WO2025239204A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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Publication number
WO2025239204A1
WO2025239204A1 PCT/JP2025/016312 JP2025016312W WO2025239204A1 WO 2025239204 A1 WO2025239204 A1 WO 2025239204A1 JP 2025016312 W JP2025016312 W JP 2025016312W WO 2025239204 A1 WO2025239204 A1 WO 2025239204A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma processing
base
processing apparatus
protective member
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/016312
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将歩 高山
健司 赤尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of WO2025239204A1 publication Critical patent/WO2025239204A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
    • H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping

Definitions

  • This disclosure relates to a plasma processing apparatus.
  • Patent Document 1 listed below discloses a coating method for a mounting table, including: "an insertion step of inserting a tube having a balloon attached to a first end thereof into a through-hole that opens on the mounting surface of the mounting table and passes through the mounting table; an expansion step of inflating the balloon by supplying gas into the tube from the second end thereof when the first end of the tube reaches a predetermined position; and an application step of pressing the surface of the inflated balloon against the inner circumferential surface of the through-hole and applying a coating agent to the inner circumferential surface of the through-hole.”
  • This disclosure provides technology to reduce wear on adhesive layers.
  • a plasma processing apparatus includes a plasma processing chamber, a base, an electrostatic chuck, an adsorption electrode, an adhesive layer, an annular member, a heat transfer gas supply unit, and a protective member.
  • the base is disposed within the plasma processing chamber.
  • the electrostatic chuck is disposed on top of the base and has a substrate support and a ring support.
  • the adsorption electrode is disposed within the ring support.
  • the adhesive layer bonds the base and the electrostatic chuck.
  • the annular member is disposed on the upper surface of the ring support.
  • the heat transfer gas supply unit supplies heat transfer gas between the upper surface of the ring support and the annular member.
  • the protective member surrounds the exposed surface of the adhesive layer and is fixed by the base and the annular member.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a plasma processing system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the configuration of a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing an example of a schematic configuration of a peripheral portion of a substrate support portion according to an embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing an example of the configuration of the annular region of the base according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the change in the peripheral edge of the substrate support part during plasma processing according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration of the protection member according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the change in the protective member shown in FIG. 6 during plasma processing.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration of the protection member according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the change in the protective member shown in FIG. 8 during plasma processing.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another configuration of the protection member according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the change in the protective member shown in FIG. 10 during plasma processing.
  • Plasma processing equipment has a substrate support unit located within a chamber where plasma is generated.
  • the substrate support unit is constructed by bonding an electrostatic chuck and a base with an adhesive layer. Radicals contained in the plasma can penetrate the gap between the electrostatic chuck and the base from the outer periphery, causing the adhesive layer of the substrate support unit to wear away. When the adhesive layer of the substrate support unit wears away, the heat conductivity decreases, causing the temperature of the electrostatic chuck to rise, which can lead to problems such as cracking of the electrostatic chuck.
  • the plasma processing apparatus according to the present disclosure is used as a plasma processing system in a system configuration, and plasma processing is performed as substrate processing.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example configuration of a plasma processing system.
  • the plasma processing system includes a plasma processing device 1 and a control unit 2.
  • the plasma processing device 1 is an example of a plasma processing device disclosed herein.
  • the plasma processing device 1 includes a plasma processing chamber 10, a substrate support unit 11, and a plasma generation unit 12.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space.
  • the plasma processing chamber 10 also has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space, and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space.
  • the gas supply port is connected to the gas supply unit 20, which will be described later, and the gas exhaust port is connected to an exhaust system 40, which will be described later.
  • the substrate support unit 11 is disposed in the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting a substrate.
  • the plasma generation unit 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied into the plasma processing space.
  • the plasma formed in the plasma processing space may be capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), electron-cyclotron-resonance plasma (ECR plasma), helicon wave plasma (HWP), or surface wave plasma (SWP), etc.
  • various types of plasma generators may be used, including alternating current (AC) plasma generators and direct current (DC) plasma generators.
  • the AC signal (AC power) used in the AC plasma generator has a frequency within the range of 100 kHz to 10 GHz.
  • AC signals include radio frequency (RF) signals and microwave signals.
  • the RF signal has a frequency within the range of 100 kHz to 150 MHz.
  • the control unit 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described in this disclosure.
  • the control unit 2 may be configured to control each element of the plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the control unit 2 may be included in the plasma processing apparatus 1.
  • the control unit 2 may include a processing unit 2a1, a memory unit 2a2, and a communication interface 2a3.
  • the control unit 2 is realized, for example, by a computer 2a.
  • the processing unit 2a1 may be configured to perform various control operations by reading a program from the memory unit 2a2 and executing the read program. This program may be stored in the memory unit 2a2 in advance, or may be acquired via a medium when needed.
  • the acquired program is stored in the memory unit 2a2 and read from the memory unit 2a2 by the processing unit 2a1 for execution.
  • the medium may be various storage media readable by the computer 2a, or may be a communication line connected to the communication interface 2a3.
  • the processing unit 2a1 may be a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory 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).
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply unit 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.
  • the gas inlet is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10.
  • the gas inlet includes a showerhead 13.
  • the substrate support 11 is disposed within the plasma processing chamber 10.
  • the showerhead 13 is disposed above the substrate support 11. In one embodiment, the showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of the plasma processing chamber 10.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by the showerhead 13, a sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, and the substrate support 11.
  • the plasma processing chamber 10 is grounded.
  • the showerhead 13 and the substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10.
  • the substrate support portion 11 includes a main body portion 111 and a ring assembly 112.
  • the main body portion 111 is formed in a cylindrical shape with its axis in the vertical direction.
  • the main body portion 111 supports the substrate W and the ring assembly 112 on its upper surface.
  • the main body portion 111 has, on its upper surface, a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly 112.
  • the central region 111a portion of the main body portion 111 is an example of a substrate support portion of the present disclosure.
  • the annular region 111b portion of the main body portion 111 is an example of a ring support portion of the present disclosure.
  • the wafer is an example of a substrate W.
  • the annular region 111b of the main body portion 111 surrounds the central region 111a of the main body portion 111 in a planar view.
  • the substrate W is disposed on the central region 111a of the main body 111
  • the ring assembly 112 is disposed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111.
  • the ring assembly 112 is an example of an annular member as defined herein. Therefore, the central region 111a is also referred to as a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also referred to as a ring support surface for supporting the ring assembly 112.
  • the main body 111 includes a base 1110, an electrostatic chuck 1111, and an insulator ring 1112.
  • the base 1110 is formed in a cylindrical shape.
  • the base 1110 includes a conductive member.
  • the conductive member of the base 1110 can function as a lower electrode.
  • the electrostatic chuck 1111 is formed in a flat, circular shape.
  • the electrostatic chuck 1111 is bonded to the central region 1110b of the upper surface of the base 1110.
  • the electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and electrostatic electrodes 1111b and 1111c disposed within the ceramic member 1111a.
  • the ceramic member 1111a has a central region 111a.
  • the ceramic member 1111a also has an annular region 111b.
  • the annular region 111b is formed lower than the central region 111a.
  • the electrostatic electrode 1111c is an example of an adsorption electrode disclosed herein.
  • the insulator ring 1112 is cylindrical, with an inner diameter larger than the outer diameter of the electrostatic chuck 1111.
  • the base 1110 has an annular region 1110c formed on the outer periphery of the central region 1110b, the upper surface of which is lower than the central region 1110b.
  • the insulator ring 1112 is disposed in the annular region 1110c of the base 1110.
  • the insulator ring 1112 is formed from an insulating material such as quartz or ceramic.
  • the insulator ring 1112 is formed so that its upper surface is at the same height as the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111.
  • the ring assembly 112 has an outer diameter larger than the outer diameter of the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111, and its outer edge reaches the insulator ring 1112.
  • the ring assembly 112 is supported on the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111 and the upper surface of the insulator ring 1112.
  • the electrostatic electrode 1111b is arranged inside the central region 111a of the ceramic member 1111a.
  • the electrostatic electrode 1111c is arranged inside the annular region 111b of the ceramic member 1111a.
  • a voltage is applied to the electrostatic electrodes 1111b and 1111c from the power supply 30. When a voltage is applied to the electrostatic electrode 1111b, the electrostatic electrode 1111b electrostatically attracts the substrate W.
  • the electrostatic electrode 1111c When a voltage is applied to the electrostatic electrode 1111c, the electrostatic electrode 1111c electrostatically attracts the ring assembly 112.
  • the annular region 111b may be formed on another member surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member.
  • the ring assembly 112 may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member.
  • At least one RF/DC electrode coupled to an RF power supply 31 and/or a DC power supply 32 may be disposed within the ceramic member 1111a. In this case, the at least one RF/DC electrode functions as a lower electrode.
  • the RF/DC electrode When a bias RF signal and/or a DC signal (described below) is supplied to the at least one RF/DC electrode, the RF/DC electrode is also referred to as a bias electrode.
  • the conductive member of the base 1110 and the at least one RF/DC electrode may function as multiple lower electrodes.
  • the electrostatic electrodes 1111b and 1111c may function as lower electrodes. Therefore, the substrate support 11 includes at least one lower electrode.
  • the ring assembly 112 includes one or more annular members.
  • the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring.
  • the edge rings are formed of a conductive or insulating material, and the cover rings are formed of an insulating material.
  • the substrate support 11 may also include a temperature adjustment module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature.
  • the temperature adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow path 1110a, or a combination thereof.
  • a heat transfer fluid such as brine or gas flows through the flow path 1110a.
  • the flow path 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply unit configured to supply a heat transfer gas to a gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.
  • the showerhead 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 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 inlets 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the multiple gas inlets 13c.
  • the showerhead 13 also includes at least one upper electrode.
  • the gas inlet may also include one or more side gas injectors (SGIs) attached to one or more openings formed in the sidewall 10a.
  • SGIs side gas injectors
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22.
  • the gas supply unit 20 is configured to supply at least one process gas from a corresponding gas source 21 to the showerhead 13 via a corresponding flow controller 22.
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller.
  • the gas supply unit 20 may include at least one flow modulation device that modulates or pulses the flow rate of the at least one process gas.
  • the power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • the RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Therefore, the RF power supply 31 can function as at least a part of the plasma generation unit 12. Furthermore, by supplying a bias RF signal to at least one lower electrode, a bias potential is generated on the substrate W, and ion components in the formed plasma can be attracted to the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b.
  • the first RF generating unit 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit and is configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the second RF generating unit 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and is configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency lower than the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz.
  • the second RF generating unit 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies.
  • the generated one or more bias RF signals are supplied to at least one lower electrode.
  • at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • the power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the 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 at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal.
  • the generated first DC signal is applied to the at least one lower electrode.
  • the second DC generator 32b is connected to at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal.
  • the generated second DC signal is applied to the at least one upper electrode.
  • the first and second DC signals may be pulsed.
  • a sequence of voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination thereof pulse waveform.
  • a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the first DC generator 32a and at least one lower electrode.
  • the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator.
  • the second DC generator 32b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator
  • the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have positive or negative polarity.
  • the sequence of voltage pulses may include one or more positive voltage pulses and one or more negative voltage pulses within one period.
  • the first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, or the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b.
  • the exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10.
  • the exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve.
  • the vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing an example of a schematic configuration of the peripheral edge portion of the substrate support portion 11 according to the embodiment.
  • an insulating sprayed film 1110d made of ceramic or the like is provided on the surface.
  • the sprayed film 1110d is formed so as to cover the peripheral edge and side surfaces of the central region 1110b of the base 1110.
  • the sprayed film 1110d forms part of the surface of the base 1110.
  • the electrostatic chuck 1111 is bonded to the central region 1110b of the base 1110 by an adhesive layer 1113.
  • the electrostatic chuck 1111 is positioned on the central region 1110b of the base 1110 via the adhesive layer 1113.
  • the base 1110 has an annular region 1110c formed around the outer periphery of the central region 1110b, the upper surface of which is lower than the central region 1110b.
  • the insulator ring 1112 is disposed in the annular region 1110c of the base 1110 so as to surround the side surface of the central region 1110b of the base 1110 and the side surface of the electrostatic chuck 1111.
  • a ring assembly 112 is disposed in the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111.
  • the ring assembly 112 is supported by the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111 and the upper surface of the insulator ring 1112.
  • a convex portion 1112a is formed on the upper surface of the insulator ring 1112 in a portion facing the ring assembly 112.
  • the convex portion 1112a is formed on the upper surface of the insulator ring 1112 along the circumferential direction of the insulator ring 1112.
  • a concave portion 112a is formed on the lower surface of the ring assembly 112 in a portion facing the convex portion 1112a.
  • the concave portion 112a of the ring assembly 112 fits into the convex portion 1112a of the insulator ring 1112.
  • the main body 111 is configured to be able to supply heat transfer gas between the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111 and the ring assembly 112.
  • a groove 1111d is formed in the circumferential direction in the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111.
  • the main body 111 is also provided with a gas supply line 113 that communicates with the groove 1111d.
  • the gas supply line 113 is an example of a heat transfer gas supply path disclosed herein.
  • the gas supply line 113 is connected to a heat transfer gas supply unit 114 provided outside the plasma processing chamber 10.
  • the gas supply line 113 and the heat transfer gas supply unit 114 are an example of a heat transfer gas supply unit disclosed herein.
  • the heat transfer gas supply unit 114 supplies a heat transfer gas, such as He gas, to the gas supply line 113.
  • the heat transfer gas supply unit 114 has a pressure sensor and controls the pressure to supply the heat transfer gas to the gas supply line 113 at a predetermined pressure.
  • the gas supply line 113 supplies heat transfer gas from the heat transfer gas supply unit 114 between the annular region 111b and the ring assembly 112.
  • the substrate W is loaded into the plasma processing chamber 10 via a loading/unloading port (not shown) by a transport mechanism such as a transport arm, and placed on the central region 111a of the substrate support 11.
  • the plasma processing apparatus 1 evacuates the plasma processing chamber 10 to a predetermined vacuum level using the exhaust system 40.
  • the plasma processing apparatus 1 applies a voltage from the power supply 30 to the electrostatic electrodes 1111b, 1111c of the electrostatic chuck 1111, electrostatically attracting the substrate W and ring assembly 112.
  • the plasma processing apparatus 1 supplies a heat transfer gas from the heat transfer gas supply unit 114 via the gas supply line 113 between the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111 and the ring assembly 112.
  • the plasma processing apparatus 1 supplies a processing gas from the gas supply unit 20 and introduces the processing gas into the plasma processing chamber 10 from the showerhead 13.
  • the plasma processing apparatus 1 then supplies at least one RF signal from the RF power supply 31 to generate plasma in the plasma processing space 10s, and performs plasma processing on the substrate W.
  • radicals contained in the plasma may invade the outer periphery of the substrate support 11, resulting in wear of the adhesive layer 1113.
  • radicals may pass through the gap between the ring assembly 112 and the insulator ring 1112 and enter the space 1114 between the side of the central region 1110b of the base 1110 and the side of the electrostatic chuck 1111 and the inner surface of the insulator ring 1112.
  • the radicals that have entered this space 1114 wear the adhesive layer 1113 from the outer periphery.
  • the substrate support portion 11 is provided in the space 1114 on the protective member 120.
  • the protective member 120 is formed in an annular shape and is arranged to surround the exposed surface of the adhesive layer 1113 in the circumferential direction.
  • the protective member 120 is arranged at a distance from the side surface of the central region 1110b of the base 1110 and the side surface of the electrostatic chuck 1111.
  • the protective member 120 may also be arranged in contact with the side surface of the central region 1110b of the base 1110 and the side surface of the electrostatic chuck 1111.
  • the protective member 120 is integrally formed from an elastic member.
  • the entire protective member 120 is made of an elastic member.
  • the protective member 120 is formed, for example, from an elastic rubber material, resin material, or the like.
  • Examples of rubber materials include vinylidene fluoride-based fluororubber (FKM), perfluoroelastomer (FFKM), and nitrile rubber.
  • resin materials include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene terephthalate (PET), and polycarbonate (PC).
  • Other examples of resin materials include polymethyl methacrylate resin (PMMA), polyacetal (POM), and polyvinyl alcohol (PVA).
  • the protective member 120 is fixed by the base 1110 and the ring assembly 112.
  • the base 1110 has a groove 1110e formed in the portion of the annular region 1110c facing the protective member 120.
  • the groove 1110e is an example of a first recess of the present disclosure.
  • the groove 1110e is formed along the circumferential direction of the annular region 1110c.
  • the ring assembly 112 has a groove 112b formed on the underside of the ring assembly 112 facing the protective member 120.
  • the groove 112b is an example of a second recess of the present disclosure.
  • the groove 112b is formed along the circumferential direction of the ring assembly 112.
  • the grooves 1110e and 112b are formed with widths corresponding to the radial width of the protective member 120.
  • Figure 4 is an enlarged view showing an example of the configuration of the annular region 1110c of the base 1110 according to the embodiment.
  • Figure 4 shows an enlarged view of the portion of the annular region 1110c of the base 1110 in Figure 3, which is enlarged along the wavy line L1.
  • the protective member 120 is formed with a radial width of 2 to 5 mm.
  • the groove 1110e is formed with a depth d of 0.5 to 1 mm and a radial width w of 2 to 5 mm.
  • the protective member 120 divides the space 1114 into a radially outer space 1114a and a radially inner space 1114b.
  • the protective member 120 is formed higher than the height from the bottom surface of groove 1110e in the annular region 1110c to the bottom surface of groove 112b in the ring assembly 112.
  • the protective member 120 is formed higher by a predetermined amount (e.g., several millimeters) than the height from the bottom surface of groove 1110e in the annular region 1110c to the bottom surface of groove 112b in the ring assembly 112.
  • the protective member 120 is positioned and arranged by fitting its lower surface into groove 1110e in the annular region 1110c and its upper surface into groove 112b in the ring assembly 112.
  • the plasma processing apparatus 1 applies a voltage from the power supply 30 to the electrostatic electrodes 1111b and 1111c of the electrostatic chuck 1111, electrostatically attracting the substrate W and ring assembly 112.
  • the plasma processing apparatus 1 also supplies a heat transfer gas from the heat transfer gas supply unit 114 via the gas supply line 113 between the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111 and the ring assembly 112.
  • Figure 5 is a diagram illustrating the changes that occur during plasma processing of the peripheral edge of the substrate support part 11 according to the embodiment.
  • the power supply 30 applies a voltage to the electrostatic electrode 1111c of the electrostatic chuck 1111, electrostatically attracting the ring assembly 112.
  • the protective member 120 is pressed downward by the ring assembly 112, and comes into close contact with the base 1110 and ring assembly 112.
  • the protective member 120 bends as shown by the dotted line on the right side of Figure 5, and comes into close contact with the base 1110 and ring assembly 112.
  • the protective member 120 is fixed by the base 1110 and ring assembly 112.
  • the protective member 120 seals the gap between the groove 1110e in the annular region 1110c and the groove 112b in the ring assembly 112, airtightly dividing the space 1114 into a radially outer space 1114a and a radially inner space 1114b. This allows the protective member 120 to prevent radicals that have entered the space 1114a through the gap between the ring assembly 112 and the insulator ring 1112 from entering the space 1114b where the side surface of the adhesive layer 1113 is exposed.
  • the substrate support 11 can reduce the gap between the ring assembly 112 and the annular region 1110c by electrostatically adhering the ring assembly 112 to the annular region 111b. This allows the substrate support 11 to prevent radicals from entering the space 1114b from between the ring assembly 112 and the annular region 1110c.
  • the heat transfer gas supply unit 114 supplies heat transfer gas between the annular region 111b and the ring assembly 112.
  • the supplied heat transfer gas flows circumferentially along grooves 1111d formed in the annular region 111b, and then flows radially inward and outward from the grooves 1111d through the gap between the annular region 111b and the ring assembly 112. In this way, the heat transfer gas flows radially inward from the grooves 1111d into the gap between the annular region 111b and the ring assembly 112, thereby preventing radicals from entering the space 1114b from the inner peripheral side between the annular region 1110c and the ring assembly 112.
  • the heat transfer gas flowing radially outward from the grooves 1111d fills the space 1114b of the substrate support unit 11 with heat transfer gas. This prevents radicals from entering the space 1114b from the outer peripheral side between the annular region 1110c and the ring assembly 112.
  • the substrate support part 11 can prevent radicals from entering the space 1114b where the side surface of the adhesive layer 1113 is exposed, thereby preventing the adhesive layer 1113 from being worn down by radicals.
  • the substrate support part 11 fills the space 1114b with heat transfer gas due to the heat transfer gas flowing radially outward from the groove 1111d. This allows the substrate support part 11 to cool the side surfaces of the central region 1110b of the base 1110 and the side surfaces of the electrostatic chuck 1111 using the heat transfer gas filled in the space 1114b. Furthermore, during plasma processing, the substrate support part 11 can transfer heat input from the plasma to the ring assembly 112 to the electrostatic chuck 1111 and the base 1110 via the heat transfer gas in the space 1114b, thereby suppressing a temperature rise in the ring assembly 112.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration of the protective member 120 according to this embodiment.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration of the peripheral portion of the substrate support portion 11.
  • the protective member 120 is formed in an annular shape, with an upper portion having a larger radial width than a lower portion.
  • a space 121 is formed inside the upper portion of the protective member 120.
  • the space 121 is a sealed atmospheric pressure space.
  • the protective member 120 is formed by integrally molding an elastic material so that the space 121 is formed inside in an atmospheric pressure environment.
  • the protective member 120 is formed to a height equivalent to the height from the annular region 1110c to the underside of the ring assembly 112.
  • the protective member 120 is arranged to circumferentially surround the exposed surface of the adhesive layer 1113.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the changes in the protective member 120 shown in FIG. 6 during plasma processing.
  • the protective member 120 is fixed by the base 1110 and the ring assembly 112.
  • the plasma processing chamber 10 is depressurized to a predetermined vacuum level by the exhaust system 40.
  • the power supply 30 applies a voltage to the electrostatic electrode 1111c of the electrostatic chuck 1111, electrostatically attracting the ring assembly 112.
  • the space 121 expands, and the protective member 120 is fixed to the base 1110 and the ring assembly 112.
  • FIG. 1 In the example of FIG.
  • the expansion of the space 121 causes the upper part of the protective member 120 to expand and come into contact with the insulator ring 1112, thereby fixing the protective member 120 radially. Furthermore, the protective member 120 is pressed downward by the electrostatically attracted ring assembly 112, and is fixed vertically by being tightly attached to the base 1110 and the ring assembly 112. 6 and 7, the plasma processing apparatus 1 may also have a groove 1110e formed in the annular region 1110c of the base 1110 and a groove 112b formed in the ring assembly 112 to secure the protective member 120.
  • the protective member 120 airtightly divides the space 1114 into a radially outer space 1114a and a radially inner space 1114b. This allows the protective member 120 to prevent radicals that have entered space 1114a through the gap between the ring assembly 112 and the insulator ring 1112 from entering space 1114b, where the side surface of the adhesive layer 1113 is exposed.
  • the protective member 120 may be formed by combining multiple members with different rigidities.
  • the protective member 120 may be formed by combining an elastic member and a rigid member with higher rigidity than the elastic member.
  • elastic members include elastic rubber materials and resin materials.
  • rigid members include ceramic.
  • Figure 8 is a diagram illustrating another configuration of the protective member 120 according to the embodiment. Figure 8 shows a schematic configuration of the peripheral portion of the substrate support portion 11.
  • the protective member 120 includes an inner ring 122, an outer ring 123, and an elastic member 124.
  • the inner ring 122 is an example of an inner peripheral fixing portion of the present disclosure.
  • the outer ring 123 is an example of an outer peripheral fixing portion of the present disclosure.
  • the elastic member 124 is an example of an expansion member of the present disclosure.
  • the inner ring 122 is formed in a cylindrical shape from a rigid member.
  • the outer ring 123 is formed in a cylindrical shape from a rigid member with a larger diameter than the inner ring 122.
  • the outer ring 123 is disposed to surround the inner ring 122.
  • the elastic member 124 is formed between the inner ring 122 and the outer ring 123 so as to cover at least both ends of the gap between the inner ring 122 and the outer ring 123 in the horizontal axis direction.
  • the elastic member 124 is disposed between the inner ring 122 and the outer ring 123, forming a space 125 therein.
  • the space 125 extends to the vicinity of the upper and lower ends between the inner ring 122 and the outer ring 123, and is a sealed space at atmospheric pressure.
  • the protective member 120 is formed to a height equivalent to the height from the annular region 1110c to the lower surface of the ring assembly 112.
  • the protective member 120 is disposed to surround the exposed surface of the adhesive layer 1113.
  • FIG 9 is a diagram explaining the changes in the protective member 120 shown in Figure 8 during plasma processing.
  • the protective member 120 is fixed by the base 1110 and the ring assembly 112.
  • the plasma processing chamber 10 is depressurized to a predetermined vacuum level by the exhaust system 40.
  • the power supply 30 applies a voltage to the electrostatic electrode 1111c of the electrostatic chuck 1111, electrostatically attracting the ring assembly 112.
  • the space 125 expands and the protective member 120 is fixed to the base 1110 and the ring assembly 112.
  • the expansion of the space 125 causes the elastic member 124 between the inner ring 122 and the outer ring 123 of the protective member 120 to expand up and down.
  • the protective member 120 is fixed in the vertical direction as the elastic member 124 expands vertically and is pressed downward by the electrostatically attracted ring assembly 112, thereby closely adhering to the base 1110 and the ring assembly 112. Even in the configurations shown in Figures 8 and 9, the plasma processing apparatus 1 may have a groove 112b formed in the ring assembly 112 to fix the protective member 120.
  • the protective member 120 airtightly divides the space 1114 into a radially outer space 1114a and a radially inner space 1114b. This allows the protective member 120 to prevent radicals that have entered space 1114a through the gap between the ring assembly 112 and the insulator ring 1112 from entering space 1114b, where the side surface of the adhesive layer 1113 is exposed.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include a pressure adjustment mechanism that adjusts the pressure in the space 125 inside the protective member 120.
  • Figure 10 is a diagram illustrating another configuration of the protective member 120 according to the embodiment. Figure 10 shows a schematic configuration of the peripheral portion of the substrate support portion 11.
  • the protective member 120 has a supply port 126 formed in the outer ring 123 that communicates with the space 125.
  • An annular member 130 is provided on the outer periphery of the protective member 120 in the annular region 1110c of the base 1110.
  • the annular member 130 is formed of an insulating material such as quartz or ceramic.
  • the inner surface of the annular member 130 is in contact with the protective member 120.
  • a gas flow path 131 is formed in the annular member 130.
  • One end of the gas flow path 131 reaches a position corresponding to the supply port 126 on the inner surface of the annular member 130 and is connected to the supply port 126, and the other end reaches the underside of the annular member 130.
  • a seal member 127 is provided between the annular member 130 and the outer ring 123 of the inner surface protective member 120, surrounding the supply port 126.
  • a gas supply line 140 is provided in the main body 111. The gas supply line 140 is connected to the other end of the gas flow path 131.
  • a seal member 141 is provided between the lower surface of the annular member 130 and the annular region 1110c, surrounding the other end of the gas flow path 131.
  • the seal members 127 and 141 are, for example, O-rings.
  • the gas supply line 140 is connected to a gas supply unit 142 provided outside the plasma processing chamber 10.
  • the gas supply unit 142 supplies gas, such as dry air or an inert gas, to the gas supply line 140.
  • the gas supply unit 142 has a pressure sensor and controls the pressure to supply gas to the gas supply line 140.
  • Gas supplied from the gas supply unit 142 is supplied to the space 125 inside the protective member 120 via the air supply line and the gas flow path 131.
  • the gas supply unit 142 adjusts the pressure in the space 125 inside the protective member 120 by controlling the pressure of the gas it supplies.
  • the gas flow path 131, the gas supply line 140, and the gas supply unit 142 are an example of a pressure adjustment mechanism of the present disclosure.
  • FIG 11 is a diagram explaining the changes that occur in the protective member 120 shown in Figure 10 during plasma processing.
  • the protective member 120 is fixed by the base 1110 and the ring assembly 112.
  • the plasma processing chamber 10 is depressurized to a predetermined vacuum level by the exhaust system 40.
  • the power supply 30 applies a voltage to the electrostatic electrode 1111c of the electrostatic chuck 1111, electrostatically attracting the ring assembly 112.
  • the gas supply unit 142 supplies gas to the gas supply line 140.
  • gas is supplied to the space 125 of the protective member 120 via the air supply line and the gas flow path 131, the space 125 expands, and the expansion of the space 125 causes the elastic member 124 between the inner ring 122 and the outer ring 123 to expand vertically.
  • the protective member 120 is fixed in the vertical direction as the elastic member 124 expands vertically and is pressed downward by the electrostatically attracted ring assembly 112, causing it to adhere closely to the base 1110 and ring assembly 112.
  • the protective member 120 airtightly divides the space 1114 into a radially outer space 1114a and a radially inner space 1114b. This allows the protective member 120 to prevent radicals that have entered space 1114a through the gap between the ring assembly 112 and the insulator ring 1112 from entering space 1114b, where the side surface of the adhesive layer 1113 is exposed.
  • the gas supply unit 142 controls the pressure of the gas being supplied. For example, the lower the pressure inside the plasma processing chamber 10, the lower the pressure of the gas supplied to the gas supply line 140, thereby adjusting the pressure inside the space 125 of the elastic member 124 to be lower. This allows the plasma processing apparatus 1 to prevent the ring assembly 112 from peeling off from the annular region 1110c when the pressure inside the plasma processing chamber 10 is lowered.
  • the plasma processing apparatus 1 comprises a plasma processing chamber 10, a base 1110, an electrostatic chuck 1111, an electrostatic electrode 1111c (adsorption electrode), an adhesive layer 1113, a ring assembly 112 (annular member), a heat transfer gas supply unit (heat transfer gas supply unit 114 and gas supply line 113), and a protective member 120.
  • the base 1110 is disposed within the plasma processing chamber 10.
  • the electrostatic chuck 1111 is disposed on top of the base 1110 and has a central region 111a (substrate support portion) and an annular region 111b (ring support portion).
  • the electrostatic electrode 1111c is disposed within the annular region 111b of the electrostatic chuck 1111.
  • the adhesive layer 1113 bonds the base 1110 and the electrostatic chuck 1111.
  • the ring assembly 112 is disposed on the upper surface of the annular region 111b.
  • the heat transfer gas supply unit supplies heat transfer gas between the upper surface of the annular region 111b and the ring assembly 112.
  • the protective member 120 surrounds the exposed surface of the adhesive layer 1113 and is fixed by the base 1110 and the ring assembly 112. This allows the plasma processing apparatus 1 to suppress wear of the adhesive layer 1113.
  • the base 1110 has a groove 1110e (first recess) formed on the surface facing the protective member 120.
  • the ring assembly 112 has a groove 112b (second recess) formed on the back surface facing the protective member 120.
  • the protective member 120 is fixed by grooves 1110e and 112b.
  • the protective member 120 is an integrally formed elastic member. As a result, the plasma processing apparatus 1 can secure the protective member 120 to the base 1110 and the ring assembly 112 using the elasticity of the protective member 120.
  • the protective member 120 includes a cylindrical inner ring 122 (inner fixed portion), an outer ring 123 (outer fixed portion) arranged to surround the inner ring 122, and an elastic member 124 (expansion member) arranged between the inner ring 122 and the outer ring 123.
  • the elastic member 124 has a space 125 inside. The space 125 is at atmospheric pressure. This allows the plasma processing apparatus 1 to fix the protective member 120 to the base 1110 and the ring assembly 112 by the expansion of the elastic member 124, which reduces the pressure inside the plasma processing chamber 10.
  • the plasma processing apparatus 1 further includes a pressure adjustment mechanism (gas flow path 131, gas supply line 140, gas supply unit 142).
  • the pressure adjustment mechanism adjusts the pressure in the space 125 inside the elastic member 124. The lower the pressure inside the plasma processing chamber 10, the lower the pressure adjusted to be in the space 125 inside the elastic member 124. This allows the plasma processing apparatus 1 to prevent the ring assembly 112 from peeling off from the annular region 1110c when the pressure inside the plasma processing chamber 10 is reduced.
  • the heat transfer gas supply unit also includes a heat transfer gas supply path (gas supply line 113) formed in the annular region 111b. This allows the plasma processing apparatus 1 to supply heat transfer gas to the annular region 111b.
  • the protective member 120 is positioned at a distance from the side surface of the base 1110 and the side surface of the electrostatic chuck 1111. This allows the plasma processing apparatus 1 to cool the side surface of the base 1110 and the side surface of the electrostatic chuck 1111 by the heat transfer gas filled in the space 1114b between the protective member 120 and the side surface of the base 1110 and the electrostatic chuck 1111.
  • the base 1110 has a sprayed film 1110d on its surface.
  • the groove 1110e is formed in the sprayed film 1110d. This allows the plasma processing apparatus 1 to protect the base 1110 with the sprayed film 1110d, while the protective member 120 can be stably fixed using the groove 1110e.
  • the substrate W may also be a glass substrate, etc.
  • the plasma processing may be any processing that uses plasma.
  • the plasma processing may be a film formation process, a modification process, or a heat treatment such as ashing.
  • a plasma processing apparatus comprising:
  • the base has a first recess formed on a surface facing the protection member; the annular member has a second recess formed on a rear surface facing the protective member, The protection member is fixed by the first recess and the second recess.
  • (Appendix 4) 4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the protective member includes a cylindrical inner circumferential fixing portion, an outer circumferential fixing portion arranged to surround the inner circumferential fixing portion, and an expansion member arranged between the inner circumferential fixing portion and the outer circumferential fixing portion.
  • the base has a thermal spray layer on its surface;
  • the protective member is disposed at a distance from a side surface of the base and a side surface of the electrostatic chuck.
  • Plasma processing apparatus 2 Control unit 10s Plasma processing space 11 Substrate support unit 30 Power supply 31 RF power supply 31a First RF generating unit 31b Second RF generating unit 32 DC power supply 32a First DC generating unit 32b Second DC generating unit 40 Exhaust system 111 Main body 111a Central region 111b Annular region 112 Ring assembly 112a Recess 112b Groove 113 Gas supply line 114 Heat transfer gas supply unit 120 Protective member 121, 125, 1114, 1114a, 1114b Space 122 Inner ring 123 Outer ring 124 Elastic member 126 Supply port 127, 141 Seal member 130 Annular member 131 Gas flow path 140 Gas supply line 142 Gas supply unit 1110 Base 1110a Flow path 1110b Central region 1110c Annular region 1110d Thermal sprayed film 1110e Groove 1111 Electrostatic chuck 1111a Ceramic member 1111b, 1111c Electrostatic electrode 1111d Groove 1112 Insulator ring 1112a Conve

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基台と、静電チャックと、吸着電極と、接着層と、環状部材と、伝熱ガス供給部と、保護部材とを備える。基台は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。静電チャックは、基台の上部に配置され、基板支持部及びリング支持部を有する。吸着電極は、リング支持部内に配置される。接着層は、基台と静電チャックとを接合する。環状部材は、リング支持部の上面に配置される。伝熱ガス供給部は、リング支持部の上面と環状部材との間に伝熱ガスを供給する。保護部材は、接着層の露出面を囲み、基台及び環状部材により固定される。

Description

プラズマ処理装置
　本開示は、プラズマ処理装置に関する。
　下記の特許文献１には、「第１端にバルーンが取り付けられたチューブを、載置台の載置面で開口し当該載置台を貫通する貫通穴に挿入する挿入工程と、前記チューブの第１端が所定位置に到達した時、前記チューブの第２端から当該チューブ内に気体を供給することで前記バルーンを膨張させる膨張工程と、膨張させた前記バルーンの表面を前記貫通穴の内周面に押し付けて、前記貫通穴の内周面にコーティング剤を塗布する塗布工程と、を含む、載置台のコーティング方法。」が開示されている。
特開２０２０－１６７２４２号公報
　本開示は、接着層の消耗を抑制する技術を提供する。
　本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基台と、静電チャックと、吸着電極と、接着層と、環状部材と、伝熱ガス供給部と、保護部材とを備える。基台は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。静電チャックは、基台の上部に配置され、基板支持部及びリング支持部を有する。吸着電極は、リング支持部内に配置される。接着層は、基台と静電チャックとを接合する。環状部材は、リング支持部の上面に配置される。伝熱ガス供給部は、リング支持部の上面と環状部材との間に伝熱ガスを供給する。保護部材は、接着層の露出面を囲み、基台及び環状部材により固定される。
　本開示によれば、接着層の消耗を抑制できる。
図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。 図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。 図３は、実施形態に係る基板支持部の周縁部の概略構成の一例を示す拡大図である。 図４は、実施形態に係る基台の環状領域の構成の一例を示す拡大図である。 図５は、実施形態に係る基板支持部の周縁部のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。 図６は、実施形態に係る保護部材の他の構成を説明する図である。 図７は、図６に示す保護部材のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。 図８は、実施形態に係る保護部材の他の構成を説明する図である。 図９は、図８に示す保護部材のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。 図１０は、実施形態に係る保護部材の他の構成を説明する図である。 図１１は、図１０に示す保護部材のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。
　以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置が限定されるものではない。
　プラズマ処理装置は、プラズマが生成されるチャンバ内に基板支持部が設けられている。基板支持部は、静電チャックと基台を接着層により接合して構成される。基板支持部は、プラズマに含まれるラジカルが外周側から静電チャックと基台の間の隙間に侵入して接着層が消耗する場合がある。基板支持部は、接着層が消耗すると伝熱性が低下して静電チャックの温度が上昇し、静電チャックの割れなどの不具合が発生する場合がある。
　そこで、接着層の消耗を抑制する技術が期待されている。
［実施形態］
［装置構成］
　本開示のプラズマ処理装置の一例について説明する。以下に説明する実施形態では、本開示のプラズマ処理装置をシステム構成のプラズマ処理システムとし、基板処理としてプラズマ処理を実施する場合を例に説明する。
　図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、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、本開示のプラズマ処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、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。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
　プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）、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）等であってもよい。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が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、　１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
　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、処理部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。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。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。
　以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
　容量結合型のプラズマ処理装置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、基板支持部１１及びガス導入部を含む。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。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部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及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
　基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、上下方向を軸とした円柱状に形成されている。本体部１１１は、基板Ｗ及びリングアセンブリ１１２を上面で支持する。例えば、本体部１１１は、上面に、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。本体部１１１の中央領域１１１ａ部分が、本開示の基板支持部の一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂ部分が、本開示のリング支持部の一例である。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。リングアセンブリ１１２は、本開示の環状部材の一例である。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
　一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０、静電チャック１１１１及びインシュレータリング１１１２を含む。基台１１１０は、円柱状に形成されている。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。
　静電チャック１１１１は、平板な円形に形成されている。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上面の中央領域１１１０ｂに接着されている。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂ、１１１１ｃとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。環状領域１１１ｂは、中央領域１１１ａよりも低く形成されている。静電電極１１１１ｃは、本開示の吸着電極の一例である。
　インシュレータリング１１１２は、内径が静電チャック１１１１の外径よりも大きく、筒状に形成されている。基台１１１０は、中央領域１１１０ｂの外周側に上面が中央領域１１１０ｂよりも低い環状領域１１１０ｃが形成されている。インシュレータリング１１１２は、基台１１１０の環状領域１１１０ｃに配置されている。インシュレータリング１１１２は、例えば、石英、セラミックなどの絶縁材料により形成されている。インシュレータリング１１１２は、上面が静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂと同じ高さとなるように形成されている。
　リングアセンブリ１１２は、外径が静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂの外径よりも大きく形成され、外縁部分がインシュレータリング１１１２まで到達する。リングアセンブリ１１２は、静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂ及びインシュレータリング１１１２の上面に支持される。静電電極１１１１ｂは、セラミック部材１１１１ａの中央領域１１１ａの内部に配置されている。静電電極１１１１ｃは、セラミック部材１１１１ａの環状領域１１１ｂの内部に配置されている。静電電極１１１１ｂ、１１１１ｃには、電源３０から電圧が印加される。静電電極１１１１ｂは、電圧が印加されることで基板Ｗを静電吸着する。静電電極１１１１ｃは、電圧が印加されることでリングアセンブリ１１２を静電吸着する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂ、１１１１ｃが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
　リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
　また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱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。
　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内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内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。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少なくとも１つ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、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの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、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの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少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの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、１０ＭＨｚ～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、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの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少なくとも１つの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。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数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、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚ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、少なくとも１つの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。
　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、少なくとも１つの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ＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの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、少なくとも１つの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信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。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内の圧力が調整される。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。
［基板支持部１１の周縁部の構成］
　次に、基板支持部１１の周縁部の構成について説明する。図３は、実施形態に係る基板支持部１１の周縁部の概略構成の一例を示す拡大図である。
　基台１１１０は、プラズマから保護するため、セラミックなどによる絶縁性の溶射膜１１１０ｄが表面に設けられている。溶射膜１１１０ｄは、基台１１１０の中央領域１１１０ｂの周縁部から側面を覆うように形成されている。溶射膜１１１０ｄは、基台１１１０の表面の一部を構成する。
　静電チャック１１１１は、基台１１１０の中央領域１１１０ｂに接着層１１１３により接合されている。静電チャック１１１１は、接着層１１１３を介して基台１１１０の中央領域１１１０ｂ上に配置される。
　基台１１１０は、中央領域１１１０ｂの外周側に、上面が中央領域１１１０ｂよりも低い環状領域１１１０ｃが形成されている。インシュレータリング１１１２は、基台１１１０の中央領域１１１０ｂの側面及び静電チャック１１１１の側面を囲むように、基台１１１０の環状領域１１１０ｃに配置されている。
　静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂには、リングアセンブリ１１２が配置されている。リングアセンブリ１１２は、静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂ及びインシュレータリング１１１２の上面に支持される。インシュレータリング１１１２の上面には、リングアセンブリ１１２と対向する部分に凸部１１１２ａが形成されている。凸部１１１２ａは、インシュレータリング１１１２の上面にインシュレータリング１１１２の周方向に沿って形成されている。リングアセンブリ１１２は、下面の凸部１１１２ａと対向する部分に凹部１１２ａが形成されている。リングアセンブリ１１２の凹部１１２ａは、インシュレータリング１１１２の凸部１１１２ａに篏合している。
　本体部１１１は、静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間に伝熱ガスを供給可能に構成されている。例えば、静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂには、周方向に沿って溝１１１１ｄが形成されている。また、本体部１１１には、溝１１１１ｄと連通するガス供給ライン１１３が設けられている。ガス供給ライン１１３は、本開示の伝熱ガス供給路の一例である。ガス供給ライン１１３は、プラズマ処理チャンバ１０外に設けられた伝熱ガス供給部１１４と接続されている。ガス供給ライン１１３及び伝熱ガス供給部１１４は、本開示の伝熱ガス供給部の一例である。伝熱ガス供給部１１４は、例えばＨｅガスなどの伝熱ガスをガス供給ライン１１３に供給する。伝熱ガス供給部１１４は、圧力センサを有し、圧力制御を行って伝熱ガスを所定の圧力でガス供給ライン１１３に供給する。ガス供給ライン１１３は、伝熱ガス供給部１１４から供給される伝熱ガスを、環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間に供給する。
　ここで、実施形態に係るプラズマ処理システムにより、基板Ｗに対してプラズマエッチングなどのプラズマ処理を実施する流れを簡単に説明する。基板Ｗは、搬送アームなどの搬送機構により、不図示の搬入出口を介してプラズマ処理チャンバ１０内に搬入され、基板支持部１１の中央領域１１１ａ上に載置される。
　プラズマ処理装置１は、排気システム４０により、プラズマ処理チャンバ１０内を所定の真空度まで排気する。プラズマ処理装置１は、電源３０から静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｂ、１１１１ｃに電圧を印加し、基板Ｗ及びリングアセンブリ１１２を静電吸着する。プラズマ処理装置１は、伝熱ガス供給部１１４からガス供給ライン１１３を介して静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間に伝熱ガスを供給する。プラズマ処理装置１は、ガス供給部２０から処理ガスを供給してシャワーヘッド１３からプラズマ処理チャンバ１０内に処理ガスを導入する。そして、プラズマ処理装置１は、ＲＦ電源３１から少なくとも１つのＲＦ信号を供給してプラズマ処理空間１０ｓにプラズマを生成し、基板Ｗに対して、プラズマ処理を実施する。
　ところで、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０内にプラズマを生成した際に、プラズマに含まれるラジカルが基板支持部１１の外周側から侵入して、接着層１１１３が消耗する場合がある。例えば、ラジカルが、リングアセンブリ１１２とインシュレータリング１１１２の間の隙間を通って、基台１１１０の中央領域１１１０ｂの側面及び静電チャック１１１１の側面と、インシュレータリング１１１２の内側面との間の空間１１１４に進入する。この空間１１１４に進入したラジカルにより、接着層１１１３が外周側から消耗する。
　そこで、実施形態に係る基板支持部１１は、空間１１１４に、保護部材１２０に設けている。保護部材１２０は、環状に形成され、接着層１１１３の露出面を周方向に沿って囲むように配置されている。保護部材１２０は、基台１１１０の中央領域１１１０ｂの側面及び静電チャック１１１１の側面から間隔を開けて配置される。なお、保護部材１２０は、基台１１１０の中央領域１１１０ｂの側面及び静電チャック１１１１の側面に接触させて配置してもよい。保護部材１２０は、弾性部材により一体形成されている。例えば、保護部材１２０は、全体が弾性部材により構成されている。保護部材１２０は、例えば、弾性を有するゴム材料、樹脂材料などにより形成されている。ゴム材料としては、例えば、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム（ＦＫＭ）またはパーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）、ニトリルゴムが挙げられる。樹脂材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）が挙げられる。また、樹脂材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が挙げられる。
　保護部材１２０は、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２により固定される。例えば、基台１１１０は、環状領域１１１０ｃの保護部材１２０と対向する部分に溝１１１０ｅが形成されている。溝１１１０ｅは、本開示の第１の凹部の一例である。溝１１１０ｅは、環状領域１１１０ｃの周方向に沿って形成されている。リングアセンブリ１１２は、下面の保護部材１２０と対向する部分に溝１１２ｂが形成されている。溝１１２ｂは、本開示の第２の凹部の一例である。溝１１２ｂは、リングアセンブリ１１２の周方向に沿って形成されている。溝１１１０ｅ及び溝１１２ｂは、保護部材１２０の径方向の幅に対応する幅で形成されている。
　図４は、実施形態に係る基台１１１０の環状領域１１１０ｃの構成の一例を示す拡大図である。図４には、図３の基台１１１０の環状領域１１１０ｃの波線Ｌ１部分を拡大した拡大図が示されている。例えば、保護部材１２０は、径方向の幅が２～５ｍｍで形成されている。溝１１１０ｅは、深さｄが０．５～１ｍｍで、径方向の幅ｗが２～５ｍｍで形成されている。
　保護部材１２０は、空間１１１４を径方向外側の空間１１１４ａと、径方向内側の空間１１１４ｂに区分する。例えば、保護部材１２０は、環状領域１１１０ｃの溝１１１０ｅの底面からリングアセンブリ１１２の溝１１２ｂの底面までの高さよりも高く形成されている。例えば、保護部材１２０は、環状領域１１１０ｃの溝１１１０ｅの底面からリングアセンブリ１１２の溝１１２ｂの底面までの高さよりも所定量（例えば、数ミリ程度）高く形成されている。保護部材１２０は、下面を環状領域１１１０ｃの溝１１１０ｅに嵌め込み、上面をリングアセンブリ１１２の溝１１２ｂに嵌め込むことで、位置決めして配置される。
　上述のように、プラズマ処理の際、プラズマ処理装置１は、電源３０から静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｂ、１１１１ｃに電圧を印加し、基板Ｗ及びリングアセンブリ１１２を静電吸着する。また、プラズマ処理装置１は、伝熱ガス供給部１１４からガス供給ライン１１３を介して静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間に伝熱ガスを供給する。
　図５は、実施形態に係る基板支持部１１の周縁部のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。
　プラズマ処理の際、電源３０は、静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｃに電圧を印加し、リングアセンブリ１１２を静電吸着する。リングアセンブリ１１２が静電吸着されることで、保護部材１２０は、リングアセンブリ１１２により下方向に押圧されて、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に密着する。例えば、保護部材１２０は、下方向に押圧されることで、図５の右側の点線に示すように撓んで基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に密着する。これにより、保護部材１２０は、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２により固定される。
　保護部材１２０は、環状領域１１１０ｃの溝１１１０ｅとリングアセンブリ１１２の溝１１２ｂの間をシールし、空間１１１４を径方向外側の空間１１１４ａと、径方向内側の空間１１１４ｂに気密に区分する。これにより、保護部材１２０は、リングアセンブリ１１２とインシュレータリング１１１２の間の隙間を通って空間１１１４ａに進入したラジカルが、接着層１１１３の側面が露出する空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。
　基板支持部１１は、静電吸着により、リングアセンブリ１１２が環状領域１１１ｂに密着することで、リングアセンブリ１１２と環状領域１１１０ｃの間の隙間を小さくすることができる。これにより、基板支持部１１は、リングアセンブリ１１２と環状領域１１１０ｃの間からラジカルが空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。
　伝熱ガス供給部１１４は、環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間に伝熱ガスを供給する。供給された伝熱ガスは、環状領域１１１ｂに形成された溝１１１１ｄに沿って周方向に流れ、さらに、環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間の隙間を溝１１１１ｄから径方向の内側及び外側に流れる。このように環状領域１１１ｂとリングアセンブリ１１２との間の隙間に、溝１１１１ｄから径方向の内側に伝熱ガスが流れることで、環状領域１１１０ｃとリングアセンブリ１１２の間の内周側からラジカルが空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。また、基板支持部１１は、溝１１１１ｄから径方向の外側に流れた伝熱ガスにより、空間１１１４ｂが伝熱ガスで充填される。これにより、環状領域１１１０ｃとリングアセンブリ１１２の間の外周側からラジカルが空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。
　このように、実施形態に係る基板支持部１１は、接着層１１１３の側面が露出する空間１１１４ｂにラジカルが侵入することを抑制できるため、ラジカルにより接着層１１１３が消耗することを抑制できる。
　また、基板支持部１１は、溝１１１１ｄから径方向の外側に流れた伝熱ガスにより、空間１１１４ｂが伝熱ガスで充填される。これにより、基板支持部１１は、空間１１１４ｂに充填された伝熱ガスにより、基台１１１０の中央領域１１１０ｂの側面及び静電チャック１１１１の側面を冷却できる。また、基板支持部１１は、プラズマ処理の際に、プラズマからリングアセンブリ１１２に入熱する熱を、空間１１１４ｂの伝熱ガスを介して静電チャック１１１１及び基台１１１０に伝熱できるため、リングアセンブリ１１２の温度上昇を抑制できる。
　なお、上記の実施形態では、保護部材１２０全体を弾性部材で構成した場合を例に説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、保護部材１２０は、内部に空間を有する構成としてもよい。図６は、実施形態に係る保護部材１２０の他の構成を説明する図である。図６には、基板支持部１１の周縁部の概略構成が示されている。保護部材１２０は、環状に形成されており、下部よりも上部で径方向の幅が大きく形成されている。保護部材１２０は、上部の内部に空間１２１が形成されている。空間１２１は、密閉された大気圧の空間とされている。例えば、大気圧の環境で、内部に空間１２１が形成されるように、弾性部材の一体形成により保護部材１２０を作成する。保護部材１２０は、環状領域１１１０ｃからリングアセンブリ１１２の下面までの高さに相当する高さに形成されている。保護部材１２０は、接着層１１１３の露出面を周方向に沿って囲むように配置されている。
　図７は、図６に示す保護部材１２０のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。保護部材１２０は、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２により固定される。例えば、プラズマ処理の際、プラズマ処理チャンバ１０は、排気システム４０により、所定の真空度まで減圧される。電源３０は、静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｃに電圧を印加し、リングアセンブリ１１２を静電吸着する。保護部材１２０は、プラズマ処理チャンバ１０内が減圧されることで、空間１２１が膨張して基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に固定される。図７の例では、保護部材１２０は、空間１２１の膨張により上部が膨張してインシュレータリング１１１２に接触することで径方向に固定される。また、保護部材１２０は、静電吸着されるリングアセンブリ１１２により下方向に押圧されて、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に密着することで、上下方向に固定される。なお、プラズマ処理装置１は、図６、７に示した構成においても、基台１１１０の環状領域１１１０ｃに溝１１１０ｅを形成し、リングアセンブリ１１２に溝１１２ｂ形成して保護部材１２０を固定してもよい。保護部材１２０は、空間１１１４を径方向外側の空間１１１４ａと、径方向内側の空間１１１４ｂに気密に区分する。これにより、保護部材１２０は、リングアセンブリ１１２とインシュレータリング１１１２の間の隙間を通って空間１１１４ａに進入したラジカルが、接着層１１１３の側面が露出する空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。
　また、保護部材１２０は、剛性の異なる複数の部材を組み合わせて構成してもよい。例えば、保護部材１２０は、弾性部材と、弾性部材よりも剛性が高い剛性部材を組み合わせて構成してもよい。弾性部材としては、例えば、弾性を有するゴム材料、樹脂材料が挙げられる。剛性部材としては、例えば、セラミックが挙げられる。図８は、実施形態に係る保護部材１２０の他の構成を説明する図である。図８には、基板支持部１１の周縁部の概略構成が示されている。保護部材１２０は、内周リング１２２と、外周リング１２３と、弾性部材１２４とを含む。内周リング１２２は、本開示の内周固定部の一例である。外周リング１２３は、本開示の外周固定部の一例である。弾性部材１２４は、本開示の膨張部材の一例である。内周リング１２２は、剛性部材により、円筒状に形成されている。外周リング１２３は、剛性部材により、内周リング１２２よりも大きい径で円筒状に形成されている。外周リング１２３は、内周リング１２２を囲むように配置される。弾性部材１２４は、内周リング１２２と外周リング１２３の間に、内周リング１２２と外周リング１２３の間の隙間の水平軸方向の両端を少なくとも覆うように形成されている。例えば、弾性部材１２４は、内周リング１２２と外周リング１２３の間に設けられ、内部に空間１２５が形成されている。空間１２５は、内周リング１２２と外周リング１２３の間の上端近傍及び下端近傍まで形成され、密閉された大気圧の空間とされている。保護部材１２０は、環状領域１１１０ｃからリングアセンブリ１１２の下面までの高さに相当する高さに形成されている。保護部材１２０は、接着層１１１３の露出面を囲むように配置されている。
　図９は、図８に示す保護部材１２０のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。保護部材１２０は、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２により固定される。例えば、プラズマ処理の際、プラズマ処理チャンバ１０は、排気システム４０により、所定の真空度まで減圧される。電源３０は、静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｃに電圧を印加し、リングアセンブリ１１２を静電吸着する。保護部材１２０は、プラズマ処理チャンバ１０内が減圧されることで、空間１２５が膨張して基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に固定される。図９の例では、保護部材１２０は、空間１２５の膨張により内周リング１２２と外周リング１２３の間の弾性部材１２４が上下に膨張する。保護部材１２０は、弾性部材１２４が上下に膨張すると共に、静電吸着されるリングアセンブリ１１２により下方向に押圧されて、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に密着することで、上下方向に固定される。なお、プラズマ処理装置１は、図８、９に示した構成においても、リングアセンブリ１１２に溝１１２ｂ形成して保護部材１２０を固定してもよい。保護部材１２０は、空間１１１４を径方向外側の空間１１１４ａと、径方向内側の空間１１１４ｂに気密に区分する。これにより、保護部材１２０は、リングアセンブリ１１２とインシュレータリング１１１２の間の隙間を通って空間１１１４ａに進入したラジカルが、接着層１１１３の側面が露出する空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。
　また、プラズマ処理装置１は、保護部材１２０の内部の空間１２５の圧力を調整する圧力調整機構をさらに備えてもよい。図１０は、実施形態に係る保護部材１２０の他の構成を説明する図である。図１０には、基板支持部１１の周縁部の概略構成が示されている。保護部材１２０は、空間１２５と連通する供給口１２６が外周リング１２３に形成されている。基台１１１０の環状領域１１１０ｃには、保護部材１２０の外周側に、環状の環状部材１３０が設けられている。環状部材１３０は、例えば、石英、セラミックなどの絶縁材料により形成されている。環状部材１３０は、内側面が保護部材１２０と接触している。環状部材１３０には、ガス流路１３１が形成されている。ガス流路１３１は、一端が環状部材１３０の内側面の供給口１２６に対応する位置に到達して供給口１２６に接続され、他端が環状部材１３０の下面に到達している。環状部材１３０と内側面の保護部材１２０の外周リング１２３の間には、供給口１２６を囲むようにシール部材１２７が設けられている。本体部１１１には、ガス供給ライン１４０が設けられている。ガス供給ライン１４０は、ガス流路１３１の他端に接続されている。環状部材１３０の下面と環状領域１１１０ｃの間には、ガス流路１３１の他端を囲むようにシール部材１４１が設けられている。シール部材１２７とシール部材１４１は、例えば、Ｏリングである。ガス供給ライン１４０は、プラズマ処理チャンバ１０外に設けられたガス供給部１４２と接続されている。ガス供給部１４２は、例えば、ドライエアー、不活性ガスなどのガスをガス供給ライン１４０に供給する。ガス供給部１４２は、圧力センサを有し、圧力制御を行ってガスをガス供給ライン１４０に供給する。ガス供給部１４２から供給されたガスは、エア供給ライン及びガス流路１３１を介して保護部材１２０内部の空間１２５に供給される。ガス供給部１４２は、供給するガスの圧力を制御することで、保護部材１２０内部の空間１２５の圧力を調整する。ガス流路１３１、ガス供給ライン１４０、ガス供給部１４２は、本開示の圧力調整機構の一例である。
　図１１は、図１０に示す保護部材１２０のプラズマ処理の際の変化を説明する図である。保護部材１２０は、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２により固定される。例えば、プラズマ処理の際、プラズマ処理チャンバ１０は、排気システム４０により、所定の真空度まで減圧される。電源３０は、静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｃに電圧を印加し、リングアセンブリ１１２を静電吸着する。ガス供給部１４２は、ガスをガス供給ライン１４０に供給する。保護部材１２０は、エア供給ライン及びガス流路１３１を介してガスが空間１２５に供給されると、空間１２５が膨張し、空間１２５の膨張により内周リング１２２と外周リング１２３の間の弾性部材１２４が上下に膨張する。保護部材１２０は、弾性部材１２４が上下に膨張すると共に、静電吸着されるリングアセンブリ１１２により下方向に押圧されて、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に密着することで、上下方向に固定される。保護部材１２０は、空間１１１４を径方向外側の空間１１１４ａと、径方向内側の空間１１１４ｂに気密に区分する。これにより、保護部材１２０は、リングアセンブリ１１２とインシュレータリング１１１２の間の隙間を通って空間１１１４ａに進入したラジカルが、接着層１１１３の側面が露出する空間１１１４ｂに進入することを抑制できる。
　ここで、保護部材１２０は、空間１２５の圧力を一定としても、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力が低いほど、空間１２５が大きく膨張して弾性部材１２４が上下に大きく膨張する。保護部材１２０は、弾性部材１２４の上下の膨張が大きいほど、リングアセンブリ１１２を押し上げる力が大きくなる。リングアセンブリ１１２は、弾性部材１２４からの押し上げる力が静電吸着力を上回ると、環状領域１１１０ｃから剥がれてしまう。
　そこで、ガス供給部１４２は、供給するガスの圧力を制御する。例えば、ガス供給部１４２は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力が低いほど、ガス供給ライン１４０に供給するガスの圧力を低く変更して、弾性部材１２４の内部の空間１２５の圧力を低く調整する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を低下させた際に、リングアセンブリ１１２が、環状領域１１１０ｃから剥がれることを抑制できる。
　以上のように、実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０と、基台１１１０と、静電チャック１１１１と、静電電極１１１１ｃ（吸着電極）と、接着層１１１３と、リングアセンブリ１１２（環状部材）と、伝熱ガス供給部（伝熱ガス供給部１１４及びガス供給ライン１１３）と、保護部材１２０とを備える。基台１１１０は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上部に配置され、中央領域１１１ａ（基板支持部）及び環状領域１１１ｂ（リング支持部）を有する。静電電極１１１１ｃは、静電チャック１１１１の環状領域１１１ｂ内に配置される。接着層１１１３は、基台１１１０と静電チャック１１１１とを接合する。リングアセンブリ１１２は、環状領域１１１ｂの上面に配置される。伝熱ガス供給部は、環状領域１１１ｂの上面とリングアセンブリ１１２との間に伝熱ガスを供給する。保護部材１２０は、接着層１１１３の露出面を囲み、基台１１１０及びリングアセンブリ１１２により固定される。これにより、プラズマ処理装置１は、接着層１１１３の消耗を抑制できる。
　また、基台１１１０は、保護部材１２０と対向する表面に溝１１１０ｅ（第１の凹部）が形成される。リングアセンブリ１１２は、保護部材１２０と対向する裏面に溝１１２ｂ（第２の凹部）が形成される。保護部材１２０は、溝１１１０ｅ及び溝１１２ｂにより固定される。これにより、プラズマ処理装置１は、保護部材１２０が、接着層１１１３の露出面を安定して保護できるため、接着層１１１３の消耗を抑制できる。
　また、保護部材１２０は、一体形成された弾性部材である。これにより、プラズマ処理装置１は、保護部材１２０の弾性により、保護部材１２０を基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に固定できる。
　また、保護部材１２０は、円筒状の内周リング１２２（内周固定部）と、内周リング１２２を囲むように配置される外周リング１２３（外周固定部）と、内周リング１２２と外周リング１２３との間に配置される弾性部材１２４（膨張部材）を含む。弾性部材１２４は、内部に空間１２５を有する。空間１２５は、大気圧である。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０内を減圧させた弾性部材１２４の膨張により、保護部材１２０を基台１１１０及びリングアセンブリ１１２に固定できる。
　また、実施形態に係るプラズマ処理装置１は、圧力調整機構（ガス流路１３１、ガス供給ライン１４０、ガス供給部１４２）をさらに備える。圧力調整機構は、弾性部材１２４の内部の空間１２５の圧力を調整する。圧力調整機構は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力が低いほど弾性部材１２４の内部の空間１２５の圧力を低く調整する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を低下させた際に、リングアセンブリ１１２が、環状領域１１１０ｃから剥がれることを抑制できる。
　また、伝熱ガス供給部は、環状領域１１１ｂに形成される伝熱ガス供給路（ガス供給ライン１１３）を含む。これにより、プラズマ処理装置１は、環状領域１１１ｂに伝熱ガスを供給できる。
　また、保護部材１２０は、基台１１１０の側面及び静電チャック１１１１の側面から間隔を開けて配置される。これにより、プラズマ処理装置１は、基台１１１０の側面及び静電チャック１１１１の側面と保護部材１２０の間の空間１１１４ｂに充填された伝熱ガスにより、基台１１１０の側面及び静電チャック１１１１の側面を冷却できる。
　また、基台１１１０は、表面に溶射膜１１１０ｄを有する。溝１１１０ｅは、溶射膜１１１０ｄに形成される。これにより、プラズマ処理装置１は、基台１１１０を溶射膜１１１０ｄで保護しつつ、溝１１１０ｅにより保護部材１２０を安定して固定できる。
　なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣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。
　また、上記の実施形態では、基板Ｗとして半導体ウェハにプラズマ処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、ガラス基板などであってもよい。
　また、上記実施形態では、基板Ｗに対してプラズマ処理として、プラズマエッチングなどのプラズマ処理を実施する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理は、プラズマを用いた処理であれば、何れであってもよい。例えば、プラズマ処理は、成膜処理や、改質処理、アッシングなどの熱処理であってもよい。
　また、上記の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記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る基台と、
　前記基台の上部に配置され、基板支持部及びリング支持部を有する静電チャックと、
　前記リング支持部内に配置される吸着電極と、
　前記基台と前記静電チャックとを接合する接着層と、
　前記リング支持部の上面に配置される環状部材と、
　前記リング支持部の上面と前記環状部材との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部と、
　前記接着層の露出面を囲み、前記基台及び前記環状部材により固定される保護部材と、
　を備えるプラズマ処理装置。
（付記２）
　前記基台は、前記保護部材と対向する表面に第１の凹部が形成され、
　前記環状部材は、前記保護部材と対向する裏面に第２の凹部が形成され、
　前記保護部材は、前記第１の凹部及び前記第２の凹部により固定される。
　付記１に記載のプラズマ処理装置。
（付記３）
　前記保護部材は、一体形成された弾性部材である
　付記１又は２に記載のプラズマ処理装置。
（付記４）
　前記保護部材は、円筒状の内周固定部と、前記内周固定部を囲むように配置される外周固定部と、前記内周固定部と前記外周固定部との間に配置される膨張部材を含む
　付記１～３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記５）
　前記膨張部材は、内部に空間を有する
　付記４に記載のプラズマ処理装置。
（付記６）
　前記空間は、大気圧である
　付記５に記載のプラズマ処理装置。
（付記７）
　前記膨張部材の内部の空間の圧力を調整する圧力調整機構をさらに備える
　付記５に記載のプラズマ処理装置。
（付記８）
　前記圧力調整機構は、前記プラズマ処理チャンバ内の圧力が低いほど前記膨張部材の内部の空間の圧力を低く調整する
　付記７に記載のプラズマ処理装置。
（付記９）
　前記伝熱ガス供給部は、前記リング支持部に形成される伝熱ガス供給路を含む
　付記１～８の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記１０）
　前記基台は、表面に溶射層を有し、
　前記第１の凹部は、前記溶射層に形成される
　付記２に記載のプラズマ処理装置。
（付記１１）
　前記保護部材は、前記基台の側面及び前記静電チャックの側面から間隔を開けて配置される
　付記１～１０の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
　１　プラズマ処理装置
　２　制御部
　１０ｓ　プラズマ処理空間
　１１　基板支持部
　３０　電源
　３１　ＲＦ電源
　３１ａ　第１のＲＦ生成部
　３１ｂ　第２のＲＦ生成部
　３２　ＤＣ電源
　３２ａ　第１のＤＣ生成部
　３２ｂ　第２のＤＣ生成部
　４０　排気システム
　１１１　本体部
　１１１ａ　中央領域
　１１１ｂ　環状領域
　１１２　リングアセンブリ
　１１２ａ　凹部
　１１２ｂ　溝
　１１３　ガス供給ライン
　１１４　伝熱ガス供給部
　１２０　保護部材
　１２１、１２５、１１１４、１１１４ａ、１１１４ｂ　空間
　１２２　内周リング
　１２３　外周リング
　１２４　弾性部材
　１２６　供給口
　１２７、１４１　シール部材
　１３０　環状部材
　１３１　ガス流路
　１４０　ガス供給ライン
　１４２　ガス供給部
　１１１０　基台
　１１１０ａ　流路
　１１１０ｂ　中央領域
　１１１０ｃ　環状領域
　１１１０ｄ　溶射膜
　１１１０ｅ　溝
　１１１１　静電チャック
　１１１１ａ　セラミック部材
　１１１１ｂ、１１１１ｃ　静電電極
　１１１１ｄ　溝
　１１１２　インシュレータリング
　１１１２ａ　凸部
　１１１３　接着層
　Ｗ　基板

Claims (11)

  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る基台と、
    　前記基台の上部に配置され、基板支持部及びリング支持部を有する静電チャックと、
    　前記リング支持部内に配置される吸着電極と、
    　前記基台と前記静電チャックとを接合する接着層と、
    　前記リング支持部の上面に配置される環状部材と、
    　前記リング支持部の上面と前記環状部材との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部と、
    　前記接着層の露出面を囲み、前記基台及び前記環状部材により固定される保護部材と、
    　を備えるプラズマ処理装置。
  2. 　前記基台は、前記保護部材と対向する表面に第１の凹部が形成され、
    　前記環状部材は、前記保護部材と対向する裏面に第２の凹部が形成され、
    　前記保護部材は、前記第１の凹部及び前記第２の凹部により固定される。
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記保護部材は、一体形成された弾性部材である
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記保護部材は、円筒状の内周固定部と、前記内周固定部を囲むように配置される外周固定部と、前記内周固定部と前記外周固定部との間に配置される膨張部材を含む
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記膨張部材は、内部に空間を有する
    　請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記空間は、大気圧である
    　請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記膨張部材の内部の空間の圧力を調整する圧力調整機構をさらに備える
    　請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記圧力調整機構は、前記プラズマ処理チャンバ内の圧力が低いほど前記膨張部材の内部の空間の圧力を低く調整する
    　請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記伝熱ガス供給部は、前記リング支持部に形成される伝熱ガス供給路を含む
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記基台は、表面に溶射層を有し、
    　前記第１の凹部は、前記溶射層に形成される
    　請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記保護部材は、前記基台の側面及び前記静電チャックの側面から間隔を開けて配置される
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
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