WO2023058480A1 - 上部電極構造及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • the gas flow path may be formed at a position that does not overlap the gas ejection holes when viewed in the thickness direction.
  • radicals or the like move linearly from the chamber toward the gas flow path, the radicals collide with the electrostatic adsorption portion, so that direct entry of the radicals into the gas flow path can be avoided. Therefore, the upper electrode structure can suppress abnormal discharge due to plasma.
  • a shield 46 is detachably provided along the inner wall of the chamber main body 12 in the plasma processing apparatus 10 .
  • the shield 46 is also provided on the outer circumference of the support portion 13 .
  • Shield 46 prevents etch byproducts from adhering to chamber body 12 .
  • the shield 46 is configured, for example, by coating an aluminum member with ceramics such as Y 2 O 3 .
  • the electrostatic chuck 35 has a through hole penetrating in the thickness direction at a position corresponding to the gas supply channel 37 e of the cooling plate 37 .
  • the processing gas present in the gas diffusion chamber 37b passes through the gas supply channel 37e and through the through hole of the electrostatic chuck 35 to be supplied to the upper surface of the electrode plate 34. As shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the lower surface of the cooling plate according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating electrodes of a cooling plate according to one exemplary embodiment. As shown in FIG. 4, an electrostatic chuck 35 having a plurality of projections 35c is formed on the lower surface of the cooling plate body 37A. As shown in FIG. 5, the polarity of the voltage supplied to the central electrode 352b corresponding to the central region Z1 (an example of the first region) is the same as that of the outer edge electrode corresponding to the outer edge region Z2 (an example of the second region). A voltage with a polarity different from the polarity of the voltage supplied to 351b may be applied.
  • the electrostatic chuck 35 has a plurality of protrusions 35 c that contact the top surface of the electrode plate 34 , a space is formed between the electrostatic chuck 35 and the top surface of the electrode plate 34 .
  • the processing gas flows through the space formed between the electrostatic chuck 35 and the electrode plate 34, so that the electrode plate 34 can be cooled more efficiently.

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Abstract

プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持器と、基板支持器の上方に配置される上部電極構造であり、上部電極構造は、冷媒流路を有するクーリングプレートと、クーリングプレートの下方に配置される電極プレートと、クーリングプレートの下面に形成され、電極プレートを静電吸着するように構成される静電吸着膜であり、静電吸着膜は、誘電体部分と、誘電体部分内に形成される少なくとも１つの導電体部分と、を有する上部電極構造と、導電体部分に電気的に接続される電源と、を備える。

Description

上部電極構造及びプラズマ処理装置
　本開示の例示的実施形態は、上部電極構造及びプラズマ処理装置に関する。
　特許文献１は、プラズマ処理装置の上部電極において電極プレートを吸着する静電チャックを開示する。静電チャックは、電極プレートとガスプレートとの間に介在する。静電チャックの上面はガスプレートの下面と接触する接触面であり、静電チャックは接着剤などでガスプレートの下面に固定される。静電チャックの下面は、電極プレートの上面を吸着する吸着面である。
特開２０２０－１１５４１９号公報
　本開示は、電極プレートを効率良く冷却できる技術を提供する。
　一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバ、基板支持器、上部電極構造、及び、電源を備える。基板支持器は、プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む。上部電極構造は、基板支持器の上方に配置される。上部電極構造は、クーリングプレート、電極プレート、及び静電吸着膜を備える。クーリングプレートは、冷媒流路を有する。電極プレートは、クーリングプレートの下方に配置される。静電吸着膜は、クーリングプレートの下面に形成され、電極プレートを静電吸着するように構成される。静電吸着膜は、誘電体部分と、誘電体部分内に形成される少なくとも１つの導電体部分とを有する。電源は、導電体部分に電気的に接続される。
　一つの例示的実施形態によれば、電極プレートを効率良く冷却できる。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。 一つの例示的実施形態に係る上部電極の詳細を示す断面図である。 一つの例示的実施形態に係るクーリングプレートの下面を示す図である。 一つの例示的実施形態に係るクーリングプレートの電極を示す図である。 他の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
　以下、種々の例示的実施形態について説明する。
　一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置の上部電極構造が提供される。上部電極構造は、電極プレート及びクーリングプレートを備える。電極プレートは、厚さ方向に貫通するガス吐出孔が形成される。クーリングプレートは、電極プレートを保持する。クーリングプレートは、クーリングプレート本体部及び静電吸着部を有する。クーリングプレート本体部は、冷媒が流通する流路をその内部に有し、ガス吐出孔に処理ガスを供給するガス流路が厚さ方向に延びるように形成される。静電吸着部は、クーリングプレート本体部に直接接触して一体形成され、電極プレートとクーリングプレート本体部との間に介在する。
　この上部電極構造においては、電極プレートを吸着させるための静電吸着部がクーリングプレート本体部に直接接触して一体形成される。このため、静電吸着部をクーリングプレート本体部に接着剤などで固定する場合と比べて、電極プレートの熱がクーリングプレートへ効率良く伝導される。よって、この上部電極構造は、電極プレートを効率良く冷却できる。
　一つの例示的実施形態において、静電吸着部は、溶射で形成される誘電体部材の中に導電体部材を有してもよい。この場合、静電吸着部は、クーリングプレートに直接接触して一体形成される。
　一つの例示的実施形態において、静電吸着部は、電極プレートの上面に接触する複数の凸部を有してもよい。この場合、静電吸着部と電極プレートの上面との間に空間が形成される。よって、上部電極構造は、例えば静電吸着部と電極プレートとの間に形成された空間に気体が導入されることで、電極プレートをさらに効率良く冷却できる。
　一つの例示的実施形態において、静電吸着部は、複数の凸部全体を囲む環状凸部を有してもよい。この場合、例えば静電吸着部と電極プレートとの間に形成された空間に導入された気体は、複数の凸部から遠ざかろうとしても環状凸部に遮られるため、静電吸着部と電極プレートとの間に形成された空間に留まることになる。このため、上部電極構造は、電極プレートをさらに効率良く冷却できる。
　一つの例示的実施形態において、導電体部材は、厚さ方向からみて複数に分割されていてもよい。この場合、静電吸着部は、分割された導電体部材ごとに吸着力を制御することができる。導電体部材は同心円状に分割されていてもよい。この場合、静電吸着部は、同心円の中心を基準として面内方向において均一な吸着力を実現できる。静電吸着部は、複数に分割された導電体部材に対応する複数の領域を有し、複数の領域で凸部の密度が異なってもよい。この場合、静電吸着部は、分割された導電体部材に対応する領域ごとに、冷却効率を異ならせることができる。
　一つの例示的実施形態において、ガス流路は、厚さ方向からみてガス吐出孔と重ならない位置に形成されてもよい。ラジカルなどがチャンバからガス流路に向けて直線的に移動する場合、ラジカルは静電吸着部に突き当たることになるので、ラジカルが直接的にガス流路に進入することを回避できる。よって、上部電極構造は、プラズマによる異常放電を抑制できる。
　一つの例示的実施形態において、導電体部材は、アルミナ及び窒化アルミニウムの少なくとも一方であってもよい。
　一つの例示的実施形態において、クーリングプレート本体部内に、ガス拡散室及び冷媒流路を有してもよい。この場合、クーリングプレートは、冷媒を用いて上部電極を冷却することができる。一つの例示的実施形態において、冷媒流路は、クーリングプレート本体部の上面までの距離よりも下面までの距離の方が短くなるように配置されてもよい。この場合、冷媒流路は、電極プレートの近くに配置されるため、クーリングプレートは、電極プレートを効率良く冷却できる。一つの例示的実施形態において、クーリングプレート本体部の周縁部にヒータを有してもよい。この場合、クーリングプレートは、ヒータ加熱によってクーリングプレートの温度を制御できる。一つの例示的実施形態において、上部電極構造は、電極プレートを支持する支持部材を有してもよい。支持部材の電極プレートとの係止部は、下方に回動可能に構成されてもよい。
　他の例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、及び上部電極構造を有する。基板支持器は、チャンバ内において基板を支持するように構成される。上部電極構造は、チャンバの上部を構成する。上部電極構造は、電極プレート及びクーリングプレートを備える。電極プレートは、厚さ方向に貫通するガス吐出孔が形成される。クーリングプレートは、電極プレートを保持する。クーリングプレートは、クーリングプレート本体部及び静電吸着部を有する。クーリングプレート本体部は、冷媒が流通する流路をその内部に有し、ガス吐出孔に処理ガスを供給するガス流路が厚さ方向に延びるように形成される。静電吸着部は、クーリングプレート本体部に直接接触して一体形成され、電極プレートとクーリングプレート本体部との間に介在する。
　この上部電極構造においては、電極プレートを吸着させるための静電吸着部がクーリングプレート本体部に直接接触して一体形成される。このため、静電吸着部をクーリングプレート本体部に接着剤などで固定する場合と比べて、電極プレートの熱がクーリングプレートへ効率良く伝導される。よって、この上部電極構造は、電極プレートを効率良く冷却できる。
［プラズマ処理装置の概要］
　図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２（プラズマ処理チャンバの一例）を備える。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、内部空間１２ｓを提供する。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する処理が施される。例えば、チャンバ本体１２の内壁面には、陽極酸化処理が施されている。チャンバ本体１２は、電気的に接地されている。
　チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。被加工物は、内部空間１２ｓの中に搬入されるとき、また、内部空間１２ｓから搬出されるときに、通路１２ｐを通る。この通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能である。
　チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられる。支持部１３は、絶縁材料から形成される。支持部１３は、略円筒形状を有する。支持部１３は、内部空間１２ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から鉛直方向に延在する。支持部１３は、ステージ１４（基板支持器の一例）を支持する。ステージ１４は、内部空間１２ｓの中に設けられる。
　ステージ１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。ステージ１４は、電極プレート１６を更に備え得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状である。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられる。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状である。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続される。
　静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられる。静電チャック２０の上面の上には、被加工物が載置される。静電チャック２０は、誘電体から形成された本体を有する。静電チャック２０の本体内には、膜状の電極が設けられる。静電チャック２０の電極は、スイッチを介して電源２２に接続される。電源２２は、直流電源であってもよく、交流電源であってもよい。静電チャック２０の電極に電源２２からの電圧が印加されると、静電チャック２０と被加工物との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、被加工物は静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
　ステージ１４上には、被加工物のエッジを囲むように、エッジリングＥＲが配置される。エッジリングＥＲは、エッチングの面内均一性を向上させるために設けられる。エッジリングＥＲは、シリコン、炭化シリコン、又は石英などから形成され得る。
　下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられる。流路１８ｆには、チャンバ本体１２の外部に配置されたチラーユニット２６から配管２６ａを介して冷媒が供給される。流路１８ｆに供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニット２６に戻される。プラズマ処理装置１０では、静電チャック２０上に載置された被加工物の温度が、冷媒と下部電極１８との熱交換により、調整される。
　プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と被加工物の裏面との間に供給する。
　プラズマ処理装置１０は、上部電極３０（上部電極構造の一例）を更に備える。上部電極３０は、ステージ１４の上方に設けられる。上部電極３０は、電極プレート３４を含む。電極プレート３４の下面は、内部空間１２ｓ側の下面であり、内部空間１２ｓを画成する。電極プレート３４は、発生するジュール熱の少ない低電気抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。電極プレート３４は、一例としてシリコンで形成される。電極プレート３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成される。複数のガス吐出孔３４ａは、当該電極プレート３４をその板厚方向に貫通する。
　電極プレート３４の上部には、電極プレート３４を保持するクーリングプレート３７が配置される。クーリングプレート３７は、クーリングプレート本体部３７Ａを備える。クーリングプレート本体部３７Ａは、アルミニウムといった導電性材料から形成され得る。クーリングプレート３７は、クーリングプレート本体部３７Ａの下面に静電チャック３５（静電吸着膜の一例）を有する。静電チャック３５の構成については後述する。静電チャック３５の吸着力により、電極プレート３４はクーリングプレート本体部３７Ａに密着する。電極プレート３４は、静電チャック３５の吸着力によってチャンバ本体１２の上部に支持される。部材３２及び係止部３９（支持部材の一例）は、電極プレート３４を下方から支持し、電極プレート３４の落下を防止する支持部材である。部材３２及び係止部３９は、例えば絶縁性を有する材料から形成される。係止部３９は、下方に回動可能に構成されてもよい。
　クーリングプレート本体部３７Ａの内部には、流路３７ｃ（冷媒流路の一例）が設けられる。流路３７ｃには、チャンバ本体１２の外部に配置されたチラーユニット（不図示）から冷媒が供給される。流路３７ｃに供給された冷媒は、チラーユニットに戻される。これにより、クーリングプレート本体部３７Ａは温度調整される。プラズマ処理装置１０では、電極プレート３４の温度は、クーリングプレート本体部３７Ａとの熱交換によって調整される。
　クーリングプレート本体部３７Ａの内部には、複数のガス導入路３７ａ（第１のガス流路の一例）が下方に延びるように設けられる。電極プレート３４の上面とクーリングプレート本体部３７Ａの下面との間には、複数のガス導入路３７ａに対応して複数のガス拡散室３７ｂが設けられる。そして、ガス拡散室３７ｂから電極プレート３４に向けて厚さ方向に延びるように複数のガス供給流路３７ｅ（第２のガス流路の一例）が設けられる。ガス供給流路３７ｅは、電極プレート３４の複数のガス吐出孔３４ａに処理ガスを供給する。クーリングプレート本体部３７Ａには、複数のガス拡散室３７ｂに処理ガスを導く複数のガス導入口３７ｄが形成される。ガス導入口３７ｄには、ガス供給管３８が接続される。
　ガス供給管３８には、ガス供給部ＧＳが接続される。一実施形態では、ガス供給部ＧＳは、ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４を含む。ガスソース群４０は、流量制御器群４４及びバルブ群４２を介して、ガス供給管３８に接続される。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含む。複数のガスソースは、方法ＭＴで利用される処理ガスを構成する複数のガスのソースを含む。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含む。複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースは、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続される。
　プラズマ処理装置１０では、チャンバ本体１２の内壁に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられる。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられる。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウム製の部材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成される。
　支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられる。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の部材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成される。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられる。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続される。排気装置５０は、圧力制御弁、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有する。
　プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備える。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波（高周波電力）を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、例えば、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続される。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されてよい。
　第２の高周波電源６４は、被加工物にイオンを引き込むための第２の高周波（別の高周波電力）を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低い。第２の高周波の周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続される。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有する。
　プラズマ処理装置１０は、直流電源部７０（直流電源の一例）を更に備え得る。直流電源部７０は、上部電極３０に接続される。直流電源部７０は、負の直流電圧を発生し、当該直流電圧を上部電極３０に与えることが可能である。
　プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり得る。制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部Ｃｎｔでは、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部Ｃｎｔの記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム及びレシピデータが格納される。制御部Ｃｎｔのプロセッサが制御プログラムを実行して、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御することにより、後述する方法がプラズマ処理装置１０で実行される。
［上部電極構造の概要］
　図２は、一つの例示的実施形態に係る上部電極の断面図である。図２に示されるように、上部電極３０は、電極プレート３４及びクーリングプレート３７が下から順に重ねられた構造を有する。クーリングプレート本体部３７Ａの下面には、静電チャック３５がクーリングプレート本体部３７Ａに直接接触して一体形成される。一例として、静電チャック３５は、溶射によってクーリングプレート３７に形成される。静電チャック３５の下面は、電極プレート３４の上面を吸着する吸着面である。このように、静電チャック３５は、電極プレート３４とクーリングプレート３７との間に介在する。
　図３は、一つの例示的実施形態に係る上部電極の詳細を示す断面図である。図３に示されるように、静電チャック３５は、誘電体からなる本体部３５ａ（誘電体部分の一例）を有する。誘電体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の少なくとも一方からなる。本体部３５ａの内部には、少なくとも１つの電極３５ｂ（導電体部分の一例）が設けられる。つまり、静電チャック３５は、溶射で形成される本体部３５ａの中に電極３５ｂを有する。電極３５ｂは、電源３５ｐに電気的に接続される。電源３５ｐは、直流電源であってもよく、交流電源であってもよい。静電チャック３５の電極３５ｂに電源３５ｐからの電圧が印加されると、静電チャック３５と電極プレート３４との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、電極プレート３４は静電チャック３５に引き付けられ、静電チャック３５によって保持される。
　静電チャック３５は、クーリングプレート３７のガス供給流路３７ｅに対応する位置に、厚さ方向に貫通する貫通孔を有する。これにより、ガス拡散室３７ｂに存在する処理ガスは、ガス供給流路３７ｅを通過し、静電チャック３５の貫通孔を通過して電極プレート３４の上面に供給される。
　静電チャック３５の下面（吸着面）には、複数の凸部３５ｃ（点状凸部の一例）が形成される。このため、静電チャック３５の全面が電極プレート３４に密着するのではなく、複数の凸部３５ｃの先端面だけが電極プレート３４の上面に接触する。複数の凸部３５ｃは、一例としてドットパターンを形成する。また、複数の凸部３５ｃの最外周には、複数の凸部３５ｃの全体を囲む環状凸部３５ｄが設けられてもよい。
　静電チャック３５の複数の凸部３５ｃ間には、上述した貫通孔が形成される。つまり、ガス供給流路３７ｅは、クーリングプレート本体部３７Ａの厚さ方向からみて、複数の凸部３５ｃと重ならない位置に設けられる。また、ガス供給流路３７ｅは、クーリングプレート本体部３７Ａの厚さ方向からみて、電極プレート３４のガス吐出孔３４ａと重ならない位置に形成される。つまり、ガス供給流路３７ｅの第１軸線ＡＸ１と、ガス吐出孔３４ａの第２軸線ＡＸ２とは互いにオフセットしている。これにより、ガス供給流路３７ｅから供給された処理ガスは、静電チャック３５の複数の凸部３５ｃ間で一旦集約され、その後、ガス吐出孔３４ａから吐出される。このようなオフセット構造を備えることにより、内部空間１２ｓのラジカル又はガスがガス吐出孔３４ａからクーリングプレート３７のガス供給流路３７ｅへ移動することを物理的に妨げることができる。これにより、オフセット構造は、クーリングプレート３７のガス供給流路３７ｅにおいて異常放電が発生することを抑制できる。
　電極３５ｂは、クーリングプレート本体部３７Ａの厚さ方向からみて同心円状に複数に分割されていてもよい。例えば、電極３５ｂは、中央に位置する中央電極と、中央電極を囲むように配置された外縁電極とを有する。中央電極及び外縁電極それぞれに電源が接続される。これにより、中央領域と外縁領域とで異なる吸着力を発揮させ、中央領域と外縁領域とで異なる温度制御が実現される。また、静電チャック３５は、複数に分割された電極３５ｂに対応する複数の領域を有してもよい。そして、複数の凸部３５ｃの密度は領域ごとに異なっていてもよい。
　図４は、一つの例示的実施形態に係るクーリングプレートの下面を示す図である。図５は、一つの例示的実施形態に係るクーリングプレートの電極を示す図である。図４に示されるように、クーリングプレート本体部３７Ａの下面には、複数の凸部３５ｃを有する静電チャック３５が形成されている。図５に示されるように、中央領域Ｚ１（第１の領域の一例）に対応する中央電極３５２ｂに供給される電圧の極性は、外縁領域Ｚ２（第２の領域の一例）に対応する外縁電極３５１ｂに供給される電圧の極性と異なる極性の電圧が印加されてもよい。この場合、静電チャック３５は、双極方式で電極プレート３４を吸着する。双極方式の場合は、中央電極３５２ｂと外縁電極３５１ｂとで電位差があればよい。中央領域Ｚ１に対応する中央電極３５２ｂに供給される電圧の極性は、外縁領域Ｚ２に対応する外縁電極３５１ｂに供給される電圧の極性と同一の極性の電圧が印加されてもよい。この場合、静電チャック３５は、単極方式で電極プレート３４を吸着する。
［電極プレートの取り外し方法］
　電極プレート３４が取り外される場合には、静電チャック３５に接続された電源の印加電圧を０Ｖに設定するとともに、ガス供給部ＧＳから処理ガスを出力させる。これにより、処理ガスの気圧によって電極プレート３４が静電チャック３５から離間する方向に押し下げられるため、電極プレート３４の取り外しが容易となる。
［例示的実施形態のまとめ］
　上部電極３０は、電極プレート３４を吸着させるための静電チャック３５がクーリングプレート本体部３７Ａに溶射によって直接接触して一体形成される。このため、静電チャック３５をクーリングプレート本体部３７Ａに接着剤などで固定する場合と比べて、電極プレート３４の熱がクーリングプレート本体部３７Ａへ効率良く伝導される。よって、この上部電極３０は、電極プレート３４を効率良く冷却できる。
　上部電極３０においては、静電チャック３５が電極プレート３４の上面に接触する複数の凸部３５ｃを有するため、静電チャック３５と電極プレート３４の上面との間に空間が形成される。そして、静電チャック３５と電極プレート３４との間に形成された空間に処理ガスが流通することで、電極プレート３４をさらに効率良く冷却できる。
　静電チャック３５の複数の凸部３５ｃは、ドットパターンを形成するため、処理ガスが電極プレート３４の上面全体に均一に拡散される。このため、上部電極３０は、電極プレート３４全体を均一に冷却できる。
　上部電極３０においては、クーリングプレート３７のガス供給流路３７ｅが厚さ方向からみてガス吐出孔３４ａと重ならない位置に形成される。ラジカルなどがチャンバからガス供給流路３７ｅに向けて直線的に移動する場合、ラジカルは静電チャック３５に突き当たることになる。よって、ラジカルが直接的にガス供給流路３７ｅに進入することを回避できる。このため、上部電極３０は、プラズマによる異常放電を抑制できる。
［他の例示的実施形態］
　図６は、他の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図６に示されるプラズマ処理装置１０は、図１に示されるプラズマ処理装置１０と比較して、クーリングプレート本体部３７Ａ内の流路３７ｃの配置、及び、ヒータ６０，６１を備える点が相違し、その他は同一である。以下では、相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
　図６に示されるように、流路３７ｃは、ガス拡散室３７ｂよりも下方に配置されている。流路３７ｃは、クーリングプレート本体部３７Ａの上面までの距離よりも下面までの距離の方が短くなるように配置される。これにより、流路３７ｃが電極プレート３４の近くに配置されるため、冷却効果を高めることができる。
　クーリングプレート本体部３７Ａの上面には、ヒータ６０が設けられる。ヒータ６０の一例は、シートヒータである。クーリングプレート本体部３７Ａの周縁部分には、ヒータ６１が設けられる。ヒータ６１の一例は、セラミックヒータである。ヒータ６０，６１を設けることで、電極プレート３４の面内の温度均一性を向上させることができる。
　以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
　例えば、プラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であるが、別の実施形態に係るプラズマ処理装置は、異なるタイプのプラズマ処理装置であってもよい。そのようなプラズマ処理装置は、任意のタイプのプラズマ処理装置であり得る。そのようなプラズマ処理装置としては、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。
　また、プラズマ処理装置１０は、下部電極１８に２系統の高周波電源が接続され、上部電極３０に直流電源部７０が接続される例を示したが、これに限定されない。例えば、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０は備えていなくてもよい。例えば、プラズマ処理装置１０は、下部電極１８及び上部電極３０に高周波電源が接続されてもよい。また、図１に示されるプラズマ処理装置１０に図６に示されるヒータ６０，６１を設けてもよい。
　以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書において説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
　１０…プラズマ処理装置、３０…上部電極、３４…電極プレート、３４ａ…ガス吐出孔、３５…静電チャック（静電吸着膜の一例）、３７…クーリングプレート、３７Ａ…クーリングプレート本体部。

Claims (14)

  1. 　プラズマ処理チャンバと、
    　前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持器と、
    　前記基板支持器の上方に配置される上部電極構造であり、前記上部電極構造は、
    　　冷媒流路を有するクーリングプレートと、
    　　前記クーリングプレートの下方に配置される電極プレートと、
    　　前記クーリングプレートの下面に形成され、前記電極プレートを静電吸着するように構成される静電吸着膜であり、前記静電吸着膜は、誘電体部分と、前記誘電体部分内に形成される少なくとも１つの導電体部分と、を有する、静電吸着膜と、
    を含む、上部電極構造と、
    　前記導電体部分に電気的に接続される電源と、
    を備える、プラズマ処理装置。
  2. 　前記静電吸着膜は、溶射膜である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記静電吸着膜は、前記電極プレートの上面に接触する複数の点状凸部を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記静電吸着膜は、前記電極プレートの上面に接触し、前記複数の点状凸部を囲む環状凸部を有する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記少なくとも１つの導電体部分は、複数の導電体部分を含む、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記複数の導電体部分は、環状であり、同心円状に配置される、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記複数の点状凸部は、前記複数の導電体部分のうち第１の導電体部分と平面視で重複する第１の領域に配置される複数の第１の点状凸部と、前記複数の導電体部分のうち第２の導電体部分と平面視で重複する第２の領域に配置される複数の第２の点状凸部とを含み、前記第２の領域における前記複数の第２の点状凸部の密度は、前記第１の領域における前記複数の第１の点状凸部の密度とは異なる、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記クーリングプレートは、ガス拡散室と、前記クーリングプレートの上面から前記ガス拡散室まで延在する第１のガス流路と、前記ガス拡散室から前記クーリングプレートの下面まで延在する複数の第２のガス流路とを有し、
    　前記電極プレートは、前記複数の第２のガス流路と連通する複数のガス吐出孔を有し、
    　前記複数の第２のガス流路は、平面視で前記複数のガス吐出孔と重ならない位置に形成される、請求項１～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記誘電体部分は、アルミナ及び窒化アルミニウムの少なくとも一方で形成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記ガス拡散室は、前記冷媒流路よりも低い位置に形成される、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記ガス拡散室は、前記冷媒流路よりも高い位置に形成される、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  12. 　前記クーリングプレートの周縁部分に配置されたヒータをさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  13. 　前記電極プレートを支持するように構成される支持部材をさらに備える、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  14. 　プラズマ処理装置で使用する上部電極構造であって、
    　冷媒流路を有するクーリングプレートと、
    　前記クーリングプレートの下方に配置される電極プレートと、
    　前記クーリングプレートの下面に形成され、前記電極プレートを静電吸着するように構成される静電吸着膜であり、前記静電吸着膜は、誘電体部分と、前記誘電体部分内に形成される少なくとも１つの導電体部分と、を有する、静電吸着膜と、
    を備える、上部電極構造。
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