WO2022230728A1 - 下部電極機構、基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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induction heating
magnetic field
lower electrode
substrate
electrode mechanism
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直樹 松本
充敬 大秦
昌孝 増山
直輝 三原
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東京エレクトロン株式会社
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    • 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 disclosure relates to a lower electrode mechanism, a substrate processing apparatus, and a substrate processing method.
  • Patent Document 1 discloses a heater power supply electrically connected to a heating element provided in a mounting table that supports an object to be processed through a heater power supply line, and a heater power supply is provided from the heating element toward the heater power supply.
  • a plasma processing apparatus is disclosed in which high-frequency noise entering the heater power supply line is attenuated or blocked by a filter provided on the heater power supply line.
  • the technology according to the present disclosure provides a lower electrode mechanism capable of wirelessly heating a heating element provided in an electrostatic chuck that attracts and holds a substrate.
  • One aspect of the present disclosure is a lower electrode mechanism used for plasma processing, comprising: a base portion to which high-frequency power is applied during the plasma processing; a dielectric portion disposed on an upper surface of the base portion; a heating mechanism, wherein the induction heating mechanism includes an induction heating element that is heated by an induced magnetic field, and a magnetic field generator that is provided inside the base and generates the induced magnetic field.
  • a lower electrode mechanism capable of wirelessly heating a heating element provided in an electrostatic chuck that attracts and holds a substrate.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a plasma processing system according to this embodiment;
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a substrate support according to this embodiment;
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the principle of operation of a heating mechanism.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a substrate support according to another embodiment; It is a schematic sectional drawing which shows the example of arrangement
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another arrangement example of the heating mechanism;
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an arrangement example of a heating mechanism with respect to a substrate support;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the heating mechanism;
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an operation example of the heating mechanism shown in FIG. 8;
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a substrate support according to another embodiment;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the heating mechanism;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the heating mechanism;
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a substrate support according to another embodiment;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the heating mechanism;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another arrangement example of the heating mechanism;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another arrangement example of the heating mechanism;
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a configuration example of a substrate support according to another embodiment;
  • a semiconductor substrate supported by a substrate support (hereinafter simply referred to as "substrate") is etched by exciting a processing gas supplied in a chamber to generate plasma.
  • Various plasma treatments such as treatment, film formation, and diffusion are performed.
  • a substrate support that supports the substrate is provided with an electrostatic chuck that attracts and holds the substrate on a mounting surface by, for example, Coulomb force.
  • the temperature distribution of the substrate to be processed is adjusted, for example, by adjusting the surface temperature of the electrostatic chuck to correct the heat transfer amount distribution from the electrostatic chuck.
  • a plurality of heating elements for example, heaters
  • a plurality of heating elements defined by the heating elements are provided inside the electrostatic chuck.
  • the surface temperature of the substrate is adjusted for each temperature control area.
  • power supply cables corresponding to the number of temperature control regions are required, and these power supply cables occupy the space below the electrostatic chuck. I had a problem.
  • part of the high frequency applied to the substrate support from the RF (Radio Frequency) power supply during plasma generation enters the power supply cable connected to the heating element as common mode noise, resulting in abnormal discharge and high frequency power. Backflow may occur.
  • RF Radio Frequency
  • the lower the frequency of the RF the larger the coil of the RF cut filter, that is, the higher the impedance.
  • the RF cut filter since the RF cut filter has frequency characteristics, in order to properly remove the noise component from the power supply cable, the RF cut filter should be selected according to the frequency of the applied RF power to optimize the noise component removal capability. need to be transformed.
  • RF power of different frequencies since RF power of different frequencies is applied according to the plasma processing process, it has been very difficult to remove all noise components with a single RF cut filter. In other words, in order to properly remove noise components, it is necessary to provide a plurality of RF cut filters on the power supply cable, and the problem of occupation of the space below the electrostatic chuck becomes even more pronounced.
  • Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus in which an RF cut filter (filter unit) for attenuating or blocking such noise components (high frequency noise) is provided on a power supply cable (line) of a heating element.
  • RF cut filter filter unit
  • Patent Document 1 does not mention that the space below the electrostatic chuck is occupied by the power supply cable and the RF cut filter as described above, and there is room for improvement from this point of view.
  • the technology according to the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides a lower electrode mechanism capable of wirelessly heating a heating element provided in an electrostatic chuck that attracts and holds a substrate.
  • a plasma processing system provided with a substrate support as a lower electrode mechanism according to this embodiment will be described below with reference to the drawings.
  • elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the outline of the configuration of the plasma processing system according to this embodiment.
  • the plasma processing system includes a capacitively coupled plasma processing apparatus 1 and a controller 2.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a gas supply section 20 , a power supply 30 and an exhaust system 40 .
  • the plasma processing apparatus 1 also includes a substrate support 11 and a gas inlet.
  • a substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 .
  • the gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 .
  • the gas introduction section includes a showerhead 13 .
  • a showerhead 13 is positioned above the substrate support 11 . In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 .
  • the plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space 10s.
  • Side wall 10a is grounded.
  • showerhead 13 and substrate support 11 are electrically isolated from plasma processing chamber 10 .
  • the substrate support 11 includes a body member 111 and a ring assembly 112 as a lower electrode mechanism.
  • the top surface of body member 111 has a central region 111a (substrate support surface) for supporting a substrate (wafer) W and an annular region 111b (ring support surface) for supporting ring assembly 112 .
  • the annular region 111b surrounds the central region 111a in plan view.
  • Ring assembly 112 includes one or more annular members, at least one of which is an edge ring.
  • the body member 111 includes a base 113 and an electrostatic chuck 114 as a dielectric portion.
  • the base 113 includes a body member 113a and a lid member 113b.
  • the main body member 113a and the lid member 113b are laminated and joined via an adhesive member (not shown).
  • the main body member 113a is made of a non-magnetic conductive member such as an Al alloy.
  • the conductive member of body member 113a functions as a lower electrode.
  • a concave portion 113c is formed on the upper surface of the main body member 113a, which is the surface to which the lid member 113b is joined.
  • An induction heating (IH) coil 115a which will be described later, is arranged inside the recess 113c.
  • a channel C is formed inside the body member 113a.
  • a heat transfer medium (temperature control fluid) from a chiller unit (not shown) is circulated and supplied to the flow path C. As shown in FIG. By circulating the heat transfer medium in the flow path C, the ring assembly 112, the electrostatic chuck 114, which will be described later, and the substrate W are adjusted to desired temperatures.
  • a coolant such as cooling water can be used as the heat transfer medium.
  • the channel C is formed below the central region 111a (substrate W) of the body member 113a is illustrated as an example, but the channel C corresponds to the ring assembly 112. It may be further formed below the annular region 111b.
  • the lid member 113b is made of a non-magnetic conductive member such as an Al alloy.
  • the lid member 113b is formed, for example, in a disc shape having substantially the same diameter as the main body member 113a, and is joined to the upper surface of the main body member 113a so as to close the concave portion 113c formed in the main body member 113a.
  • the lid member 113b can function as the top surface of the recess 113c formed in the body member 113a.
  • the base 113 acts as a casing that houses an induction heating coil 115a, which will be described later, and suppresses high-frequency waves from the RF power supply 31, which will be described later, from entering the induction heating coil 115a.
  • the thickness of the cover member 113b is such that the induced magnetic field M from the induction heating coil 115a, which will be described later, can pass through, but the high frequency from the RF power source 31 does not pass through. More specifically, it is desirable that the thickness of the lid member 113b is equal to or greater than the skin effect (skin depth) at the high frequency from the RF power source 31 and can block the high frequency.
  • the electrostatic chuck 114 is laminated and joined to the upper surface of the base 113 (more specifically, the lid member 113b) via an adhesive member (not shown), for example.
  • the upper surface of the electrostatic chuck 114 has the aforementioned central region 111a and annular region 111b.
  • a first electrode 114a for attracting and holding the substrate W and a second electrode 114b for attracting and holding the ring assembly 112 are provided inside the electrostatic chuck 114.
  • a magnetic body 115b which will be described later, is provided inside the electrostatic chuck 114.
  • the electrostatic chuck 114 is configured by sandwiching a first electrode 114a, a second electrode 114b, and a magnetic body 115b between a pair of dielectric films made of a non-magnetic dielectric such as ceramics.
  • FIG. 2 shows an example in which the central region 111a that holds the substrate W on the upper surface and the annular region 111b that holds the ring assembly 112 on the upper surface of the electrostatic chuck 114 are integrally configured.
  • the configuration of electrostatic chuck 114 is not limited to this, and central region 111a and annular region 111b of electrostatic chuck 114 may be configured independently. By configuring the central region 111a and the annular region 111b independently in this way, the substrate W and the ring assembly 112 can be thermally separated, and the temperature can be adjusted independently.
  • a heating mechanism 115 as an induction heating mechanism for heating at least one of the ring assembly 112, the electrostatic chuck 114 and the substrate W is provided.
  • the heating mechanism 115 includes a plurality of induction heating coils 115a arranged inside the recess 113c of the body member 113a, and a plurality of magnetic bodies arranged inside the electrostatic chuck 114 corresponding to each of the induction heating coils 115a. 115b.
  • a power source 117 for heating is connected to the induction heating coil 115a as a magnetic field generator through an inverter circuit 116.
  • the induction heating coil 115a generates an induction magnetic field M inside the base 113 as shown in FIG.
  • the inverter circuit 116 controls the frequency of power applied from the heating power source 117 to the induction heating coil 115a. Specifically, for example, the AC 50/60 Hz from the heating power source 117 is converted into a high frequency of several tens of kHz or higher (for example, 100 kHz to 2 MHz). Any AC (Alternating Current) power supply such as a general commercial AC power supply can be used as the heating power supply 117 . Only one inverter circuit 116 and one heating power source 117 may be connected to the substrate support 11 as shown in FIG. A plurality may be provided for each region.
  • the magnetic body 115b as an induction heating element is made of, for example, a magnetic metal material (for example, a material containing iron such as carbon steel, silicon iron, stainless steel, permalloy, ferrite, etc.).
  • a magnetic metal material for example, a material containing iron such as carbon steel, silicon iron, stainless steel, permalloy, ferrite, etc.
  • an induced current I eddy current
  • the magnetic body 115b Due to the induced current I, the magnetic body 115b generates Joule heat according to the resistance value of the magnetic body 115b.
  • heat is generated due to hysteresis loss (loss caused by friction between Fe molecules) caused in the magnetic material 115b by the induced magnetic flux generated from the induction heating coil 115a.
  • the induction heating element does not have to be a metallic material having magnetism, as long as it is a material that can generate sufficient heat by Joule heating due to eddy current.
  • it may be aluminum, tungsten, tin, titanium, carbon, silicon, silicon carbide.
  • the induction magnetic field M from the induction heating coil 115a reaches the inside of the electrostatic chuck 114 in order to appropriately heat the magnetic body 115b by the induction magnetic field M emitted from the induction heating coil 115a. It is necessary that the magnetic body 115b be arranged in the range.
  • the magnetic body 115b is arranged as low as possible (on the side of the base 113) inside the electrostatic chuck 114, and the distance between the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b is should be small.
  • a concave portion 114c may be formed in the lower surface of the electrostatic chuck 114, and the magnetic body 115b may be arranged inside the concave portion 114c.
  • the magnetic body 115b may be arranged on the upper surface of the base 113 (more specifically, the lid member 113b).
  • the induction heating coil 115a is provided with a core material made of a material with high magnetic permeability.
  • the emitted induced magnetic field M may be enhanced.
  • the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b are at least partially overlapped in plan view. Therefore, preferably, as shown in FIG. 6, the entire surface of the induction heating coil 115a overlaps with the magnetic body 115b.
  • the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b so as to overlap each other in this manner, the induced magnetic field M emitted from the induction heating coil 115a is appropriately applied to the magnetic body 115b, causing the magnetic body 115b to generate heat. be able to.
  • the induction heating can be performed without leaking the induced magnetic field M emitted at least upward from the induction heating coil 115a. can be used.
  • the plasma processing apparatus 1 in order to improve the uniformity of the process characteristics for the substrate W, it is required to appropriately adjust the in-plane temperature distribution of the substrate W during plasma processing. In other words, it is required that the in-plane temperature of the substrate W can be adjusted independently for each of the plurality of temperature control regions.
  • a plurality of induction heating coils 115a and a plurality of magnetic bodies 115b are provided inside the substrate support 11 according to this embodiment, as described above. Specifically, as shown in FIG. 7, a plurality of induction heating coils 115a and magnetic bodies 115b are provided inside the substrate support 11 at desired intervals. In this way, a plurality of induction heating coils 115a and magnetic bodies 115b are provided inside the substrate support 11, and the inverter circuit 116 controls the temperature of each induction heating coil 115a (or a group of induction heating coils 115a). By adjusting the frequency of the high-frequency power applied to each region, the surface temperature distribution (in-plane temperature of the substrate W) of the electrostatic chuck 114 can be appropriately adjusted.
  • a movable mechanism may be further provided to bring a part of the magnetic field generating section closer to or away from the induction heating element.
  • an actuator Ac may be connected to the center of the induction heating coil 115a.
  • the induction heating coil 115a is covered with an insulating film Fm such as a polyimide film, and the actuator Ac and the induction heating coil 115a are insulated.
  • the actuator Ac may be made of an insulator such as quartz to be insulated from the induction heating coil 115a.
  • the tip of the actuator Ac is adhered to the insulating film Fm, and by driving the actuator Ac, a part of the induction heating coil 115a (in the example shown in FIG. 115b).
  • a portion (central portion) of the induction heating coil 115a approaches the magnetic body 115b, so that the adjacent portion (central portion) of the magnetic body 115b is heated more strongly than the spaced portion (end portion) of the magnetic body 115b.
  • the separated part (center) of the magnetic body 115b is heated weaker than the adjacent part (end) of the magnetic body 115b. be done.
  • each magnetic field generator may be provided with a movable mechanism, or only some of the magnetic field generators may be provided with a movable mechanism. good.
  • a movable mechanism may be provided for each temperature control area formed by a group of magnetic field generators or only a part of the temperature control area formed by a group of magnetic field generators.
  • the magnetic body 115b provided inside the electrostatic chuck 114 is electrically connected to the induction heating coil 115a provided inside the main body member 113a.
  • the number of power supply cables can be reduced in this way, the number of RF cut filters provided in conjunction with the power supply cables can be further reduced, and occupation of the space below the electrostatic chuck 114 can be further suppressed.
  • the electrostatic chuck 114 is not provided with any magnetic member other than the magnetic material 115b, and the electrostatic chuck 114 itself is made of a non-magnetic dielectric material such as ceramics. Consists of Therefore, the induction magnetic field M generated by the induction heating coil 115a can selectively heat only the magnetic body 115b, which is a heating body.
  • the substrate support 11 has a heat transfer gas supply unit configured to supply a heat transfer gas (backside gas) between the back surface of the substrate W and the top surface of the electrostatic chuck 114.
  • a heat transfer gas backside gas
  • the showerhead 13 is configured to introduce at least one process gas from the gas supply 20 into the plasma processing space 10s.
  • the showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas introduction ports 13c.
  • the processing gas supplied from the gas supply unit 20 to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c.
  • showerhead 13 also includes a conductive member.
  • a conductive member of the showerhead 13 functions as an upper electrode.
  • the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injectors) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.
  • SGI Side Gas Injectors
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22 .
  • gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to showerhead 13 .
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller.
  • gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of at least one process gas.
  • Power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • the RF power supply 31 applies at least one RF signal (RF power), such as a source RF signal and a bias RF signal, to a conductive member (lower electrode) of the substrate support 11 and/or a conductive member (upper electrode) of the showerhead 13 . electrodes).
  • RF power source 31 may function as at least part of a plasma generator configured to generate a plasma from one or more process gases in plasma processing chamber 10 .
  • a bias RF signal to the lower electrode, a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b.
  • the first RF generator 31a is coupled to the lower electrode and/or the upper electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency within the range of 13 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies.
  • One or more source RF signals generated are provided to the bottom electrode and/or the top electrode.
  • a second RF generator 31b is coupled to the lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the bias RF signal has a lower frequency than the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. One or more bias RF signals generated are provided to the bottom electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • the bias RF signal supplied from the RF power supply 31 to the lower electrode conventionally has a risk of entering as common mode noise into the power supply cable connecting a heating element (for example, a heater) and the power supply for the heating element. rice field.
  • the heating mechanism 115 is not provided with a power supply cable as described above, and the magnetic body 115b is wirelessly heated, so noise does not enter the power supply cable.
  • Power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to plasma processing chamber 10 .
  • the DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b.
  • the first DC generator 32a is connected to the bottom electrode and configured to generate a first DC signal.
  • the generated first bias DC signal is applied to the bottom electrode.
  • the first DC signal may be applied to another electrode, such as an attracting electrode within electrostatic chuck 114 .
  • the second DC generator 32b is connected to the upper electrode and configured to generate the second DC signal.
  • the generated second DC signal is applied to the upper electrode.
  • at least one of the first and second DC signals may be pulsed. Note that the first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, and the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b. good.
  • the exhaust system 40 may be connected to a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example.
  • Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The internal pressure of the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve.
  • Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.
  • the controller 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 .
  • the control unit 2 may include, for example, a computer 2a.
  • the computer 2a may include, for example, a processing unit (CPU: Central Processing Unit) 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations based on programs stored in storage unit 2a2.
  • the storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • the plasma processing system may be an inductively coupled plasma (ICP), an electron-cyclotron-resonance plasma (ECR plasma), a helicon wave excited plasma (HWP), or a surface wave plasma (SWP). It may have a processing apparatus including a plasma generation unit such as Plasma. Also, processing apparatus including various types of plasma generators may be used, including alternating current (AC) plasma generators and direct current (DC) plasma generators.
  • ICP inductively coupled plasma
  • ECR plasma electron-cyclotron-resonance plasma
  • HWP helicon wave excited plasma
  • SWP surface wave plasma
  • processing apparatus including various types of plasma generators may be used, including alternating current (AC) plasma generators and direct current (DC) plasma generators.
  • the recess 113c is formed in the upper surface of the main body member 113a of the substrate support 11, and the induction heating coil 115a is arranged inside the recess 113c.
  • the configuration of the substrate support 11 is not limited to this.
  • a recess 113c instead of the upper surface of the body member 113a, a recess 113c may be formed in the lower surface of the lid member 113b, and the induction heating coil 115a may be arranged inside the recess 113c.
  • the body member 113a and the lid member 113b of the substrate support 11 are configured separately, but the body member 113a and the lid member 113b may be configured integrally.
  • ⁇ Substrate processing method by plasma processing apparatus> an example of a method for processing the substrate W in the plasma processing apparatus 1 configured as described above will be described.
  • arbitrary plasma processing such as etching processing, film forming processing, and diffusion processing is performed on the substrate W according to the purpose.
  • the substrate W is loaded into the plasma processing chamber 10 and placed on the electrostatic chuck 114 of the substrate support 11 .
  • a voltage is applied to the first electrode 114a of the electrostatic chuck 114, thereby attracting and holding the substrate W to the electrostatic chuck 114 by electrostatic force.
  • the substrate W attracted and held by the electrostatic chuck 114 is subjected to the desired plasma processing while the in-plane temperature distribution is adjusted by the operation of the heating mechanism 115 provided inside the substrate support 11 .
  • high-frequency power is applied from the heating power source 117 to the induction heating coil 115a to generate an induced magnetic field M, thereby inducing an induced current I (eddy current) on the surface of the magnetic material 115b, for example, to Plasma processing is performed while the magnetic body 115b is induction-heated and the surface temperature of the substrate support 11 (electrostatic chuck 114) on which the substrate W is supported is adjusted.
  • the temperature adjustment method by the heating mechanism 115 will be explained in more detail.
  • the surface temperature distribution of the substrate W is measured over time by a temperature sensor (not shown). Further, the target surface temperature of the substrate W during the plasma processing is output to the control unit 2 in advance according to, for example, the processing result and surface state of the substrate W in the previous process.
  • the control unit 2 According to the difference between the surface temperature of the substrate W measured by a temperature sensor (not shown) and the target temperature of the substrate W previously output to the control unit 2, The amount of current (the frequency of the high-frequency power) supplied to the induction heating coil 115 a is adjusted (feedback controlled) by the inverter circuit 116 . The amount of current supplied to the induction heating coil 115a, which is necessary for correcting the correlation between the current and the temperature, that is, the difference between the target temperature and the measured temperature, is acquired in advance by an arbitrary method, and the control unit 2 is output to
  • the correction of the difference value between the target temperature and the measured temperature is performed for each induction heating coil 115a (or a temperature control region formed by a group of induction heating coils 115a) as described above, so that the substrate W The entire surface of the can be appropriately adjusted to the target temperature.
  • the correlation between the current and the temperature described above may change due to, for example, the heating mechanism 115, a temperature sensor (not shown), or other members due to individual differences or deterioration over time. Therefore, in order to correct the influence of such deterioration over time, it is desirable that the correlation between the current and the temperature is appropriately calibrated when the plasma processing apparatus 1 is started up or during maintenance.
  • the timing of starting adjustment of the surface temperature of the substrate support 11 is not particularly limited, and the temperature adjustment may be started after the substrate W is attracted and held by the electrostatic chuck 114. However, the temperature adjustment may be started before the substrate W is held by suction.
  • the inside of the plasma processing chamber 10 is then decompressed to a predetermined degree of vacuum.
  • the processing gas is supplied from the gas supply unit 20 to the plasma processing space 10 s through the shower head 13 .
  • the source RF power for plasma generation is supplied from the first RF generator 31a to the lower electrode, thereby exciting the processing gas and generating plasma.
  • bias RF power may be supplied from the second RF generator 31b.
  • the target plasma processing is performed on the substrate W by the action of the generated plasma.
  • the supply of the source RF power from the first RF generator 31a and the supply of the processing gas from the gas supply unit 20 are stopped. If the bias RF power is supplied during plasma processing, the supply of the bias RF power is also stopped.
  • the temperature adjustment of the substrate W by the heating mechanism 115 and the adsorption and holding of the substrate W by the electrostatic chuck 114 are stopped, and the substrate W after plasma processing and the electrostatic chuck 114 are neutralized. Thereafter, the substrate W is detached from the electrostatic chuck 114 and unloaded from the plasma processing apparatus 1 . Thus, a series of plasma processing is completed.
  • the heating mechanism 115 for adjusting the temperature of the substrate W is composed of the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b. Heat can be generated wirelessly by the induced magnetic field M emitted from the coil 115a. That is, it is not necessary to connect a power supply cable to the magnetic body 115b as in the conventional art, and the number of power supply cables arranged in the lower space of the substrate support 11 (electrostatic chuck 114) can be greatly reduced. It is possible to suppress occupation of the space and effectively utilize the lower space.
  • the RF cut filter which is conventionally provided along with the power supply cable can be further omitted. Thereby, occupation of the space under the substrate support 11 (electrostatic chuck 114) can be further suppressed.
  • the RF cut filter has frequency characteristics, conventionally, when RF power of different frequencies is applied to the substrate support 11 from an RF power supply, a plurality of RF cut filters are used to remove noise components of these different frequencies. A filter had to be provided. However, in this embodiment, even if RF powers of different frequencies are applied to the substrate support 11 in this way, since the power supply cable is omitted, there is no need to provide an RF cut filter.
  • the induction heating coil 115a is arranged inside the recess 113c formed in the base 113 made of, for example, an Al alloy, and a lid made of, for example, an Al alloy is placed above the recess 113c. It is closed by the member 113b.
  • the base 113 acts as a casing that houses the induction heating coil 115a inside.
  • a plurality of induction heating coils 115a and magnetic bodies 115b are arranged inside the substrate support 11, and each induction heating coil 115a (or a group of induction heating coils) is arranged.
  • the surface temperature distribution of the electrostatic chuck 114 (in-plane temperature of the substrate W) can be appropriately adjusted by adjusting the frequency of the high-frequency power applied to each temperature control region formed by 115a.
  • a magnetic shield 118 that reflects and absorbs the induced magnetic field M may be provided around the induction heating coil 115a.
  • a plate-like member having a relative magnetic permeability ⁇ >1, such as stainless steel, can be preferably selected.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing an installation example of the magnetic shield 118.
  • the magnetic shield 118 is formed along the side wall surface of the recessed portion 113c of the base 113 so as to be at least larger than the induction heating coil 115a in the height direction.
  • the magnetic shield 118 is arranged such that its upper end position is at least higher than the upper end position of the induction heating coil 115a.
  • the induced magnetic field M emitted from the induction heating coil 115a is suppressed from leaking in the adjacent direction, the interference of the induced magnetic field M is suppressed, and the magnetic body 115b (substrate W) can be appropriately heated. .
  • the magnetic shield 118 may be further provided along the bottom surface of the recess 113c of the base 113. As shown in FIG. 12, the magnetic shield 118 along the bottom surface of the recess 113c in this way, the emission of the induced magnetic field M downward from the induction heating coil 115a is suppressed, and the conductor provided below the electrostatic chuck 114 is a dielectric. Heat generation is suppressed. Part of the induced magnetic field M emitted downward from the induction heating coil 115a is reflected upward (toward the magnetic body 115b). As a result, the directivity of the induced magnetic field M toward the magnetic body 115b can be improved, and the heating efficiency of the magnetic body 115b (substrate W) can be improved.
  • the magnetic shield 118 is provided on the side and/or below the induction heating coil 115a to improve the directivity of the induced magnetic field M particularly upward. If it is desired to improve the performance, the installation position of the magnetic shield 118 may be changed as appropriate.
  • the heating mechanism 115 is configured by arranging a plurality of induction heating coils 115a and magnetic bodies 115b in the plane of the substrate support 11. , the configuration of the heating mechanism 115 is not limited to this.
  • only one induction heating coil 115a and magnetic body 115b may be arranged in such a size that the entire surface of the substrate W can be heated. Even in such a case, since it is not necessary to connect the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b with a power supply cable or the like, the installation of the RF cut filter is omitted, and the substrate support 11 (electrostatic chuck 114) is removed. Occupation of lower space can be suppressed. In addition, since connection by a power supply cable or the like is omitted in this way, the high frequency applied from the RF power supply 31 to the substrate support 11 is suppressed from entering the wiring system of the heating mechanism 115 as a noise component.
  • the in-plane temperature distribution of the substrate W is controlled for each temperature control region as described above. I can't. From this point of view, it is desirable that a plurality of, if possible, a large number of induction heating coils 115a and magnetic bodies 115b are arranged side by side in the plane of the substrate support 11 .
  • the substrate support 11 may be provided with a filter (not shown) for removing noise components caused by such parasitic capacitance.
  • a plurality of magnetic bodies 115b are arranged in a one-to-one correspondence with each of the plurality of induction heating coils 115a in the plane of the substrate support 11. placed.
  • the induction heating coils 115a and the magnetic bodies 115b are arranged in the same number in the plane of the substrate support 11, but the number of the induction heating coils 115a and the magnetic bodies 115b is not limited to this. .
  • one magnetic body 115b may be induction-heated by a plurality of (two in the illustrated example) induction heating coils 115a.
  • the number of magnetic bodies 115b arranged inside the substrate support 11 can be reduced, and the cost for installing the heating mechanism 115 can be reduced.
  • the induction heating coil 115a is formed of a circular coil member in plan view
  • the magnetic body 115b is formed of a rectangular plate member in plan view. is not limited to this as long as the magnetic body 115b can generate heat by induction heating. That is, for example, the induction heating coil 115a may be formed in a rectangular shape in plan view, or may be configured by a plate member. Also, the magnetic body 115b may be formed in a circular shape in plan view, or may be configured by a coil member. Also, the shape of the recess 113c formed on the upper surface of the base 113 is not particularly limited, and may be changed as appropriate in order to dispose the induction heating coil 115a inside.
  • the heating mechanism 115 (the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b) may be arranged concentrically with the substrate support 11 in plan view. In such a case, for example, as shown in FIG. 15, the arrangement may be determined so that the areas of the temperature control regions handled by the heating mechanisms 115 are substantially uniform. Further, for example, if there is a temperature control region (in the illustrated example, the radially outer side of the substrate W) that is desired to be controlled particularly finely, the area of each temperature control region may be changed as shown in FIG.
  • the induction heating coil 115a and the magnetic body 115b can be configured in any shape.
  • the shape of the magnetic body 115b is preferably a shape (for example, a rectangular arrangement or a honeycomb arrangement) that can be evenly spread over the entire surface of the electrostatic chuck 114 (substrate W).
  • an insulating layer In may be formed between the base 113 and the electrostatic chuck 114 .
  • the heat insulating layer In may be composed of a vacuum heat insulating space formed by providing a sealing member S between the base 113 and the electrostatic chuck 114 as shown in FIG.
  • An arbitrary heat insulating member is provided between 113 and electrostatic chuck 114 (it may be configured by omitting the illustration.
  • the base 113 and the electrostatic chuck 114 are thermally separated. As a result, heat transfer between the electrostatic chuck 114 whose temperature is increased by induction heating and the base 113 is suppressed, that is, the electrostatic chuck 114 (substrate W) can be heated more efficiently by the magnetic body 115b.
  • the heat insulating layer In is composed of a vacuum heat insulating space as shown in FIG. 17, a heat transfer fluid (for example, brine or gas) may be configured to flow through the vacuum heat insulating space.
  • the vacuum insulation space includes a fluid supply section (not shown) that supplies heat transfer fluid to the vacuum insulation space and a fluid discharge section (not shown) that discharges the heat transfer fluid from the vacuum insulation space. ) may be connected.
  • the base 113 and the electrostatic chuck 114 are thermally separated, and the magnetic body 115b is separated.
  • the generated heat can efficiently heat the electrostatic chuck 114 (substrate W).
  • the base 113 and the electrostatic chuck 114 are thermally connected by the heat transfer fluid. That is, heat is transferred from the heated electrostatic chuck 114 to the base 113 via the heat transfer fluid, thereby cooling the electrostatic chuck 114 .
  • the cooling can be performed more appropriately.
  • the surface temperature of the electrostatic chuck 114 (the temperature of the substrate W) can be adjusted more appropriately, that is, the substrate W can be plasma-processed more appropriately.

Abstract

プラズマ処理に用いられる下部電極機構であって、前記プラズマ処理に際して高周波電力が印加される基台部と、前記基台部の上面に配置される誘電体部と、誘導加熱機構と、を有し、前記誘導加熱機構は、誘導磁界により加熱される誘導発熱体と、前記基台部の内部に設けられ、前記誘導磁界を発生させる磁界発生部と、を備える。

Description

下部電極機構、基板処理装置及び基板処理方法
　本開示は、下部電極機構、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
　特許文献１には、被処理体を支持する載置台の中に設けられる発熱体にヒータ給電ラインを介して電気的に接続されるヒータ電源を有し、前記発熱体から前記ヒータ電源に向かって前記ヒータ給電ラインに入ってくる高周波ノイズを、前記ヒータ給電ライン上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置が開示されている。
特開２０１５－１７３０２７号公報
　本開示にかかる技術は、基板を吸着保持する静電チャック中に設けられる発熱体を、ワイヤレスで発熱可能な下部電極機構を提供する。
　本開示の一態様は、プラズマ処理に用いられる下部電極機構であって、前記プラズマ処理に際して高周波電力が印加される基台部と、前記基台部の上面に配置される誘電体部と、誘導加熱機構と、を有し、前記誘導加熱機構は、誘導磁界により加熱される誘導発熱体と、前記基台部の内部に設けられ、前記誘導磁界を発生させる磁界発生部と、を備える。
　本開示によれば、基板を吸着保持する静電チャック中に設けられる発熱体を、ワイヤレスで発熱可能な下部電極機構を提供できる。
本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成例を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる基板支持体の構成例を示す縦断面図である。 加熱機構の作動原理を示す説明図である。 他の実施形態にかかる基板支持体の構成例を示す縦断面図である。 加熱機構の配置例を示す概略断面図である。 加熱機構の他の配置例を示す概略断面図である。 基板支持体に対する加熱機構の配置例を示す概略断面図である。 加熱機構の他の構成例を示す縦断面図である。 図８に示す加熱機構の動作例を示す説明図である。 他の実施形態にかかる基板支持体の構成例を示す縦断面図である。 加熱機構の他の構成例を示す縦断面図である。 加熱機構の他の構成例を示す縦断面図である。 他の実施形態にかかる基板支持体の構成例を示す縦断面図である。 加熱機構の他の構成例を示す縦断面図である。 加熱機構の他の配置例を示す概略断面図である。 加熱機構の他の配置例を示す概略断面図である。 他の実施形態にかかる基板支持体の構成例を示す縦断面図である。
　半導体デバイスの製造工程では、チャンバ中に供給された処理ガスを励起させてプラズマを生成することで、基板支持体に支持された半導体基板（以下、単に「基板」という。）に対して、エッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。基板を支持する基板支持体には、例えばクーロン力等によって基板を載置面に吸着保持する静電チャックが設けられる。
　上述のプラズマ処理では、基板に対するプロセス特性の均一性を高めるため、処理対象の基板の温度分布を適切に調整することが求められる。プラズマ処理に際しての基板の温度分布は、例えば静電チャックの表面温度を調整して当該静電チャックからの熱伝達量分布を補正することにより調整される。
　ところで、上述のように静電チャックの表面温度の調整により基板の温度分布を調整する場合、当該静電チャックの内部に複数の発熱体（例えばヒータ）を設け、これら発熱体により規定される複数の温調領域毎に基板の表面温度を調整することが行われている。しかしながら、このように静電チャックの内部に複数の発熱体を設ける場合、前述の温調領域の数に応じた給電ケーブルが必要となり、これら給電ケーブルにより静電チャックの下部空間を占有してしまう課題があった。
　また、発熱体に接続される給電ケーブルには、プラズマの生成に際してＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源から基板支持体に印加される高周波の一部がコモンモードノイズとして入り込むことで、異常放電や高周波電力の逆流が発生するおそれがある。かかるノイズ成分を給電ケーブルから除去するためには、例えばＲＦカットフィルタを給電ケーブル上に設ける必要があるが、このようにＲＦカットフィルタを設ける場合、静電チャックの下部空間が更に占有されてしまう。特に、ＲＦが低周波になるほどＲＦカットフィルタのコイルを大きく、すなわち高インピーダンス化する必要があるため、静電チャックの下部空間の占有に係る課題が顕著になる。
　また、ＲＦカットフィルタは周波数特性を有するため、給電ケーブルからノイズ成分を適切に除去するためには、印加されるＲＦ電力の周波数に応じたＲＦカットフィルタを選択し、ノイズ成分の除去能力を最適化する必要がある。しかしながら、昨今のプラズマ処理においては、プラズマ処理のプロセスに応じて異なる周波数のＲＦ電力が印加されるため、単一のＲＦカットフィルタにより全てのノイズ成分を除去することは非常に困難であった。換言すれば、ノイズ成分を適切に除去するためには複数のＲＦカットフィルタを給電ケーブル上に設ける必要があり、静電チャックの下部空間の占有に係る課題が更に顕著になる。
　特許文献１には、かかるノイズ成分（高周波ノイズ）を減衰、または阻止するためのＲＦカットフィルタ（フィルタユニット）が、発熱体の給電ケーブル（線路）上に設けられたプラズマ処理装置が開示されている。しかしながら特許文献１においては、上述のように給電ケーブルやＲＦカットフィルタにより静電チャックの下部空間が占有されることについては記載がなく、かかる観点で改善の余地がある。
　本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板を吸着保持する静電チャック中に設けられる発熱体を、ワイヤレスで発熱可能な下部電極機構を提供する。以下、本実施形態にかかる下部電極機構としての基板支持体を備えるプラズマ処理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜プラズマ処理装置＞
　先ず、本実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図１は本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成の概略を示す縦断面図である。
　プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持体１１及びガス導入部を含む。基板支持体１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。シャワーヘッド１３は、基板支持体１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０の内部には、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持体１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓが形成される。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持体１１は、プラズマ処理チャンバ１０とは電気的に絶縁される。
　基板支持体１１は、下部電極機構としての本体部材１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部材１１１の上面は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域１１１ａ（基板支持面）と、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂ（リング支持面）とを有する。環状領域１１１ｂは、平面視で中央領域１１１ａを囲んでいる。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含み、１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。
　図２に示すように、一実施形態において本体部材１１１は、基台１１３及び誘電体部としての静電チャック１１４を含む。また、一実施形態において基台１１３は、本体部材１１３ａ及び蓋部材１１３ｂを含む。本体部材１１３ａと蓋部材１１３ｂは、接着部材（図示せず）を介して積層して接合される。
　本体部材１１３ａは、例えばＡｌ合金等の非磁性の導電性部材により構成される。本体部材１１３ａの導電性部材は下部電極として機能する。蓋部材１１３ｂが接合される側の面である本体部材１１３ａの上面には、凹部１１３ｃが形成されている。凹部１１３ｃの内部には、後述の誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｔｉｎｇ）コイル１１５ａが配置されている。
　また、本体部材１１３ａの内部には流路Ｃが形成される。流路Ｃにはチラーユニット（図示せず）からの伝熱媒体（温調用流体）が循環供給される。そして流路Ｃに伝熱媒体を循環させることにより、リングアセンブリ１１２、後述の静電チャック１１４、及び基板Ｗを所望の温度に調整する。なお、伝熱媒体としては例えば冷却水等の冷媒を用いることができる。
　なお、図２においては流路Ｃが本体部材１１３ａにおける中央領域１１１ａ（基板Ｗ）の下部に形成される場合を例に図示を行っているが、流路Ｃは、リングアセンブリ１１２に対応して環状領域１１１ｂの下部に更に形成されてもよい。
　蓋部材１１３ｂは、本体部材１１３ａと同様に、Ａｌ合金等の非磁性の導電性部材により構成される。蓋部材１１３ｂは、例えば本体部材１１３ａと略同一径の円板形状で成形され、本体部材１１３ａに形成された凹部１１３ｃを閉塞するように、当該本体部材１１３ａの上面に接合される。換言すれば、蓋部材１１３ｂは、本体部材１１３ａに形成された凹部１１３ｃの天面として機能し得る。
　なお、基台１１３は、後述の誘導加熱コイル１１５ａを内部に収容するケーシングとして作用し、当該誘導加熱コイル１１５ａに対する後述のＲＦ電源３１からの高周波の侵入を抑制する。かかる観点から、蓋部材１１３ｂの厚みは、後述の誘導加熱コイル１１５ａからの誘導磁界Ｍを透過させ、かつ、ＲＦ電源３１からの高周波は透過させない厚みで形成されることが望ましい。より具体的には、蓋部材１１３ｂの厚みは、ＲＦ電源３１からの高周波の周波数での表皮効果（スキンデプス）以上の厚みで、当該高周波を遮断できることが望ましい。
　静電チャック１１４は、基台１１３（より具体的には蓋部材１１３ｂ）の上面に、例えば接着部材（図示せず）を介して積層して接合される。静電チャック１１４の上面は前述の中央領域１１１ａ及び環状領域１１１ｂを有する。静電チャック１１４の内部には、基板Ｗを吸着保持するための第１の電極１１４ａと、リングアセンブリ１１２を吸着保持するための第２の電極１１４ｂとが設けられている。また静電チャック１１４の内部には、後述の磁性体１１５ｂが設けられている。静電チャック１１４は、例えばセラミックス等の非磁性の誘電体からなる一対の誘電膜の間に第１の電極１１４ａ、第２の電極１１４ｂ及び磁性体１１５ｂを挟んで構成される。
　なお、図２においては、静電チャック１１４における、基板Ｗを上面に保持する中央領域１１１ａとリングアセンブリ１１２を上面に保持する環状領域１１１ｂとが一体に構成される場合を例に図示を行った。しかしながら、静電チャック１１４の構成はこれに限られず、静電チャック１１４の中央領域１１１ａと環状領域１１１ｂとは、独立して構成されてもよい。このように中央領域１１１ａと環状領域１１１ｂとを独立して構成することにより、基板Ｗとリングアセンブリ１１２とを熱的に分離して、温度調整をそれぞれ独立して行うことができる。
　また図２に示すように、基板支持体１１の内部には、リングアセンブリ１１２、静電チャック１１４及び基板Ｗのうち少なくとも１つを加熱する誘導加熱機構としての加熱機構１１５が設けられる。加熱機構１１５は、本体部材１１３ａの凹部１１３ｃの内部に配置される複数の誘導加熱コイル１１５ａと、これら誘導加熱コイル１１５ａのそれぞれに対応して静電チャック１１４の内部に配置される複数の磁性体１１５ｂとを含む。
　磁界発生部としての誘導加熱コイル１１５ａには、インバータ回路１１６を介して加熱用電源１１７が接続されている。誘導加熱コイル１１５ａは、加熱用電源１１７からの電力が印加されることにより、図３に示すように基台１１３の内部に誘導磁界Ｍを発生させる。
　インバータ回路１１６は、加熱用電源１１７から誘導加熱コイル１１５ａに印加される電力の周波数を制御する。具体的には、例えば加熱用電源１１７からの交流５０／６０Ｈｚを、数十ｋＨｚ以上の高周波（例えば１００ｋＨｚ～２ＭＨｚ）に変換する。加熱用電源１１７としては任意のＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源、例えば一般的な商用ＡＣ電源を用いることができる。なお、インバータ回路１１６及び加熱用電源１１７は、図２に示すように基板支持体１１に対して１つのみ接続されていてもよいし、例えば基板Ｗの面内温度を調整するための温調領域毎に、複数設けられていてもよい。
　誘導発熱体としての磁性体１１５ｂは、例えば磁性を有する金属材料（例えば炭素鋼、ケイ素鉄、ステンレス、パーマロイ、フェライトなどの鉄を含む材料）により構成される。図３に示すように、磁性体１１５ｂの表面には、誘導加熱コイル１１５ａから発生した誘導磁界Ｍにより誘導電流Ｉ（渦電流）が誘起される。そして磁性体１１５ｂは、かかる誘導電流Ｉにより当該磁性体１１５ｂの抵抗値に応じてジュール発熱する。また、誘導加熱コイル１１５ａから発生した誘導磁束が磁性体１１５ｂに生じさせるヒステリシス損（Ｆｅの分子相互間の摩擦により生じる損失）により発熱する。
　なお、誘導発熱体は、渦電流によるジュール発熱により十分な発熱を得られる材料であれば、磁性を有する金属材料でなくてもよい。例えば、アルミニウム、タングステン、錫、チタン、カーボン、シリコン、シリコンカーバイドであってもよい。
　ここで、加熱機構１１５においては、誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍにより磁性体１１５ｂを適切に加熱するため、静電チャック１１４の内部において、誘導加熱コイル１１５ａからの誘導磁界Ｍが届く範囲に磁性体１１５ｂが配置されることが必要となる。
　そこで本実施形態にかかる基板支持体においては、磁性体１１５ｂを静電チャック１１４の内部において可能な限り下方（基台１１３側）に配置し、誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂとの間の距離を小さくすることが望ましい。また、例えば図４に示すように、静電チャック１１４の下面に凹部１１４ｃを形成し、当該凹部１１４ｃの内部に磁性体１１５ｂを配置してもよい。換言すれば、基台１１３（より具体的には蓋部材１１３ｂ）の上面に磁性体１１５ｂを配置してもよい。
　また、このように誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂとの距離を小さくすることに代え、又は加えて、高透磁率の材料からなる芯材を誘導加熱コイル１１５ａに設け、当該誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍを強化してもよい。
　また図５に示すように、誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍを適切に磁性体１１５ｂへと作用させるため、誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂとは、平面視において少なくとも一部が重なるように、望ましくは、図６に示すように誘導加熱コイル１１５ａの全面が磁性体１１５ｂと重なるように配置される。このように誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂとが重なるように配置されることで、誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍを適切に磁性体１１５ｂに作用させ、当該磁性体１１５ｂを発熱させることができる。また、図６に示したように誘導加熱コイル１１５ａの全面が磁性体１１５ｂと重なるように配置されることで、誘導加熱コイル１１５ａから少なくとも上方に放出される誘導磁界Ｍを漏らさずに誘導加熱に利用することができる。
　なお、上述したように、プラズマ処理装置１においては、基板Ｗに対するプロセス特性の均一性を高めるため、プラズマ処理に際しての基板Ｗの面内温度分布を適切に調整することが求められる。換言すれば、基板Ｗの面内温度を、複数の温調領域毎に独立して調整可能に構成されることが求められる。
　そこで本実施形態にかかる基板支持体１１の内部には、上述したように複数の誘導加熱コイル１１５ａ及び複数の磁性体１１５ｂがそれぞれ設けられている。具体的には、図７に示すように、複数の誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂが、互いに所望の間隔をおいて基板支持体１１の内部に設けられる。このように、基板支持体１１の内部に複数の誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂを設け、インバータ回路１１６によりそれぞれの誘導加熱コイル１１５ａ毎（又は、一群の誘導加熱コイル１１５ａで形成される温調領域毎）に印加する高周波電力の周波数を調整することで、静電チャック１１４の表面温度（基板Ｗの面内温度）分布を適切に調整できる。
　また、基板Ｗの面内温度分布を適切に調整するという観点からは、磁界発生部の一部を誘導発熱体に近接または離間させる可動機構を更に設けてもよい。具体的には、例えば図８に示すように、誘導加熱コイル１１５ａの中心部に、アクチュエータＡｃを接続してもよい。
　誘導加熱コイル１１５ａは、ポリイミドフィルムなどの絶縁体フィルムＦｍで覆われており、アクチュエータＡｃと誘導加熱コイル１１５ａとは絶縁されている。アクチュエータＡｃを石英などの絶縁体で構成して、誘導加熱コイル１１５ａと絶縁してもよい。アクチュエータＡｃの先端は絶縁体フィルムＦｍと接着されており、アクチュエータＡｃの駆動により、誘導加熱コイル１１５ａの一部（図９に示す例では誘導加熱コイル１１５ａの中心部）が誘導発熱体（磁性体１１５ｂ）に近接または離間する。
　誘導加熱コイル１１５ａの一部（中心部）が磁性体１１５ｂに近接することにより、この磁性体１１５ｂの近接部分（中心部）が磁性体１１５ｂの離間部分（端部）よりも強く加熱される。また一方で、誘導加熱コイル１１５ａの一部（中心部）が磁性体１１５ｂから離間することにより、磁性体１１５ｂの離間部分（中心部）が磁性体１１５ｂの近接部分（端部）よりも弱く加熱される。
　したがって、磁界発生部の一部を誘導発熱体に近接または離間させる可動機構を設けることにより、誘導発熱体（図８及び図９に示す例では磁性体１１５ｂ）の温度分布制御を行うことができる。なお、図７に示したように、複数の磁界発生部を設ける場合は、全ての磁界発生部にそれぞれ可動機構を設けてもよいし、一部の磁界発生部のみに可動機構を設けてもよい。更に、一群の磁界発生部で形成される温調領域毎に、又は一群の磁界発生部で形成される温調領域の一部のみに可動機構を設けてもよい。
　このように本実施形態にかかる基板支持体１１においては、静電チャック１１４の内部に設けられた磁性体１１５ｂを、本体部材１１３ａの内部に設けられた誘導加熱コイル１１５ａと電気的に接続することなく、誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍを利用してワイヤレスで誘導発熱させることができる。すなわち、従来の静電チャックにおいて発熱体と電源とを接続していた給電ケーブルを削減し、静電チャック１１４の下部空間がこれら給電ケーブルにより占有されることが抑制される。また、このように給電ケーブルが削減できることから、当該給電ケーブルに付随して設けられるＲＦカットフィルタを更に削減でき、静電チャック１１４の下部空間の占有を更に抑制できる。
　また本実施形態においては、静電チャック１１４の内部には磁性体１１５ｂを除いて他に磁性を有する部材が設けられておらず、また、静電チャック１１４自体もセラミックス等の非磁性の誘電体により構成される。このため、誘導加熱コイル１１５ａから発生する誘導磁界Ｍは、発熱体である磁性体１１５ｂのみを選択的に発熱させることができる。
　なお、図示は省略するが、基板支持体１１は、基板Ｗの裏面と静電チャック１１４の上面との間に伝熱ガス（バックサイドガス）を供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
　図２の説明に戻る。
　シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給部２０からガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓに導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる、１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ　Ｇａｓ　Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
　ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
　電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持体１１の導電性部材（下部電極）及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材（上部電極）に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
　一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して下部電極及び／又は上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、下部電極及び／又は上部電極に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
　上述したように、ＲＦ電源３１から下部電極に供給されるバイアスＲＦ信号は、従来、発熱体（例えばヒータ等）と発熱体用の電源とを接続する給電ケーブルにコモンモードノイズとして入り込むおそれがあった。この点本実施形態においては、上述のように加熱機構１１５に給電ケーブルが設けられず、ワイヤレスで磁性体１１５ｂを発熱させるため、このように給電ケーブルにノイズが入り込むことがない。
　また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、下部電極に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック１１４内の吸着用電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、上部電極に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
　排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓの内部圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
　制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
　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、様々な追加、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、本実施形態においてはプラズマ処理システムが容量結合型（ＣＣＰ；Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）のプラズマ処理装置１を有する場合を例に説明を行ったが、プラズマ処理システムの構成はこれに限定されるものではない。例えばプラズマ処理システムは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等のプラズマ生成部を含む処理装置を有していてもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部を含む処理装置が用いられてもよい。
　また例えば、本実施形態においては、図２に示したように基板支持体１１の本体部材１１３ａの上面に凹部１１３ｃを形成し、当該凹部１１３ｃの内部に誘導加熱コイル１１５ａを配置する場合を例に説明を行ったが、基板支持体１１の構成はこれに限定されない。具体的には図１０に示すように、本体部材１１３ａの上面に代えて、蓋部材１１３ｂの下面に凹部１１３ｃを形成し、当該凹部１１３ｃの内部に誘導加熱コイル１１５ａを配置してもよい。
　また、以上の実施形態においては基板支持体１１の本体部材１１３ａと蓋部材１１３ｂとを別体により構成したが、本体部材１１３ａと蓋部材１１３ｂが一体に構成されていてもよい。
＜プラズマ処理装置による基板の処理方法＞
　次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１における基板Ｗの処理方法の一例について説明する。なお、プラズマ処理装置１においては、基板Ｗに対して、目的に応じてエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの任意のプラズマ処理が行われる。
　先ず、プラズマ処理チャンバ１０の内部に基板Ｗが搬入され、基板支持体１１の静電チャック１１４上に基板Ｗが載置される。次に、静電チャック１１４の第１の電極１１４ａに電圧が印加され、これにより、静電力によって基板Ｗが静電チャック１１４に吸着保持される。
　静電チャック１１４に吸着保持された基板Ｗは、基板支持体１１の内部に設けられた加熱機構１１５の動作により面内温度分布が調整されつつ、目的のプラズマ処理が施される。具体的には、加熱用電源１１７から誘導加熱コイル１１５ａに高周波電力を印加することで誘導磁界Ｍを発生させ、これにより例えば磁性体１１５ｂの表面に誘導電流Ｉ（渦電流）を誘起させて当該磁性体１１５ｂを誘導加熱し、基板Ｗが支持される基板支持体１１（静電チャック１１４）の表面温度が調整されながら、プラズマ処理が行われる。
　加熱機構１１５による温度調整方法について、更に詳細に説明する。
　加熱機構１１５によるプラズマ処理装置１における基板Ｗのプラズマ処理に際しては、図示しない温度センサにより、基板Ｗの表面温度分布が経時的に測定される。また、プラズマ処理に際しての基板Ｗの目標表面温度は、例えば前工程における基板Ｗに対する処理結果や表面状態に応じて、予め制御部２に出力されている。
　そこで本実施形態にかかるプラズマ処理に際しては、温度センサ（図示せず）により測定された基板Ｗの表面温度と、予め制御部２に出力されている基板Ｗの目標温度との差分に応じて、誘導加熱コイル１１５ａに供給される電流量（高周波電力の周波数）が、インバータ回路１１６により調整（フィードバック制御）される。電流と温度との相関、すなわち、目標温度と測定温度との差分値を補正するために必要となる、誘導加熱コイル１１５ａへの電流の供給量は、予め任意の方法により取得され、制御部２に出力されている。
　そして、かかる目標温度と測定温度との差分値の補正が、上述したように誘導加熱コイル１１５ａ（又は、一群の誘導加熱コイル１１５ａで形成される温調領域）毎に行われることで、基板Ｗの全面を適切に目標温度に調整できる。
　なお、前述の電流と温度との相関には、例えば加熱機構１１５や図示しない温度センサ、又はその他の部材の個体差や経時劣化等により、変化が生じる場合がある。そこで、かかる経時劣化等の影響を補正するため、電流と温度との相関は、プラズマ処理装置１の立ち上げ時やメンテナンス時において適宜校正されることが望ましい。
　なお、基板支持体１１（静電チャック１１４）の表面温度の調整開始のタイミングは特に限定されるものではなく、静電チャック１１４に基板Ｗが吸着保持された後に温度調整が開始されてもよいし、基板Ｗを吸着保持するよりも前に温度調整が開始されてもよい。
　静電チャック１１４に基板Ｗが吸着保持されると、次に、プラズマ処理チャンバ１０の内部が所定の真空度まで減圧される。次に、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介してプラズマ処理空間１０ｓに処理ガスが供給される。また、第１のＲＦ生成部３１ａからプラズマ生成用のソースＲＦ電力が下部電極に供給され、これにより、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第２のＲＦ生成部３１ｂからバイアスＲＦ電力が供給されてもよい。そして、プラズマ処理空間１０ｓにおいて、生成されたプラズマの作用によって、基板Ｗに目的のプラズマ処理が施される。
　プラズマ処理を終了する際には、第１のＲＦ生成部３１ａからのソースＲＦ電力の供給及びガス供給部２０からの処理ガスの供給が停止される。プラズマ処理中にバイアスＲＦ電力を供給していた場合には、当該バイアスＲＦ電力の供給も停止される。
　次いで、加熱機構１１５による基板Ｗの温度調整、及び静電チャック１１４による基板Ｗの吸着保持が停止され、プラズマ処理後の基板Ｗ、及び静電チャック１１４の除電が行われる。その後、基板Ｗを静電チャック１１４から脱着し、プラズマ処理装置１から基板Ｗを搬出する。こうして一連のプラズマ処理が終了する。
＜本開示にかかる基板支持体の作用効果＞
　以上、本実施形態にかかる基板支持体１１によれば、基板Ｗの温度調節を行う加熱機構１１５を誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂで構成することで、発熱体としての磁性体１１５ｂを誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍによりワイヤレスで発熱させることができる。
　すなわち、従来のように磁性体１１５ｂに給電ケーブルを接続する必要がなく、基板支持体１１（静電チャック１１４）の下部空間に配設される給電ケーブルの数を大幅に削減できるため、当該下部空間の占有を抑制し、当該下部空間を有効活用できるようになる。
　また本実施形態によれば、このように磁性体１１５ｂに給電ケーブルを接続する必要がないため、従来、当該給電ケーブルに付随して設けられていたＲＦカットフィルタを更に省略できる。これにより、基板支持体１１（静電チャック１１４）の下部空間の占有を更に抑制できる。
　またＲＦカットフィルタは周波数特性を有するため、従来、ＲＦ電源から異なる周波数のＲＦ電力が基板支持体１１に印加される場合には、これら周波数の異なるノイズ成分をそれぞれ除去するため、複数のＲＦカットフィルタを設ける必要があった。しかしながら本実施形態においては、このように異なる周波数のＲＦ電力が基板支持体１１に印加される場合であっても、給電ケーブルが省略されるため、ＲＦカットフィルタを設ける必要がない。
　また以上の実施形態においては、誘導加熱コイル１１５ａが、例えばＡｌ合金等からなる基台１１３に形成された凹部１１３ｃの内部に配置され、更に、当該凹部１１３ｃの上方は例えばＡｌ合金等からなる蓋部材１１３ｂにより閉塞される。換言すれば、基台１１３は、誘導加熱コイル１１５ａを内部に収容するケーシングとして作用する。これにより、ＲＦ電源３１から基板支持体１１に印加される高周波がノイズ成分として誘導加熱コイル１１５ａに入り込むことが適切に抑制され、すなわち加熱機構１１５において異常放電や高周波電力の逆流が発生することが抑制される。
　また本実施形態によれば、図７に示したように基板支持体１１の内部に複数の誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂを配置し、それぞれの誘導加熱コイル１１５ａ（又は、一群の誘導加熱コイル１１５ａで形成される温調領域）毎に印加する高周波電力の周波数を調整することで、適切に静電チャック１１４の表面温度（基板Ｗの面内温度）分布を調整できる。
　なお、このように基板支持体１１に複数の誘導加熱コイル１１５ａが並べて配置される場合、隣接する誘導加熱コイル１１５ａからそれぞれ放出される誘導磁界Ｍが相互に干渉することで、それぞれの誘導加熱コイル１１５ａに対応する磁性体１１５ｂを適切に加熱できなくなるおそれがある。
　そこで、かかる誘導磁界Ｍの干渉を抑制するため、誘導加熱コイル１１５ａの周囲には、誘導磁界Ｍを反射、吸収する磁気シールド１１８が設けられていてもよい。磁気シールド１１８としては、好ましくは、比透磁率μ＞１の板状部材、例えばステンレス等を選択できる。
　図１１は、磁気シールド１１８の設置例を示す説明図である。図１１に示すように磁気シールド１１８は、基台１１３の凹部１１３ｃの側壁面に沿って、少なくとも誘導加熱コイル１１５ａよりも高さ方向に大きく形成される。換言すれば、磁気シールド１１８は、その上端位置が少なくとも誘導加熱コイル１１５ａの上端位置よりも高い位置となるように配置される。これにより、誘導加熱コイル１１５ａから放出される誘導磁界Ｍが隣接方向に漏洩することが抑制され、誘導磁界Ｍの干渉を抑制し、磁性体１１５ｂ（基板Ｗ）の加熱を適切に行うことができる。
　また図１２に示すように、磁気シールド１１８は基台１１３の凹部１１３ｃの底面に沿って更に設けられていてもよい。このように磁気シールド１１８を凹部１１３ｃの底面に沿って設けることにより、誘導加熱コイル１１５ａから下方への誘導磁界Ｍの放出を抑制し、静電チャック１１４の下部に、設けられた導電体が誘電発熱されることが抑制される。
　また、誘導加熱コイル１１５ａから下方へ放出される誘導磁界Ｍの一部は上方（磁性体１１５ｂ側）へと反射される。これにより、誘導磁界Ｍの磁性体１１５ｂ側に対する指向性を向上させることができ、磁性体１１５ｂ（基板Ｗ）の加熱効率を向上できる。
　なお、実施の形態においては誘導加熱コイル１１５ａの側方及び／又は下方に磁気シールド１１８を設け、特に上方に対する誘導磁界Ｍの指向性を向上させたが、例えば他の方向に対する誘導磁界Ｍの指向性を向上させたい場合には、磁気シールド１１８の設置位置は適宜変更されてもよい。
　なお、以上の実施形態においては、図７に示したように、加熱機構１１５は基板支持体１１の面内において複数の誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂが並べて配置されることにより構成されたが、加熱機構１１５の構成はこれに限定されるものではない。
　具体的には、例えば図１３に示すように、一つの誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂのみが、基板Ｗの全面を加熱可能な大きさで配置されていてもよい。かかる場合であっても、誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂとの間を給電ケーブル等で接続する必要がないため、ＲＦカットフィルタの設置を省略し、基板支持体１１（静電チャック１１４）の下部空間の占有を抑制できる。また、このように給電ケーブル等による接続が省略されるため、ＲＦ電源３１から基板支持体１１に印加される高周波がノイズ成分として加熱機構１１５の配線系に入り込むことが抑制される。
　ただし、このように基板支持体１１の面内に設けられる誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂが一つのみである場合、上述のように基板Ｗの面内温度分布を温調領域毎に制御することができない。かかる観点からは、基板支持体１１の面内には、複数、可能であれば多数の誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂが並べて配置されることが望ましい。
　なお、上述したように本実施形態においては給電ケーブルが省略されるため、ＲＦカットフィルタの設置を省略した場合であっても、プラズマに起因する高周波がノイズ成分として加熱機構１１５の配線系に入り込むことを抑制できる。ただし、このようにＲＦカットフィルタの設置を省略した場合、プラズマに起因する高周波の入り込みを抑制できる場合であっても、寄生容量に起因するノイズ成分については加熱機構１１５の配線系に入り込む場合がある。そこで基板支持体１１には、かかる寄生容量に起因するノイズ成分を除去するためのフィルタ（図示せず）が設けられていてもよい。
　なお、以上の実施形態においては、図２や図４に示したように、基板支持体１１の面内において複数の誘導加熱コイル１１５ａのそれぞれに１対１で対応させて複数の磁性体１１５ｂを配置した。換言すれば、基板支持体１１の面内において誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂとを同数で設置したが、誘導加熱コイル１１５ａと磁性体１１５ｂのそれぞれの設置数もこれに限定されるものではない。
　具体的には、例えば図１４に示すように、１つの磁性体１１５ｂを複数（図示の例においては２つ）の誘導加熱コイル１１５ａにより誘導加熱するように構成してもよい。これにより、基板支持体１１の内部に配置する磁性体１１５ｂの数を削減することができ、加熱機構１１５の設置に係るコストを削減できる。
　なお、以上の実施形態においては、誘導加熱コイル１１５ａを平面視において円形状のコイル部材、磁性体１１５ｂを平面視において矩形状の板部材によりそれぞれ形成したが、これら誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂの形状は、誘導加熱により磁性体１１５ｂを発熱できればこれに限定されるものではない。すなわち、例えば誘導加熱コイル１１５ａが平面視において矩形状に形成されていてもよいし、板部材により構成されていてもよい。また、磁性体１１５ｂが例えば平面視において円形に形成されていてもよいし、コイル部材により構成されていてもよい。また、基台１１３の上面に形成される凹部１１３ｃの形状も特に限定されるものではなく、誘導加熱コイル１１５ａを内部に配置するため、適宜変更されてもよい。
　また例えば、加熱機構１１５（誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂ）は、平面視において基板支持体１１と同心円状に配置されていてもよい。かかる場合、例えば図１５に示すように、各加熱機構１１５が担う温調領域の面積が、それぞれ略均等になるように配置を決定してもよい。また例えば、特に細かく制御したい温調領域（図示の例においては基板Ｗの径方向外側）がある場合には、図１６に示すように、温調領域毎の面積を変化させてもよい。
　このように、誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂは任意の形状により構成することができるが、静電チャック１１４（基板Ｗ）の面内温度を均等に調整するという観点からは、誘導加熱コイル１１５ａ及び磁性体１１５ｂの形状は、静電チャック１１４（基板Ｗ）の全面に均等に敷き詰め可能な形状（例えば矩形配置やハニカム配置）であることが望ましい。
　なお、以上の実施形態においては、基板支持体１１の本体部材１１１を構成する基台１１３と静電チャック１１４が直接的に積層して設けられる場合を例に説明を行ったが、図１７に示すように、基台１１３と静電チャック１１４の間には、断熱層Ｉｎが形成されていてもよい。断熱層Ｉｎは、例えば図１７に示したように基台１１３と静電チャック１１４の間に封止部材Ｓを設けることにより形成される真空断熱空間により構成されてもよいし、また例えば基台１１３と静電チャック１１４の間に任意の断熱部材を設ける（図示省略ことにより構成してもよい。
　このように、基板支持体１１の本体部材１１１に断熱層Ｉｎを形成することで、基台１１３と静電チャック１１４との間が熱的に分離される。これにより、誘導加熱により温度が上昇した静電チャック１１４と基台１１３との間での伝熱が抑制され、すなわち磁性体１１５ｂにより静電チャック１１４（基板Ｗ）を更に効率的に加熱できる。
　また、断熱層Ｉｎが図１７に示したように真空断熱空間により構成される場合には、当該真空断熱空間に対して伝熱流体（例えばブラインやガス）を通流可能に構成してもよい。換言すれば、真空断熱空間には、当該真空断熱空間に対して伝熱流体を供給する流体供給部（図示せず）と、当該真空断熱空間から伝熱流体を排出する流体排出部（図示せず）とが接続されていてもよい。
　かかる場合、例えば真空断熱空間に伝熱流体が通流されていない（断熱層Ｉｎが真空状態である）場合においては基台１１３と静電チャック１１４とが熱的に分離され、磁性体１１５ｂの発熱により静電チャック１１４（基板Ｗ）を効率的に加熱できる。
　一方、例えば真空断熱空間に伝熱流体が通流されている場合においては、当該伝熱流体により基台１１３と静電チャック１１４とが熱的に接続される。すなわち、加熱された静電チャック１１４から基台１１３に対して伝熱流体を介して伝熱が発生し、これにより静電チャック１１４を冷却できる。
　このように真空断熱空間に伝熱流体を通流可能に構成することにより、当該伝熱流体の通流を制御することで、静電チャック１１４の温度調整としての加熱に加え、冷却を更に適切に行うことができる。これにより静電チャック１１４の表面温度（基板Ｗの温度）の調整を更に適切に行うことができ、すなわち、更に適切に基板Ｗに対してプラズマ処理を施すことができる。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　　１１　　　基板支持体
　　１１３　　基台
　　１１４　　静電チャック
　　１１５　　加熱機構
　　１１５ａ　誘導加熱コイル
　　１１５ｂ　磁性体
　　Ｗ　　　　基板
 
 

Claims (21)

  1. プラズマ処理に用いられる下部電極機構であって、
    前記プラズマ処理に際して高周波電力が印加される基台部と、
    前記基台部の上面に配置される誘電体部と、
    誘導加熱機構と、を有し、
    前記誘導加熱機構は、
    誘導磁界により加熱される誘導発熱体と、
    前記基台部の内部に設けられ、前記誘導磁界を発生させる磁界発生部と、を備える下部電極機構。
  2. 前記基台部は、
    非磁性の導電性部材により構成され、内部に前記磁界発生部が収容される凹部が上面に形成された本体部材と、
    非磁性の導電性部材により構成され、前記本体部材の上面に配置されることで前記凹部の天面を形成する蓋部材と、を備え、
    前記蓋部材は、前記磁界発生部から発生する前記誘導磁界を透過させる、請求項１に記載の下部電極機構。
  3. 前記基台部は、
    非磁性の導電性部材により構成される本体部材と、
    非磁性の導電性部材により構成され、前記本体部材の上面に配置されることで内部に前記磁界発生部が収容される凹部が下面に形成された蓋部材と、を備え、
    前記蓋部材は、前記磁界発生部から発生する前記誘導磁界を透過させる、請求項１に記載の下部電極機構。
  4. 前記本体部材と前記蓋部材とが一体に構成される、請求項２に記載の下部電極機構。
  5. 前記誘導発熱体が前記蓋部材の上面に配置される、請求項２に記載の下部電極機構。
  6. 前記誘導発熱体が前記誘電体部の内部に配置される、請求項１に記載の下部電極機構。
  7. 前記誘導発熱体は、平面視において、少なくとも一部が前記磁界発生部と重なるように配置される、請求項１に記載の下部電極機構。
  8. 前記誘導発熱体は、平面視において、全面が前記磁界発生部と重なるように配置される、請求項７に記載の下部電極機構。
  9. 前記誘導発熱体は、板部材又はコイル部材で形成される、請求項１に記載の下部電極機構。
  10. 前記誘導発熱体は、炭素鋼、ケイ素鉄、ステンレス、パーマロイ又はフェライトのうちいずれかを含む鉄含有材料、又は、アルミニウム、タングステン、錫、チタン、カーボン、シリコン又はシリコンカーバイドの少なくともいずれかにより構成される、請求項１に記載の下部電極機構。
  11. 前記誘電体部は、非磁性の誘電体部材により構成される、請求項１に記載の下部電極機構。
  12. 前記誘導加熱機構は少なくとも前記誘電体部の加熱を行い、
    前記誘導加熱機構は、複数の前記誘導発熱体と、複数の前記磁界発生部と、を有し、
    当該誘導加熱機構は、予め決められた複数の温調領域ごとに独立して前記誘電体部を加熱可能に構成される、請求項１～１１のいずれか一項に記載の下部電極機構。
  13. 前記誘導加熱機構には、一の前記誘導発熱体に対して一の前記磁界発生部が対応するように、同数の前記誘導発熱体と前記磁界発生部が設けられる、請求項１２に記載の下部電極機構。
  14. 前記誘導加熱機構には、一の磁界発生部に対して複数の前記誘導発熱体が対応するように設けられる、請求項１２に記載の下部電極機構。
  15. 前記誘導磁界の透過を抑制する磁気シールドが、平面視において前記磁界発生部を囲むように設けられる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の下部電極機構。
  16. 前記誘導磁界の透過を抑制する磁気シールドが、前記磁界発生部の下部に設けられる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の下部電極機構。
  17. 前記磁気シールドは、比透磁率が１以下の部材により構成される、請求項１５に記載の下部電極機構。
  18. 前記磁界発生部の一部を前記誘導発熱体に近接または離間させる駆動機構を更に有する請求項１～１１のいずれか一項に記載の下部電極機構。
  19. 基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板の処理空間を画成する処理チャンバと、
    前記処理空間の内部に配置される請求項１２に記載の下部電極機構と、
    前記処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記下部電極機構に高周波電力を供給して、前記処理ガスにより前記処理空間にプラズマを生成するプラズマ生成部と、を有する基板処理装置。
  20. 基板処理装置における基板の処理方法であって、
    前記基板処理装置は、
    前記基板の処理空間を画成する処理チャンバと、
    前記処理空間の内部に配置される下部電極機構と、
    前記処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記下部電極機構に高周波電力を供給して、前記処理ガスにより前記処理空間にプラズマを生成するプラズマ生成部と、を有し、
    前記下部電極機構は、
    前記基板の処理に際して高周波電力が印加される基台部と、
    前記基台部の上面に配置され、前記基板の支持面を上面に備える静電吸着部と、
    誘導磁界により加熱される誘導発熱体と、
    前記基台部の内部に設けられ、前記誘導磁界を発生させる磁界発生部と、を備え、
    前記基板の処理方法は、
    前記磁界発生部に電流を供給することにより誘導磁界を発生させ、当該誘導磁界により、前記下部電極機構に支持された基板の温度調整を行う工程と、
    前記処理チャンバの内部に前記処理ガスを供給した後、前記下部電極機構に高周波電力を供給して前記処理空間にプラズマを生成する工程と、を含む、基板処理方法。
  21. 前記基板の温度調整を行う工程においては、
    前記下部電極機構に支持される基板の実測温度と、当該基板の目標温度との差分に基づいて、前記磁界発生部に供給する電流量を調整する、請求項２０に記載の基板処理方法。
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