JP2024021698A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーツの消耗によるプロセス変動を抑制する。【解決手段】チャンバとチャンバに結合されるＲＦ電源とを備えるプラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、静電チャックが配置される中央部と、中央部を囲む周縁部とを有する基台であって、周縁部の上面は中央部の上面よりも低い位置にある基台と、基台の外周を囲むように配置される絶縁性のカバーリングと、静電チャック上に配置される第１の導電性リングと、カバーリング上に第１の導電性リングとは離隔して配置される第２の導電性リングと、基台の周縁部上に配置される第３の導電性リングであって、第３の導電性リングの上面と第２の導電性リングの下面とがカバーリングを介して互いに対向する、又は、第３の導電性リングの外周側の側面と第２の導電性リングの内周側の側面とがカバーリングを介して互いに対向する、第３の導電性リングと、を備える。【選択図】図２

Description

本開示の例示的な実施形態は、プラズマ処理装置に関する。

特許文献１には、フォーカスリング及びカバーリングを備えるプラズマ処理装置が開示されている。

特開２０１８－２０６９１３号公報

本開示は、パーツの消耗によるプロセス変動を抑制する技術を提供する。

本開示の一つの例示的実施形態において、チャンバと前記チャンバに結合されるＲＦ電源とを備えるプラズマ処理装置であって、静電チャックが配置される中央部と、前記中央部を囲む周縁部とを有する基台であって、前記周縁部の上面は前記中央部の上面よりも低い位置にある基台と、前記基台の外周を囲むように配置される絶縁性のカバーリングと、前記静電チャック上に配置される第１の導電性リングと、前記カバーリング上に前記第１の導電性リングとは離隔して配置される第２の導電性リングと、前記基台の前記周縁部上に配置される第３の導電性リングであって、前記第３の導電性リングの上面と前記第２の導電性リングの下面とが前記カバーリングを介して互いに対向する、又は、前記第３の導電性リングの外周側の側面と前記第２の導電性リングの内周側の側面とが前記カバーリングを介して互いに対向する、第３の導電性リングと、を備えるプラズマ処理装置が提供される。

本開示の一つの例示的実施形態によれば、パーツの消耗によるプロセス変動を抑制する技術を提供することができる。

例示的なプラズマ処理システムを概略的に示す図である。 リングアセンブリの一例を模式的に示す断面図である。 リングアセンブリの他の例を模式的に示す断面図である。 リングアセンブリの他の例を模式的に示す断面図である。 リングアセンブリの他の例を模式的に示す断面図である。 リングアセンブリの他の例を模式的に示す断面図である。 リングアセンブリの他の例を模式的に示す断面図である。 リングアセンブリの他の例を模式的に示す断面図である。

以下、本開示の各実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、チャンバとチャンバに結合されるＲＦ電源とを備えるプラズマ処理装置であって、静電チャックが配置される中央部と、中央部を囲む周縁部とを有する基台であって、周縁部の上面は中央部の上面よりも低い位置にある基台と、基台の外周を囲むように配置される絶縁性のカバーリングと、静電チャック上に配置される第１の導電性リングと、カバーリング上に第１の導電性リングとは離隔して配置される第２の導電性リングと、基台の周縁部上に配置される第３の導電性リングであって、第３の導電性リングの上面と第２の導電性リングの下面とがカバーリングを介して互いに対向する、又は、第３の導電性リングの外周側の側面と第２の導電性リングの内周側の側面とがカバーリングを介して互いに対向する、第３の導電性リングと、を備えるプラズマ処理装置が提供される。

一つの例示的実施形態において、第３の導電性リングと第２の導電性リングとの間の静電容量は、第１の導電性リングと第２の導電性リングとの間の静電容量より大きい。

一つの例示的実施形態において、第２の導電性リングは、第３の導電性リングに対向する面の面積が、第１の導電性リングに対向する面の面積より大きいプラズマ処理装置を提供する。

一つの例示的実施形態において、第２の導電性リングは、第３の導電性リングとの離隔距離が、第１の導電性リングとの離隔距離より大きいプラズマ処理装置を提供する。

一つの例示的実施形態において、第２の導電性リングは、第３の導電性リングとの離隔距離が、第１の導電性リングとの離隔距離より小さい。

一つの例示的実施形態において、第２の導電性リングは、第３の導電性リングに対向する面の面積が、第１の導電性リングに対向する面の面積より小さい。

一つの例示的実施形態において、第１の導電性リング、第２の導電性リング及び第３の導電性リングは、同一の導電性の材料で形成されている。

一つの例示的実施形態において、第３の導電性リングは、第１の導電性リング及び第２の導電性リングとは、異なる導電性の材料で形成されている。

一つの例示的実施形態において、第１の導電性リング及び第２の導電性リングは、シリコン又はシリコンカーバイドを含む材料で形成されている。

一つの例示的実施形態において、カバーリングは、石英で形成されている。

一つの例示的実施形態において、ＲＦ電源は、基台又は静電チャックに結合される。

一つの例示的実施形態において、カバーリングは、第２の導電性リングの内周側の側面と当接して第２の導電性リングの径方向内側への移動を規制する位置決め部を有する。

一つの例示的実施形態において、第２の導電性リングの上面と第２の導電性リングの内周側の側面との間に傾斜部を有する。

以下、図面を参照して、本開示の各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または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。

＜プラズマ処理システムの構成例＞
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。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域に配置される。リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の環状領域（中央領域を平面視で囲む領域）上に配置される。本体部１１１の中央領域は、基板Ｗを支持するための基板支持面ともよばれ、環状領域は、リングアセンブリ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、静電チャック１１１１が配置される中央部１１１０ａと、中央部１１１０ａを囲む周縁部１１１０ｂとを有する。周縁部１１１０ｂは、本体部１１１の環状領域の一部を構成する。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、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、本体部１１１の中央領域と、本体部１１１の環状領域の一部とを構成する。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、リングアセンブリ１１２は、カバーリングＣＲ、第１の導電性リングＤＲ１、第２の導電性リングＤＲ２及び第３の導電性リングＤＲ３を含む。カバーリングＣＲは、絶縁性を有する材料で形成される。第１の導電性リングＤＲ１、第２の導電性リングＤＲ２、第３の導電性リングＤＲ３は、導電性を有する材料で形成される。

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、絶縁部材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１１１０ｃ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ｃ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１１１０ｃ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の裏面と本体部１１１の中央領域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 Ｐｒｏｃｅｓｆｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｆ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＦＤ（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。

＜リングアセンブリの構成例＞
図２はリングアセンブリ１１２の一例を模式的に示す断面図である。図２は、図１の点線ａで囲った領域を拡大して示している。上述のとおり、基台１１１０は、静電チャック１１１１が配置される中央部１１１０ａと、中央部１１１０ａを囲む周縁部１１１０ｂとを有する。周縁部１１１０ｂの上面は、中央部１１１０ａの上面よりも低い位置にある。すなわち、基台１１１０は、中央部１１１０ａから周縁部１１１０ｂに向かって段差が設けられている。リングアセンブリ１１２は、カバーリングＣＲ、第１の導電性リングＤＲ１、第２の導電性リングＤＲ２及び第３の導電性リングＤＲ３を含む。

カバーリングＣＲは、基板支持面の平面視において、基台１１１０を囲むように基台１１１０の外周に沿って配置される（以下、基板支持面の平面視を、単に「平面視」ともいう。）。一例では、平面視においてカバーリングＣＲの一部が基台１１１０の一部と重なるように、カバーリングＣＲが構成されてよい。一例では、平面視においてカバーリングＣＲの一部が周縁部１１１０ｂと重なるように、カバーリングＣＲは、環状領域から中央領域に向かう方向に突出する部分を有してよい（図２参照）。カバーリングＣＲは、絶縁性を有する材料で形成される。一例では、カバーリングＣＲは、石英又はアルミナ等のセラミックでよい。カバーリングＣＲは、環状の１つの部材で構成されてよく、また複数の部材が基台１１１０を囲むように組み合わされて構成されてもよい。例えば、カバーリングＣＲは、周方向や径方向に沿って複数の部材を組み合わせることで構成されてよい。

第１の導電性リングＤＲ１は、静電チャック１１１１の外周部（基板Ｗが載置される中央領域を囲む領域）上に配置される。すなわち、第１の導電性リングＤＲ１は、基板Ｗの外周を囲むように配置される（図１参照）。図２に示すように、第１の導電性リングＤＲ１は、平面視において、カバーリングＣＲの上面の一部と重なるように配置されてよい。すなわち、第１の導電性リングＤＲ１は、静電チャック１１１１の外周部からカバーリングＣＲに亘って配置されてよい。

第１の導電性リングＤＲ１は、静電チャック１１１１を介して、電源３０に電気的に結合される。第１の導電性リングＤＲ１は、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させ得る。第１の導電性リングＤＲ１は、フォーカスリング又はエッジリングとも呼ばれる。

第１の導電性リングＤＲ１は、導電性を有する材料から形成される。一例では、第１の導電性リングＤＲ１は、シリコン又はシリコンカーバイドを含む材料で構成されてよい。第１の導電性リングＤＲ１は、環状の板状体でよい。第１の導電性リングＤＲ１は、基台１１１０の中央領域を囲むように、周方向や径方向に複数の部材を組み合わせることで構成されてよい。

第２の導電性リングＤＲ２は、カバーリングＣＲ上に配置される。第２の導電性リングＤＲ２は、第１の導電性リングＤＲ１とは離隔して配置される。図２に示す例では、第１の導電性リングＤＲ１の外周側の側面ｓｆ１と、第２の導電性リングＤＲ２の内周側の側面ｓｆ２とが、距離Ｄ１離隔して互いに対向している。後述するとおり、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２とは、側面ｓｆ１と当該側面ｓｆ１に対向する側面ｓｆ２とを介して容量結合する。すなわち、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２とは、側面ｓｆ１と当該側面ｓｆ１に対向する側面ｓｆ２との隙間とともにキャパシタとして機能する。なお、側面ｓｆ１と側面ｓｆ２との間に絶縁部材が設けられてよい。

第２の導電性リングＤＲ２は、プラズマ処理空間１０ｓ内で生成されるプラズマによるスパッタ等からカバーリングＣＲを保護し得る。第２の導電性リングＤＲ２は、カバーリングＣＲの上面の径方向外側部分を覆ってもよく、覆わなくてもよい。第２の導電性リングＤＲ２の厚さは、第１の導電性リングＤＲ１の厚さより大きくてよい。また第２の導電性リングＤＲ２の上面は、第１の導電性リングＤＲ１の上面より高い位置に配置されてよい。また第２の導電性リングの底面は、第１の導電性リングＤＲ１の底面と同じ高さに配置されてよい。

第２の導電性リングＤＲ２は、導電性を有する材料から形成される。第２の導電性リングは、第１の導電性リングＤＲ１と同一の材料で形成されてよく、また異なる材料で形成されてもよい。第２の導電性リングは、カバーリングＣＲよりもスパッタに対する耐性が高い材料で形成されてよい。一例では、当該スパッタ耐性は、Ａｒイオンに対する耐性であってよい。一例では、第２の導電性リングＤＲ２は、シリコン又はシリコンカーバイドを含む材料で形成されてよい。第２の導電性リングＤＲ２は、平面視において、環状の板状体でよい。第２の導電性リングＤＲ２は、周方向や径方向に複数の部材を組み合わせることで構成されてよい。

第３の導電性リングＤＲ３は、基台１１１０の周縁部１１１０ｂの上面上に配置される。基台１１１０の周縁部１１１０ｂの上面は、中央部１１１０ａの上面よりも低い位置にある。すなわち、第３の導電性リングＤＲ３の上面は、第１の導電性リングＤＲ２の下面よりも低い位置に配置される。第３の導電性リングＤＲ３は、基台１１１０を介して、電源３０に電気的に結合される。

第３の導電性リングＤＲ３は、平面視において、第２の導電性リングＤＲ２と重なる領域を有する。また、第３の導電性リングＤＲ３は、当該領域の断面において、絶縁性のカバーリングＣＲを介して第２の導電性リングＤＲ２の下に配置される。図２に示す例では、第３の導電性リングＤＲ３の上面ｔｆと、第２の導電性リングＤＲ２の下面ｂｆとが、距離Ｄ２離隔して互いに対向している。後述するとおり、第３の導電性リングＤＲ３と第２の導電性リングＤＲ２とは、上面ｔｆと当該上面ｔｆに対向する下面ｂｆとを介して容量結合する。すなわち、第２の導電性リングＤＲ２、第３の導電性リングＤＲ３及びカバーリングＣＲは、キャパシタとして機能する。

第３の導電性リングＤＲ３は、導電性を有する材料から形成される。第３の導電性リングは、第１の導電性リングＤＲ１及び／又は第２の導電性リングと同一の材料で形成されてよい。第３の導電性リングは、第１の導電性リングＤＲ１及び第２の導電性リングと異なる材料で形成されてよい。第３の導電性リングＤＲ３は、プラズマ処理空間１０ｓ内で生成されるプラズマに直接曝されない位置に配置される場合、プラズマに対する耐性が低い材料で形成されてもよい。一例では、第３の導電性リングＤＲ３は、シリコン、シリコンカーバイド又はアルミニウムを含む材料で形成されてよい。第３の導電性リングＤＲ３は、平面視において、環状の板状体でよい。第３の導電性リングＤＲ３は、周方向や径方向に複数の部材を組み合わせることで構成されてよい。

上述のとおり、第１の導電性リングＤＲ１は、静電チャック１１１１を介して、電源３０に結合される。また第３の導電性リングＤＲ３は、基台１１１０を介して、電源３０に結合される。電源３０からソースＲＦ信号及び／又はバイアスＲＦ信号が下部電極に供給されると、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２との間、及び、第３の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２との間の２つのパスで静電誘導が生じる。すなわち、第１の導電性リングＤＲ１の外周側の側面ｓｆ１に存在する正又は負の電荷により、当該側面ｓｆ１に対向する第２の導電性リングＤＲ２の内周側の側面ｓｆ２に静電誘導が生じる。また、第３の導電性リングＤＲ３の上面ｔｆに存在する正又は負の電荷により、当該上面に対向する第２の導電性リングＤＲ２の下面ｂｆに静電誘導が生じる。すると、第２の導電性リングＤＲ２の側面ｓｆ２及び下面ｂｆに集まった電荷と等量かつ逆の電荷が、プラズマの電位に引寄せられて第２の導電性リングＤＲ２の上面に集まる。これにより、プラズマから第２の導電性リングＤＲ２に向かうイオンが減速され得る。そのため、第２の導電性リングＤＲ２スパッタされにくくなり、第２の導電性リングＤＲ２の消耗量を制御することできる。

プラズマ処理空間１０ｓ内第１の導電性リングＤＲ１又は第２の導電性リングＤＲ２は、プラズマに直接暴露される。そのため、第１の導電性リングＤＲ１又は第２の導電性リングＤＲ２は、経時的に消耗し、両者の間の静電容量は経時的に変化し得る。しかし、上述のとおり、第２の導電性リングＤＲ２は、第１の導電性リングＤＲ１との間に加えて、第３の導電性リングＤＲ３との間の２つのパスにより静電誘導が生じる。そして、第３の導電性リングＤＲ３は、プラズマに直接曝されないので、第２の導電性リングＤＲ２と第３の導電性リングＤＲ１との間の静電容量は経時的に変化しにくい。本実施形態の上記構成によれば、第２の導電性リングＤＲ２の静電容量の経時的な変化を抑制し得る。これにより、例えば、経時変化に伴うプラズマ密度の変化を抑制し得る。

また上述のとおり、第２の導電性リングＤＲ２は、第１の導電性リングＤＲ１及び第３の導電性リングＤＲ３との間に２つのパスを形成し、当該２つのパスにより静電誘導が生じる。そのため、例えば、第１の導電性リングＤＲ１の側面ｓｆ１と第２の導電性リングＤＲ２の側面ｓｆ２との間の隙間（距離Ｄ１）を広げ得る。この場合、第２の導電性リングＤＲ２と第１の導電性リングＤＲ１との間の静電容量Ｃ_１２は小さくなる。しかし、静電容量の減少分は、第２の導電性リングＤＲ２と第３の導電性リングＤＲ１との間の静電容量Ｃ_２３を大きくすることで補填できる。距離Ｄ１が大きくなることで、隙間にプラズマ処理空間１０ｓ内のプラズマ処理による副生成物等が第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２との隙間に堆積して、両者が短絡する等の不具合を抑制し得る。

第２の導電性リングＤＲ２と第３の導電性リングＤＲ３との間の静電容量Ｃ_２３は、第２の導電性リングＤＲ２と第１の導電性リングＤＲ１との間の静電容量Ｃ_１２よりも大きくてよい。これにより、上述した第２の導電性リングＤＲ２の静電容量の経時的な変化をさらに抑制し得る。一例では、第２の導電性リングＤＲ２の静電容量全体に占める静電容量Ｃ_２３の割合は、５０％以上でよい。

例えば、第２の導電性リングＤＲ２は、平面視において第３の導電性リングＤＲ３に対向する面の面積が、平面視において第１の導電性リングＤＲ１に対向する面の面積より大きくてよい。すなわち、第３の導電性リングＤＲ３の上面ｔｆに対向する第２の導電性リングＤＲ２の下面ｂｆの面積は、第１の導電性リングＤＲ１の側面ｓｆ１に対向する第２の導電性リングＤＲ２の側面ｓｆ２の面積より大きくてよい。この場合、上面ｔｆと下面ｂｆとの離隔距離Ｄ２は、側面ｓｆ１と側面ｓｆ２との離隔距離Ｄ１より大きくてよい。なお、側面ｓｆ１と側面ｓｆ２との間に絶縁部材が設けられる場合、当該絶縁部材の誘電率は、カバーリングＣＲの誘電率より小さくてよい。

また例えば、第２の導電性リングＤＲ２は、第３の導電性リングＤＲ３との離隔距離が、第１の導電性リングＤＲ１との離隔距離より小さくてよい。すなわち、第２の導電性リングＤＲ２の底面ｂｆと第３の導電性リングＤＲ３の上面ｔｆとの離隔距離Ｄ２は、第１の導電性リングＤＲ１の側面ｓｆ１と第２の導電性リングＤＲ２の側面ｓｆ２との離隔距離Ｄ１よりも小さくてよい。この場合、上面ｔｆに対向する下面ｂｆの面積は、側面ｓｆ１に対向する側面ｓｆ２の面積より小さくてよい。

＜変形例＞
以上の各実施形態は、説明の目的で説明されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。以上の各実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、リングアセンブリ１１２は、以下のような変形例が考えられる。

図３乃至図８は、それぞれ、リングアセンブリ１１２の他の例を模式的に示す断面図である。以下では、図２に示す例と異なる部分を中心に説明し、図２に示す例と同一又は同様の構成については、説明は省略する。なお、いずれの変形例においても、カバーリングＣＲ、第１の導電性リングＤＲ１、第２の導電性リングＤＲ２及び第３の導電性リングＤＲ３は、図２に示す例と同様に、平面視において、基台１１１０の周方向に沿って配置された環状の板状体であってよい。

図３に示す例では、第３の導電性リングＤＲ３の外周側の側面ｓｆ３と第２の導電性リングＤＲ２の内周側の側面ｓｆ２とがカバーリングＣＲを介して互いに対向している。この例では、第３の導電性リングＤＲ３と第２の導電性リングＤＲ２とは、側面ｓｆ３と当該側面ｓｆ３に対向する側面ｓｆ２とを介して容量結合する。なお、図３においては、カバーリングＣＲの径方向外側の上面は、径方向内側の上面よりも低く構成され、これにより、段差部ＰＳが形成されている。第２の導電性リングＤＲ２の内周側の側面ｓｆ２は、当該段差部ＰＳにおいて、カバーリングＣＲに当接する。これにより、第２の導電性リングＤＲ２の側面ｓｆ２は、第１の導電性リングＤＲ１の側面ｓｆ１と接触しない。すなわち、段差部ＰＳは、第２の導電性リングＤＲ２の径方向内側への移動を規制する位置決め部として機能する。

図４に示す例では、第２の導電性リングＤＲ２の上面と第２の導電性リングの内周側の側面との間に傾斜部ｔｓが形成されている。傾斜部ｔｓにより、第２の導電性リングＤＲ２の上面と、第１の導電性リングＤＲ１の上面との高さ変化が緩和される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓ内でプラズマを生成した際に、第１の導電性リングＤＲ１及び第２の導電性リングＤＲ２の上方に形成されるシースの不連続性を緩和しうる。また図４に示す例では、図３に示す例と同様に、カバーリングＣＲに位置決め部として機能する段差部ＰＳが形成されている。

図５に示す例では、カバーリングＣＲの上面に凹状の溝部ＲＣを設けるともに、第２の導電性リングＤＲ２の下面ｂｆの一部に当該溝部ＲＣに対応する形状の凸状部ＰＲを設けている。凸状部ＰＲが溝部ＲＣに嵌め込まれることで、カバーリングＣＲに対する、第２の導電性リングＤＲ２の位置が安定して維持される。これにより、第２の導電性リングＤＲ２の側面ｓｆ２は、第１の導電性リングＤＲ１の側面ｓｆ１と接触しない。すなわち、溝部ＲＣは、第２の導電性リングＤＲ２の径方向内側への移動を規制する位置決め部として機能する。

また、図６乃至図８に示すように、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２とは、両者の側面以外の面においても対向することでキャパシタとして機能してもよい。図６は、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２とが、両者の側面（ｓｆ１、ｓｆ２）に加えて、第１の導電性リングＤＲ１の下面と、第２の導電性リングＤＲ２の上面とで対向し、当該面においても静電結合する例である。図７は、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２とが、両者の側面（ｓｆ１、ｓｆ２）に加えて、第１の導電性リングＤＲ１の上面と、第２の導電性リングＤＲ２の下面とで対向し、当該面においても静電結合する例である。図８は、第１の導電性リングＤＲ１と第２の導電性リングＤＲ２とが、第１の導電性リングＤＲ１の上面と、第２の導電性リングＤＲ２の下面とで対向し、当該面において静電結合する例である。

また上述したリングアセンブリの構成は、容量結合型のプラズマ処理装置１以外にも、誘導結合型プラズマやマイクロ波プラズマ等、任意のプラズマ源を用いた処理装置に適用してよい。

１……プラズマ処理装置、１０……プラズマ処理チャンバ、１０ｓ……プラズマ処理空間、１１１０……基台、１１１０ａ……中央部、１１１０ｂ……周縁部、１１１１……静電チャック、１１２……カバーリング、３０……電源、ＤＲ１……第１の導電性リング、ＤＲ２……第２の導電性リング、ＤＲ３……第３の導電性リング

Claims (12)

1. チャンバと前記チャンバに結合されるＲＦ電源とを備えるプラズマ処理装置であって、
   静電チャックが配置される中央部と、前記中央部を囲む周縁部とを有する基台であって、前記周縁部の上面は前記中央部の上面よりも低い位置にある基台と、
   前記基台の外周を囲むように配置される絶縁性のカバーリングと、
   前記静電チャック上に配置される第１の導電性リングと、
   前記カバーリング上に前記第１の導電性リングとは離隔して配置される第２の導電性リングと、
   前記基台の前記周縁部上に配置される第３の導電性リングであって、前記第３の導電性リングの上面と前記第２の導電性リングの下面とが前記カバーリングを介して互いに対向する、又は、前記第３の導電性リングの外周側の側面と前記第２の導電性リングの内周側の側面とが前記カバーリングを介して互いに対向する、第３の導電性リングと、
   を備えるプラズマ処理装置。
2. 前記第３の導電性リングと前記第２の導電性リングとの間の静電容量は、前記第１の導電性リングと前記第２の導電性リングとの間の静電容量より大きい請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第２の導電性リングは、前記第３の導電性リングに対向する面の面積が、前記第１の導電性リングに対向する面の面積より大きい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第２の導電性リングは、前記第３の導電性リングとの離隔距離が、前記第１の導電性リングとの離隔距離より大きい、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記第２の導電性リングは、前記第３の導電性リングとの離隔距離が、前記第１の導電性リングとの離隔距離より小さい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１の導電性リング、前記第２の導電性リング及び前記第３の導電性リングは、同一の導電性の材料で形成されている、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記第３の導電性リングは、前記第１の導電性リング及び前記第２の導電性リングとは、異なる導電性の材料で形成されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記第１の導電性リング及び前記第２の導電性リングは、シリコン又はシリコンカーバイドを含む材料で形成されている、請求項６又は請求項７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
9. 前記カバーリングは、石英で形成されている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記ＲＦ電源は、前記基台又は前記静電チャックに結合される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記カバーリングは、前記第２の導電性リングの内周側の側面と当接して前記第２の導電性リングの径方向内側への移動を規制する位置決め部を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記第２の導電性リングの上面と前記第２の導電性リングの内周側の側面との間に傾斜部を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。