WO2022004209A1 - 静電チャック - Google Patents

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WO2022004209A1
WO2022004209A1 PCT/JP2021/020196 JP2021020196W WO2022004209A1 WO 2022004209 A1 WO2022004209 A1 WO 2022004209A1 JP 2021020196 W JP2021020196 W JP 2021020196W WO 2022004209 A1 WO2022004209 A1 WO 2022004209A1
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WO
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electrostatic chuck
transistor
electrode
power supply
chuck device
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Application number
PCT/JP2021/020196
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English (en)
French (fr)
Inventor
昌樹 平山
哲朗 板垣
Original Assignee
住友大阪セメント株式会社
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Publication date
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Priority to JP2022533744A priority patent/JPWO2022004209A1/ja
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697—Electrostatic control
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
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    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-11805 filed in Japan on June 29, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • an electrostatic chuck device that supports a semiconductor wafer, for example, as described in Patent Document 1, a configuration in which an electrostatic chuck capable of adsorbing a focus ring is installed on a metal susceptor is known. A power supply device for plasma generation is connected to the susceptor.
  • the focus ring becomes thinner as the usage time elapses.
  • the capacitance between the plasma and the electrodes changes, resulting in non-uniform plasma. Therefore, for example, there are problems that the etching rate difference between the center portion and the outer peripheral portion of the wafer becomes large and the wear rate of the focus ring becomes large.
  • An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device capable of plasma control around a focus ring.
  • an electrostatic chuck plate having a dielectric substrate having a mounting surface on which a wafer is mounted, an electrode located inside the dielectric substrate, and the electrostatic chuck plate.
  • an electrostatic chuck device including a focus ring which is installed on the outer peripheral portion of the above-mentioned surface and surrounds the above-mentioned mounting surface, and a power supply connection portion for connecting the electrode and a power supply.
  • the electrostatic chuck plate has a first electrode located in a region overlapping the above-mentioned mounting surface in a plan view, and a second electrode located in a region overlapping the focus ring in a plan view.
  • the power supply connection portion includes a power supply wiring that electrically connects the first electrode and the second electrode via a current regulator.
  • the electrostatic chuck device of the first aspect of the present invention preferably includes the features described below. It is also preferable to combine two or more of the following features as needed.
  • the electrostatic chuck plate may have a side cover that surrounds the electrostatic chuck plate from the outside in the radial direction, and the current regulator may be configured to be located on the back surface side of the dielectric substrate and inside the side cover.
  • the current regulator may be configured to include a variable resistor.
  • the current regulator may be configured to include a constant current circuit.
  • the second electrode is divided into a plurality of electrode portions arranged along the direction in which the focus ring extends, and each of the electrode portions may be connected to the first electrode via the power supply wiring. good.
  • the current regulator has a metal base that supports the electrostatic chuck plate from the back surface opposite to the above-mentioned mounting surface, and the current regulator is on the opposite side of the metal base from the electrostatic chuck plate and inside the side cover. It may be configured to be located in.
  • an electrostatic chuck device capable of plasma control around the focus ring.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a preferred example of a plasma processing apparatus including the electrostatic chuck device of the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the electrostatic chuck plate as viewed from the back surface side.
  • FIG. 3 is a diagram showing a constant current circuit applicable to a current regulator.
  • FIG. 4 is a diagram showing a constant current circuit applicable to a current regulator.
  • FIG. 5 is a diagram showing a constant current circuit applicable to a current regulator.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing device including the electrostatic chuck device of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the electrostatic chuck plate as viewed from the back surface side.
  • the plasma processing device 100 includes a vacuum container 101 and an electrostatic chuck device 1 fixed inside the vacuum container 101.
  • the vacuum vessel 101 has a bottom wall 102, a cylindrical side wall 103 extending upward from the outer peripheral end of the bottom wall 102, and a top wall 104 fixed to the upper end of the side wall 103 and facing the bottom wall 102 in the vertical direction. ..
  • the electrostatic chuck device 1 is fixed to the bottom of the internal space of the vacuum container 101.
  • the electrostatic chuck device 1 is fixed to the inner side surface (upper surface in the drawing) of the bottom wall 102.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment is arranged in the vacuum vessel 101 with the mounting surface 2a on which the wafer W is mounted facing upward.
  • the arrangement form of the electrostatic chuck device 1 is an example, and may be another arrangement form.
  • the bottom wall 102 of the vacuum container 101 has an opening 102a penetrating the bottom wall 102 in the thickness direction and an exhaust port 102b.
  • the electrostatic chuck device 1 closes the opening 102a from the inside (upper side in the drawing) of the vacuum vessel 101.
  • the exhaust port 102b is located on the side of the electrostatic chuck device 1.
  • a vacuum pump (not shown) is connected to the exhaust port 102b.
  • the electrostatic chuck device 1 includes an electrostatic chuck plate 10 that attracts and supports the wafer W, and a metal base 11 that supports the electrostatic chuck plate 10.
  • a focus ring 5 surrounding the mounting surface 2a (wafer W) is arranged on the outer peripheral portion of the upper surface of the electrostatic chuck plate 10 in a plan view.
  • the electrostatic chuck plate 10 has a dielectric substrate 2 having a mounting surface 2a on which the wafer W is mounted, and an adsorption electrode 6 located inside the dielectric substrate 2.
  • the dielectric substrate 2 has a circular shape in a plan view.
  • the dielectric substrate 2 is made of a composite sintered body having mechanical strength and durability against a corrosive gas and its plasma.
  • ceramics having mechanical strength and durability against corrosive gas and its plasma are preferably used.
  • Examples of the ceramics constituting the dielectric substrate 2 include an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, and an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) -silicon carbide (SiC) composite firing.
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • AlN aluminum nitride
  • SiC silicon carbide
  • the upper surface of the dielectric substrate 2 is the mounting surface 2a on which the wafer W is mounted.
  • a plurality of protrusions are formed on the mounting surface 2a at predetermined intervals. Each of the plurality of protrusions has a diameter smaller than the thickness of the wafer W.
  • a plurality of protrusions on the mounting surface 2a support the wafer W.
  • the shape of the protrusion can be arbitrarily selected, and examples thereof include a cylindrical shape.
  • the electrostatic chuck plate 10 has a ring suction region 2d on the radial outer side of the mounting surface 2a of the dielectric substrate 2.
  • the upper surface of the ring suction region 2d is located at a position lower than the mounting surface 2a in the vertical direction shown in the drawing.
  • the focus ring 5 is arranged on the ring suction region 2d.
  • the outer peripheral portion of the focus ring 5 arranged in the ring suction region 2d projects radially outward from the dielectric substrate 2.
  • the outer peripheral portion of the focus ring 5 protruding outward from the dielectric substrate 2 is arranged in the cutout portion 4b of the side cover 4, which will be described later.
  • the height position (vertical position) of the upper surface of the focus ring 5 substantially coincides with the height position of the upper surface of the wafer W mounted on the mounting surface 2a.
  • the focus ring 5 is made of, for example, a material having electrical conductivity equivalent to that of the wafer W mounted on the mounting surface 2a. Specifically, silicon, silicon carbide, quartz, alumina and the like can be used as the constituent material of the focus ring 5.
  • the electrical environment for plasma can be substantially matched with the wafer W at the peripheral edge of the wafer W. This makes it difficult for differences and biases in plasma processing to occur between the central portion and the peripheral portion of the wafer W.
  • the adsorption electrode 6 is located inside the dielectric substrate 2.
  • the suction electrode 6 includes a first electrode 6a located in a region overlapping the above-mentioned mounting surface in a plan view, and a second electrode 6b located in a region overlapping the focus ring 5 in a plan view. That is, the electrostatic chuck plate 10 has a first electrode 6a and a second electrode 6b.
  • the first electrode 6a has a circular shape in a plan view.
  • the first electrode 6a has a diameter slightly smaller than that of the mounting surface 2a and the wafer W.
  • the first electrode 6a may be divided into a plurality of electrode portions.
  • the plurality of electrode portions may be arranged side by side in the radial direction of the dielectric substrate 2, may be arranged side by side in the circumferential direction, or may be arranged side by side in both the radial direction and the circumferential direction. ..
  • the second electrode 6b is an annular shape extending along the outer peripheral portion of the dielectric substrate 2.
  • the second electrode 6b is composed of six electrode portions 61 to 66 arranged in the circumferential direction of the dielectric substrate 2.
  • the six electrode portions 61 to 66 have the same size and shape as each other, and are arranged at equal intervals along the outer peripheral edge of the first electrode 6a.
  • the second electrode 6b is arranged in a region overlapping the ring adsorption region 2d and attracts the focus ring 5.
  • the divided form of the second electrode 6b is not limited to the example shown in FIG.
  • the second electrode 6b may be divided into a plurality of annular electrode portions.
  • the six electrode portions 61 to 66 may be further divided in the radial direction.
  • the height position (vertical position) of the second electrode 6b is lower than the height position of the first electrode 6a.
  • the thickness of the focus ring 5 is larger than the thickness of the wafer W.
  • the step between the mounting surface 2a of the dielectric substrate 2 and the ring adsorption region 2d is a height corresponding to the difference in thickness between the focus ring 5 and the wafer W.
  • the dielectric substrate 2 is adhered to the upper surface of the metal base 11 on the back surface 2b.
  • the metal base 11 is a disk-shaped metal member in a plan view.
  • the metal base 11 is made of, for example, an aluminum alloy.
  • the metal base 11 supports the electrostatic chuck plate 10 from the back surface 2b side.
  • the metal base 11 is supported from below by a cylindrical support member 3 extending downward from the outer peripheral portion of the back surface of the metal base 11.
  • a cylindrical side cover 4 surrounding the electrostatic chuck plate 10, the metal base 11, and the support member 3 is arranged on the radial outer side.
  • the metal base 11 has a heater element 9 stretched inside.
  • the heater element 9 and the metal base 11 are insulated from each other.
  • a power supply device for a heater (not shown) is connected to the heater element 9.
  • the heater element 9 may be provided outside the metal base 11.
  • the heater element 9 may be arranged inside the electrostatic chuck plate 10.
  • the heater element 9 may be arranged between the electrostatic chuck plate 10 and the metal base 11.
  • the support member 3 has a cylindrical shape extending from the outer peripheral end of the lower surface of the metal base 11 toward the bottom wall 102.
  • the support member 3 is a member made of an insulating material such as alumina.
  • the lower end of the support member 3 is fixed to the upper surface of the bottom wall 102.
  • the support member 3 is arranged along the peripheral edge of the opening 102a of the bottom wall 102.
  • the space between the support member 3 and the bottom wall 102 is hermetically sealed by, for example, an O-ring.
  • the space inside the support member 3 is connected to the space outside the vacuum container 101 via the opening 102a of the bottom wall 102.
  • the back surface 2b of the dielectric substrate 2 is exposed in the space inside the support member 3. The operator can access the back surface 2b of the dielectric substrate 2 through the opening 102a of the bottom wall 102.
  • the side cover 4 is a cylindrical member extending in the vertical direction.
  • the side cover 4 is put on the outside of the support member 3.
  • the side cover 4 faces the side end surface 2c of the dielectric substrate 2 and the outer peripheral surface 3b of the support member 3 in the radial direction.
  • the side cover 4 protects the side end surface 2c of the dielectric substrate 2 and the outer peripheral surface 3b of the support member 3 from plasma.
  • the side cover 4 is made of, for example, alumina, quartz, or the like.
  • the material of the side cover 4 is not particularly limited as long as it is a material having the required plasma resistance.
  • the electrostatic chuck device 1 may be configured not to include the side cover 4.
  • the upper end portion 4a of the side cover 4 is located on the side of the dielectric substrate 2.
  • the side cover 4 has a notch 4b extending along the inner peripheral edge at a corner portion on the inner peripheral side of the upper end portion 4a.
  • An outer peripheral portion of the focus ring 5 is arranged inside the notch portion 4b.
  • the height position of the upper end surface 4c of the side cover 4 (position in the vertical direction in the drawing) substantially coincides with the height position of the upper surface of the focus ring 5 and the height position of the upper surface of the wafer W.
  • the electrostatic chuck plate 10 and the metal base 11 have a power supply connection hole 12a that opens in the lower surface 11a of the metal base 11 and a plurality of power supply connection holes 12b.
  • the power connection hole 12a is located at the center of the metal base 11 in a plan view.
  • the power connection hole 12a extends upward from the lower surface 11a and reaches the lower surface of the first electrode 6a.
  • a plurality of power supply connection holes 12b are provided at 6 locations corresponding to each of the 6 electrode portions 61 to 66.
  • Each power connection hole 12b extends upward from the lower surface 11a of the metal base 11 and reaches the lower surface of the electrode portions 61 to 66, respectively.
  • the six power supply connection holes 12b are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the electrostatic chuck plate 10.
  • Cylindrical insulating pipes (not shown) are embedded in the power supply connection holes 12a and 12b.
  • the insulating tube is made of, for example, alumina.
  • Power supply wirings 151 to 157 of the power supply connection portion 50 which will be described later, are inserted inside the insulation tube, and are connected to the first electrodes 6a and 6b at the bottom (upper end) of the power supply connection holes 12a and 12b.
  • the power supply wirings 151 to 157 are connected to the first electrode 6a and the second electrode 6b by, for example, soldering or welding.
  • the power supply wirings 151 to 157 and the first electrode 6a and the second electrode 6b may be connected via a connector.
  • the power supply device 110 matches a high-frequency power supply 111 for plasma excitation, a matching unit 112, a DC power supply 113 for electrostatic adsorption, a resistance 114, and a high-frequency power supply 115 for substrate bias. It is equipped with a vessel 116.
  • the high frequency power supply 111 for plasma excitation is electrically connected to the main feeding rod 8 extending downward from the lower surface of the metal base 11 via the matching unit 112.
  • the main feeding rod 8 is a metal rod-shaped member made of, for example, aluminum, copper, stainless steel, or the like.
  • the upper end of the main feeding rod 8 is fixed to the lower surface of the metal base 11.
  • the high frequency power output from the high frequency power supply 111 is supplied to the metal base 11 via the main feeding rod 8.
  • the DC power supply 113 for electrostatic adsorption is connected to the power supply wiring 150 via the resistor 114.
  • the high frequency power supply 115 for substrate bias is connected to the power supply wiring 150 via the matching unit 116.
  • the electrostatic chuck device 1 has a power supply connecting portion 50 for connecting the power supply device 110 and the suction electrode 6.
  • the power supply connection unit 50 includes eight power supply wirings 150 to 157 and six current regulators 51 to 56.
  • the power supply connection unit 50 is connected to the power supply device 110 via the power supply wiring 150.
  • the power supply wiring 150 is electrically connected to the DC power supply 113 for electrostatic adsorption and the high frequency power supply 115 for substrate bias in the power supply device 110.
  • the power supply wiring 150 is electrically connected to the seven power supply wirings 151 to 157 at the node N.
  • the node N is displayed in two places.
  • the six power supply wirings 151 to 156 extend radially from the node N toward the outer peripheral portion of the electrostatic chuck plate 10.
  • the power supply wiring 157 is inserted into the power supply connection hole 12a from the node N and connected to the first electrode 6a.
  • the six power supply wirings 151 to 156 are inserted into different power supply connection holes 12b at the outer peripheral portion of the electrostatic chuck plate 10.
  • the power supply wiring 151 is electrically connected to the electrode portion 61 of the second electrode 6b.
  • the power supply wiring 152 and the electrode portion 62, the power supply wiring 153 and the electrode portion 63, the power supply wiring 154 and the electrode portion 64, the power supply wiring 155 and the electrode portion 65, and the power supply wiring 156 and the electrode portion 66 are electrically connected, respectively.
  • the current regulator 51 is connected between the node N of the power supply wiring 151 and the second electrode 6b.
  • the current regulators 52 to 56 are connected between the node N and the second electrode 6b in the power supply wirings 152 to 156, respectively.
  • the electrode portion 61 of the second electrode 6b is electrically connected to the first electrode 6a via the power supply wiring 151, 157 and the current regulator 51.
  • the electrode portion 62 is electrically connected to the first electrode 6a via the power supply wiring 152, 157 and the current regulator 52.
  • the other electrode portions 63 to 66 are also electrically connected to the first electrode 6a via the power supply wirings 153 to 157 and the current regulators 53 to 56. That is, the electrostatic chuck device 1 has power supply wirings 151 to 157 that connect the first electrode 6a and the second electrode 6b via any of the current regulators 51 to 56.
  • the power supply device 110 is connected to the node N via the power supply wiring 150. Therefore, the power input from the DC power supply 113 and the high frequency power supply 115 is supplied to the first electrode 6a via the power supply wiring 150 and 157. On the other hand, electric power whose current is controlled by the current regulators 51 to 56 is supplied to the electrode portions 61 to 66 of the second electrode 6b via the power supply wirings 151 to 156, respectively.
  • the focus ring 5 becomes thinner as the usage time elapses. Then, the capacitance between the metal base 11 and the plasma generation space becomes relatively large, and the high frequency power input to the region where the focus ring 5 is arranged becomes large. As a result, the distribution of plasma changes, the difference in etching rate between the central portion and the outer peripheral portion of the wafer W increases, and the wear rate of the focus ring 5 increases.
  • the first electrode 6a located on the lower side of the wafer W and the second electrode 6b located on the lower side of the focus ring 5 are connected via the current regulators 51 to 56.
  • the node N located on the first electrode 6a side of the current regulators 51 to 56 is connected to the power supply device 110.
  • the current flowing from the power supply device 110 to the second electrode 6b can be adjusted by the current regulators 51 to 56. Therefore, when the current flowing through the second electrode 6b increases due to the wear of the focus ring 5, an excessive high frequency power is input to the position of the focus ring 5 by suppressing the current by the current regulators 51 to 56. It can prevent the current and maintain a good plasma distribution. According to the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment, plasma control around the focus ring 5 is possible.
  • 3 to 5 are diagrams showing constant current circuits applicable to the current regulators 51 to 56.
  • the constant current circuit 200 shown in FIG. 3 is a circuit in which a resistor 201 and a PTC thermistor (Positive Temperature Coefficient Thermistor) 202 are connected in parallel.
  • the PTC thermistor 202 when the current flowing from the input terminal IN to the output terminal OUT increases, the PTC thermistor 202 self-heats and becomes high resistance, and the current flowing through the constant current circuit 200 decreases.
  • the amount of current flowing through the constant current circuit 200 can be adjusted by the size of the resistance 201.
  • the constant current circuit 200 as the current regulators 51 to 56, the current flowing through the power supply wirings 151 to 156 can be controlled within a predetermined range, so that the plasma distribution is suppressed from becoming uneven around the focus ring 5. It is possible.
  • the constant current circuit 300 shown in FIG. 4 has a first transistor 301, a resistor 302, and a second transistor 303, which are connected in order from the input terminal IN side. Both the first transistor 301 and the second transistor 303 are N-channel depletion mode field effect transistors.
  • the drain of the first transistor 301 is connected to the input terminal IN.
  • the source of the first transistor 301 is connected to the IN side terminal of the resistor 302 and the gate of the second transistor 303.
  • the gate of the first transistor is connected to the OUT side terminal of the resistor 302 and the source of the second transistor 303.
  • the drain of the second transistor 303 is connected to the output terminal OUT.
  • the gate of the second transistor 303 is connected to the IN side terminal of the resistor 302 and the source of the first transistor 301.
  • the two diodes shown in FIG. 4 are parasitic diodes of the first transistor 301 and the second transistor 303.
  • the first transistor 301 is a depletion mode FET and is a normal on switch.
  • the current input from the input terminal IN flows from the drain of the first transistor 301 to the source and flows to the resistance 302.
  • the voltage drop of the resistor 302 is input to the gate of the first transistor 301 as a bias voltage.
  • the gate potential of the first transistor 301 becomes lower than the source potential, and the current flowing between the drain and the source decreases to a predetermined value.
  • the current input from the resistor 302 to the source of the second transistor 303 is output to the output terminal OUT through the parasitic diode of the second transistor 303.
  • the current flowing in the constant current circuit 300 is adjusted by the second transistor 303.
  • the current flowing from the resistor 302 to the first transistor 301 is output to the input terminal IN through the parasitic diode of the first transistor 301.
  • the constant current circuit 300 described above as the current regulators 51 to 56, the current flowing through the power supply wirings 151 to 156 can be controlled within a predetermined range. Even in the configuration using the constant current circuit 300, it is possible to suppress the non-uniform plasma distribution around the focus ring 5.
  • the constant current circuit 400 shown in FIG. 5 has a first transistor 401, a resistor 402, and a second transistor 403 that are sequentially connected from the input terminal IN side. Further, the constant current circuit 400 is located between the first photodiode 404 connected between the gate of the first transistor 401 and the OUT side terminal of the resistor 402, and between the gate of the second transistor and the IN side terminal of the resistor 402. It has a second photodiode 405 and is connected to. Both the first transistor 401 and the second transistor 403 are N-channel enhancement mode field effect transistors.
  • the drain of the first transistor 401 is connected to the input terminal IN.
  • the source of the first transistor 401 is connected to the IN side terminal of the resistor 402 and the anode of the second photodiode 405.
  • the gate of the first transistor is connected to the cathode of the first photodiode 404.
  • the source of the second transistor 403 is connected to the OUT side terminal of the resistor 402 and the anode of the first photodiode 404.
  • the drain of the second transistor 403 is connected to the output terminal OUT.
  • the gate of the second transistor 403 is connected to the cathode of the second photodiode 405.
  • the anode of the second photodiode 405 is connected to the IN side terminal of the resistor 402 and the source of the first transistor 401.
  • the first transistor 401 and the second transistor 403 each have a parasitic diode.
  • the constant current circuit 400 can control the amount of current by the light source device 410 that irradiates the first photodiode 404 and the second photodiode 405 with light.
  • the light source device 410 includes a light emitting diode 411 and a control device 412 that drives and controls the light emitting diode 411.
  • the control device 412 can control the brightness of the light emitting diode 411.
  • the light emitted from the light emitting diode 411 is applied to the first photodiode 404 and the second photodiode 405 via, for example, an optical fiber.
  • the first transistor 401 is an enhancement mode FET and is a normal off switch.
  • the light source device 410 does not irradiate the first photodiode 404 with light
  • no current flows through the first transistor 401.
  • the cathode potential of the first photodiode 404 is input to the gate of the first transistor 401, and the first transistor 401 is turned on.
  • the current input from the input terminal IN flows from the drain of the first transistor 401 to the source and flows to the resistance 402.
  • the gate potential of the first transistor 401 becomes lower than the source potential, and the current flowing between the drain and the source reaches a predetermined value. Decrease.
  • the current input from the resistor 402 to the source of the second transistor 403 is output to the output terminal OUT through the parasitic diode of the second transistor 403.
  • the current flowing in the constant current circuit 400 is adjusted by the second transistor 403 and the second photodiode 405.
  • the current flowing from the resistor 402 to the first transistor 401 is output to the input terminal IN through the parasitic diode of the first transistor 401.
  • the current flowing through the power supply wirings 151 to 156 can be controlled within a predetermined range. Even in the configuration using the constant current circuit 400, it is possible to suppress the non-uniform plasma distribution around the focus ring 5. Further, in the constant current circuit 400, the amount of current flowing through the constant current circuit 400 can be controlled by the amount of light emitted from the light source device 410 to the first photodiode 404 and the second photodiode 405. By using the constant current circuit 400, the plasma around the focus ring 5 can be controlled with higher accuracy.
  • the constant current circuits shown in FIGS. 3 to 5 are exemplified as circuits applicable to the current regulators 51 to 56, but the present invention is not limited to these configurations.
  • the current regulators 51 to 56 elements capable of adjusting the current flowing through the power supply wirings 151 to 156 can be used automatically or manually.
  • a variable capacitor can be used as the current regulators 51 to 56. By electrically or mechanically changing the capacitance of the variable capacitor, the current flowing through the power supply wirings 151 to 156 can be adjusted to maintain the uniformity of the plasma on the wafer W and the focus ring 5.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment has a side surface cover 4 that surrounds the electrostatic chuck plate 10 from the outside in the radial direction, and the current regulators 51 to 56 are on the back surface 2b side and the side surface cover 4 of the dielectric substrate 2. Located inside. Further, in the case of the present embodiment, the tubular support member 3 is arranged inside the side cover 4, and the current regulators 51 to 56 are located inside the support member 3. According to this configuration, since the current regulators 51 to 56 are housed in the internal space of the electrostatic chuck device 1, the electrostatic chuck device 1 can be made compact. Further, since the components are not arranged outside the electrostatic chuck device 1, the electrostatic chuck device can be easily installed in the conventional plasma processing device.
  • the constant current circuit 200 shown in FIG. 3 can be used for the current regulators 51 to 56. That is, the electrostatic chuck device 1 can be configured to include a variable resistor in the current regulators 51 to 56. According to this configuration, the current regulator can be configured by using a simple circuit. Since the current regulators 51 to 56 can be easily miniaturized, the power supply connection portion 50 can be easily arranged on the back surface of the electrostatic chuck plate 10.
  • the constant current circuits 200, 300, and 400 shown in FIGS. 3 to 5 can be used for the current regulators 51 to 56.
  • the current regulators 51 to 56 operate so as to suppress the current change due to the wear of the focus ring 5.
  • the plasma distribution state can be maintained for a long period of time.
  • the second electrode 6b is divided into a plurality of electrode portions 61 to 66 arranged along the direction in which the focus ring 5 extends, and each of them is divided into a plurality of electrode portions 61 to 66.
  • the electrode portions 61 to 66 are connected to the first electrode 6a via the power supply wirings 151 to 156.
  • a plurality of electrode portions 61 to 66 are arranged in the circumferential direction of the electrostatic chuck plate 10, and the current of each of the electrode portions 61 to 66 can be controlled, so that plasma is not generated even in the circumferential direction. It can be suppressed from becoming uniform.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment has a metal base 11 that supports the electrostatic chuck plate 10 from the back surface 2b side opposite to the mounting surface 2a, and the current regulators 51 to 56 have the metal base 11 It is located on the opposite side of the electrostatic chuck plate 10 and inside the side cover 4. According to this configuration, since the current regulators 51 to 56 can be accommodated in the internal space of the electrostatic chuck device 1, the electrostatic chuck device 1 can be miniaturized. Since the components are not arranged outside the electrostatic chuck device 1, it becomes easy to install the electrostatic chuck device 1 with respect to the existing plasma processing device.
  • the present invention can provide an electrostatic chuck device capable of plasma control around the focus ring.
  • the present invention can provide an electrostatic chuck that keeps the power balance between the substrate and the focus ring constant.
  • Electrostatic chuck device 2 Dielectric substrate 2a ... Mounting surface 2b ... Back surface 2c ... Side end surface 2d ... Ring suction region 3 ... Support member 3b ... Outer peripheral surface 4 ... Side cover 4a ... Upper end 4b ... Notch 4c ... Upper end face 5 ... Focus ring 6 ... Suction electrode 6a ... First electrode 6b ... Second electrode 8 ... Main feeding rod 9 ... Heater element 10 ... Electrostatic chuck plate 11 ... Metal base 11a ... Bottom surface 12a ... Power connection hole 12b ... Power connection hole 50 ... Power connection 51, 52, 53, 54, 55, 56 ... Current regulator 61, 62, 63, 64, 65, 66 ...

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Abstract

ウエハが載置される載置面を有する誘電体基板と、誘電体基板の内部に位置する電極とを有する静電チャックプレートと、静電チャックプレートの外周部に設置され、載置面を囲むフォーカスリングと、電極と電源とを接続する電源接続部と、を備える静電チャック装置。静電チャックプレートは、平面視で載置面と重なる領域に位置する第１電極と、平面視でフォーカスリングと重なる領域に位置する第２電極とを有する。電源接続部は、電流調整器を介して第１電極と第２電極とを電気的に接続する電源配線を含む。

Description

静電チャック
　本発明は、静電チャック装置に関する。
　本願は、２０２０年６月２９日に、日本に出願された特願２０２０－１１１８０５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　半導体ウエハを支持する静電チャック装置として、例えば特許文献１に記載のように、金属製のサセプタ上に、フォーカスリング吸着可能な静電チャックが設置された構成が知られる。サセプタには、プラズマ生成用の電力供給装置が接続される。
特開２０１２－１３４３７５号公報
　静電チャック装置において、ウエハの周囲にフォーカスリングがある場合、使用時間の経過に伴ってフォーカスリングが薄くなる。フォーカスリングが薄くなると、プラズマと電極との間の容量が変化し、プラズマが不均一になる。そのため、例えばウエハ中心部と外周部とのエッチングレート差が大きくなったり、フォーカスリングの損耗速度が大きくなったりする課題があった。
　本発明は、フォーカスリング周辺のプラズマ制御が可能な静電チャック装置を提供することを目的とする。
　本発明の第一態様によれば、ウエハが載置される載置面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の内部に位置する電極とを有する静電チャックプレートと、前記静電チャックプレートの外周部に設置され、前記載置面を囲むフォーカスリングと、前記電極と電源とを接続する電源接続部と、を備える静電チャック装置が提供される。前記静電チャックプレートは、平面視で前記載置面と重なる領域に位置する第１電極と、平面視で前記フォーカスリングと重なる領域に位置する第２電極とを有する。前記電源接続部は、電流調整器を介して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する電源配線を含む。
　本発明の第一の態様の静電チャック装置は、以下に述べられる特徴を好ましく含む。以下の特徴は必要に応じて２つ以上を組み合わせることも好ましい。
　前記静電チャックプレートを径方向外側から囲む側面カバーを有し、前記電流調整器は、前記誘電体基板の裏面側かつ前記側面カバーの内側に位置する構成としてもよい。
　前記電流調整器は、可変抵抗を含む構成としてもよい。
　前記電流調整器は、定電流回路を含む構成としてもよい。
　前記第２電極は、前記フォーカスリングが延びる方向に沿って並ぶ複数の電極部に分割されており、各々の前記電極部は、前記電源配線を介して前記第１電極に接続される構成としてもよい。
　前記載置面と反対の裏面側から前記静電チャックプレートを支持する金属基台を有し、前記電流調整器は、前記金属基台の前記静電チャックプレートと反対側かつ前記側面カバーの内側に位置する構成としてもよい。
　本発明の１つの態様によれば、フォーカスリング周辺のプラズマ制御が可能な静電チャック装置を提供することができる。
図１は、実施形態の静電チャック装置を備えるプラズマ処理装置の好ましい例を示す概略断面図である。 図２は、静電チャックプレートを裏面側から見た概略平面図である。 図３は、電流調整器に適用可能な定電流回路を示す図である。 図４は、電流調整器に適用可能な定電流回路を示す図である。 図５は、電流調整器に適用可能な定電流回路を示す図である。
　以下、本発明の静電チャック装置の各実施形態の好ましい例について、図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせて表示する場合がある。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数や位置やサイズや部材等などについて、省略、追加、変更、置換、交換、その他の変更が可能である。
　図１は、本実施形態の静電チャック装置を備えるプラズマ処理装置の概略断面図である。図２は、静電チャックプレートを裏面側から見た平面図である。
　プラズマ処理装置１００は、真空容器１０１と、真空容器１０１の内部に固定される静電チャック装置１とを備える。真空容器１０１は、底壁１０２と、底壁１０２の外周端から上側へ延びる筒状の側壁１０３と、側壁１０３の上端に固定され底壁１０２と上下方向に対向する頂壁１０４と、を有する。
　真空容器１０１の内部空間の底部に静電チャック装置１が固定される。静電チャック装置１は、底壁１０２の内側面（図示上面）に固定される。本実施形態の静電チャック装置１は、ウエハＷが載置される載置面２ａを上側に向けた状態で真空容器１０１内に配置される。静電チャック装置１の配置形態は一例であり、他の配置形態であってもよい。
　真空容器１０１の底壁１０２は、底壁１０２を厚さ方向に貫通する開口部１０２ａと、排気口１０２ｂとを有する。静電チャック装置１は、開口部１０２ａを真空容器１０１の内側（図示上側）から塞ぐ。排気口１０２ｂは、静電チャック装置１の側方に位置する。排気口１０２ｂには、図示されない真空ポンプが接続される。
　静電チャック装置１は、ウエハＷを吸着支持する静電チャックプレート１０と、静電チャックプレート１０を支持する金属基台１１と、を備える。静電チャックプレート１０の上面の外周部には、平面視で載置面２ａ（ウエハＷ）を囲むフォーカスリング５が配置される。
　静電チャックプレート１０は、ウエハＷが載置される載置面２ａを有する誘電体基板２と、誘電体基板２の内部に位置する吸着電極６と、を有する。
　誘電体基板２は、平面視で円形状である。誘電体基板２は、機械的な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有する複合焼結体からなる。誘電体基板２を構成する誘電体材料としては、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するセラミックスが好適に用いられる。誘電体基板２を構成するセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）－炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体などが好適に用いられる。
　誘電体基板２の上面が、ウエハＷが載置される載置面２ａである。載置面２ａには、複数の突起部（図示略）が所定の間隔で形成されている。複数の突起部のそれぞれは、ウエハＷの厚さより小さい直径を有する。載置面２ａの複数の突起部がウエハＷを支持する。突起部の形は任意に選択でき、例えば円柱形等が挙げられる。
　静電チャックプレート１０は、誘電体基板２の載置面２ａの径方向外側にリング吸着領域２ｄを有する。本実施形態の場合、リング吸着領域２ｄの上面は、図示上下方向において、載置面２ａよりも低い位置にある。リング吸着領域２ｄ上にフォーカスリング５が配置される。図１に示すように、リング吸着領域２ｄに配置されたフォーカスリング５の外周部は、誘電体基板２よりも径方向外側に突出する。誘電体基板２から外側へ突出するフォーカスリング５の外周部は、後述する側面カバー４の切欠部４ｂ内に配置される。フォーカスリング５の上面の高さ位置（上下方向位置）は、載置面２ａに載置されるウエハＷの上面の高さ位置とほぼ一致する。
　フォーカスリング５は、例えば、載置面２ａに載置されるウエハＷと同等の電気伝導性を有する材料を形成材料とする。具体的には、シリコン、炭化ケイ素、石英、アルミナなどをフォーカスリング５の構成材料として用いることができる。フォーカスリング５を配置することにより、ウエハＷの周縁部において、プラズマに対する電気的な環境をウエハＷと概ね一致させることができる。これにより、ウエハＷの中央部と周縁部とでプラズマ処理の差や偏りが生じにくくなる。
　吸着電極６は、誘電体基板２の内部に位置する。吸着電極６は、平面視で前記載置面と重なる領域に位置する第１電極６ａと、平面視でフォーカスリング５と重なる領域に位置する第２電極６ｂとからなる。すなわち、静電チャックプレート１０は、第１電極６ａと第２電極６ｂとを有する。
　第１電極６ａは、図２に示すように、平面視で円形状である。第１電極６ａは、載置面２ａおよびウエハＷと比較してやや小さい直径を有する。第１電極６ａは、複数の電極部に分割されていてもよい。複数の電極部は、誘電体基板２の径方向に並んで配置されていてもよく、周方向に並んで配置されていてもよく、径方向および周方向の両方向に並んで配置されていてもい。
　第２電極６ｂは、図２に示すように、誘電体基板２の外周部に沿って延びる円環状である。第２電極６ｂは、誘電体基板２の周方向に並ぶ６個の電極部６１～６６からなる。６個の電極部６１～６６は、互いに同一の大きさおよび形状を有し、第１電極６ａの外周縁に沿って等間隔に並ぶ。第２電極６ｂは、リング吸着領域２ｄと重なる領域に配置され、フォーカスリング５を吸着させる。
　第２電極６ｂの分割形態は、図２に示す例に限られない。第２電極６ｂは、複数の円環状の電極部に分割されていてもよい。あるいは、６個の電極部６１～６６が、さらに径方向に分割されている形態であってもよい。
　第２電極６ｂの高さ位置（上下方向位置）は、図１に示すように、第１電極６ａの高さ位置よりも低い。本実施形態の場合、フォーカスリング５の厚さが、ウエハＷの厚さよりも大きい。誘電体基板２の載置面２ａとリング吸着領域２ｄとの間の段差は、フォーカスリング５とウエハＷとの厚さの差に相当する高さである。第１電極６ａと第２電極６ｂの高さ位置を調整することで、第１電極６ａとウエハＷとの吸着力、および第２電極６ｂとフォーカスリング５との吸着力をそれぞれ適切な範囲に調整できる。
　誘電体基板２は、裏面２ｂにおいて金属基台１１の上面に接着されている。
　金属基台１１は、平面視で円板状の金属部材である。金属基台１１は、例えば、アルミニウム合金などからなる。金属基台１１は、静電チャックプレート１０を裏面２ｂ側から支持する。金属基台１１は、金属基台１１の裏面外周部から下側へ延びる筒状の支持部材３に下側から支持される。静電チャックプレート１０と金属基台１１と支持部材３の径方向外側には、これらを囲む筒状の側面カバー４が配置される。
　金属基台１１は、内部に張り巡らされるヒータエレメント９を有する。ヒータエレメント９と金属基台１１とは、互いに絶縁されている。ヒータエレメント９には、図示略のヒータ用電源装置が接続される。ヒータエレメント９は、金属基台１１の外部に設けられていてもよい。ヒータエレメント９は、静電チャックプレート１０の内部に配置されていてもよい。ヒータエレメント９は、静電チャックプレート１０と金属基台１１との間に配置されていてもよい。
　支持部材３は、金属基台１１の下面の外周端から底壁１０２に向かって延びる円筒状である。支持部材３は、アルミナなどの絶縁材料からなる部材である。支持部材３の下端部は、底壁１０２の上面に固定される。支持部材３は、底壁１０２の開口部１０２ａの周縁に沿って配置される。支持部材３と底壁１０２との間は、例えばＯリングなどによって気密に封止される。
　支持部材３の内側の空間は、底壁１０２の開口部１０２ａを介して真空容器１０１の外側の空間と繋がる。支持部材３の内側の空間には、誘電体基板２の裏面２ｂが露出する。作業者は、底壁１０２の開口部１０２ａを通じて、誘電体基板２の裏面２ｂにアクセス可能である。
　側面カバー４は、上下方向に延びる円筒状の部材である。側面カバー４は、支持部材３の外側に被せられる。本実施形態の場合、側面カバー４は、誘電体基板２の側端面２ｃおよび支持部材３の外周面３ｂと径方向に対向する。側面カバー４は、誘電体基板２の側端面２ｃおよび支持部材３の外周面３ｂをプラズマから保護する。側面カバー４は、例えば、アルミナ、石英などからなる。側面カバー４の材質は、必要なプラズマ耐性を有する材料であれば特に限定されない。静電チャック装置１は、側面カバー４を備えない構成とすることもできる。
　側面カバー４の上端部４ａは、誘電体基板２の側方に位置する。側面カバー４は、上端部４ａの内周側の角部に、内周縁に沿って延びる切欠部４ｂを有する。切欠部４ｂの内側には、フォーカスリング５の外周部が配置される。側面カバー４の上側の端面４ｃの高さ位置（図示上下方向の位置）は、フォーカスリング５の上面の高さ位置、およびウエハＷの上面の高さ位置とほぼ一致する。
　静電チャック装置１において、静電チャックプレート１０および金属基台１１は、金属基台１１の下面１１ａに開口する電源接続孔１２ａ、および複数の電源接続孔１２ｂを有する。電源接続孔１２ａは、平面視で金属基台１１の中央部に位置する。電源接続孔１２ａは、下面１１ａから上側へ延び、第１電極６ａの下面に達する。
　複数の電源接続孔１２ｂは、６個の電極部６１～６６のそれぞれに対応して６箇所に設けられる。各々の電源接続孔１２ｂは、金属基台１１の下面１１ａから上側へ延び、それぞれ電極部６１～６６の下面に達する。本実施形態の場合、６箇所の電源接続孔１２ｂは、静電チャックプレート１０の周方向において等間隔に配置される。
　電源接続孔１２ａ、１２ｂには、円筒状の絶縁管（図示略）が埋め込まれる。絶縁管は例えばアルミナなどからなる。絶縁管の内側には、後述する電源接続部５０の電源配線１５１～１５７が挿入され、電源接続孔１２ａ、１２ｂの底部（上端）において、第１電極６ａ、６ｂに接続される。電源配線１５１～１５７は、第１電極６ａおよび第２電極６ｂに対して、例えば、半田付けまたは溶接により接続される。電源配線１５１～１５７と、第１電極６ａおよび第２電極６ｂとは、コネクタを介して接続されていてもよい。
　電源装置１１０は、図１に示すように、プラズマ励起用の高周波電源１１１と、整合器１１２と、静電吸着用の直流電源１１３と、抵抗１１４と、基板バイアス用の高周波電源１１５と、整合器１１６と、を備える。
　プラズマ励起用の高周波電源１１１は、整合器１１２を介して、金属基台１１の下面から下側へ延びる主給電棒８に電気的に接続される。主給電棒８は、例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼などからなる金属製の棒状部材である。主給電棒８の上端は、金属基台１１の下面に固定される。高周波電源１１１から出力される高周波電力は、主給電棒８を介して金属基台１１に供給される。
　静電吸着用の直流電源１１３は、抵抗１１４を介して電源配線１５０に接続される。基板バイアス用の高周波電源１１５は、整合器１１６を介して電源配線１５０に接続される。
　静電チャック装置１は、図１および図２に示すように、電源装置１１０と吸着電極６とを接続する電源接続部５０を有する。電源接続部５０は、８本の電源配線１５０～１５７と、６個の電流調整器５１～５６と、を有する。電源接続部５０は、電源配線１５０を介して電源装置１１０と接続される。本実施形態の場合、電源配線１５０は、電源装置１１０のうち、静電吸着用の直流電源１１３および基板バイアス用の高周波電源１１５と電気的に接続される。
　電源配線１５０は、ノードＮにおいて７本の電源配線１５１～１５７と電気的に接続される。なお、図１では、図面表示の便宜のために、ノードＮを２箇所に分けて表示している。６本の電源配線１５１～１５６は、図２に示すように、ノードＮから静電チャックプレート１０の外周部に向かって放射状に延びる。電源配線１５７は、図１に示すように、ノードＮから電源接続孔１２ａに挿入され、第１電極６ａに接続される。
　６本の電源配線１５１～１５６は、静電チャックプレート１０の外周部において、それぞれ異なる電源接続孔１２ｂに挿入される。電源配線１５１は、第２電極６ｂの電極部６１と電気的に接続される。同様に、電源配線１５２と電極部６２、電源配線１５３と電極部６３、電源配線１５４と電極部６４、電源配線１５５と電極部６５、電源配線１５６と電極部６６が、それぞれ電気的に接続される。
　電流調整器５１は、電源配線１５１のノードＮと第２電極６ｂとの間に接続される。同様に、電流調整器５２～５６は、それぞれ、電源配線１５２～１５６におけるノードＮと第２電極６ｂとの間に接続される。
　上記の回路構成により、第２電極６ｂの電極部６１は、電源配線１５１、１５７および電流調整器５１を介して第１電極６ａと電気的に接続される。同様に、電極部６２は電源配線１５２、１５７および電流調整器５２を介して第１電極６ａと電気的に接続される。他の電極部６３～６６についても、電源配線１５３～１５７および電流調整器５３～５６を介して、それぞれが第１電極６ａと電気的に接続される。
　すなわち、静電チャック装置１は、電流調整器５１～５６のいずれかを介して第１電極６ａと第２電極６ｂとを接続する電源配線１５１～１５７を有する。
　ノードＮには電源配線１５０を介して電源装置１１０が接続されている。したがって、直流電源１１３および高周波電源１１５から入力される電力は、電源配線１５０、１５７を介して第１電極６ａに供給される。一方、第２電極６ｂの電極部６１～６６に対しては、それぞれ電流調整器５１～５６によって電流制御された電力が、電源配線１５１～１５６を介して供給される。
　静電チャック装置１では、使用時間の経過に伴ってフォーカスリング５が薄くなる。そうすると、金属基台１１とプラズマ生成空間との間の容量が相対的に大きくなり、フォーカスリング５が配置された領域に入力される高周波パワーが大きくなる。これにより、プラズマの分布が変化し、ウエハＷにおいて中心部と外周部とのエッチングレート差が大きくなったり、フォーカスリング５の損耗速度が大きくなったりする。
　そこで、本実施形態の静電チャック装置１では、ウエハＷの下側に位置する第１電極６ａと、フォーカスリング５の下側に位置する第２電極６ｂとが電流調整器５１～５６を介して接続されており、電流調整器５１～５６よりも第１電極６ａ側に位置するノードＮにおいて、電源装置１１０に接続されている構成とした。
　この構成によれば、電流調整器５１～５６によって、電源装置１１０から第２電極６ｂに流れる電流を調整することができる。したがって、フォーカスリング５が損耗することにより第２電極６ｂに流れる電流が増加したときに、電流調整器５１～５６によって電流を抑制することで、フォーカスリング５の位置に過大な高周波パワーが入力されるのを防ぎ、良好なプラズマ分布を維持できる。本実施形態の静電チャック装置１によれば、フォーカスリング５周辺のプラズマ制御が可能である。
　図３から図５は、電流調整器５１～５６に適用可能な定電流回路を示す図である。
　図３に示す定電流回路２００は、抵抗２０１と、ＰＴＣサーミスタ（Positive Temperature Coefficient Thermistor）２０２とが並列接続された回路である。定電流回路２００において、入力端子ＩＮから出力端子ＯＵＴに流れる電流が増加すると、ＰＴＣサーミスタ２０２が自己発熱して高抵抗になり、定電流回路２００を流れる電流が減少する。定電流回路２００に流れる電流量は、抵抗２０１の大きさで調整可能である。
　定電流回路２００を電流調整器５１～５６として用いることで、電源配線１５１～１５６に流れる電流を所定の範囲内に制御できるので、フォーカスリング５の周辺でプラズマ分布が不均一になるのを抑制可能である。
　図４に示す定電流回路３００は、入力端子ＩＮ側から順に接続される第１トランジスタ３０１と、抵抗３０２と、第２トランジスタ３０３とを有する。第１トランジスタ３０１および第２トランジスタ３０３は、いずれも、Ｎチャネルディプリーションモード電界効果トランジスタである。
　第１トランジスタ３０１のドレインは入力端子ＩＮに接続されている。第１トランジスタ３０１のソースは、抵抗３０２のＩＮ側端子と第２トランジスタ３０３のゲートに接続されている。第１トランジスタのゲートは、抵抗３０２のＯＵＴ側端子と第２トランジスタ３０３のソースに接続されている。第２トランジスタ３０３のドレインは出力端子ＯＵＴに接続されている。第２トランジスタ３０３のゲートは、抵抗３０２のＩＮ側端子と第１トランジスタ３０１のソースに接続されている。
　なお、図４中に示される２つのダイオードは、第１トランジスタ３０１および第２トランジスタ３０３の寄生ダイオードである。
　定電流回路３００において、第１トランジスタ３０１は、ディプリーションモードＦＥＴであり、ノーマルオンスイッチである。入力端子ＩＮから入力される電流は、第１トランジスタ３０１のドレインからソースへ流れ、抵抗３０２に流れる。抵抗３０２の電圧降下が、第１トランジスタ３０１のゲートにバイアス電圧として入力される。これにより、第１トランジスタ３０１のゲート電位がソース電位に対して低くなり、ドレイン－ソース間に流れる電流が所定値まで減少する。なお、抵抗３０２から第２トランジスタ３０３のソースに入力される電流は、第２トランジスタ３０３の寄生ダイオードを通って出力端子ＯＵＴへ出力される。
　定電流回路３００に出力端子ＯＵＴから入力端子ＩＮに向かう電流が流れる場合には、第２トランジスタ３０３によって、定電流回路３００に流れる電流が調整される。抵抗３０２から第１トランジスタ３０１に流れる電流は、第１トランジスタ３０１の寄生ダイオードを通って入力端子ＩＮへ出力される。
　以上に説明した定電流回路３００を電流調整器５１～５６として用いることで、電源配線１５１～１５６に流れる電流を所定の範囲内に制御できる。定電流回路３００を用いる構成においても、フォーカスリング５の周辺でプラズマ分布が不均一になるのを抑制可能である。
　図５に示す定電流回路４００は、入力端子ＩＮ側から順に接続される第１トランジスタ４０１と、抵抗４０２と、第２トランジスタ４０３とを有する。さらに、定電流回路４００は、第１トランジスタ４０１のゲートと抵抗４０２のＯＵＴ側端子との間に接続される第１フォトダイオード４０４と、第２トランジスタのゲートと抵抗４０２のＩＮ側端子との間に接続される第２フォトダイオード４０５と、を有する。
　第１トランジスタ４０１および第２トランジスタ４０３は、いずれも、Ｎチャネルエンハンスメントモード電界効果トランジスタである。
　第１トランジスタ４０１のドレインは入力端子ＩＮに接続されている。第１トランジスタ４０１のソースは、抵抗４０２のＩＮ側端子と第２フォトダイオード４０５のアノードに接続されている。第１トランジスタのゲートは、第１フォトダイオード４０４のカソードに接続されている。
　第２トランジスタ４０３のソースは、抵抗４０２のＯＵＴ側端子と第１フォトダイオード４０４のアノードに接続されている。第２トランジスタ４０３のドレインは出力端子ＯＵＴに接続されている。第２トランジスタ４０３のゲートは、第２フォトダイオード４０５のカソードに接続されている。第２フォトダイオード４０５のアノードは、抵抗４０２のＩＮ側端子と第１トランジスタ４０１のソースに接続されている。
　なお、第１トランジスタ４０１および第２トランジスタ４０３は、それぞれ寄生ダイオードを有する。
　定電流回路４００は、第１フォトダイオード４０４および第２フォトダイオード４０５に光を照射する光源装置４１０により電流量を制御可能である。光源装置４１０は、発光ダイオード４１１と、発光ダイオード４１１を駆動制御する制御装置４１２とを有する。制御装置４１２は、発光ダイオード４１１の輝度を制御可能である。発光ダイオード４１１から射出される光は、例えば光ファイバを介して、第１フォトダイオード４０４および第２フォトダイオード４０５に照射される。
　定電流回路４００において、第１トランジスタ４０１は、エンハンスメントモードＦＥＴであり、ノーマルオフスイッチである。光源装置４１０から第１フォトダイオード４０４に光が照射されない状態では、第１トランジスタ４０１に電流は流れない。
　光源装置４１０から第１フォトダイオード４０４に光が照射されると、第１フォトダイオード４０４のカソード電位が第１トランジスタ４０１のゲートに入力され、第１トランジスタ４０１がオン状態となる。これにより、入力端子ＩＮから入力される電流が、第１トランジスタ４０１のドレインからソースへ流れ、抵抗４０２に流れる。
　抵抗４０２の電圧降下が、第１トランジスタ４０１のゲートにバイアス電圧として入力されることで、第１トランジスタ４０１のゲート電位がソース電位に対して低くなり、ドレイン－ソース間に流れる電流が所定値まで減少する。抵抗４０２から第２トランジスタ４０３のソースに入力される電流は、第２トランジスタ４０３の寄生ダイオードを通って出力端子ＯＵＴへ出力される。
　定電流回路４００に出力端子ＯＵＴから入力端子ＩＮに向かう電流が流れる場合には、第２トランジスタ４０３および第２フォトダイオード４０５によって、定電流回路４００に流れる電流が調整される。抵抗４０２から第１トランジスタ４０１に流れる電流は、第１トランジスタ４０１の寄生ダイオードを通って入力端子ＩＮへ出力される。
　以上に説明した定電流回路４００を電流調整器５１～５６として用いることで、電源配線１５１～１５６に流れる電流を所定の範囲内に制御できる。定電流回路４００を用いる構成においても、フォーカスリング５の周辺でプラズマ分布が不均一になるのを抑制可能である。さらに、定電流回路４００では、光源装置４１０から第１フォトダイオード４０４および第２フォトダイオード４０５に照射する光量によって、定電流回路４００に流れる電流量を制御可能である。定電流回路４００を用いることで、フォーカスリング５周辺のプラズマをより高精度に制御可能である。
　なお、本実施形態では、電流調整器５１～５６に適用可能な回路として、図３から図５に示す定電流回路を例示したが、これらの構成に限定されない。電流調整器５１～５６としては、自動または手動により電源配線１５１～１５６に流れる電流を調整可能な素子を用いることができる。例えば、電流調整器５１～５６として、バリアブルコンデンサを用いることもできる。バリアブルコンデンサの静電容量を電気的または機械的に変化させることで、電源配線１５１～１５６に流れる電流を調整し、ウエハＷおよびフォーカスリング５上のプラズマの均一性を維持することができる。
　本実施形態の静電チャック装置１では、静電チャックプレート１０を径方向外側から囲む側面カバー４を有し、電流調整器５１～５６は、誘電体基板２の裏面２ｂ側かつ側面カバー４の内側に位置する。さらに本実施形態の場合、側面カバー４の内側に筒状の支持部材３が配置されており、電流調整器５１～５６は、支持部材３の内側に位置する。
　この構成によれば、電流調整器５１～５６が静電チャック装置１の内部空間に収容されるので、静電チャック装置１をコンパクト化できる。また、静電チャック装置１の外部に構成部品が配置されないため、従来のプラズマ処理装置にも設置しやすい静電チャック装置とすることができる。
　本実施形態の静電チャック装置１では、図３に示す定電流回路２００を電流調整器５１～５６に用いることができる。すなわち、静電チャック装置１は、電流調整器５１～５６に、可変抵抗を含む構成とすることができる。
　この構成によれば、簡単な回路を用いて電流調整器を構成できる。電流調整器５１～５６を小型化しやすいので、静電チャックプレート１０の裏面に電源接続部５０を配置しやすくなる。
　本実施形態の静電チャック装置１では、図３～図５に示す定電流回路２００、３００、４００を電流調整器５１～５６に用いることができる。これらの定電流回路２００、３００、４００を電流調整器５１～５６に用いることで、電流調整器５１～５６が、フォーカスリング５の損耗に伴う電流変化を抑制するように動作する。これにより、長期間にわたりプラズマの分布状態を維持することができる。
　本実施形態の静電チャック装置１では、図２に示したように、第２電極６ｂは、フォーカスリング５が延びる方向に沿って並ぶ複数の電極部６１～６６に分割されており、各々の電極部６１～６６は、電源配線１５１～１５６を介して第１電極６ａに接続される。　この構成によれば、複数の電極部６１～６６が静電チャックプレート１０の周方向に並んでおり、それぞれの電極部６１～６６の電流を制御可能であるため、周方向においてもプラズマが不均一になるのを抑制できる。
　本実施形態の静電チャック装置１では、載置面２ａと反対の裏面２ｂ側から静電チャックプレート１０を支持する金属基台１１を有し、電流調整器５１～５６は、金属基台１１の静電チャックプレート１０と反対側かつ側面カバー４の内側に位置する。
　この構成によれば、電流調整器５１～５６を静電チャック装置１の内部空間に収容できるので、静電チャック装置１を小型化できる。静電チャック装置１の外側に構成部品が配置されないため、既存のプラズマ処理装置に対して静電チャック装置１を設置しやすくなる。
　本発明は、フォーカスリング周辺のプラズマ制御が可能な静電チャック装置を提供できる。本発明は、基板とフォーカスリングのパワーバランスを一定に保つ静電チャックを提供できる。
　１…静電チャック装置
　２…誘電体基板
　２ａ…載置面
　２ｂ…裏面
　２ｃ…側端面
　２ｄ…リング吸着領域
　３…支持部材
　３ｂ…外周面
　４…側面カバー
　４ａ…上端部
　４ｂ…切欠部
　４ｃ…上側の端面
　５…フォーカスリング
　６…吸着電極
　６ａ…第１電極
　６ｂ…第２電極
　８…主給電棒
　９…ヒータエレメント
　１０…静電チャックプレート
　１１…金属基台
　１１ａ…下面
　１２ａ…電源接続孔
　１２ｂ…電源接続孔
　５０…電源接続部
　５１，５２，５３，５４，５５，５６…電流調整器
　６１，６２，６３，６４，６５，６６…電極部　１５０，１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７…電源配線
　２００，３００，４００…定電流回路
　２０１…抵抗
　２０２…ＰＴＣサーミスタ（可変抵抗）
　３０１…第１トランジスタ
　３０２…抵抗
　３０３…第２トランジスタ
　４０１…第１トランジスタ
　４０２…抵抗
　４０３…第２トランジスタ
　４０４…第１フォトダイオード
　４０５…第２フォトダイオード
　４１０…光源装置
　４１１…発光ダイオード
　４１２…制御装置
　Ｎ…ノード
　Ｗ…ウエハ

Claims (12)

  1. 　ウエハが載置される載置面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の内部に位置する電極とを有する静電チャックプレートと、
    　前記静電チャックプレートの外周部に設置され、前記載置面を囲むフォーカスリングと、
    　前記電極と電源とを接続する電源接続部と、
    　を備える静電チャック装置であって、
    　前記静電チャックプレートは、平面視で前記載置面と重なる領域に位置する第１電極と、平面視で前記フォーカスリングと重なる領域に位置する第２電極とを有し、
    　前記電源接続部は、電流調整器を介して前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する電源配線を含む、
    　静電チャック装置。
  2. 　前記静電チャックプレートを径方向外側から囲む側面カバーを有し、
    　前記電流調整器は、前記誘電体基板の裏面側かつ前記側面カバーの内側に位置する、
    　請求項１に記載の静電チャック装置。
  3. 　前記電流調整器は、可変抵抗を含む、
    　請求項１または２に記載の静電チャック装置。
  4. 　前記電流調整器は、定電流回路を含む、
    　請求項１または２に記載の静電チャック装置。
  5. 　前記第２電極は、前記フォーカスリングが延びる方向に沿って並ぶ複数の電極部に分割されており、
    　各々の前記電極部は、前記電源配線を介して前記第１電極に接続される、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
  6. 　前記載置面と反対の裏面側から前記静電チャックプレートを支持する金属基台を有し、　前記電流調整器は、前記金属基台の前記静電チャックプレートと反対側かつ前記側面カバーの内側に位置する、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
  7. 　前記第１電極は平面視で円形状の電極であり、
    　前記第２電極は、前記誘電体基板の外周部に沿って延びる、複数に分割された円環状の電極である、
    　請求項１に記載の静電チャック装置。
  8. 　前記第２電極は、互いに同一の大きさと形状を有する、
    　請求項１に記載の静電チャック装置。
  9. 　前記電流調整器は、抵抗と、ＰＴＣサーミスタとが、並列接続された、定電流回路である、
    　請求項１に記載の静電チャック装置。
  10. 　前記電流調整器は、第１トランジスタと、抵抗と、第２トランジスタとがこの順で接続された、定電流回路であり、
    　前記第１トランジスタのドレインは入力端子側に配置され、
    　前記第１トランジスタのソースは、前記抵抗のＩＮ側端子と前記第２トランジスタのゲートに、接続されており、
    　前記第１トランジスタのゲートは、前記抵抗のＯＵＴ側端子と前記第２トランジスタのソースに接続されており、
    　前記第２トランジスタのドレインは出力側に配置され、
    　前記第２トランジスタのゲートは、前記抵抗のＩＮ側端子と前記第１トランジスタのソースに接続されている、
    　請求項１に記載の静電チャック装置。
  11. 　前記定電流回路は、前記第１トランジスタのゲートと前記抵抗のＯＵＴ側端子との間に接続される第１フォトダイオードと、前記第２トランジスタのゲートと前記抵抗のＩＮ側端子との間に接続される第２フォトダイオードと、を有し、
    　前記第１トランジスタのソースは、前記抵抗のＩＮ側端子と前記第２フォトダイオードのアノードに接続され、
    　前記第１トランジスタのドレインは入力側に配置され、
    　前記第１トランジスタのゲートは、前記第１フォトダイオードのカソードに接続され、
    　前記第２トランジスタのソースは、前記抵抗のＯＵＴ側端子と前記第１フォトダイオードのアノードに接続され、
    　前記第２トランジスタのドレインは出力側に配置され、
    　前記第２トランジスタのゲートは、前記第２フォトダイオードのカソードに接続され、
    　前記第２フォトダイオードのアノードは、前記抵抗のＩＮ側端子と前記第１トランジスタのソースに接続されている、
    　請求項１０に記載の静電チャック装置。
  12. 　前記定電流回路は、前記第１フォトダイオードおよび前記第２フォトダイオードに光を照射する光源装置により、電流量を制御可能である、
    　請求項１１に記載の静電チャック装置。
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