JP7153574B2 - 上部電極構造、プラズマ処理装置、及び上部電極構造を組み立てる方法 - Google Patents

上部電極構造、プラズマ処理装置、及び上部電極構造を組み立てる方法 Download PDF

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Description

本開示の例示的実施形態は、上部電極構造、プラズマ処理装置、及び上部電極構造を組み立てる方法に関する。
特許文献１は、プラズマ処理装置の上部電極において電極プレートを吸着する構造を開示する。電極プレートと、電極プレートに接触するプレートとの間には、静電吸着部が介在する。静電吸着部は、セラミック製であり、プレートの下面にクランプを介して固定される。
特開２０１５－２１６２６１号公報
本開示は、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善する技術を提供する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置の上部電極構造が提供される。上部電極構造は、電極プレート、ガスプレート、静電吸着部、及び遮蔽構造を備える。電極プレートは、厚さ方向に貫通するガス吐出孔が形成される。ガスプレートは、ガス吐出孔に処理ガスを供給するガス流路がガス吐出孔と対向する位置に厚さ方向に延びるように形成される。静電吸着部は、電極プレートとガスプレートとの間に介在し、ガスプレートの下面と接触する接触面と電極プレートの上面を吸着する吸着面とを有する。遮蔽構造は、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを遮蔽する。
一つの例示的実施形態によれば、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。 一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。 一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。 第１電極及び第２電極のレイアウトの一例を概略的に示す図である。 遮蔽構造の一例を示す部分拡大図である。 遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。 遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。 遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。 遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。 遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。 一つの例示的実施形態に係る方法を概略的に示す図である。 双極方式の吸着の一例を説明する図である。 単極方式の吸着の一例を説明する図である。 第１電極及び第２電極に印加される電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。 第１電極及び第２電極に印加される電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。 第１電極及び第２電極に印加される電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。
以下、種々の例示的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、プラズマ処理装置の上部電極構造が提供される。上部電極構造は、電極プレート、ガスプレート、静電吸着部、及び遮蔽構造を備える。電極プレートには、厚さ方向に貫通するガス吐出孔が形成される。ガスプレートには、ガス吐出孔に処理ガスを供給するガス流路がガス吐出孔と対向する位置に厚さ方向に延びるように形成される。静電吸着部は、電極プレートとガスプレートとの間に介在し、ガスプレートの下面と接触する接触面と電極プレートの上面を吸着する吸着面とを有する。遮蔽構造は、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを遮蔽する。
電極プレートとガスプレートとの間に静電吸着部を介在させた場合、電極プレートのガス吐出孔の上端とガスプレートのガス流路の下端との間に隙間が生じる。電極プレートはプラズマに面しているため、ラジカル又はガスが、電極プレートのガス吐出孔から侵入し、上述した隙間に入り込むおそれがある。このようなラジカル又はガスは、静電吸着部を侵食し摩耗させるおそれがある。
この上部電極構造においては、遮蔽構造により、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスが遮蔽される。よって、この上部電極構造は、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態において、遮蔽構造は、電極プレートとガスプレートとの間に介在し、ガス吐出孔の上端とガス流路の下端とを接続する接続部材を有してもよい。この例示的実施形態によれば、接続部材により、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを物理的に遮蔽することができる。
一つの例示的実施形態において、ガスプレートは、その下面に、静電吸着部の接触面と対向する第１領域と、ガス吐出孔と対向する第２領域とを有してもよい。接続部材は、その上端がガスプレートの下面の第２領域に接続され、その下端が電極プレートの上面に接続されてもよい。接続部材は、その内部にガス吐出孔とガス流路とを連通する流路を画成してもよい。この例示的実施形態によれば、接続部材により、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを物理的に遮蔽しつつ、ガス吐出孔とガス流路とを連通させることができる。
一つの例示的実施形態において、接続部材は、ガスプレート及び電極プレートの何れか一方と一体的に形成されてもよい。この例示的実施形態によれば、部品数を増加させることなく、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態において、接続部材は、ガスプレートと一体的に形成された上部材と、上部材と接触し電極プレートと一体的に形成された下部材とを有してもよい。この例示的実施形態によれば、部品数を増加させることなく、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態において、ガスプレートは、電極プレートとの接触箇所に不働態層を有してもよい。この例示的実施形態によれば、ガスプレートと電極プレートとの接触箇所の変質を防止することができる。
一つの例示的実施形態において、接続部材は、電極プレート及びガスプレートとは別体で形成されてもよい。この例示的実施形態によれば、既存の電極プレート及びガスプレートに変更を加えることなく、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態において、静電吸着部は、弾性を有する誘電体からなる本体部と、本体部の内部に配置された電極とを有してもよい。静電吸着部は、電極プレートとガスプレートとの間に本体部が圧縮された状態で配置され、圧縮された本体部は接続部材と同一の厚さを有する。この例示的実施形態によれば、電極プレートとガスプレートとの接触に干渉することなく、静電吸着部を配置することができる。
一つの例示的実施形態において、ガスプレートは、その下面に、静電吸着部の接触面と対向する第１領域と、ガス吐出孔と対向する第２領域とを有してもよい。第２領域と電極プレートの上面とによって隙間が形成されてもよい。遮蔽構造は、減圧可能な排気装置と、排気装置に接続される排気流路とを有し得る。排気流路は、ガスプレートに形成され、その下端が第２領域に位置してもよい。排気装置は、排気流路を介して隙間の空間を減圧してもよい。この例示的実施形態によれば、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを、静電吸着部に到達する前に排気流路から吸引することができる。よって、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態において、ガスプレートは、その下面に、静電吸着部の接触面と対向する第１領域と、ガス吐出孔と対向する第２領域とを有してもよい。第２領域と電極プレートの上面とによって隙間が形成されてもよい。遮蔽構造は、遮蔽ガスのガス供給源と、ガス供給源に接続される供給流路とを有してもよい。供給流路は、ガスプレートに形成され、その下端が第２領域に位置し、ガス供給源から遮蔽ガスを隙間の空間へ供給してもよい。この例示的実施形態によれば、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを、遮蔽ガスによって静電吸着部に到達する前に遮蔽することができる。よって、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
一つの例示的実施形態において、遮蔽ガスの成分は、処理ガスの成分と同一であってもよい。この例示的実施形態によれば、遮蔽ガスがプロセスに与える影響を小さくすることができる。
一つの例示的実施形態において、ガスプレートは、冷媒を流通させる流路がその内部に形成されてもよい。この例示的実施形態によれば、ガスプレートを直接的に温度調整することができるので、電極プレートとの熱交換を効率良く行うことができる。
一つの例示的実施形態にかかる上部電極構造は、ガスプレートの上面に接触して配置され、冷媒を流通させる流路が内部に形成された冷却部材をさらに備えてもよい。この例示的実施形態によれば、ガス流路を有するガスプレートを加工することなく、電極プレートを冷却することができる。
一つの例示的実施形態において、静電吸着部は、第１吸着部と第２吸着部とを有してもよい。第１吸着部は、弾性を有する誘電体からなる第１本体部と、第１本体部の内部に配置された第１電極とを有してもよい。第２吸着部は、弾性を有する誘電体からなる第２本体部と、第２本体部の内部に配置された第２電極とを有してもよい。第１電極及び第２電極には、互いに異なる極性の電圧が印加されてもよい。この例示的実施形態によれば、双極方式で電極プレートを吸着させることができる。
一つの例示的実施形態において、静電吸着部は、第１吸着部と第２吸着部とを有してもよい。第１吸着部は、弾性を有する誘電体からなる第１本体部と、第１本体部の内部に配置された第１電極とを有してもよい。第２吸着部は、弾性を有する誘電体からなる第２本体部と、第２本体部の内部に配置された第２電極とを有してもよい。第１電極及び第２電極には、同一の極性の電圧が印加されてもよい。この例示的実施形態によれば、単極方式で電極プレートを吸着させることができる。
別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、及び上部電極構造を有する。基板支持器は、チャンバ内において基板を支持するように構成される。上部電極構造は、チャンバの上部を構成する。上部電極構造は、電極プレート、ガスプレート、静電吸着部及び遮蔽構造を有する。電極プレートには、厚さ方向に貫通するガス吐出孔が形成される。ガスプレートには、ガス吐出孔に処理ガスを供給するガス流路がガス吐出孔と対向する位置に厚さ方向に延びるように形成される。静電吸着部は、電極プレートとガスプレートとの間に介在し、ガスプレートの下面と接触する接触面と電極プレートの上面を吸着する吸着面とを有する。遮蔽構造は、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを遮蔽する。
この例示的実施形態によれば、遮蔽構造により、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスが遮蔽される。よって、このプラズマ処理装置は、ラジカル又はガスによる静電吸着部の消耗を改善することができる。
別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置の上部電極構造を組み立てる方法が提供される。この方法は、接合する工程と、位置決めする工程と、取り付ける工程とを有する。接合する工程では、ガスプレートの下面に静電吸着部の上面を接合する。接合する工程では、ガスプレートは、その下面に、静電吸着部の上面と接合する第１領域と、厚さ方向に延びるように形成されたガス流路を有する第２領域とを有する。静電吸着部は、弾性を有する誘電体からなる本体部と本体部の内部に配置された電極とを有する。位置決めする工程では、以下の条件を満たすように電極プレートの上面とガスプレートの下面とを位置決めする。条件は、電極プレートの上面とガスプレートの下面の第２領域との間に静電吸着部よりも薄い接続部材が位置することを含む。条件は、電極プレートに形成された厚さ方向に貫通するガス吐出孔がガス流路と対向することを含む。条件は、電極プレートの上面が静電吸着部の下面に接触することを含む。取り付ける工程では、位置決めされた電極プレートを支持する支持部材をガスプレートに取り付ける。
この例示的実施形態によれば、接続部材により、ガス吐出孔から電極プレートとガスプレートとの間へ移動するラジカル又はガスを物理的に遮蔽する上部電極構造を組み立てることができる。また、弾性を有する静電吸着部を用いた場合、静電吸着部により電極プレートが吸着されてガスプレートに押し当てられたときに、静電吸着部の厚さが吸着力によって変化するおそれがある。これにより、静電吸着部の厚さにばらつきが発生するおそれがある。このような厚さのばらつきは、電極プレートの温度調整の精度に影響を与え、ひいてはプラズマ処理の精度に影響を与える。この方法では、電極プレートの上面とガスプレートの下面の第２領域との間に、弾性を有する静電吸着部よりも薄い接続部材が位置する。静電吸着部により電極プレートが吸着されてガスプレートに押し当てられたときに、静電吸着部は、電極プレートの上面とガスプレートの下面との間で圧縮される。これにより、電極プレートの上面が接続部材に突き当たるため、高さ方向（厚さ方向）の位置決めをすることができる。よって、この方法によれば、電極プレートの温度調整の精度が低下することを抑制することができる。
さらに別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置の上部に設けられ温度制御されたプレートに電極プレートを吸着させる静電吸着部の制御方法が提供される。この制御方法は、電圧を印加する工程を含む。印加する工程では、プラズマ生成期間とアイドル期間とのうち、少なくともアイドル期間において、静電吸着部の第１電極及び第２電極に対して互いに異なる極性の電圧を印加する。プラズマ生成期間では、プラズマ処理装置によりプラズマが生成される。アイドル期間では、プラズマ処理装置によりプラズマが生成されない。
さらに別の例示的実施形態によれば、プラズマが生成されないアイドル期間において、温度制御されたプレートに電極プレートを吸着させることができる。プラズマが生成されるプラズマ生成期間においては、プラズマからの入熱により電極プレートの温度が上昇する。このため、温度制御されたプレートに電極プレートを吸着させ、温度調整をする必要がある。この例示的実施形態によれば、プラズマから入熱がないアイドル期間であっても温度調整することにより、以降のプラズマ生成期間における温度調整を効率良く行うことができる。
さらに別の例示的実施形態にかかる制御方法は、プラズマ処理装置によるプロセス期間は、プラズマ生成期間とアイドル期間とを交互に含んでもよい。互いに異なる極性の電圧を印加する工程では、第１電極及び第２電極それぞれに印加される電圧の極性をアイドル期間の度に入れ替えてもよい。この例示的実施形態によれば、電極の極性を一つに固定しないことにより、一方向へ電荷が移動すること（マイグレーション）を回避することができる。これにより、吸着力が低下することを回避することができる。
さらに別の例示的実施形態にかかる制御方法は、プラズマ生成期間において、電極プレートに負の電圧を印加する工程をさらに含んでもよい。
さらに別の例示的実施形態にかかる制御方法は、プラズマ生成期間において、第１電極及び第２電極に同一の極性の電圧を印加する工程をさらに含んでもよい。この例示的実施形態によれば、プラズマ生成期間において双極方式よりも吸着力の強い単極方式で電極プレートを吸着させることができる。
さらに別の例示的実施形態にかかる制御方法は、プラズマ生成期間において、電極プレートに負の電圧を印加するとともに、第１電極及び第２電極それぞれに正の電圧を印加する工程をさらに含んでもよい。この例示的実施形態によれば、電極プレートに負の電圧を印加してプラズマを生成する際に、電極プレートを吸着させることができる。
さらに別の例示的実施形態においては、同一の極性の電圧を印加する工程では、所定の条件を満たすように、第１電極及び第２電極に正の電圧を印加してもよい。所定の条件は、第１電極及び第２電極に印加される正の電圧と電極プレートに印加される負の電圧との差がアイドル期間に印加された電圧値と一致することである。この例示的実施形態によれば、電極プレートに印加される負の電圧の大きさの分だけ第１電極及び第２電極に印加される正の電圧の大きさを小さくすることができるので、電力消費を抑えることができる。
さらに別の例示的実施形態においては、電極プレートに印加される負の電圧は、電極プレートに接続された直流電源を用いて印加されてもよい。この例示的実施形態によれば、電極プレートに直流電源から印加された負の電圧に対応して第１電極及び第２電極に印加される正の電圧の大きさを小さくすることができる。
さらに別の例示的実施形態においては、電極プレートに印加される負の電圧は、電極プレートに接続された高周波電源を用いて印加されてもよい。この例示的実施形態によれば、電極プレートに生じた自己バイアスに対応して第１電極及び第２電極に印加される正の電圧の大きさを小さくすることができる。
さらに別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、上部電極構造、第１電源、第２電源、及び制御部を備える。基板支持器は、チャンバ内において基板を支持するように構成される。上部電極構造は、チャンバの上部を構成する。上部電極構造は、温度制御されたプレートと、プレートの下面に接触する電極プレートと、第１電極及び第２電極を有する静電吸着部とを含む。静電吸着部は、電極プレートとプレートとの間に介在し、プレートの下面と接触する接触面、電極プレートの上面を吸着する吸着面を有する。制御部は、プラズマ生成期間とアイドル期間とのうち、少なくともアイドル期間において、静電吸着部の第１電極及び第２電極に対して互いに異なる極性の電圧を印加する。プラズマ生成期間では、プラズマ処理装置によりプラズマが生成される。アイドル期間では、プラズマ処理装置によりプラズマが生成されない。
さらに別の例示的実施形態によれば、プラズマが生成されないアイドル期間において、温度制御されたプレートに電極プレートを吸着させることができる。プラズマが生成されるプラズマ生成期間においては、プラズマからの入熱により電極プレートは高温となる。このため、プラズマから入熱がある場合には、温度制御されたプレートに電極プレートを吸着させ、温度調整をする必要がある。この例示的実施形態によれば、プラズマから入熱がないアイドル期間であっても温度調整することにより、以降のプラズマ生成期間における温度調整を効率良く行うことができる。
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。
［プラズマ処理装置の概要］
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、内部空間１２ｓを提供している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する処理が施されている。例えば、チャンバ本体１２の内壁面には、陽極酸化処理が施されている。チャンバ本体１２は、電気的に接地されている。
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。被加工物Ｗは、内部空間１２ｓの中に搬入されるとき、また、内部空間１２ｓから搬出されるときに、通路１２ｐを通る。この通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１２ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から鉛直方向に延在している。支持部１３は、ステージ１４を支持している。ステージ１４は、内部空間１２ｓの中に設けられている。
ステージ１４（基板支持器の一例）は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。ステージ１４は、電極プレート１６を更に備え得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の上面の上には、被加工物Ｗが載置される。静電チャック２０は、誘電体から形成された本体を有する。静電チャック２０の本体内には、膜状の電極が設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチを介して直流電源２２に接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２２からの電圧が印加されると、静電チャック２０と被加工物Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、被加工物Ｗは静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
ステージ１４上には、被加工物Ｗのエッジを囲むように、エッジリングＦＲが配置される。エッジリングＦＲは、エッチングの面内均一性を向上させるために設けられている。エッジリングＦＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。
下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ本体１２の外部に設けられているチラーユニット２６から配管２６ａを介して冷媒が供給される。流路１８ｆに供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニット２６に戻される。プラズマ処理装置１０では、静電チャック２０上に載置された被加工物Ｗの温度が、冷媒と下部電極１８との熱交換により、調整される。
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０は、電極プレート３４、静電チャック３５（静電吸着部の一例）、及びガスプレート３６を含む。電極プレート３４の下面は、内部空間１２ｓ側の下面であり、内部空間１２ｓを画成している。電極プレート３４は、発生するジュール熱の少ない低電気抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。電極プレート３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、当該電極プレート３４をその板厚方向に貫通している。
ガスプレート３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成され得る。ガスプレート３６と電極プレート３４との間には静電チャック３５が配置される。静電チャック３５の構成及び電圧供給系統については後述する。静電チャック３５の吸着力により、ガスプレート３６と電極プレート３４とが密着する。
ガスプレート３６の上部には、冷却プレート３７（冷却部材の一例）が配置される。冷却プレート３７は、アルミニウムといった導電性材料から形成され得る。冷却プレート３７の内部には、流路３７ｃが設けられている。流路３７ｃには、チャンバ本体１２の外部に設けられているチラーユニット（不図示）から冷媒が供給される。流路３７ｃに供給された冷媒は、チラーユニットに戻される。これにより、冷却プレート３７は温度調整される。プラズマ処理装置１０では、電極プレート３４の温度が、冷媒とガスプレート３６及び冷却プレート３７との熱交換により、調整される。
冷却プレート３７の内部には、複数のガス導入路３７ａが下方に延びるように設けられている。ガスプレート３６の上面と冷却プレート３７の下面との間には、複数のガス導入路３７ａに対応して複数のガス拡散室３７ｂが設けられている。ガスプレート３６の内部には、複数のガス流路３６ａが設けられている。ガス流路３６ａは、ガス吐出孔３４ａと対向する位置に厚さ方向に延びるように形成される。ガス流路３６ａは、対応するガス吐出孔３４ａに連通するようにガス拡散室３７ｂから下方に延びている。冷却プレート３７には、複数のガス拡散室３７ｂに処理ガスを導く複数のガス導入口３７ｄが形成されている。ガス導入口３７ｄには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、ガス供給部ＧＳが接続されている。一実施形態では、ガス供給部ＧＳは、ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４を含む。ガスソース群４０は、流量制御器群４４及びバルブ群４２を介して、ガス供給管３８に接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。複数のガスソースは、方法ＭＴで利用される処理ガスを構成する複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含んでいる。複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースは、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
プラズマ処理装置１０では、チャンバ本体１２の内壁に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウム製の部材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成される。
支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力制御弁、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波（高周波電力）を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、例えば、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。
第２の高周波電源６４は、被加工物Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波（別の高周波電力）を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低い。第２の高周波の周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
プラズマ処理装置１０は、直流電源部７０を更に備え得る。直流電源部７０は、上部電極３０に接続されている。直流電源部７０は、負の直流電圧を発生し、当該直流電圧を上部電極３０に与えることが可能である。
プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり得る。制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部Ｃｎｔでは、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部Ｃｎｔの記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御部Ｃｎｔのプロセッサが制御プログラムを実行して、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御することにより、後述する方法がプラズマ処理装置１０で実行される。
［上部電極構造の概要］
図２は、一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。図２に示されるように、上部電極３０は、電極プレート３４、ガスプレート３６及び冷却プレート３７が下から順に重ねられた構造を有する。
静電チャック３５は、電極プレート３４とガスプレート３６との間に介在する。静電チャック３５の上面は、ガスプレート３６の下面３６ｃと接触する接触面３５ｃであり、接着剤などでガスプレート３６の下面３６ｃに固定される。静電チャック３５の下面は、電極プレート３４の上面３４ｂを吸着する吸着面３５ｄである。
ガスプレート３６の下面３６ｃは、静電チャック３５の接触面３５ｃと対向する第１領域３６ｅと、ガス吐出孔３４ａと対向する第２領域３６ｆとを有してもよい。第２領域３６ｆが第１領域３６ｅよりも下方に突出することにより、収容部３６ｄが形成される。静電チャック３５は、収容部３６ｄに配置される。
静電チャック３５は、誘電体から形成された本体部３５ａを有する。本体部３５ａは弾性を有する。本体部３５ａの内部には、電極３５ｂが設けられる。電極３５ｂは、直流電源に接続されている。電源との接続については後述する。静電チャック３５の電極３５ｂに直流電源からの電圧が印加されると、静電チャック３５と電極プレート３４との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、電極プレート３４は静電チャック３５に引き付けられ、静電チャック３５によって保持される。なお、図２に示される上部電極３０は、静電チャック３５に電圧が印加されていない状態を示す図である。電圧印加前の静電チャック３５の厚さは、第１領域３６ｅを基準とした第２領域３６ｆの突出長さよりも厚い。
図３は、一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。図３は、図２において静電チャック３５に電圧が印加された状態を示す図である。図３に示されるように、静電チャック３５に電圧が印加されると、静電チャック３５によって電極プレート３４がガスプレート３６に引きつけられる。このとき、静電チャック３５は、電極プレート３４とガスプレート３６との間に挟み込まれ、押圧される。静電チャック３５の本体部３５ａは、弾性を有するため、収容部３６ｄ内に圧縮されて押し込まれる。そして、電極プレート３４の上面３４ｂがガスプレート３６の下面３６ｃと突き当たることで電極プレート３４の上昇が停止する。このように、静電チャック３５は、静電チャック３５の作用により、電極プレートとガスプレートとの間に本体部３５ａが圧縮された状態で配置される。電圧印加後の静電チャック３５の厚さは、第１領域３６ｅを基準とした第２領域３６ｆの突出長さと同一の厚さを有する。このため、電極プレート３４の上面３４ｂはガスプレート３６の下面３６ｃと密着する。
図４は、一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。図４に示されるように、静電チャック３５には、第１直流電源３９ａ及び第２直流電源３９ｂが接続される。なお、ここでは２つの直流電源を図示しているが、直流電源の個数は限定されない。直流電源の個数は、静電チャック３５の制御対象となる電極の個数と対応させてもよい。つまり、図４の例では、静電チャック３５は、第１電極３５１と第２電極３５０とを備える。図５は、第１電極及び第２電極のレイアウトの一例を概略的に示す図である。図４及び図５に示されるように、第１電極３５１は、静電チャック３５の中央部に配置され、その周囲を囲むように第２電極３５０が配置される。第１電極３５１及び第２電極３５０は、ガス吐出孔３４ａの周囲が切り取られた形状を有する。第１電極３５１及び第２電極３５０の本体部は、それぞれ第１本体部、第２本体部として別体であってもよいし、一体的な１つの本体部であってもよい。以下では、便宜的に、第１電極３５１に係る静電チャック３５の構成を第１吸着部、第２電極３５０に係る静電チャック３５の構成を第２吸着部ともいう。
第１電極３５１及び第２電極３５０には、互いに異なる極性の電圧が印加されてもよい。この場合、静電チャック３５は、双極方式で電極プレート３４を吸着する。第１電極３５１及び第２電極３５０には、同一の極性の電圧が印加されてもよい。この場合、静電チャック３５は、単極方式で電極プレート３４を吸着する。電圧印加処理の詳細は後述する。
［遮蔽構造の詳細］
上部電極３０は、遮蔽構造を有する。遮蔽構造は、ガス吐出孔３４ａから電極プレート３４とガスプレート３６との間へ移動するラジカル又はガスを遮蔽する構造である。図６は、遮蔽構造の一例を示す部分拡大図である。図６は、図３の部分拡大図である。図６に示される遮蔽構造は、ガスプレート３６の下面３６ｃの突出部３６ｇ（接続部材の一例）である。つまり、図６の例では、ガスプレート３６が遮蔽構造を有する。突出部３６ｇは、ガス流路３６ａの下端３６０ａの周囲を囲むように形成される。これにより、ガス流路３６ａの下端３６０ａとガス吐出孔３４ａの上端３４０ｂとが、突出部３６ｇの内部流路によって接続される。突出部３６ｇは、電極プレート３４の上面３４ｂと密着するため、ガス吐出孔３４ａから電極プレート３４とガスプレート３６との間へ移動するラジカル又はガスを物理的に遮蔽することができる。
遮蔽構造は、図６に示される例に限定されず、種々の態様で実現される。図７は、遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。図７に示されるように、遮蔽構造は、電極プレート３４とガスプレート３６との間に介在し、ガス吐出孔３４ａの上端とガス流路３６ａの下端とを接続する接続部材３６０ｇ（接続部材の一例）を有する。この接続部材３６０ｇは、図６に示される突出部３６ｇに相当する部材であり、ガスプレート３６及び電極プレート３４とは別体で構成される。接続部材３６０ｇは、その上端がガスプレート３６の下面の第２領域３６ｆに接続され、その下端が電極プレート３４の上面３４ｂに接続される。接続部材３６０ｇは、その内部にガス吐出孔３４ａとガス流路３６ａとを連通する内部流路を画成する。接続部材３６０ｇは、ガスプレート３６の下面の第２領域３６ｆと電極プレート３４の上面３４ｂとに密着するため、ガス吐出孔３４ａから電極プレート３４とガスプレート３６との間へ移動するラジカル又はガスを物理的に遮蔽することができる。
図８は、遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。図８に示されるように、遮蔽構造は、電極プレート３４の上面の突出部３４ｇ（接続部材の一例）であり、突出部３４ｇは、図６に示される突出部３６ｇに相当する。つまり、図８の例では、電極プレート３４が遮蔽構造を有する。電極プレート３４の突出部３４ｇは、ガスプレート３６の下面の第２領域３６ｆと密着するため、ガス吐出孔３４ａから電極プレート３４とガスプレート３６との間へ移動するラジカル又はガスを物理的に遮蔽することができる。なお、接続部材は、突出部３４ｇと突出部３６ｇとの組合せから構成されてもよい。つまり、接続部材は、突出部３６ｇに相当する上部材と、突出部３４ｇに相当する下部材とを組み合わせて構成されてもよい。
図９は、遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。図９に示されるように、遮蔽構造は、ガスソース群４１（ガス供給源の一例）と、ガスソース群４１に接続される供給流路３６ｈとを有する。ガスソース群４１は、ガスソース群４０と同様に構成され、複数のガス供給源を含み得る。複数のガス供給源の少なくとも１つは、遮蔽ガスを供給流路３６ｈに供給する。供給流路３６ｈは、ガスプレート３６に形成され、一例として、ガスプレート３６のガス流路３６ａの周囲を囲むように形成される。ガス流路３６ａ及び供給流路３６ｈの下端部分に対応するガスプレート３６の下面３６ｃは、下方に突出しており、突出部３６ｊを構成する。突出部３６ｊの下端面は、ガスプレート３６の第２領域３６ｆである。供給流路３６ｈは、その下端がガスプレート３６の下面３６ｃの第２領域３６ｆに位置する。第２領域３６ｆと電極プレート３４の上面３４ｂとの間には隙間が形成され、空間Ｓを提供する。供給流路３６ｈは、空間Ｓに遮蔽ガスを供給することにより、電極プレート３４とガスプレート３６との間へ移動するラジカル又はガスを遮蔽する。遮蔽ガスの成分は、ガスソース群４０により供給される処理ガスの成分と同一とすることができる。遮蔽ガスの一例はアルゴンガスである。
なお、図９に示される遮蔽構造においては、突出部３６ｊは存在しなくてもよい。また、電極プレート３４及びガスプレート３６が接触していた場合、プラズマ生成時に接触部分の温度は５００℃以上となる。この場合、電極プレート３４及びガスプレート３６の接触部分が変質するおそれがある。図９に示される遮蔽構造は、電極プレート３４とガスプレート３６とが非接触となる。このため、接触による変質を防止することができる。また、電極プレート３４とガスプレート３６との熱膨張差に起因する摩擦や摩耗により、パーティクルが発生することを抑制することができる。
図１０は、遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。図１０に示されるように、遮蔽構造は、排気装置５１と、排気装置５１に接続される排気流路３６ｋとを有する。排気装置５１は、減圧可能な装置であり、一例として真空ポンプである。排気流路３６ｋは、ガスプレート３６に形成され、一例として、ガスプレート３６のガス流路３６ａの周囲を囲むように形成される。ガス流路３６ａ及び排気流路３６ｋの下端部分に対応するガスプレート３６の下面３６ｃは、下方に突出しており、突出部３６ｊを構成する。突出部３６ｊの下端面は、ガスプレート３６の第２領域３６ｆである。排気流路３６ｋは、その下端がガスプレート３６の下面３６ｃの第２領域３６ｆに位置する。第２領域３６ｆと電極プレート３４の上面３４ｂとの間には隙間が形成され、空間Ｓを提供する。排気装置５１は、排気流路３６ｋを介して空間Ｓを減圧することにより、電極プレート３４とガスプレート３６との間へ移動するラジカル又はガスを遮蔽する。
なお、図１０に示される遮蔽構造においては、突出部３６ｊは存在しなくてもよい。図１０に示される遮蔽構造は、図９に示される遮蔽構造と同様に、電極プレート３４とガスプレート３６とが非接触となる。このため、接触による変質を防止することができる。また、電極プレート３４とガスプレート３６との熱膨張差に起因する摩擦や摩耗により、パーティクルが発生することを抑制することができる。
図１１は、遮蔽構造の他の例を示す部分拡大図である。電極プレート３４とガスプレート３６との接触界面に変質を防止するための処理が施されていてもよい。一例として、図１１に示されるように、ガスプレート３６は、少なくとも電極プレート３４との接触箇所に、不働態層３６ｍを有していてもよい。これにより、接触による変質を防止することができる。例えば、ガスプレート３６を形成する材料がシリコンであり、電極プレート３４を形成する材料が金属である場合、ガスプレート３６と電極プレート３４との接触箇所においてシリサイドが形成されるおそれがある。不働態層３６ｍは、接触箇所がシリサイドに変質することを防止することができる。さらに、遮蔽構造が不働態層３６ｍを備えることにより、クリーニング処理で除去することが困難なパーティクルの発生を抑制することができる。このようなパーティクルの一例は、フッ化アルミニウムである。
［組立て方法］
図１２は、一つの例示的実施形態に係る方法を概略的に示す図である。図１２に示される方法は、上部電極構造を組み立てる方法である。この方法は、接合工程（ステップＳ１０）、位置決め工程（ステップＳ１２）、及び、取付工程（ステップＳ１４）を有する。
最初に、接合工程（ステップＳ１０）が実施される。この工程では、ガスプレート３６の下面３６ｃの第１領域３６ｅに静電チャック３５の上面（接触面３５ｃ）を接合する。続いて、位置決め工程（ステップＳ１２）では、以下の条件を満たすように電極プレート３４の上面３４ｂとガスプレート３６の下面３６ｃとを位置決めする。
条件は、電極プレート３４の上面３４ｂとガスプレート３６の下面３６ｃの第２領域３６ｆとの間に、静電チャック３５よりも薄い接続部材が位置することを含む。接続部材は、例えば、図６の突出部３６ｇであってもよいし、図７の接続部材３６０ｇであってもよいし、図８の突出部３４ｇであってもよい。条件は、電極プレート３４に形成されたガス吐出孔３４ａがガス流路３６ａと対向することを含む。例えば、ガス吐出孔３４ａとガス流路３６ａとが同軸となるように配置される。条件は、電極プレート３４の上面３４ｂが静電チャック３５の下面（吸着面３５ｄ）に接触することを含む。
続いて、取付工程（ステップＳ１４）では、位置決めされた電極プレート３４を支持する部材３２をガスプレート３６に取り付ける。以上で上部電極３０が完成する。静電チャック３５により電極プレート３４が吸着されてガスプレート３６に押し当てられたときに、静電チャック３５は、電極プレート３４の上面３４ｂとガスプレート３６の下面３６ｃとの間で圧縮される。これにより、電極プレート３４の上面３４ｂが接続部材に突き当たるため、高さ方向（厚さ方向）の位置決めをすることができる。このため、取り付け高さ精度が向上し、結果として電極プレート３４の温度調整の精度が低下することを抑制することができる。
［静電チャックの制御方法］
静電チャック３５は、図４及び図５に示されるように、第１電極３５１と第２電極３５０とを有し得る。第１直流電源３９ａ及び第２直流電源３９ｂは、極性を制御した電圧を電極へと印加する。図１３は、双極方式の吸着の一例を説明する図である。図１３に示されるように、静電チャック３５の第１直流電源３９ａは、正の電圧を第１電極３５１へ印加する。第１電極３５１は、正に帯電する。静電チャック３５の第２直流電源３９ｂは、負の電圧を第２電極３５０へ印加する。第２電極３５０は、負に帯電する。プラズマＰが生成されない場合には、第１電極３５１に対向する電極プレート３４の一部は、負に帯電し、第２電極３５０に対向する電極プレート３４の一部は、正に帯電する。このため、静電引力により、電極プレート３４は保持される。一方、プラズマＰが生成された場合、負の自己バイアスが電極プレート３４に発生し、電極プレート３４は負に帯電する。このように、双極方式は、プラズマＰが生成されていない場合であっても吸着力を発生させることができる。
図１４は、単極方式の吸着の一例を説明する図である。図１４に示されるように、静電チャック３５の第１直流電源３９ａは、正の電圧を第１電極３５１へ印加する。第１電極３５１は、正に帯電する。また、静電チャック３５の第２直流電源３９ｂは、正の電圧を第２電極３５０へ印加する。第２電極３５０は、正に帯電する。このように、単極方式は、電荷の流入、つまり、プラズマＰが生成されていないと、吸着力を発生させることができない。
制御部Ｃｎｔは、第１直流電源３９ａ及び第２直流電源３９ｂを制御して吸着方式を切り換えることができる。
図１５は、第１電極及び第２電極に印加される電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図１５には、プラズマ処理装置１０によるプロセス期間ＰＴが示されている。プロセス期間ＰＴは、プラズマ生成期間ＰＧＴとアイドル期間ＡＴとを交互に含む。プラズマ生成期間ＰＧＴは、プラズマ処理装置１０によりプラズマが生成される期間である。アイドル期間ＡＴでは、プラズマ処理装置１０によりプラズマが生成されない期間である。
制御部Ｃｎｔは、少なくともアイドル期間ＡＴにおいて、静電チャック３５の第１電極３５１及び第２電極３５０に対して互いに異なる極性の電圧を印加する。例えば、図１５に示されるように、制御部Ｃｎｔは、第１電極３５１に電圧パターンＶ１で示される電圧を印加し、第２電極３５０に電圧パターンＶ２で示される電圧を印加する。電圧パターンＶ１は、アイドル期間ＡＴ及びプラズマ生成期間ＰＧＴの何れの場合も正の極性を有する電圧となるパターンである。つまり、第１電極３５１には常に正の極性を有する電圧が印加される。一方、電圧パターンＶ２は、アイドル期間ＡＴの場合には負の極性を有する電圧となり、プラズマ生成期間ＰＧＴの場合には正の極性を有する電圧となるパターンである。つまり、第２電極３５０には、アイドル期間ＡＴに負の極性を有する電圧が印加され、プラズマ生成期間ＰＧＴに正の極性を有する電圧が印加される。なお、図１５の電圧パターンＶ３は、直流電源部７０によって電極プレート３４に印加される電圧のパターンである。直流電源部７０は、連続的に電圧を印加してもよいし、パルス状の電圧を印加してもよい。また、直流電源部７０は備えていなくてもよい。
このように、制御部Ｃｎｔは、アイドル期間ＡＴにおいて、双極方式で電極プレート３４を保持することで、温度制御されたガスプレート３６に電極プレート３４を吸着させることができる。これにより、プラズマから入熱が無いアイドル期間ＡＴであっても電極プレート３４を温度調整することにより、以降のプラズマ生成期間ＰＧＴにおける電極プレート３４の温度調整を効率良く行うことができる。
また、制御部Ｃｎｔは、プラズマ生成期間ＰＧＴにおいて、第１電極３５１及び第２電極３５０それぞれに正の電圧を印加することで、単極方式で電極プレート３４を保持する。これにより、プラズマ生成時に吸着力を低下させることなく、電極プレート３４を保持し、温度調整することができる。
次に、制御部Ｃｎｔによる他の制御方法を例示する。図１６は、第１電極及び第２電極に印加される電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図１６には、プラズマ処理装置１０によるプロセス期間ＰＴが示されている。プロセス期間ＰＴは、プラズマ生成期間ＰＧＴとアイドル期間ＡＴとを交互に含む。
図１６に示される電圧パターンＶ１は、最初のアイドル期間ＡＴでは正の電圧であり、次のアイドル期間ＡＴでは負の電圧であり、その次のアイドル期間ＡＴでは正の電圧となる。プラズマ生成期間ＰＧＴは常に正の電圧である。一方、電圧パターンＶ２は、最初のアイドル期間ＡＴでは負の電圧であり、次のアイドル期間ＡＴでは正の電圧であり、その次のアイドル期間ＡＴでは負の電圧となる。プラズマ生成期間ＰＧＴは常に正の電圧である。このように、第１電極３５１及び第２電極３５０それぞれに印加される電圧の極性がアイドル期間ＡＴの度に入れ替わる。このように電圧を印加することにより、電極の極性が一つに固定されないため、一方向へ電荷が移動すること（マイグレーション）を回避することができる。これにより、吸着力が減少することを回避することができる。
図１７は、第１電極及び第２電極に印加される電圧と時間との関係の一例を示すグラフである。横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図１７には、プラズマ処理装置１０によるプロセス期間ＰＴが示されている。プロセス期間ＰＴは、プラズマ生成期間ＰＧＴとアイドル期間ＡＴとを交互に含む。制御部Ｃｎｔは、第１電極３５１に電圧パターンＶ１で示される電圧を印加し、第２電極３５０に電圧パターンＶ２で示される電圧を印加する。図１７に示される電圧パターンＶ１は、図１５に示される電圧パターンＶ１と比較して、プロセス期間ＰＴ全体を通して正の電圧である点は同一であるものの、プラズマ生成期間ＰＧＴの正の大きさが異なる。具体的には、アイドル期間ＡＴにおいて第１電極３５１に印加される正の電圧と電極プレート３４に印加される電圧との実効的な差分ΔＶが、プロセス期間ＰＴ全体を通して一定になるように、電圧パターンＶ１を変更してもよい。同様に、図１７に示される電圧パターンＶ２は、図１５に示される電圧パターンＶ２と比較して、正負の極性は同一であるものの、プラズマ生成期間ＰＧＴの正の大きさが異なる。具体的には、アイドル期間ＡＴにおいて第１電極３５１に印加される正の電圧と電極プレート３４に印加される電圧との実効的な差分ΔＶが常に一定になるように、電圧パターンＶ２が変更される。なお、図中では、電極プレート３４に発生する負の自己バイアスが電圧パターンＶ３で示される電圧よりも小さい場合を図示している。電極プレート３４に発生する負の自己バイアスが電圧パターンＶ３で示される電圧以上である場合には、負の自己バイアスを基準として実効的な差分ΔＶを算出し、電圧パターンＶ１，Ｖ２が変更される。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
例えば、プラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であるが、別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、異なるタイプのプラズマ処理装置であってもよい。そのようなプラズマ処理装置は、任意のタイプのプラズマ処理装置であり得る。そのようなプラズマ処理装置としては、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。
また、プラズマ処理装置１０は、下部電極１８に２系統の高周波電源が接続され、上部電極３０に直流電源が接続される例を示したが、これに限定されない。例えば、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０は備えていなくてもよい。例えば、プラズマ処理装置１０は、下部電極１８及び上部電極３０に高周波電源が接続されてもよい。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１０…プラズマ処理装置、３４…電極プレート、３４ａ…ガス吐出孔、３５…静電チャック（静電吸着部の一例）、３６…ガスプレート、３６ａ…ガス流路、３７…冷却プレート、４１…ガスソース群（ガス供給源の一例）、５１…排気装置、Ｃｎｔ…制御部。

Claims (14)

  1. プラズマ処理装置の上部電極構造であって、
    第１貫通孔を有する電極プレートと、
    前記電極プレート上に配置され、部品孔を有する静電吸着部と、
    前記静電吸着部の前記部品孔内に配置され、前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有する遮蔽部品と、
    前記静電吸着部及び前記遮蔽部品の上に配置され、前記第２貫通孔と連通する第３貫通孔を有するガスプレートと
    を備え、
    前記遮蔽部品は、前記第１貫通孔、前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔内を移動する流動性の物質が前記静電吸着部に接触することを阻止するように、前記部品孔内で前記電極プレートから前記ガスプレートまで延在している、
    上部電極構造。
  2. 前記遮蔽部品は、前記ガスプレートと一体である、請求項１に記載の上部電極構造。
  3. 前記遮蔽部品は、独立部材である、請求項１に記載の上部電極構造。
  4. 前記遮蔽部品は、前記電極プレートと一体である、請求項１に記載の上部電極構造。
  5. 前記ガスプレートと前記電極プレートとの間に配置される不働態層をさらに備える、請求項１に記載の上部電極構造。
  6. 前記ガスプレートの上面に配置され、冷媒流路を有する冷却部材をさらに備える、請求項１に記載の上部電極構造。
  7. 前記静電吸着部は、
    弾性を有する誘電体からなる第１本体部と、前記第１本体部の内部に配置された第１電極とを有する第１吸着部と、
    弾性を有する誘電体からなる第２本体部と、前記第２本体部の内部に配置された第２電極とを有する第２吸着部と、
    を有し、
    前記第１電極及び前記第２電極には、互いに異なる極性の電圧が印加される、請求項１に記載の上部電極構造。
  8. 前記静電吸着部は、
    弾性を有する誘電体からなる第１本体部と、前記第１本体部の内部に配置された第１電極とを有する第１吸着部と、
    弾性を有する誘電体からなる第２本体部と、前記第２本体部の内部に配置された第２電極とを有する第２吸着部と、
    を有し、
    前記第１電極及び前記第２電極には、同一の極性の電圧が印加される、請求項１に記載の上部電極構造。
  9. 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、下部電極を有する基板支持器と、
    前記下部電極の上方に配置された上部電極構造と、
    を備え、
    前記上部電極構造は、
    第１貫通孔を有する電極プレートと、
    前記電極プレート上に配置され、部品孔を有する静電吸着部と、
    前記静電吸着部の前記部品孔内に配置され、前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有する遮蔽部品と、
    前記静電吸着部及び前記遮蔽部品の上に配置され、前記第２貫通孔と連通する第３貫通孔を有するガスプレートと
    を有し、
    前記遮蔽部品は、前記第１貫通孔、前記第２貫通孔及び前記第３貫通孔内を移動する流動性の物質が前記静電吸着部に接触することを阻止するように、前記部品孔内で前記電極プレートから前記ガスプレートまで延在している、
    プラズマ処理装置。
  10. 前記遮蔽部品は、前記ガスプレートと一体である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記遮蔽部品は、独立部材である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記遮蔽部品は、前記電極プレートと一体である、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記ガスプレートと前記電極プレートとの間に配置される不働態層をさらに備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記ガスプレートの上面に配置され、冷媒流路を有する冷却部材をさらに備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7454407B2 (ja) * 2020-03-02 2024-03-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US20220093361A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-24 Applied Materials, Inc. Showerhead assembly with recursive gas channels
CN114916255A (zh) * 2020-12-07 2022-08-16 东芝三菱电机产业系统株式会社 活性气体生成装置
WO2023058480A1 (ja) * 2021-10-05 2023-04-13 東京エレクトロン株式会社 上部電極構造及びプラズマ処理装置
CN114420526B (zh) * 2022-01-18 2023-09-12 江苏天芯微半导体设备有限公司 一种衬套及晶圆预处理装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301802A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP2011009249A (ja) 2009-06-23 2011-01-13 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2015216261A (ja) 2014-05-12 2015-12-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の上部電極構造、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置の運用方法
US20170352567A1 (en) 2016-06-07 2017-12-07 Applied Materials, Inc. High power electrostatic chuck design with radio frequency coupling
JP2018056248A (ja) 2016-09-28 2018-04-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置の運転方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5572398A (en) * 1994-11-14 1996-11-05 Hewlett-Packard Co. Tri-polar electrostatic chuck
TW492135B (en) * 2000-05-25 2002-06-21 Tomoegawa Paper Co Ltd Adhesive sheets for static electricity chuck device, and static electricity chuck device
CN101796626B (zh) * 2007-09-06 2012-02-01 创意科技股份有限公司 静电吸盘装置中的气体供给结构的制造方法及静电吸盘装置气体供给结构以及静电吸盘装置
JP2010182763A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
WO2011044451A2 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Applied Materials, Inc. Multi-gas centrally cooled showerhead design
JP7073098B2 (ja) * 2017-12-27 2022-05-23 株式会社日立ハイテク ウエハ処理方法およびウエハ処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301802A (ja) 2008-06-11 2009-12-24 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP2011009249A (ja) 2009-06-23 2011-01-13 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2015216261A (ja) 2014-05-12 2015-12-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の上部電極構造、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理装置の運用方法
US20170352567A1 (en) 2016-06-07 2017-12-07 Applied Materials, Inc. High power electrostatic chuck design with radio frequency coupling
JP2018056248A (ja) 2016-09-28 2018-04-05 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置の運転方法

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