(57)【要約】【課題】支持台とフォーカスリングとの間でのインピーダンスの変化を抑制するように、フォーカスリングの鉛直方向の位置を調整可能とする基板支持アセンブリを提供する。【解決手段】例示的実施形態に係る基板支持アセンブリは、基板支持アセンブリは、支持台及び一つ以上の圧電素子を備える。支持台は、下部電極及び静電チャックを有する。支持台は、上面を有する。の上面は、その上に基板が載置される第１領域及びその上方にフォーカスリングが配置される第２領域を含む。一つ以上の圧電素子は、フォーカスリングと第２領域との間に設けられている。一つ以上の圧電素子の各々の厚みは、フォーカスリングと第２領域との間での空間の発生を抑制するように変化可能である。【選択図】図２
2020061454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置において用いられる基板支持アセンブリであって、
下部電極及び該下部電極上に設けられた静電チャックを有する支持台と、
前記支持台とフォーカスリングとの間に設けられた一つ以上の圧電素子と、
を備え、
前記支持台は、上面を有し、
前記支持台の上面は、その上に基板が載置される第１領域及び該第１領域の外側で周方向に延在する第２領域であり、その上方にフォーカスリングが配置される該第２領域を含み、
前記一つ以上の圧電素子は、前記フォーカスリング及び前記第２領域に直接的又は間接的に接するように、前記フォーカスリングと前記第２領域との間に設けられており、
前記一つ以上の圧電素子の各々の厚みの変化は、前記フォーカスリングの鉛直方向の位置を変化させ、
前記一つ以上の圧電素子の各々の厚みは、前記フォーカスリングと前記第２領域との間での空間の発生を抑制するように変化可能である、
基板支持アセンブリ。
【請求項２】
前記一つ以上の圧電素子の各々は、誘電性エラストマーから形成されている、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項３】
前記一つ以上の圧電素子の各々は、複数の第１電極層及び複数の第２電極層を有し、
前記複数の第１電極層は、鉛直方向に沿って配列されており、互いに電気的に接続されており、
前記複数の第２電極層は、互いに電気的に接続されており、鉛直方向において前記複数の第１電極層と交互に配列されている、
請求項１又は２に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項４】
前記一つ以上の圧電素子の各々は、耐腐食性を有する樹脂で覆われている、請求項１〜３の何れか一項に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項５】
前記一つ以上の圧電素子を含み、前記第２領域上で前記フォーカスリングを支持する支持部を更に備え、
前記支持部は、前記第２領域と前記フォーカスリングとの間の間隙を埋めており、
前記一つ以上の圧電素子の厚みは、前記支持部が前記第２領域と前記フォーカスリングとの間の間隙を埋めている状態を維持するように、変化可能である、
請求項１〜４の何れか一項に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項６】
前記支持部は、前記フォーカスリングを保持する別の静電チャックを更に含み、
前記別の静電チャックは、前記フォーカスリングと前記一つ以上の圧電素子との間に設けられている、
請求項５に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項７】
前記一つ以上の圧電素子として、互いから分離された複数の圧電素子を備える、請求項１〜６の何れか一項に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項８】
前記フォーカスリングは、第１のリング部材及び第２のリング部材を含み、
前記第１のリング部材は、前記第２領域上で、前記第２のリング部材の内側に設けられており、
前記複数の圧電素子は、前記第１のリング部材と前記第２領域との間に設けられた一つ以上の圧電素子と、前記第２のリング部材と前記第２領域との間に設けられた一つ以上の圧電素子と、を含む、
請求項７に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項９】
前記複数の圧電素子は、径方向に沿って配列されている、
請求項７又は８に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の圧電素子は、前記周方向及び径方向に沿って配列されている、請求項７又は８に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の圧電素子は、前記周方向に沿って配列されている、
請求項７に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１２】
前記複数の圧電素子は、該複数の圧電素子に個別に電圧が印加可能であるように構成されている、請求項７〜１１の何れか一項に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１３】
前記複数の圧電素子は、各々が該複数の圧電素子のうち一つ以上の圧電素子を含む複数のグループ毎に電圧が印加可能であるように構成されている、請求項７〜１１の何れか一項に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１４】
前記複数の圧電素子は、該複数の圧電素子の全てに一括して電圧が印加可能であるように構成されている、請求項７〜１１の何れか一項に記載の基板支持アセンブリ。
【請求項１５】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持アセンブリと、
を備え、
前記基板支持アセンブリは、
下部電極と、
前記下部電極上に設けられた静電チャックであり、上面を有し、該上面は、その上に基板が載置される第１領域と該第１領域の外側で周方向に延在する第２領域であり、その上方にフォーカスリングが配置される該第２領域を含む、該静電チャックと、
前記フォーカスリング及び前記第２領域に直接的又は間接的に接するように、前記フォーカスリングと前記第２領域との間に設けられた一つ以上の圧電素子と、
を備え、
前記一つ以上の圧電素子の各々の厚みの変化は、前記フォーカスリングの鉛直方向の位置を変化させ、
前記一つ以上の圧電素子の各々の厚みは、前記フォーカスリングと前記第２領域との間での空間の発生を抑制するように変化可能である、
プラズマ処理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプラズマ処理装置を用いるプラズマ処理方法であって、
前記第２領域の上方での前記フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置を調整するために、前記一つ以上の圧電素子の厚みを調整する工程と、
前記基板支持アセンブリの前記第１領域上に基板が載置されている状態で、前記チャンバ内でプラズマを生成する工程と、
を含むプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的実施形態は、基板支持アセンブリ、プラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理のためにプラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ及び支持台を備える。支持台は、チャンバ内に設けられている。支持台は、その上に載置された基板を支持する。基板の周囲には、当該基板を囲むようにフォーカスリングが配置される。プラズマ処理装置では、ガスがチャンバ内に供給され、高周波電力が支持台に供給される。その結果、ガスからプラズマが生成される。
【０００３】
フォーカスリングの厚みは、基板処理の時間経過に伴い、減少する。フォーカスリングの厚みが減少すると、フォーカスリングの上方でのシースの下端位置が、基板の上方でのシースの下端位置よりも低くなる。シースは、基板のエッジとフォーカスリングとの境界の上方において傾斜する。その結果、基板のエッジに供給されるイオンの進行方向が、垂直方向に対して傾斜する。したがって、基板のエッジに供給されるイオンの進行方向を垂直方向に補正する技術が必要である。
【０００４】
基板のエッジに供給されるイオンの進行方向を垂直方向に補正する技術は、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された技術では、フォーカスリングは、その厚みが減少した場合に、上方に移動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４６４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
支持台とフォーカスリングとの間でのインピーダンスの変化を抑制するように、フォーカスリングの鉛直方向の位置を調整可能とすることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの例示的実施形態において、基板支持アセンブリが提供される。基板支持アセンブリは、支持台及び一つ以上の圧電素子を備える。支持台は、下部電極及び静電チャックを有する。静電チャックは、下部電極上に設けられている。一つ以上の圧電素子は、支持台とフォーカスリングとの間に設けられている。支持台は、上面を有する。支持台の上面は、第１領域及び第２領域を含む。第１領域は、その上に基板が載置される領域である。第２領域は、第１領域の外側で周方向に延在する。第２領域は、その上方にフォーカスリングが配置される領域である。一つ以上の圧電素子は、フォーカスリング及び第２領域に直接的又は間接的に接するように、フォーカスリングと第２領域との間に設けられている。一つ以上の圧電素子の各々の厚みの変化は、フォーカスリングの鉛直方向の位置を変化させる。一つ以上の圧電素子の各々の厚みは、フォーカスリングと第２領域との間での空間の発生を抑制するように変化可能である。
【発明の効果】
【０００８】
一つの例示的実施形態によれば、支持台とフォーカスリングとの間でのインピーダンスの変化を抑制するように、フォーカスリングの鉛直方向の位置を調整可能とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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２】一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの一部拡大断面図である。
【図３】一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの圧電素子の平面図である。
【図４】一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの圧電素子の縦断面における構造を概略的に示す図である。
【図５】別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの複数の圧電素子を示す平面図である。
【図６】更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの複数の圧電素子を示す平面図である。
【図７】更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの一部拡大断面図である。
【図８】更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの複数の圧電素子を示す平面図である。
【図９】更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの圧電素子の縦断面における構造を概略的に示す図である。
【図１０】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【００１１】
一つの例示的実施形態において、基板支持アセンブリが提供される。基板支持アセンブリは、支持台及び一つ以上の圧電素子を備える。支持台は、下部電極及び静電チャックを有する。静電チャックは、下部電極上に設けられている。一つ以上の圧電素子は、支持台とフォーカスリングとの間に設けられている。支持台は、上面を有する。支持台の上面は、第１領域及び第２領域を含む。第１領域は、その上に基板が載置される領域である。第２領域は、第１領域の外側で周方向に延在する。第２領域は、その上方にフォーカスリングが配置される領域である。一つ以上の圧電素子は、フォーカスリング及び第２領域に直接的又は間接的に接するように、フォーカスリングと第２領域との間に設けられている。一つ以上の圧電素子の各々の厚みの変化は、フォーカスリングの鉛直方向の位置を変化させる。一つ以上の圧電素子の各々の厚みは、フォーカスリングと第２領域との間での空間の発生を抑制するように変化可能である。
【００１２】
上述の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリでは、フォーカスリングの鉛直方向の位置を変化せるために一つ以上の圧電素子の各々の厚みが変更されても、フォーカスリングと第２領域との間での空間の発生が抑制される。したがって、支持台とフォーカスリングとの間でのインピーダンスの変化を抑制するように、フォーカスリングの鉛直方向の位置を調整することが可能となる。
【００１３】
一つの例示的実施形態において、一つ以上の圧電素子の各々は、誘電性エラストマーから形成されていてもよい。
【００１４】
一つの例示的実施形態において、一つ以上の圧電素子の各々は、複数の第１電極層及び複数の第２電極層を有していてもよい。複数の第１電極層は、鉛直方向に沿って配列されており、互いに電気的に接続されている。複数の第２電極層は、互いに電気的に接続されており、鉛直方向において複数の第１電極層と交互に配列されている。この実施形態によれば、一つ以上の圧電素子の各々の厚みを、低い印加電圧で大きく変化させることができる。
【００１５】
一つの例示的実施形態において、一つ以上の圧電素子の各々は、耐腐食性を有する樹脂で覆われていてもよい。樹脂は、一つ以上の圧電素子を構成する誘電性エラストマーであってもよい。
【００１６】
一つの例示的実施形態において、基板支持アセンブリは、支持部を更に備え得る。支持部は、上記一つ以上の圧電素子を含み、第２領域上でフォーカスリングを支持する。支持部は、第２領域とフォーカスリングとの間の間隙を埋めている。一つ以上の圧電素子の厚みは、支持部が第２領域とフォーカスリングとの間の間隙を埋めている状態を維持するように、変化可能である。
【００１７】
一つの例示的実施形態において、支持部は、フォーカスリングを保持する別の静電チャックを更に含んでいてもよい。別の静電チャックは、フォーカスリングと一つ以上の圧電素子との間に設けられている。
【００１８】
一つの例示的実施形態において、基板支持アセンブリは、一つ以上の圧電素子として、互いから分離された複数の圧電素子を備えていてもよい。
【００１９】
一つの例示的実施形態において、フォーカスリングは、第１のリング部材及び第２のリング部材を含んでいてもよい。第１のリング部材は、第２領域上で、第２のリング部材の内側に設けられている。複数の圧電素子は、第１のリング部材と第２領域との間に設けられた一つ以上の圧電素子と、第２のリング部材と第２領域との間に設けられた一つ以上の圧電素子と、を含んでいてもよい。
【００２０】
一つの例示的実施形態において、複数の圧電素子は、径方向に沿って配列されていてもよい。
【００２１】
一つの例示的実施形態において、複数の圧電素子は、周方向に沿って配列されていてもよい。
【００２２】
一つの例示的実施形態において、複数の圧電素子は、周方向及び径方向に沿って配列されていてもよい。
【００２３】
一つの例示的実施形態において、複数の圧電素子は、該複数の圧電素子に個別に電圧が印加可能であるように構成されていてもよい。
【００２４】
一つの例示的実施形態において、複数の圧電素子は、各々が該複数の圧電素子のうち一つ以上の圧電素子を含む複数のグループ毎に電圧が印加可能であるように構成されていてもよい。
【００２５】
一つの例示的実施形態において、複数の圧電素子は、該複数の圧電素子の全てに一括して電圧が印加可能であるように構成されていてもよい。
【００２６】
別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持サブアセンブリを備える。基板支持サブアセンブリは、種々の実施形態のうち何れかの基板支持サブアセンブリであり、チャンバ内に設けられている。
【００２７】
更に別の例示的実施形態においては、実施形態に係るプラズマ処理装置を用いるプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置を調整するために、一つ以上の圧電素子の厚みを調整する工程を含む。プラズマ処理方法は、基板支持アセンブリの第１領域上に基板が載置されている状態で、チャンバ内でプラズマを生成する工程を更に含む。
【００２８】
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２９】
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１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。一実施形態において、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の中に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから構成されている。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の内壁面、即ち、内部空間１０ｓを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
【００３０】
チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開閉のために、ゲートバルブ１２ｇがチャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
【００３１】
プラズマ処理装置１は、一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリ１４を更に備えている。基板支持アセンブリ１４は、チャンバ１０の中に設けられている。基板支持アセンブリ１４は、支持台１６を有している。支持台１６は、その上に載置された基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略円盤形状を有する。支持台１６は、支持体１５によって支持されている。支持体１５は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持体１５は、略円筒形状を有している。支持体１５は、石英といった絶縁材料から形成されている。
【００３２】
支持台１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。支持台１６は、電極プレート１９を更に有していてもよい。電極プレート１９は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１９上に設けられている。下部電極１８は、アルミニウムといった導電性材料から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１９に電気的に接続されている。
【００３３】
下部電極１８内には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆは、熱交換媒体用の流路である。熱交換媒体としては、液状の冷媒、或いは、その気化によって下部電極１８を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路１８ｆには、熱交換媒体の循環装置（例えば、チラーユニット）が接続されている。この循環装置は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆには、循環装置から配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介して循環装置に戻される。
【００３４】
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、内部空間１０ｓの中で処理されるときには、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。静電チャック２０は、本体２０ｍ及び電極２０ｅを有している。本体２０ｍは、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムといった誘電体から形成されている。本体２０ｍは、略円盤形状を有している。電極２０ｅは、導電膜であり、本体２０ｍ内に設けられている。電極２０ｅには、直流電源がスイッチを介して電気的に接続される。直流電源からの直流電圧が電極２０ｅに印加されると、基板Ｗと静電チャック２０との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
【００３５】
プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２５を更に備え得る。ガス供給ライン２５は、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の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間に供給する。
【００３６】
プラズマ処理装置１は、筒状部２８及び絶縁部２９を更に備え得る。筒状部２８は、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。筒状部２８は、支持体１５の外周に沿って延在している。筒状部２８は、導電性材料から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部２８は、電気的に接地されている。絶縁部２９は、筒状部２８上に設けられている。絶縁部２９は、絶縁性を有する材料から形成されている。絶縁部２９は、例えば石英といったセラミックから形成されている。絶縁部２９は、略円筒形状を有している。絶縁部２９は、電極プレート１９の外周、下部電極１８の外周、及び静電チャック２０の外周に沿って延在している。
【００３７】
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、支持台１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、この部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。
【００３８】
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、内部空間１０ｓを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の部材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜又は酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
【００３９】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持している。支持体３６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いる。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入ポート３６ｃが形成されている。ガス導入ポート３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入ポート３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００４０】
ガス供給管３８には、ガスソース群４０が、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数のバルブ（例えば開閉バルブ）を含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の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の各々は、バルブ群４１の対応のバルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応のバルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一つ以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、内部空間１０ｓに供給することが可能である。
【００４１】
筒状部２８とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフル部材４８が設けられている。バッフル部材４８は、例えば、環形状を有する板材である。バッフル部材４８は、例えば、アルミニウム製の部材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。このバッフル部材４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフル部材４８の下方においては、排気管５２がチャンバ本体１２の底部に接続されている。この排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、内部空間１０ｓの中の圧力を減圧することができる。
【００４２】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、高周波電源６１を更に備え得る。高周波電源６１は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを発生する電源である。高周波電力ＨＦは、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば４０ＭＨｚ又は６０ＭＨｚの周波数を有する。高周波電源６１は、高周波電力ＨＦを下部電極１８に供給するために、整合器６３及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。整合器６３は、高周波電源６１の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。なお、高周波電源６１は、下部電極１８に電気的に接続されていなくてもよく、整合器６３を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
【００４３】
プラズマ処理装置１は、高周波電源６２を更に備え得る。高周波電源６２は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス高周波電力、即ち高周波電力ＬＦを発生する電源である。高周波電力ＬＦの周波数は、高周波電力ＨＦの周波数よりも低い。高周波電力ＬＦの周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。高周波電源６２は、高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、整合器６４及び電極プレート１９を介して下部電極１８に接続されている。整合器６４は、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）のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。
【００４４】
このプラズマ処理装置１を用いてプラズマ処理が行われる場合には、内部空間１０ｓにガスが供給される。そして、高周波電力ＨＦ、高周波電力ＬＦ、又は、高周波電力ＨＦ及び高周波電力ＬＦが供給されることにより、内部空間１０ｓの中でガスが励起される。その結果、内部空間１０ｓの中でプラズマが生成される。生成されたプラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種により、基板Ｗが処理される。
【００４５】
プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備える。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣによる制御により、レシピデータによって指定されたプロセスがプラズマ処理装置１において実行される。後述する実施形態に係るプラズマ処理方法は、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において実行され得る。
【００４６】
以下、図１と共に、図２、図３、及び図４を参照して、基板支持アセンブリ１４について更に説明する。図２は、一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの一部拡大断面図である。図３は、一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの圧電素子の平面図である。図４は、一つの例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの圧電素子の縦断面における構造を概略的に示す図である。
【００４７】
図１及び図２に示すように、基板支持アセンブリ１４は、フォーカスリングＦＲを支持するように構成されている。フォーカスリングＦＲは、基板Ｗのエッジを囲むように配置される。フォーカスリングＦＲは、例えばシリコンから形成されている。図２に示すように、基板支持アセンブリ１４の支持台１６は、上面ＴＳを有する。一実施形態において、上面ＴＳは、静電チャック２０の上面である。上面ＴＳは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を含む。第１領域Ｒ１は、その上に基板が載置される領域である。第１領域Ｒ１は、略円形の平面形状を有する。第１領域Ｒ１の直径は、基板Ｗの直径よりも僅かに小さい。なお、第１領域Ｒ１の中心を含み鉛直方向に延びる軸線ＡＸは、チャンバ１０の中心軸線と略一致し得る。
【００４８】
第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の外側で周方向に延在する。第２領域Ｒ２は、その上方にフォーカスリングＦＲが配置される領域である。第２領域Ｒ２は、略水平且つ環状の面であり得る。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１に対して下方で延在している。
【００４９】
基板支持アセンブリ１４は、圧電素子７２を含む。圧電素子７２は、フォーカスリングＦＲと第２領域Ｒ２との間に設けられている。一実施形態において、圧電素子７２は、図３に示すように、環形状を有しており、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。圧電素子７２の厚みの変化は、フォーカスリングＦＲの鉛直方向の位置を変化させる。圧電素子７２の厚みは、フォーカスリングＦＲと第２領域Ｒ２との間での空間の発生を抑制するように変化可能である。
【００５０】
一実施形態において、基板支持アセンブリ１４は、支持部７０を更に有し得る。支持部７０は、圧電素子７２を含む。支持部７０は、第２領域Ｒ２上でフォーカスリングＦＲを支持するように構成されている。支持部７０は、第２領域Ｒ２とフォーカスリングＦＲとの間の間隙を埋めている。圧電素子７２の厚みは、支持部７０が第２領域Ｒ２とフォーカスリングＦＲとの間の間隙を埋めている状態を維持するように、変化可能である。
【００５１】
圧電素子７２は、フォーカスリングＦＲ及び第２領域Ｒ２に直接的又は間接的に接するように、フォーカスリングＦＲと第２領域Ｒ２との間に設けられている。一実施形態において、支持部７０は、部材７４を更に含む。部材７４は、環形状を有し得る。部材７４は、圧電素子７２上に設けられており、軸線ＡＸの周りで周方向に延在している。部材７４は、静電チャック又は伝熱シートであり得る。
【００５２】
一実施形態において、部材７４の下面の全体が圧電素子７２の上面に接している。部材７４の上面の全体が、フォーカスリングＦＲの下面に接していてもよい。フォーカスリングＦＲの下面の全体が、部材７４の上面に接していてもよい。また、圧電素子７２の下面の全体が、第２領域Ｒ２に直接的又は間接的に接していてもよい。圧電素子７２の厚みは、圧電素子７２と部材７４との接触及び圧電素子７２と第２領域Ｒ２との接触（直接的または間接的な接触）を維持しつつ、変化可能である。したがって、圧電素子７２の厚みは、フォーカスリングＦＲと第２領域Ｒ２との間での空間の発生を抑制するように、変化可能である。
【００５３】
一実施形態において、圧電素子７２は、誘電性エラストマーから形成されている。誘電性エラストマーは、フッ素系誘電性エラストマー、アクリル系誘電性エラストマー、又はシリコーン系誘電性エラストマーであり得る。フッ素系誘電性エラストマーとしては、例えばフッ化ビニリデンが例示される。
【００５４】
図４に示すように、圧電素子７２は、複数の第１電極層７３１及び複数の第２電極層７３２を有し得る。複数の第１電極層７３１は、鉛直方向に沿って配列されており、互いに電気的に接続されている。複数の第２電極層７３２は、互いに電気的に接続されており、鉛直方向において複数の第１電極層７３１と交互に配列されている。複数の第１電極層７３１及び複数の第２電極層７３２は、圧電素子７２において当該圧電素子７２の表面よりも内側に設けられている。圧電素子７２の表面は、当該圧電素子７２を構成する誘電性エラストマーにより構成されていてもよい。
【００５５】
複数の第１電極層７３１には、フィルタ７８１を介して直流電源７６１が電気的に接続されている。複数の第２電極層７３２には、フィルタ７８２を介して直流電源７６２が電気的に接続されている。フィルタ７８１及びフィルタ７８２各々は、高周波を遮断又は減衰させるフィルタである。圧電素子７２の鉛直方向における厚みは、直流電源７６１から複数の第１電極層７３１に印加される直流電圧、及び、直流電源７６２から複数の第２電極層７３２に印加される直流電圧によって調整される。この実施形態によれば、圧電素子７２の各々の厚みを、低い印加電圧で大きく変化させることができる。なお、圧電素子７２の第１電極層７３１の個数及び第２電極層７３２の個数の各々は、一つであってもよい。
【００５６】
図２に示すように、基板支持アセンブリ１４は、支持部８０及びリング部材８２を更に備える。基板Ｗのエッジは、第１領域Ｒ１の周縁から径方向に延び出している。支持部８０及びリング部材８２は、第２領域Ｒ２と基板Ｗのエッジの下面との間に介在するように、第２領域Ｒ２上に設けられている。
【００５７】
リング部材８２は、環形状を有している。リング部材８２は、軸線ＡＸの周りで周方向に延在しており、フォーカスリングＦＲの内側に設けられている。リング部材８２は、フォーカスリングＦＲと同じ材料又はフォーカスリングＦＲの誘電率と略同一の誘電率を有する材料から形成されている。
【００５８】
支持部８０は、第２領域Ｒ２上に設けられている。支持部８０は、その上に搭載されたリング部材８２を支持している。支持部８０は、軸線ＡＸの周りで周方向に延在しており、支持部７０の内側に設けられている。リング部材８２は、支持部７０と同様に誘電体エラストマーと静電チャック又は伝熱シートとから形成されていてもよい。なお、基板Ｗのエッジの上面と第２領域Ｒ２との間のインピーダンスが、フォーカスリングＦＲの上面と第２領域Ｒ２との間のインピーダンスと略同一であれば、支持部８０を構成する部材の個数及び材料は限定されるものではない。
【００５９】
以上説明した基板支持アセンブリ１４では、フォーカスリングＦＲの鉛直方向の位置を変化せるために圧電素子７２の厚みが変更されても、フォーカスリングＦＲと第２領域Ｒ２との間での空間の発生が抑制される。したがって、支持台１６とフォーカスリングＦＲとの間でのインピーダンスの変化を抑制するように、フォーカスリングＦＲの鉛直方向の位置を調整することが可能となる。故に、プラズマ処理装置１によれば、支持台１６とフォーカスリングＦＲとの間でのインピーダンスの変化を抑制し、且つ、基板Ｗのエッジに対して鉛直方向にイオンを入射させることが可能となる。
【００６０】
以下、図５〜図９を参照して幾つかの別の実施形態について説明する。
【００６１】
別の実施形態において、基板支持アセンブリは、互いから分離された複数の圧電素子を有していてもよい。図５は、別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの複数の圧電素子を示す平面図である。基板支持アセンブリ１４は、単一の圧電素子７２ではなく、図５に示すように、径方向及び周方向に配列された複数の圧電素子を含んでいてもよい。図５に示す複数の圧電素子は、圧電素子７２と同じ材料から形成されていてもよく、圧電素子７２と同じ断面構造を有していてもよい。図５に示す複数の圧電素子は、互いから分離されている。図５に示す複数の圧電素子は、複数の圧電素子７２１及び複数の圧電素子７２２を含む。複数の圧電素子７２２は、第２領域Ｒ２上に設けられており、軸線ＡＸの周りで周方向に配列されている。複数の圧電素子７２１は、第２領域Ｒ２上且つ複数の圧電素子７２２によって形成される環の内側に設けられており、軸線ＡＸの周りで周方向に配列されている。
【００６２】
図６は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの複数の圧電素子を示す平面図である。基板支持アセンブリ１４は、単一の圧電素子７２ではなく、図６に示すように、径方向に配列された複数の圧電素子を含んでいてもよい。図６に示す複数の圧電素子は、圧電素子７２と同じ材料から形成されていてもよく、圧電素子７２と同じ断面構造を有していてもよい。図６に示す複数の圧電素子は、互いから分離されている。図６に示す複数の圧電素子は、圧電素子７２１及び圧電素子７２２を含む。圧電素子７２１及び圧電素子７２２の各々は、環形状を有しており、軸線ＡＸの周りで延在している。圧電素子７２１は、圧電素子７２２の内側に設けられている。
【００６３】
図７は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの一部拡大断面図である。図７に示す基板支持アセンブリ１４Ｂは、基板支持アセンブリ１４に代えて、プラズマ処理装置１に採用され得る。基板支持アセンブリ１４Ｂは、支持部７０Ｂを有する。支持部７０Ｂは、複数の圧電素子、一つ以上の第１部材７４１、及び一つ以上の第２部材７４２を有する。支持部７０Ｂの複数の圧電素子は、一つ以上の圧電素子７２１を含む。支持部７０Ｂの一つ以上の圧電素子７２１は、図５に示した複数の圧電素子７２１又は図６に示した圧電素子７２１であり得る。また、支持部７０Ｂの複数の圧電素子は、一つ以上の圧電素子７２２を更に含む。支持部７０Ｂの一つ以上の圧電素子７２２は、図５に示した複数の圧電素子７２２又は図６に示した圧電素子７２２であり得る。
【００６４】
一つ以上の第１部材７４１は、一つ以上の圧電素子７２１上にそれぞれ設けられている。一つ以上の第２部材７４２は、一つ以上の圧電素子７２２上にそれぞれ設けられている。一つ以上の第１部材７４１及び一つ以上の第２部材７４２の各々は、静電チャック又は伝熱シートであり得る。
【００６５】
支持部７０Ｂは、フォーカスリングＦＲＢを支持するように構成されている。フォーカスリングＦＲＢは、第１のリング部材ＦＲ１及び第２のリング部材ＦＲ２を含んでいる。第１のリング部材ＦＲ１及び第２のリング部材ＦＲ２の各々は、フォーカスリングＦＲと同じ材料から形成され得る。第１のリング部材ＦＲ１及び第２のリング部材ＦＲ２の各々は、環形状を有し、軸線ＡＸの周りで延在している。第１のリング部材ＦＲ１は、第２領域Ｒ２上で、第２のリング部材ＦＲ２の内側に設けられている。
【００６６】
一つ以上の圧電素子７２１は、一つ以上の第１のリング部材ＦＲ１と第２領域Ｒ２との間に設けられている。一つ以上の圧電素子７２２は、一つ以上の第２のリング部材ＦＲ２と第２領域Ｒ２との間に設けられている。一実施形態では、一つ以上の第１部材７４１の各々の下面の全体が、対応の圧電素子７２１の上面に接している。一つ以上の第１部材７４１の上面の全体が、第１のリング部材ＦＲ１の下面に接していてもよい。また、一つ以上の圧電素子７２１の各々の下面の全体が、第２領域Ｒ２に直接的又は間接的に接していてもよい。また、一つ以上の第２部材７４２の各々の下面の全体が、対応の圧電素子７２２の上面に接している。一つ以上の第２部材７４２の上面の全体が、第２のリング部材ＦＲ２の下面に接していてもよい。また、一つ以上の圧電素子７２２の各々の下面の全体が、第２領域Ｒ２に直接的又は間接的に接していてもよい。したがって、一つ以上の圧電素子７２１の厚み及び一つ以上の圧電素子７２２の厚みは、フォーカスリングＦＲと第２領域Ｒ２との間での空間の発生を抑制するように、変化可能である。
【００６７】
図８は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの複数の圧電素子を示す平面図である。図８に示すように、基板支持アセンブリは、単一の圧電素子７２ではなく、複数の圧電素子７２を含んでいてもよい。図８に示す複数の圧電素子７２は、軸線ＡＸの周りで周方向に配列されている。図８に示す複数の圧電素子７２は、上述した図４に示す圧電素子７２と同じ材料から形成されていてもよく、図４に示す圧電素子７２と同じ断面構造を有していてもよい。図８に示す複数の圧電素子７２は、互いから分離されている。
【００６８】
上述した種々の実施形態に係る基板支持アセンブリにおいて、複数の圧電素子は、当該複数の圧電素子の全てに一括して電圧が印加可能であるように構成されていてもよい。この場合には、複数の圧電素子に電圧を印加するために、一つの直流電源７６１及び一つの直流電源７６２が用いられる。
【００６９】
或いは、上述した種々の実施形態に係る基板支持アセンブリにおいて、複数の圧電素子は、当該複数の圧電素子に個別に電圧が印加可能であるように構成されていてもよい。この場合には、複数の圧電素子に個別に電圧を印加するために、複数の圧電素子の個数と同数の直流電源７６１及び複数の圧電素子の個数と同数の直流電源７６２が用いられる。
【００７０】
或いは、上述した種々の実施形態に係る基板支持アセンブリにおいて、複数の圧電素子は、各々が当該複数の圧電素子のうち一つ以上の圧電素子を含む複数のグループ毎に個別に電圧が印加可能であるように構成されていてもよい。この場合には、複数のグループ毎に電圧を印加するために、グループの個数と同数の直流電源７６１及びグループの個数と同数の直流電源７６２が用いられる。各グループは、複数の圧電素子のうち周方向に順に並ぶ幾つかの圧電素子を含んでいてもよい。或いは、各グループは、複数の圧電素子のうち周方向及び径方向に順に並ぶ幾つかの圧電素子を含んでいてもよい。
【００７１】
図９は、更に別の例示的実施形態に係る基板支持アセンブリの圧電素子の縦断面における構造を概略的に示す図である。図９に示す圧電素子７２Ｃは、上述した種々の実施形態に係る一つ以上の圧電素子の各々として、採用され得る。圧電素子７２Ｃは、本体７２ｍを有する。本体７２ｍは、誘電性エラストマーから形成され得る。圧電素子７２Ｃは、複数の第１電極層７３１及び複数の第２電極層７３２を有し得る。複数の第１電極層７３１及び複数の第２電極層７３２は、本体７２ｍ内に設けられている。本体７２ｍの表面は、チャンバ１０内で生成されるプラズマ又は当該プラズマからの化学種に対して耐腐食性を有する樹脂７２ｐで覆われている。
【００７２】
以下、図１０を参照して、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。図１０は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。以下の説明では、プラズマ処理装置１を用いて実行される場合を例として、プラズマ処理方法について説明する。
【００７３】
図１０に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、プラズマ処理装置１の基板支持アセンブリの一つ以上の圧電素子の厚みが、当該一つ以上の圧電素子に電圧を印加するようことにより、調整される。一つ以上の圧電素子の厚みは、基板Ｗのエッジに供給されるイオンの進行方向を垂直方向に設定するように定められた基準位置に、フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置を設定するために、調整される。フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置は、フォーカスリングがプラズマに晒された時間から決定されてもよい。フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置は、センサによって光学的に測定されてもよい。フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置は、センサによって光学的されたフォーカスリングの厚みから決定されてもよい。或いは、フォーカスリングの上面の鉛直方向の位置は、センサによって電気的に測定されたフォーカスリングの厚みから決定されてもよい。
【００７４】
続く工程ＳＴ２では、第１領域Ｒ１上に基板Ｗが載置されている状態で、チャンバ１０内でプラズマが生成される。基板Ｗは、静電チャック２０によって保持される。工程ＳＴ２では、ガス供給部からチャンバ１０内にガスが供給される。工程ＳＴ２では、高周波電源６１からの高周波電力ＨＦ及び／又は高周波電源６２からの高周波電力ＬＦが供給される。工程ＳＴ２では、チャンバ１０内でガスからプラズマが生成される。生成されたプラズマからの化学種（例えばイオン及び／又はラジカル）により、基板Ｗが処理される。
【００７５】
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。
【００７６】
種々の実施形態に係る基板支持サブアセンブリは、プラズマ処理装置１以外の任意のタイプのプラズマ処理装置で用いられてもよい。例えば、種々の実施形態に係る基板支持サブアセンブリは、別の容量結合型のプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置で用いられてもよい。
【００７７】
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【００７８】
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１４…基板支持アセンブリ、１６…支持台、１８…下部電極、２０…静電チャック、７２…圧電素子、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、ＦＲ…フォーカスリング。
【図１】
2020061454.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020061454.tif 000005
【図４】
2020061454.tif 000006
【図５】
2020061454.tif 000007
【図６】
2020061454.tif 000008
【図７】
2020061454.tif 000009
【図８】
2020061454.tif 000010
【図９】
2020061454.tif 000011
【図１０】
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