングを囲む第３リングと、を有し、
前記第２リングのプラズマに対する消耗レートは、前記第１リング及び前記第３リングのプラズマに対する消耗レートよりも大きい、
リングアセンブリ。
（付記１４）
前記第１リング及び前記第３リングは、導電性材料で形成され、
前記第２リングは、誘電体材料で形成される、
付記１３に記載のリングアセンブリ。
（付記１５）
前記第２リングは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、シリコーン樹脂のうちいずれかで形成される、
付記１３または付記１４に記載のリングアセンブリ。
（付記１６）
前記第１リング及び前記第３リングは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣのうちいずれかで形成される、
付記１３乃至付記１５のいずれか１項に記載のリングアセンブリ。
（付記１７）
前記第１リングは、円環形状を有し、
前記第２リングは、前記第１リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有し、
前記第３リングは、前記第２リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有する、
付記１３乃至付記１６のいずれか１項に記載のリングアセンブリ。
（付記１８）
前記第３リングの上面は、前記第１リングの上面よりも高い位置に形成される、
付記１３乃至付記１７のいずれか１項に記載のリングアセンブリ。

Ｗ 基板
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ｓ プラズマ処理空間
１１ 基板支持部
１１１ 本体部
１１２ リングアセンブリ
１１１０ 基台
１１１１ 静電チャック
１１１１ａ セラミック部材
１１１１ｂ 静電電極
１１２１ 第１リング
１１２２ 第２リング
１１２３ 第３リング
１１２４ 第４リング
２０ ガス供給部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３１ａ 第１のＲＦ生成部
３１ｂ 第２のＲＦ生成部
４０ 排気システム
２００ シース
２１０ ＲＦ信号

Claims (18)

1. プラズマ処理チャンバと、
   前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、基板を支持する支持部と、
   前記基板の周囲に配置されるリングアセンブリと、を備える基板処理装置であって、
   前記リングアセンブリは、
   前記基板に隣接して配置される第１リングと、
   前記第１リングを囲む第２リングと、
   前記第２リングを囲む第３リングと、を有し、
   前記第２リングのプラズマに対する消耗レートは、前記第１リング及び前記第３リングのプラズマに対する消耗レートよりも大きい、
   基板処理装置。
2. 前記第１リング及び前記第３リングは、導電性材料で形成され、
   前記第２リングは、誘電体材料で形成される、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第２リングは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、シリコーン樹脂のうちいずれかで形成される、
   請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記第１リング及び前記第３リングは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣのうちいずれかで形成される、
   請求項２に記載の基板処理装置。
5. 前記第１リングは、円環形状を有し、
   前記第２リングは、前記第１リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有し、
   前記第３リングは、前記第２リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有する、
   請求項１に記載の基板処理装置。
6. 前記第３リングの上面は、前記第１リングの上面よりも高い位置に形成される、
   請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記支持部は、ＲＦ信号が印加される下部電極を有し、
   前記第１リングは、前記下部電極と導通するように配置される、
   請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記支持部は、前記基板を支持する基板支持面と、前記第１リングを支持するリング支持面と、を有する、
   請求項１に記載の基板処理装置。
9. 前記リングアセンブリは、誘電体材料からなる第４リングをさらに有し、
   前記第４リングは、前記リング支持面の周囲を囲むように配置される、
   請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記第２リングは、前記第４リングの上に配置される、
    請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記第３リングは、前記第４リングの上に配置される、
    請求項９に記載の基板処理装置。
12. 前記支持部は、静電チャックをさらに含み、
    前記静電チャックは、前記基板支持面と前記リング支持面とを含む、
    請求項８に記載の基板処理装置。
13. プラズマ処理チャンバ内に配置されるリングアセンブリであって、
    前記リングアセンブリは、
    プラズマ処理チャンバ内に配置される基板に隣接して配置される第１リングと、
    前記第１リングを囲む第２リングと、
    前記第２リングを囲む第３リングと、を有し、
    前記第２リングのプラズマに対する消耗レートは、前記第１リング及び前記第３リングのプラズマに対する消耗レートよりも大きい、
    リングアセンブリ。
14. 前記第１リング及び前記第３リングは、導電性材料で形成され、
    前記第２リングは、誘電体材料で形成される、
    請求項１３に記載のリングアセンブリ。
15. 前記第２リングは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、シリコーン樹脂のうちいずれかで形成される、
    請求項１４に記載のリングアセンブリ。
16. 前記第１リング及び前記第３リングは、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｃ、ＷＣのうちいずれかで形成される、
    請求項１４に記載のリングアセンブリ。
17. 前記第１リングは、円環形状を有し、
    前記第２リングは、前記第１リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有し、
    前記第３リングは、前記第２リングよりも径方向外側に配置される円環形状を有する、
    請求項１３に記載のリングアセンブリ。
18. 前記第３リングの上面は、前記第１リングの上面よりも高い位置に形成される、
    請求項１３に記載のリングアセンブリ。

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