JP4781445B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

特許文献１には、基板を収容した有底のトレイを下部電極として機能する基板サセプタ上に配置し、トレイを介して間接的に基板を基板サセプタに対して静電吸着する構成のプラズマ処理装置が開示されている。基板サセプタの冷却機構が設けられており、基板はトレイを介した基板サセプタとの間接的な熱伝導により冷却される。

特許文献２には、基板を収容した有底のトレイを基板サセプタ上に配置すると共に、基板の外周縁付近をクランプリングにより基板サセプタ側に押し付け、それによって基板を基板サセプタに対して固定する構成のプラズマ処理装置が開示されている。トレイを貫通して基板の下面に達する流路が設けられており、この流路を介して供給される冷却ガスにより基板の裏面が冷却される。

しかし、特許文献１に記載のプラズマ処理装置では、基板はトレイを介して間接的に基板サセプタに対して静電吸着され、トレイを介した基板サセプタとの間接的な熱伝導により冷却されるに過ぎないので、効率的に基板を冷却できない。

一方、特許文献２に記載にプラズマ処理装置では、クランプリングが存在する基板の外周縁付近で特にプラズマの状態が不安的となる傾向があり、基板の中央部分と外周縁付近で処理を均一化できない。例えば、ドライエッチングの場合、クランプリングが存在する基板の外周縁付近にはエッチングパターンを形成できない。

さらに、特許文献１及び２に開示されたものを含め、従来提案されている基板を収容したトレイを基板サセプタに配置する方式のプラズマ処理装置では、基板サセプタに対する基板の位置決め精度に充分な考慮がなされていない。しかし、基板サセプタに対する基板の位置決め精度は、特に１つのトレイに収容された複数の基板のバッチ処理を実現する上で重要である。

特開２０００−５８５１４号公報 特開２００３−１９７６０７号公報

本発明は、基板を収容したトレイを基板サセプタ上に配置するプラズマ処理装置において、基板サセプタに対して基板を高い密着度で保持することによる基板の冷却効率の向上、外周縁付近を含む基板表面の全領域での処理の均一化、及び基板サセプタに対する基板の位置決め精度の向上を図ることを課題とする。

第１の発明は、減圧可能なチャンバ（３）と、それぞれ基板（２）が収容される複数の基板収容孔（１９Ａ〜Ｉ）が設けられ、個々の基板収容孔の孔壁（１５ｄ）から突出する基板支持部（２１）を備える、前記チャンバ内へ搬入搬出可能なトレイ（１５）と、前記チャンバ内に設けられ、トレイ支持部（２８）と、このトレイ支持部から上向きに突出し、かつその上端面である基板載置面（３１）に前記基板の下面が載置される複数の基板載置部（２９Ａ〜２９Ｄ）とを備える、誘電体部材（２３）と、前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された、前記基板を前記基板載置面に静電吸着するための静電吸着用電極（４０Ａ，４０Ｂ）と、前記静電吸着用電極に直流電圧を印加する直流電圧印加機構（４３Ａ〜４３Ｆ）と、前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構（４５Ａ〜４５Ｄ）と、前記誘電体部材がその上部に備えられた支持部材を冷媒の循環により冷却する冷却機構（６１）とを備え、前記基板の搬送時には、前記基板収容孔に収容された前記基板の下面の外周縁部分が前記基板支持部に支持され、前記基板の処理時には、前記基板載置面が前記トレイの厚み方向に進入するように構成された個々の前記基板収容孔に個々の前記基板載置部が前記トレイの下面（１５ｃ）側から挿入されて前記トレイの下面が、前記誘電体部材の前記トレイ支持部に載置され、前記トレイ支持部から前記基板支持部の上面（２１ａ）までの距離（Ｈ１）が前記トレイ支持部から前記基板載置面までの距離（Ｈ２）よりも短いことにより、前記基板の下面が前記基板支持部の上面から浮き上がって前記基板載置面に載置され、前記トレイ支持部に前記トレイの下面が載置され、かつ前記前記基板載置面に前記基板が載置されている前記誘電体部材をその上部に備える支持部材が前記冷却機構によって冷却されることを特徴とする、プラズマ処理装置を提供する。

基板の下面は、トレイを介することなく誘電体部材上に直接載置される。詳細には、トレイの下面側から基板収容孔に誘電体部材の基板載置部が挿入され、基板載置部の上端面である基板載置面に基板が載置される。従って、直流電圧印加機構から静電吸着用電極に直流電圧が印加されると、基板は基板載置面に対して高い密着度で保持される。その結果、伝熱ガスを介した基板と基板載置面との間の熱伝導性が良好で、高い冷却効率で基板を冷却できると共に、基板温度を高精度で制御できる。また、トレイに基板収容孔が複数設けられているので、複数の基板のバッチ処理が可能である。

基板は基板載置面に直接載置され、かつ静電吸着されるので、基板の上面の外周縁部分を誘電体部材に対して機械的に押圧するためのクランプリング等の部材は不要である。換言すれば、プラズマ処理の対象となる基板の上面には、その中央部分だけでなく外周縁付近にもプラズマの状態が不安定化する原因となる部材が存在しない。従って、外周縁付近を含む基板表面の全領域で均一なプラズマ処理を実現できる。

トレイの基板収容孔内に基板載置部が進入することにより、基板が基板載置面に載置される。従って、基板載置面に高い位置決め精度で基板を保持できる。

前記誘電体部材がその上部に固定された支持部材と、前記支持部材にプラズマ発生用の高周波電圧を印加する高周波電圧印加機構とをさらに備えることが好ましい。

前記静電吸着用電極は個々の基板載置部毎に設けられ、前記静電吸着用電極毎に前記直流電圧機構により印加される前記直流電圧に重畳してプラズマ発生用の高周波電圧を印加し、かつ個々の前記静電吸着用電極に印加する前記高周波電圧を個別に制御可能である高周波電圧印加機構をさらに備えることが好ましい。かかる構成によりトレイの消耗を低減できる。静電吸着用電極毎に個別に直流電圧を調整できるので、複数の基板間での静電吸着力のばらつきをなくし、均一化できる。個々の基板の特性に応じて静電吸着用電極毎に個別にバイアス電圧として印加される高周波のパワーを調整できるので、複数の基板間でばらつきのない均一なプラズマ処理を実現できる。

前記誘電体部材に内蔵され、前記静電吸着用電極と電気的に絶縁された、個々の前記基板載置部毎に設けられた複数の第２の電極と、前記第２の電極にプラズマ発生用の高周波電圧を印加する高周波電圧印加機構とをさらに備えることが好ましい。

前記高周波電圧印加機構は、個々の前記第２の電極に印加する前記高周波電圧を個別に制御可能であることが好ましい。

個々の前記基板載置部は、前記基板載置面の外周縁から上向きに突出し、その上端面で基板の下面を支持する環状突出部を備え、前記基板の下面と前記環状突出部で囲まれた空間に前記伝熱ガス供給機構によって前記伝熱ガスが供給されることが好ましい。個々の基板毎に基板の下面と環状突出部で囲まれた空間に伝熱ガスが充填されるので、個々の基板と誘電体部材との間の熱伝導性がより向上する。

前記伝熱ガス供給機構は、個々の前記基板載置部に対して個別に制御可能に前記伝熱ガスを供給可能であることが好ましい。基板毎に伝熱ガスを制御することにより、基板の冷却効率と基板温度の制御精度がさらに向上する。

前記トレイは、前記基板収容孔の孔壁と前記トレイの下面との接続部にて、前記トレイの前記基板収容孔の貫通方向から見た前記基板収容孔の内径が、前記トレイの下面側から前記トレイの上面側に向けて減少していることが好ましい。

前記静電吸着用電極は個々の基板載置部毎に設けられ、個々の前記静電吸着用電極の少なくとも一部が前記基板載置面近傍に配置され、前記直流電圧印加機構は、個々の前記静電吸着用電極に印加する直流電圧を個別に制御可能であることが好ましい。

第２の発明は、それぞれ基板（２）が収容される複数の基板収容孔（１９Ａ〜１９Ｄ）が設けられ、個々の基板収容孔の孔壁（１５ｄ）から突出する基板支持部（２１）を有する、前記基板を搬送可能なトレイ（１５）を準備し、減圧可能なチャンバ（３）内に配置され、トレイ支持部（２８）と、このトレイ支持部から上向きに突出する複数の基板載置部（２９Ａ〜２９Ｄ）とを備え、かつ静電吸着用電極（４０Ａ，４０Ｂ）が前記基板載置部の少なくとも一部が内蔵されている誘電体部材（２３）を準備し、前記トレイの個々の前記基板収容孔に基板（２）をそれぞれ収容し、前記基板支持部で前記基板の下面（２ａ）の外周縁部分を支持させた状態で、前記チャンバ内に前記トレイを搬入し、前記誘電体部材の上方に前記トレイを配置し、前記トレイを前記誘電体部材に向けて降下させ、前記トレイの下面を前記誘電体部材の前記トレイ支持部（２８）で支持させると共に、個々の基板載置部（２９Ａ〜２９Ｄ）を前記トレイの下面側から対応する前記基板収容孔に進入させて個々の前記基板載置部の上端面である基板載置面（３１）に基板の下面を載置して前記トレイの前記基板支持部の上面から浮き上がらせ、前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された静電吸着用電極（４０Ａ，４０Ｂ）に直流電圧を印加して、前記基板載置面に前記基板を静電吸着させ、前記トレイ支持部に前記トレイの下面が載置され、かつ前記基板載置面に前記基板が載置されている前記誘電体部材がその上部に備えられた支持部材を、冷媒の循環により冷却し、前記基板の下面と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給し、前記チャンバ内にプラズマを発生させる、プラズマ処理方法を提供する。

本発明に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、基板はトレイを介することなく誘電体部材の基板載置面に直接載置され、かつ静電吸着されるので、基板載置面に対して基板を高い密着度で保持でき、基板の冷却効率を向上し、基板温度を高精度で制御できる。また、基板の上面の外周縁部分を誘電体部材に対して機械的に押圧するためのクランプリング等の部材は不要であるので、外周縁付近を含む基板表面の全領域での均一なプラズマ処理を実現できる。さらに、トレイの基板収容孔内に基板載置部が挿入されることにより基板が基板載置面に載置されるので、誘電体部材に対する基板の位置決め精度を向上できる。

（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１を示す。

ドライエッチング装置１は、その内部が基板２にプラズマ処理を行う処理室を構成するチャンバ（真空容器）３を備える。チャンバ３の上端開口は石英等の誘電体からなる天板４により密閉状態で閉鎖されている。天板４上にはＩＣＰコイル５が配設されている。ＩＣＰコイル５にはマッチング回路６を介して、高周波電源７が電気的に接続されている。天板４と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板サセプタ９が配設されている。チャンバ３には、隣接するロードドック室１０（図２参照）と連通する開閉可能な搬入出用のゲート３ａが設けられている。また、チャンバ３に設けられたエッチングガス供給口３ｂには、エッチングガス供給源１２が接続されている。エッチングガス供給源１２はＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備え、エッチングガス供給口３ｂから所望の流量でエッチングガスを供給できる。さらに、チャンバ３に設けられた排気口３ｃには、真空ポンプ等を備える真空排気装置１３が接続されている。

本実施形態では、図３から図４Ｂに示す１個のトレイ１５に４枚の基板２が収容され、トレイ１５はゲート３ａを通ってロードドック室１０からチャンバ３内（処理室）に搬入される。図２を参照すると、水平方向の直進移動（矢印Ａ参照）と水平面内での回転（矢印Ｂ参照）が可能な搬送アーム１６が設けられている。また、チャンバ３内には、基板サセプタ９を貫通し、かつ駆動装置１７で駆動されて昇降する昇降ピン１８が設けられている。トレイ１５の搬入時には、トレイ１５を支持した搬送アーム１６がゲート３ａを通ってロードドック室１０からチャンバ３内に進入する。この際、図１において二点鎖線で示すように昇降ピン１８は上昇位置にあり、チャンバ３内に進入した搬送アーム１６から昇降ピン１８の上端にトレイ１５が移載される。この状態では、トレイ１５は基板サセプタ９の上方に間隔をあけて位置している。続いて、昇降ピン１８が図１において実線で示す降下位置に降下し、それによってトレイ１５と基板２が基板サセプタ９上に載置される。一方、プラズマ処理終了後のトレイ１５の搬出時には、昇降ピン１８が上昇位置まで上昇し、続いてロードドック室１０からチャンバ３内に進入した搬送アーム１６にトレイ１５が移載される。

次に、図３から図５Ｂを参照して、トレイ１５について説明する。トレイ１５は薄板円板状のトレイ本体１５ａを備える。トレイ１５の材質としては、例えばアルミナ（Al₂O₃）、窒化アルミニウム（AlN）、ジルコニア（ZrO）、イットリア（Y₂O₃）、窒化シリコン（SiN）、炭化シリコン（SiC）等のセラミクス材や、アルマイトで被覆したアルミニウム、表面にセラミクスを溶射したアルミニウム、樹脂材料で被覆したアルミニウム等の金属がある。Ｃｌ系プロセスの場合にはアルミナ、イットリア、炭化シリコン、窒化アルミニウム等、Ｆ系プロセスの場合には石英、水晶、イットリア、炭化シリコン、アルマイトを溶射したアルミニウム等を採用することが考えられる。

トレイ本体１５ａには、上面１５ｂから下面１５ｃまで厚み方向に貫通する４個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄが設けられている。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄは、上面１５ｂ及び下面１５ｃから見てトレイ本体１５ａの中心に対して等角度間隔で配置されている。図５Ａ及び図５Ｂに最も明瞭に示すように、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄの下面１５ｃ側には、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心に向けて突出する基板支持部２１が設けられている。本実施形態では、基板支持部２１は孔壁１５ｄの全周に設けられており、平面視で円環状である。

個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｂにはそれぞれ１枚の基板２が収容される。図５Ａに示すように、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｂに収容された基板２は、その下面２ａの外周縁部分が基板支持部２１の上面２１ａに支持される。また、前述のように基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄはトレイ本体１５ａを厚み方向に貫通するように形成されているので、トレイ本体１５ａの下面１５ｃ側から見ると、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにより基板２の下面２ａが露出している。

トレイ本体１５ａには、外周縁を部分的に切り欠いた位置決め切欠１５ｅが設けられている。図２に示すように、前述の搬入出用の搬送アーム１６にトレイを載置する際に、位置決め切欠１５ｅに搬送アーム１６の位置決め突起１６ａが嵌め込まれる。位置決め切欠１５ｅ及び位置決め突起１６ａをロードドック室１０内に設けられたセンサ２２Ａ，２２Ｂで検出することにより、トレイ１５の回転角度位置を検出できる。

次に、図１、図３、及び図５Ａから図６Ｂを参照して、基板サセプタ９について説明する。まず、図１を参照すると、基板サセプタ９は、セラミクス等からなる誘電体板（誘電体部材）２３、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等からなり、本実施形態ではペデスタル電極として機能する金属板（支持部材）２４、セラミクス等からなるスペーサ板２５、セラミクス等からなるガイド筒体２６、及び金属製のアースシールド２７を備える。基板サセプタ９の最上部を構成する誘電体板２３は、金属板２４の上面に固定されている。また、金属板２４はスペーサ板２５上に固定されている。さらに、誘電体板２３と金属板２４の外周をガイド筒２６が覆い、その外側とスペーサ板２５の外周をアースシールド２７が覆っている。

図３及び図５Ａから図６Ｂを参照すると、誘電体板２３は全体として薄い円板状であり、平面視での外形が円形である。誘電体板２３の上端面は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するトレイ支持面（トレイ支持部）２８を構成する。また、それぞれトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄと対応する短円柱状の４個の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ支持面２８から上向きに突出している。

基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端面は、基板２の下面２ａが載置される基板載置面３１を構成する。また、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄには、基板載置面３１の外周縁から上向きに突出し、その上端面が基板２の下面２ａを支持する円環状突出部３２が設けられている。また、基板載置面３１の円環状突出部３２で囲まれた部分には、基板載置面３１よりも十分径が小さい円柱状突起３３が、均一に分布するように複数個設けられている。円柱状突起３３と円環状突出部３２の基板載置面３１からの突出量は同一であり、円環状突出部３２のみでなく円柱状突起３３の上端面も基板２の下面２ａを支持する。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外径Ｒ１は、基板支持部２１の先端面２１ｂで囲まれた円形開口３６の径Ｒ２よりも小さく設定されている。従って、前述の搬入時にトレイ１５が誘電体板２３に向けて降下すると、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄは対応する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにトレイ本体１５ａの下面１５ｃ側から進入し、トレイ１５の下面１５ｃは誘電体板２３のトレイ支持面２８上に載置される。また、トレイ本体１５ａの下面１５ｃからの基板支持部２１の上面２１ａの高さＨ１は、トレイ支持面２８からの基板載置面３１の高さＨ２よりも低く設定している。従って、トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８上に載置された状態では、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端の基板載置面３１で押し上げられ、トレイ１５の基板支持部２１から浮き上がっている。換言すれば、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに基板２を収容しているトレイ１５を誘電体板２３上に載置すると、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに収容された基板２は基板支持部２１の上面２１ａから浮き上がり、下面２ａが基板載置面３１上に載置される。

また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８と基板載置面３１との接続部分は丸面に面取りしている。従って、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上端側では基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの貫通方向から見た外径が、基板載置面３１側からトレイ支持面２８に向けて増大している。一方、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８の下端側では基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの貫通方向から見た外径が一定できる。

図１を参照すると、誘電体板２３の個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１付近には単極型の静電吸着用電極４０が内蔵されている。これらの静電吸着用電極４０は電気的に互いに絶縁されており、直流電源４１と調整用の抵抗４２等を備える共通の直流電圧印加機構４３から静電吸着用の直流電圧が印加される。

図３、図６Ａ、及び図６Ｂを参照すると、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１には、伝熱ガス（本実施形態ではヘリウム）の供給孔４４が設けられている。これらの供給孔４４は共通の伝熱ガス供給機構４５（図１に図示する）に接続されている。伝熱ガス供給機構４５は、伝熱ガス源（本実施形態ではヘリウムガス源）４６、伝熱ガス源４６から供給孔４４に到る供給流路４７、供給流路４７の伝熱ガス源４６側から順に設けられた流量計４８、流量制御バルブ４９、及び圧力計５０を備える。また、伝熱ガス供給機構４５は、供給流路４７から分岐する排出流路５１と、この排出流路５１に設けられたカットオフバルブ５２を備える。さらに、伝熱ガス供給機構４５は、供給流路４７の圧力計５０よりも供給孔４４側と排出流路５１を接続するバイパス流路５３を備える。個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１とその上に載置された基板２の下面２ａとの間、詳細には基板２の下面２ａと円環状突出部３２で囲まれた閉鎖された空間に、伝熱ガス供給機構４５によって伝熱ガスが供給される。伝熱ガスの供給時にはカットオフバルブ５２は閉弁され、伝熱ガス供給源４６から供給路４７を経て供給孔４４へ伝熱ガスが送られる。流量計４８と圧力計５０で検出される供給流路４７の流量及び圧力に基づき、後述するコントローラ６３が流量制御バルブ４９を制御する。一方、伝熱ガスの排出時にはカットオフバルブ５２が開弁され、基板２の下面２ａと基板載置面３１の間の伝熱ガスは、供給孔４４、供給流路４７、及び排出流路５１を経て排気口５４から排気される。

金属板２４には、バイアス電圧としての高周波を印加する高周波印加機構５６が電気的に接続されている。高周波印加機構５６は、高周波電源５７とマッチング用の可変容量コンデンサ５８とを備える。

また、金属板２４を冷却する冷却機構５９が設けられている。冷却機構５９は金属板２４内に形成された冷媒流路６０と、温調された冷媒を冷媒流路６０中で循環させる冷媒循環装置６１とを備える。

図１にのみ模式的に示すコントローラ６３は、流量計４８及び圧力計５０を含む種々のセンサや操作入力に基づいて、高周波電源７、エッチングガス供給源１２、搬送アーム１６、真空排気装置１３、駆動装置１７、直流電圧印加機構４３、伝熱ガス供給機構４５、高周波電圧印加機構５６、及び冷却機構５９を含むドライエッチング装置１全体の動作を制御する。

次に、本実施形態のドライエッチング装置１を使用したドライエッチング方法を説明する。

まず、トレイ１の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにそれぞれ基板２が収容される。トレイ１の基板支持部２１ａで支持された基板２は、トレイ本体１５ａの下面側から見ると基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄによりトレイ本体１５ａの下面１５ｃから露出している。

次に、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄにそれぞれ基板２が収容されたトレイ１５が搬送アーム１６で支持され、ロードドック室１０からゲート３ａを通ってチャンバ３内に搬入される。図１において二点鎖線で示すように、トレイ１は基板サセプタ９の上方に間隔をあけて配置される。

駆動装置７によって駆動された昇降ピン１８が上昇し、搬送アーム１６から昇降ピン１８の上端にトレイ１５が移載される。トレイ１５の移載後、搬送アーム１６はロードロック室１０に待避し、ゲート３ａが閉鎖される。

上端にトレイ１５を支持した昇降ピン１８は、図１において二点鎖線で示す上昇位置から基板サセプタ９に向けて降下する。図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、トレイ１５は下面１５ｃが基板サセプタ９の誘電体板２３のトレイ支持面２８まで降下し、トレイ１５は誘電体板２３のトレイ支持面２８によって支持される。トレイ１５がトレイ支持面２８に向けて降下する際に、誘電体板２３の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ１５の対応する基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内にトレイ１５の下面１５ｃ側から進入する。トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に近付くのに伴い、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの先端の基板載置面３１は基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内をトレイ１５の上面１５ｂに向かって進む。図５Ｂに示すように、トレイ１５の下面１５ｃが誘電体板２３のトレイ支持面２８に載置されると、個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内の基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄによって基板支持部２１の上面２１ａから持ち上げられる。詳細には、基板２はその下面２ａが基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置され、トレイ１５の基板支持部２１の上面２１ａに対して間隔をあけて上方に配置される。

このようにトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内に基板載置部２９Ａ〜２９Ｄが進入することにより、基板２は基板載置面３１に載置される。従って、トレイ１５に収容された４枚の基板２は、いずれも高い位置決め精度で基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置される。また、前述のように基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８と基板載置面３１との接続部分は丸面に面取りしているので、仮に基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄと基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの平面視での位置に微細なずれが存在している場合でも、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの面取りされた部分が基板支持部２１の先端面２１ｂと接触する。その結果、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄが基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内に円滑かつ確実に挿入される。この点でも基板２は基板載置面３１に対して高い位置決め精度で載置される。

次に、誘電体板２３に内蔵された静電吸着用電極４０に対して直流電圧印加機構４３から直流電圧が印加され、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に基板２が静電吸着される。基板２の下面２ａはトレイ１５を介することなく基板載置面３１上に直接載置されている。従って、基板２は基板載置面３１に対して高い密着度で保持される。

続いて、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの円環状突出部３２と基板２の下面２ａで囲まれた空間に、供給孔４４を通って伝熱ガス供給装置４５から伝熱ガスが供給され、この空間に伝熱ガスが充填される。

その後、エッチングガス供給源１２からチャンバ３内にエッチングガスが供給され、真空排気装置１３によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。続いて、高周波電源７からＩＣＰコイル５に高周波電圧を印加すると共に、高周波印加機構５６により基板サセプタ９の金属板２４にバイアス電圧を印加し、チャンバ３内にプラズマを発生させる。このプラズマにより基板２がエッチングされる。１枚のトレイ１５で４枚の基板２を基板サセプタ９上に載置できるので、バッチ処理が可能である。

エッチング中は、冷媒循環装置６１によって冷媒流路６０中で冷媒を循環させて金属板２４を冷却し、それによって誘電体板２３及び誘電体板２３の基板載置面３１に保持された基板２を冷却する。前述のように、基板２はその下面２ａがトレイ１５を介することなく基板載置面３１に直接載置され、高い密着度で保持されている。従って、円環状突出部３２と基板２の下面２ａで囲まれた伝熱ガスが充填されている空間の密閉度が高く、伝熱ガスを介した基板２と基板載置面３１との間の熱伝導性が良好である。その結果、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に保持された基板２を高い冷却効率で冷却できると共に、基板２の温度を高精度で制御できる。また、個々の基板２毎に基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの円環状突出部３２と下面２ａで囲まれた空間に伝熱ガスが充填される。換言すれば、伝熱ガスが充填される空間は個々の基板２毎に異なる。この点でも個々の基板２と誘電体板２３の基板載置面３１との熱伝導性が良好であり、高い冷却効率と高精度の温度制御を実現できる。

前述のように、基板２は個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に直接載置され、かつ静電吸着されるので、基板載置面３１に対する密着度が高い。従って、基板２の上面の外周縁部分を誘電体板２３に対して機械的に加熱するためのクランプリング等の部材は不要である。換言すれば、基板２の上面には、その中央部分だけでなく外周縁付近にもプラズマの状態が不安定化する原因となる部材が存在しない。従って、外周縁付近を含む基板２の表面の全領域で均一なプラズマ処理を実現できる。

基板載置面３１に対する基板２の位置決め精度を確保しつつ、エッチング処理中にプラズマが基板２の下面２ａ側に回り込むのを防止するためには、基板２の外周縁とトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄとの間の隙間δ１が０．１〜０．２mm程度、基板２の下面２ａとトレイ１５の基板支持部２１の上面２１ａとの間の隙間δ２が０．２〜０．３mm程度、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの側壁と基板支持部２１の先端との隙間δ３が０．５mm程度であることが好ましい。

エッチング終了後、高周波電源７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加と、高周波印加機構５６から金属板２４へのバイアス電圧の印加を停止する。続いて、真空排気装置１３によりエッチングガスをチャンバ３内から排気する。また、伝熱ガス供給機構４５により基板載置面３１と基板２の下面２ａから伝熱ガスを排気する。さらに、直流電圧印加機構４３から静電吸着用電極４０への直流電圧の印加を停止して基板２の静電吸着を解除する。

次に、駆動装置１７により昇降ピン１８を上昇させる。昇降ピン１８が上昇すると、その上端でトレイ１５の下面１５ｃが押し上げられ誘電体板２３のトレイ支持面２８から浮き上がる。昇降ピン１８と共にトイレ１５がさらに上昇すると、図５Ａに示すように、トレイ１５の基板支持部２１により基板２の下面２ｃが押し上げられ、基板２は基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１から浮き上がる。昇降ピン１８は図１において二点鎖線で示す上昇位置に上昇する。

その後、ゲート３ａを通ってロードドック室１０からチャンバ３内に進入した搬送アーム１６に、トレイ１５が移載される。トレイ１５は搬送アーム１６によってロードドック室１０へ搬出される。

図７から図１０は、トレイ１５の基板支持部２１と誘電体板２３の基板載置部４に関する種々の代案を示す。

図７の例では、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８と基板載置面３１との接続部分を丸面に面取りしているだけでなく、トレイ１５の基板支持部２１の先端面２１ｂを、トレイ１５の下面１５ｃ側から上面１５ｂ側に向けて孔壁１５ｄからの突出量が増大するテーパ面としている。基板支持部２１の先端面２１ｂをかかるテーパ面とすれば、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄと基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの平面視での位置に微細なずれが存在している場合でも、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄは基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに対してより確実かつ円滑に挿入できる。

図８の例では、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８は、基板載置面３１側からトレイ支持部２１に向けて外径寸法が拡大するテーパ面である。また、トレイ１５の基板支持部２１の先端面２１ｂは、トレイ１５の下面１５ｃ側から上面１５ｂ側に向けて孔壁１５ｄからの突出量が増大するテーパ面である。このように基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面と基板支持部２１の先端面２１ｂの両方をテーパ面としても、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄを基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに対してより確実かつ円滑に挿入できる。

図９及び図１０の例では、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８と基板載置面３１との接続部分を丸面に面取りしているだけでなく、基板支持２１の先端面２１ａをトレイ１５の下面１５ｃ側から上面１５ｂ側に向けて孔壁１５ｄからの突出量が増大する円弧状面としている。図９の例では、先端面２１ａを構成する円弧の曲率半径を比較的大きく設定し、基板支持部２１の下面２１ｃから上面２１ａまでの高さを大きく設定している。一方、図１０の例では、先端面２１ａを構成する円弧の曲率半径を比較的小さく設定し、基板支持２１の高さを小さく設定している。

第１実施形態（図５Ａ及び図５Ｂ）や図７から図１０に示す種々の代案において、基板支持部２１の先端面２１ｂと基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８のうちの一方又は両方の表面をイットリアのような比較的硬質な材料で被覆してもよい。かかる被覆を設けることにより、誘電体板２３にトレイ１５を載置する際や、誘電体板２３からトレイ１５を降ろす際に、トレイ１５の基板支持部２１と誘電体板２３の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄとの接触によりダストが発生するのを防止できる。

（第２実施形態）
図１１から図１３Ｂに示す本発明の第２実施形態は、トレイ１５と基板サセプタ９の誘電体板２３の構造が第１実施形態と異なる。

トレイ本体１５ａに形成された個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの孔壁１５ｄの下面１５ｃ側には、周方向に間隔をあけて突起状の４個の基板支持部２１が設けられている。詳細には、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの貫通方向から見ると、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの中心に対して等角過度間隔（９０°間隔）で４個の基板支持部２１が設けられている。一方、誘電体板２３の個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの外周面３８には、基板載置面３１からトレイ支持面２８に向けて延びる４個の収容溝６５が形成されている。平面視では、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの中心に対して等角度間隔で４個の収容溝６５が設けられている。収容溝６５の平面視での寸法及び形状は、突起状の基板支持部２１よりもわずかに大きく設定されている。

図１１に示すように誘電体板２３の個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの上方にトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄのいずれかが位置していれば、トレイ１５が誘電体板２３に向けて降下すると、個々の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄの４個の基板支持部２１が対応する基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの収容溝６５に嵌り込む。従って、この場合、トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持面２８に達し、かつ基板２の下面２ａが基板載置面３１上に載置されるまでトレイ１５を降下させることができる。しかし、図１１において矢印Ｃ１，Ｃ２で示すように、トレイ１５のそれ自体の中心周りの角度が比較的大きくずれている場合、基板支持部２１と収容溝５６の平面視での位置がずれるので、基板支持部２１は収容溝６５に嵌り込まず、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄと干渉する。その結果、基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄに対する基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの進入が妨げられる。従って、周方向に間隔をあけて配置した突起状の基板支持部２１と収容溝６５とを設けることにより、誘電体板２３の基板載置面３１に対する基板２の位置決め精度がさらに向上する。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

図１４及び図１５は、トレイ１５に関する種々の代案を示す。図１４の例では、トレイ本体１５ａに、外周縁の一部を直線状に切り欠いたオリエンテーションフラットを備える基板をそれぞれ収容するための７個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｇが形成されている。基板収容孔１９Ａ〜１９Ｇの孔壁１５ｄは第１実施形態と同様の円筒面であるが、その一部はオリエンテーションフラットと対応して平坦面としている。図１５の例では、トレイ本体１５ａに矩形状の基板を収容するための９個の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｉが形成されている。これら図１４及び図１５に限定されず、トレイ１５の基板収容孔の形状及び個数は、収容する基板の形状や個数に応じて種々設定することが可能である。また、基板サセプタ９の誘電体板２３に設ける基板載置部の形状や個数も、基板収容孔の形状及び個数に応じて種々設定できる。

（第３実施形態）
図１６に示す本発明の第３実施形態は、トレイ１５を誘電体板２３に対して位置決めするための円環状のガイドプレート６７を備える。ガイドプレート６７はガイド筒体２６の上面に固定されており、誘電体板２３の４つの基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの周囲を取り囲んでいる。ガイドプレート６７の内周面６７ａは下面６７ｂから上面６７ｃに向けて拡がるテーパ面である。また、ガイドプレート６７の厚みはトレイ１５の厚みとほぼ同程度に設定されている。

図１７を併せて参照すると、本実施形態では、トレイ１５の外周面１５ｆは下面１５ｃから上面１５ｂに向けて外径が拡大するテーパ面である。ガイドプレート６７の内周面６７ａとトレイ１５の外周面１５ｆのテーパ度を含む寸法及び形状は、トレイ１５の下面１５ｃをトレイ支持面２８上に載置する時、ガイドプレート６７の内周面６７ａによりトレイ１５の外周面１５ｆが位置決め案内されるように設定されている。

図１６において二点鎖線で示す上昇位置からトレイ１５が誘電体板２３に向けて降下すると、トレイ１５の外周面１５ｆがガイドプレート６７の内周面６７ａに案内される。基板載置部２９Ａ〜２９Ｄがトレイ１５の基板収容孔１９Ａ〜１９Ｆに挿入されることにより基板収容孔１９Ａ〜１９Ｄ内の基板２が誘電体板２３の基板載置面３１に対して位置決めされるだけでなく、基板２を保持したトレイ１５自体がガイドプレート６７により誘電体板２３に対して位置決めされる。その結果、誘電体部材２３の基板載置面３１に対する基板２の位置決め精度がさらに向上する。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、トレイ１５及びガイドプレート６７の代案を示す。図１８Ａの例では、トレイ１５の外周面１５ｆは下面１５ｃから上面１５ｂに向けて外径が拡大するテーパ面であるが、ガイドプレート６７の内周面６７ａは鉛直方向に延びる平坦面であり上面６７ｂとの接続部分を丸面に面取りしている。一方、図１８Ｂの例では、トレイ１５の外周面１５ｆは鉛直方向に延びる平坦面であり下面１５ｃとの接続部分を丸面に面取りし、ガイドプレート６７の内周面６７ａは下面６７ｂから上面６７ａに向けて外径が拡大するテーパ面としている。図１８Ａや図１８Ｂに示すトレイ１５の外周面１５ｆとガイドプレート６７の内周面６７ａの形状の組み合わせを採用しても、トレイ１５の誘電体板２３に対して位置決め精度をさらに向上できる。なお、トレイ１５の外周面１５ｆとガイドプレート６７の内周面６７ａの面取りは丸面に限定されず、角面に面取りしてもよい。

第３実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第４実施形態）
図１９に示す本発明の第４実施形態では、ドライエッチング装置１は、誘電体部材４が備える４個の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄ毎に伝熱ガス供給機構４５Ａ〜４５Ｄを備えている。伝熱ガス供給機構４５Ａ〜４５Ｄは、共通の伝熱ガス源４６を備える。しかし、供給流路４７、流量計４８、流量制御バルブ４９、圧力計５０、排出流路５１、カットオフバルブ５２、バイパス流路５３、及び排気口５４は、個々の伝熱ガス供給機構４５Ａ〜４５Ｄ毎に別個に設けられている。従って、個々の伝熱ガス供給機構４５Ａ〜４５Ｄは、基板載置面３１と基板２の間に対する伝熱ガスの供給と排出を個別に制御可能である。基板載置面３１と基板２の間への伝熱ガスの供給を、４個の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置された４枚の基板２毎に別個に調整できる。その結果、基板２の冷却効率と基板温度の制御精度をさらに向上し、それによってエッチング精度を向上できる。

また、ドライエッチング装置１は、基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された４個の静電吸着用電極４０毎に、個別に制御可能な直流電圧印加機構４３Ａ〜４３Ｄを備える。個々の直流電圧印加機構４３Ａ〜４３Ｄは、直流電源４１と調整用の抵抗４２を備える。個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された静電吸着用電極４０に印加される直流電圧を個別に制御できるので、４つの基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置された４枚の基板２間で静電吸着力のばらつきをなくし、均一化できる。

第４実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第５実施形態）
図２０に示す本発明の第５実施形態のドライエッチング装置１では、高周波印加機構５６は、金属板２４ではなく、誘電体部材４の個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された静電吸着用電極４０に電気的に接続されている。個々の静電吸着用電極４０には、直流電圧印加機構４３により印加される静電吸着用の直流電圧に重畳して、バイアス電圧としての高周波が高周波印加機構５６により印加される。バイアス電圧を金属板２７ではなく静電吸着用電極４０に印加することによりトレイ１５の消耗を低減できる。また、第４実施形態と同様に、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄ毎に、個別に制御可能な伝熱ガス供給機構４５Ａ〜４５Ｄが設けられている。

第５実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第６実施形態）
図２１に示す本発明の第６実施形態のドライエッチング装置１では、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された静電吸着用電極４０毎に、直流電圧印加機構４３により印加される静電吸着用の直流電圧と重畳して、バイアス電圧として高周波を印加するための高周波印加機構５６Ａ〜５６Ｄが設けられている。高周波印加機構５６Ａ〜５６Ｄはそれぞれ高周波電源５７と可変容量コンデンサ５８を備え、個別に制御可能である。４つの基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置された４枚の基板２の特性に応じて、静電吸着用電極４０に印加するバイアス電圧として印加される高周波のパワーを調整できるので、４枚の基板２間でばらつきのない均一なエッチング処理を実現できる。

第６実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第７実施形態）
図２２に示す本発明の第７実施形態のドライエッチング装置１では、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された静電吸着用電極４０毎に、個別に制御可能な直流電圧印加機構４３Ａ〜４３Ｄを備える。また、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された静電吸着用電極４０にバイアス電圧として高周波を印加するための共通の高周波印加機構５６が設けられている。個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵された静電吸着用電極４０に印加される直流電圧を個別に制御できるので、４つの基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置された４枚の基板２間で静電吸着力のばらつきをなくし、均一化できる。

第７実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第８実施形態）
図２３に示す本発明の第８実施形態のドライエッチング装置１では、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに静電吸着用電極４０が内蔵されている。また、個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄには、静電吸着用電極４０よりも金属板２４側（図において下側）にバイアス印加用電極６８が内蔵されている。バイアス印加用電圧６８は静電吸着用電極４０とは電気的に絶縁されている。個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵されたバイアス印加用電極６８には共通の高周波印加機構５６からバイアス電圧としての高周波が印加される。

個々の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄのバイアス電圧用電極６８毎に、個別に制御可能な高周波印加機構を設けてもよい。４個の基板載置部２９Ａ〜２９Ｄに内蔵されたバイアス電極６８毎にバイアス電圧として印加される高周波を個別に調整することで、４つの基板載置部２９Ａ〜２９Ｄの基板載置面３１に載置された４枚の基板２間でばらつきのない均一なエッチング処理を実現できる。

第８実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（第９実施形態）
図２４は本発明の第９実施形態のドライエッチング装置１を示す。図２５から図２６Ｂに示すように、トレイ１５には厚み方向に貫通する単一の基板収容孔１９が形成されている。また、基板収容孔１９の孔壁１５ｄから円環状の基板支持部２１が突出している。この基板収容孔１９内に収容された１枚の基板２は、この基板支持部２１の上面２１ａに支持される。また、図２５、図２７Ａ、及び図２７Ｂに示すように、基板サセプタ９の誘電体板２３は、単一の基板載置部２９を備える。トレイ１５を誘電体板２３上に載置すると、基板載置部２９がトレイ１５の下面１５ｃ側から基板収容孔１９に進入し、トレイ１５の下面が誘電体板２３のトレイ支持面２８で支持されると共に、基板載置部２９の上端の基板載置面３１上に基板２が載置される。

基板２を静電吸着する静電吸着用電極は双極型である。具体的には、基板載置部２９には２個の静電吸着用電極４０Ａ，４０Ｂが内蔵されている。また、個々の静電吸着用電極４０Ａ，４０Ｂ毎に直流電圧印加機構４３Ｅ，４３Ｆが設けられており、個々の静電吸着用電極４０Ａ，４０Ｂには互いに逆極性の直流電圧が印加される。なお、第１から第８実施形態において静電吸着用電極を双極型としてもよい。逆に、本実施形態において静電吸着用電極を単極型としてもよい。

本実施形態のドライエッチング装置１では、トレイ１５に収容される基板２は１枚であるので、枚葉処理が可能である。また、比較的面積の大きい基板２の処理に適している。

第９実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

（実験１）
本発明により基板の冷却効率が向上することを確認するためのシミュレーションを行った。具体的には、実験例、比較例１、及び比較例２についてバイアスパワーの増加と基板温度の上昇の関係をシミュレーションした。

実験例は、本発明の第９実施形態に対応する。基板２は２インチサイズのシリコンウェハとした。トレイ１５を厚み方向に貫通した基板収容孔１９内に基板２を収容したトレイ１５を基板サセプタ９の誘電体板２３上に載置し、基板２の下面２ａを基板載置面３１上に直接載置し、双極型の静電吸着用電極４０Ａ，４０Ｂで静電吸着した。個々の静電吸着用電極４０Ａ，４０Ｂに印加する直流電圧は±９００Ｖとした。また、基板載置面３１と基板２の下面２ａとの間に伝熱ガスとしてヘリウムガスを供給し、その圧力は８００Ｐａとした。

比較例１は、基板が載置された有底のトレイを基板サセプタ上に配置し、トレイを介して間接的に基板を基板サセプタに対して静電吸着する例である。基板は２インチサイズのシリコンウェハとした。また、静電吸着用電極に印加する直流電圧は±９００Ｖとし、トレイの下面に伝熱ガスとしてヘリウムガスを供給し、その圧力は８００Ｐａとした。

比較例２は、基板が載置された有底のトレイを基板サセプタ上に配置すると共に、基板の外周縁付近をクランプリングにより基板サセプタ側に機械的に押し付け、それによって基板を基板サセプタに対して固定する例である。基板は４インチサイズのシリコンウェハとした。また、基板の下面に伝熱ガスとしてヘリウムを供給し、その圧力は６００Ｐａとした。

以下の条件は、実験例及び比較例１、２について統一した。エッチングガスは塩素ガス（Cl₂）で流量は５０sccm、圧力は２Paとした。ＩＣＰコイルに投入する高周波パワーは３００Ｗとした。放電時間は６０秒とした。また、天板、チャンバ、及び基板サセプタ（電極）の温度をそれぞれ、１００℃、１００℃、及び２０℃とした。

図２８にシミュレーション結果を示す。比較例１ではバイアスパワーを約５０Ｗとすると、レジスト焼けが起こる約１１０℃に基板温度が上昇する。また、比較例２では、バイアスパワーを約２００Ｗとすると、レジスト焼けが起こる約１１０℃に基板温度が上昇する。これに対して実験例では、バイアスパワーを４００Ｗに設定しても基板温度は、レジスト焼けが起こる約１１０℃に達しない。このシミュレーション結果は、従来例１及び２と比較して、実験例（本発明）における基板の冷却効率が大幅に高いことを示している。

（実験２）
本発明により基板表面の全領域でのプラズマ処理が均一化されることを確認するためのシミュレーションを行った。前述の実験例と比較例２について基板表面に基板の中心を原点とした直交座標（Ｘ−Ｙ座標系）を設定し、これらについてエッチング速度（Ｅ／Ｒ）の分布をシミュレートした。また、実験例及び比較例２のいずれについても基板の材質はニッケルコバルト（NiCo）とした。

図２９に比較例２のシミュレーション結果を示し、図３０に実験例のシミュレーション結果を示す。比較例２では、基板の中心付近と比較すると基板の外周縁付近でエッチング速度が低く、基板の外周縁にクランプリングが存在することによりエッチング速度の分布が不均一となっている。詳細には、基板の中心からＸ方向に５ｍｍとＹ方向に５ｍｍの位置でのエッチング速度の平均値が４２．５nm／minであるのに対して、基板の中心からＸ方向に１０ｍｍとＹ方向に１０ｍｍの位置でのエッチング速度の平均値が４３．９nm／minであり、両者の間には１．４nm／minの差がある。これに対して、実験例では、基板の中心付近から外周縁付近にわたる全領域でエッチング速度が均一化されている。詳細には、基板の中心からＸ方向に５ｍｍとＹ方向に５ｍｍの位置でのエッチング速度の平均値が４４．５nm／min、基板の中心からＸ方向に１０ｍｍとＹ方向に１０ｍｍの位置でのエッチング速度の平均値が４３．９nm／minであり、両者の差は０．６nm／minの差に過ぎない。比較例２と比較すると、実験例（本発明）では基板の中心から５mmの位置と１０mmの位置におけるエッチング速度の平均値の差が１／２未満に低減されている。

本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ＩＣＰ型のドライエッチング処理装置を例に本発明を説明したが、ＲＩ（リアクティブイオン）型のドライエッチング、プラズマＣＶＤ用プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に本発明を適用できる。

本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な断面図。 本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の模式的な平面図。 トレイ及び誘電体板を示す斜視図。 トレイの平面図。 図４ＡのIV−IV線での断面図。 トレイ及び誘電体板の部分拡大断面図（トレイ載置前）。 トレイ及び誘電体板の部分拡大断面図（トレイ載置後）。 誘電体板の平面図。 図６のVI−VI線での断面図。 トレイ及び誘電体板の第１の代案の部分拡大断面図。 トレイ及び誘電体板の第２の代案の部分拡大断面図。 トレイ及び誘電体板の第３の代案の部分拡大断面図。 トレイ及び誘電体板の第４の代案の部分拡大断面図。 本発明の第２実施形態に係るドライエッチング装置が備えるトレイ及び誘電体板を示す断面図。 トレイの平面図。 図１２ＡのXII−XXII線での断面図。 誘電体板の平面図。 図１３のXIII−XIII線での断面図。 トレイの第１の代案を示す平面図。 トレイの第２の代案を示す平面図。 本発明の第３実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 図１６の部分XVIIの部分拡大図。 トレイ及びガイドプレートの第１の代案を示す部分拡大断面図。 トレイ及びガイドプレートの第２の代案を示す部分拡大断面図。 本発明の第４実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 本発明の第５実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 本発明の第６実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 本発明の第７実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 本発明の第８実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 本発明の第９実施形態に係るドライエッチング装置を示す模式的な断面図。 本発明の第９実施形態に係るドライエッチング装置が備えるトレイ及び誘電体板を示す模式的な斜視図。 本発明の第９実施形態に係るドライエッチング装置が備えるトレイの平面図。 図２６ＡのXXVI−XXVI線での断面図。 誘電体板の平面図。 図２７ＡのXXVII−XXVII線での断面図。 バイアスパワーと基板温度の関係を示すグラフ。 比較例２におけるエッチング速度の分布を示すグラフ。 実験例におけるエッチング速度の分布を示すグラフ。

１ ドライエッチング装置
２ 基板
２ａ 下面
３ チャンバ
３ａ ゲート
３ｂ エッチングガス供給口
３ｃ 排気口
４ 天板
５ ＩＣＰコイル
６ マッチング回路
７ 高周波電源
９ 基板サセプタ
１０ ロードドック室
１２ エッチングガス供給源
１３ 真空排気装置
１５ トレイ
１５ａ トレイ本体
１５ｂ 上面
１５ｃ 下面
１５ｄ 孔壁
１５ｅ 位置決め切欠
１５ｆ 外周面
１６ 搬送アーム
１６ａ 位置決め突起
１７ 駆動装置
１８ 昇降ピン
１９，１９Ａ〜１９Ｄ 基板収容孔
２１ 基板支持部
２１ａ 上面
２１ｂ 先端面
２１ｃ 下面
２２Ａ，２２Ｂ センサ
２３ 誘電体板
２４ 金属板
２５ スペーサ板
２６ ガイド筒体
２７ アースシールド
２８ トレイ支持面
２９，２９Ａ〜２９Ｄ 基板載置部
３１ 基板載置面
３２ 円環状突出部
３３ 円柱状突起
３６ 円形開口
３８ 外周面
４０，４０Ａ，４０Ｂ 静電吸着用電極
４１ 直流電源
４２ 抵抗
４３，４３Ａ〜４３Ｆ 直流電圧印加機構
４４ 供給孔
４５，４５Ａ〜４５Ｄ 伝熱ガス供給機構
４６ 伝熱ガス源
４７ 供給流路
４８ 流量計
４９ 流量制御バルブ
５０ 圧力計
５１ 排出流路
５２ カットオフバルブ
５３ バイパス流路
５４ 排気口
５６，５６Ａ〜５６Ｄ 高周波印加機構
５７ 高周波電源
５８ 可変容量コンデンサ
５９ 冷却機構
６０ 冷媒流路
６１ 冷媒循環装置
６３ コントローラ
６５ 収容溝
６７ ガイドプレート
６７ａ 内周面
６７ｂ 下面
６７ｃ 上面
６８ バイアス印加用電極

Claims (14)

1. 減圧可能なチャンバ（３）と、
   それぞれ基板（２）が収容される複数の基板収容孔（１９Ａ〜Ｉ）が設けられ、個々の基板収容孔の孔壁（１５ｄ）から突出する基板支持部（２１）を備える、前記チャンバ内へ搬入搬出可能なトレイ（１５）と、
   前記チャンバ内に設けられ、トレイ支持部（２８）と、このトレイ支持部から上向きに突出し、かつその上端面である基板載置面（３１）に前記基板の下面が載置される複数の基板載置部（２９Ａ〜２９Ｄ）とを備える、誘電体部材（２３）と、
   前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された、前記基板を前記基板載置面に静電吸着するための静電吸着用電極（４０Ａ，４０Ｂ）と、
   前記静電吸着用電極に直流電圧を印加する直流電圧印加機構（４３Ａ〜４３Ｆ）と、
   前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構（４５Ａ〜４５Ｄ）と、
   前記誘電体部材がその上部に備えられた支持部材を冷媒の循環により冷却する冷却機構（６１）と
   を備え、
   前記基板の搬送時には、前記基板収容孔に収容された前記基板の下面の外周縁部分が前記基板支持部に支持され、
   前記基板の処理時には、前記基板載置面が前記トレイの厚み方向に進入するように構成された個々の前記基板収容孔に個々の前記基板載置部が前記トレイの下面（１５ｃ）側から挿入されて前記トレイの下面が、前記誘電体部材の前記トレイ支持部に載置され、前記トレイ支持部から前記基板支持部の上面（２１ａ）までの距離（Ｈ１）が前記トレイ支持部から前記基板載置面までの距離（Ｈ２）よりも短いことにより、前記基板の下面が前記基板支持部の上面から浮き上がって前記基板載置面に載置され、前記トレイ支持部に前記トレイの下面が載置され、かつ前記前記基板載置面に前記基板が載置されている前記誘電体部材をその上部に備える支持部材が前記冷却機構によって冷却されることを特徴とする、プラズマ処理装置。
2. 前記支持部材にプラズマ発生用の高周波電圧を印加する高周波電圧印加機構と
   をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記静電吸着用電極は個々の基板載置部毎に設けられ、
   前記静電吸着用電極毎に前記直流電圧機構により印加される前記直流電圧に重畳してプラズマ発生用の高周波電圧を印加し、かつ個々の前記静電吸着用電極に印加する前記高周波電圧を個別に制御可能である高周波電圧印加機構をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記誘電体部材に内蔵され、前記静電吸着用電極と電気的に絶縁された、個々の前記基板載置部毎に設けられた複数の第２の電極と、
   前記第２の電極にプラズマ発生用の高周波電圧を印加する高周波電圧印加機構と
   をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記高周波電圧印加機構は、個々の前記第２の電極に印加する前記高周波電圧を個別に制御可能である、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
6. 個々の前記基板載置部は、前記基板載置面の外周縁から上向きに突出し、その上端面で基板の下面を支持する環状突出部を備え、
   前記基板の下面と前記環状突出部で囲まれた空間に前記伝熱ガス供給機構によって前記伝熱ガスが供給されることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記伝熱ガス供給機構は、個々の前記基板載置部に対して個別に制御可能に前記伝熱ガスを供給可能である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記誘電体部材の前記基板載置部は、前記基板載置面とその外周面の接続部にて、外径が基板載置面側からトレイ支持部側に向けて増大している、請求項１記載のプラズマ処理装置。
9. 前記トレイは、前記基板収容孔の孔壁と前記トレイの下面との接続部にて、前記基板収容孔の内径が前記トレイの下面側から前記トレイの上面側に向けて減少している、請求項１記載のプラズマ処理装置。
10. 前記静電吸着用電極は個々の基板載置部毎に設けられ、
    個々の前記静電吸着用電極の少なくとも一部が前記基板載置面近傍に配置され、
    前記直流電圧印加機構は、個々の前記静電吸着用電極に印加する直流電圧を個別に制御可能である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
11. それぞれ基板（２）が収容される複数の基板収容孔（１９Ａ〜１９Ｄ）が設けられ、個々の基板収容孔の孔壁（１５ｄ）から突出する基板支持部（２１）を有する、前記基板を搬送可能なトレイ（１５）を準備し、
    減圧可能なチャンバ（３）内に配置され、トレイ支持部（２８）と、このトレイ支持部から上向きに突出する複数の基板載置部（２９Ａ〜２９Ｄ）とを備え、かつ静電吸着用電極（４０Ａ，４０Ｂ）が前記基板載置部の少なくとも一部が内蔵されている誘電体部材（２３）を準備し、
    前記トレイの個々の前記基板収容孔に基板（２）をそれぞれ収容し、前記基板支持部で前記基板の下面（２ａ）の外周縁部分を支持させた状態で、前記チャンバ内に前記トレイを搬入し、
    前記誘電体部材の上方に前記トレイを配置し、
    前記トレイを前記誘電体部材に向けて降下させ、前記トレイの下面を前記誘電体部材の前記トレイ支持部（２８）で支持させると共に、個々の基板載置部（２９Ａ〜２９Ｄ）を前記トレイの下面側から対応する前記基板収容孔に進入させて個々の前記基板載置部の上端面である基板載置面（３１）に基板の下面を載置して前記トレイの前記基板支持部の上面から浮き上がらせ、
    前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された静電吸着用電極（４０Ａ，４０Ｂ）に直流電圧を印加して、前記基板載置面に前記基板を静電吸着させ、
    前記トレイ支持部に前記トレイの下面が載置され、かつ前記基板載置面に前記基板が載置されている前記誘電体部材がその上部に備えられた支持部材を、冷媒の循環により冷却し、
    前記基板の下面と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給し、
    前記チャンバ内にプラズマを発生させる、プラズマ処理方法。
12. 前記支持部材にプラズマ発生用の高周波電圧を印加する、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
13. 前記直流電圧に重畳してプラズマ発生用の高周波電圧を印加する、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
14. 前記静電吸着用電極と電気的に絶縁された、個々の前記基板載置部毎に設けられた複数の第２の電極が前記誘電体部材に内蔵され、
    前記第２の電極にプラズマ発生用の高周波電圧を印加する、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。

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