(57)【要約】【課題】フォーカスリング駆動および搬送の位置精度を向上させる。【解決手段】プラズマ処理装置は、載置台と、外側フォーカスリングと、内側フォーカスリングと、リフトピンと、移動機構と、を備える。載置台は、ウェハが載置される載置部と、当該載置部の外周側に設けられ上面が載置部よりも低く構成される外周部と、を有する。外側フォーカスリングは、外周部の上面を覆って配置され、内周側に凹部または切欠き部を有する。内側フォーカスリングは、外側フォーカスリングの凹部または切欠き部内に載置される。リフトピンは、載置台と外側フォーカスリングの凹部または切欠き部の底面とを貫通する貫通孔に挿通される。移動機構は、リフトピンの移動を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハが載置される載置部と、当該載置部の外周側に設けられ上面が載置部よりも低く構成される外周部と、を有する載置台と、
前記外周部の上面を覆って配置され、内周側に凹部または切欠き部を有する外側フォーカスリングと、
前記外側フォーカスリングの凹部または切欠き部内に載置される内側フォーカスリングと、
前記載置台と前記外側フォーカスリングの凹部または切欠き部の底面とを貫通する貫通孔に挿通されるリフトピンと、
前記リフトピンの移動を制御する移動機構と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記リフトピンは、プラズマ処理中、前記内側フォーカスリングに当接するよう構成される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記移動機構は、１ｍｍ〜２ｍｍのストロークで約０．０２ｍｍの第１の精度および約２０ｍｍのストロークで約０．１ｍｍの第２の精度にて、前記リフトピンの軸方向移動量を調整可能である、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記移動機構は、
前記リフトピンと同軸に配置され、前記リフトピンに接続されるスラスト機構と、
前記リフトピンと他軸に配置される駆動機構の動力を、前記スラスト機構に伝達する伝達部材と、
を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記外側フォーカスリングは、内周面および下面が前記載置台の絶縁膜に対向するよう構成される請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記外側フォーカスリングの円周方向に略等間隔に複数形成される請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記内側フォーカスリングの径方向の幅は、３ｍｍから１５ｍｍである、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記内側フォーカスリングの内径は、前記ウェハの外径よりも小さい、請求項１から７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記内側フォーカスリングは、内周面上端が面取りされて構成される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記内側フォーカスリングは、上面の高さが内周側において外周側よりも低く形成される、請求項１から９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
ウェハが載置される載置部と、当該載置部の外周側に設けられ上面が載置部よりも低く構成される外周部と、を有する載置台と、
前記外周部の上面を覆い、内周側が前記載置台の外周部に対向するように配置されるフォーカスリングと、
前記載置台に挿通され、前記フォーカスリングを上昇させるリフトピンと、
前記リフトピンの移動を第１の移動精度および前記第１の移動精度とは異なる第２の移動精度のいずれか一方で制御する移動機構と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１の移動精度は前記第２の移動精度よりも高い、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第１の移動精度は前記フォーカスリングをプラズマ処理位置まで上昇させる精度であり、前記第２の移動精度は前記フォーカスリングを搬出位置まで上昇させる精度である、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォーカスリングを備えるプラズマ処理装置が知られている（特許文献１）。フォーカスリングは、処理対象たとえば半導体ウェハ（以下「ウェハ」）の外周に沿って配置される。フォーカスリングは、ウェハの外周近傍におけるプラズマを制御し、ウェハの面内のエッチングレートの均一性を向上させる機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、フォーカスリング駆動および搬送の位置精度を向上させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、載置台と、外側フォーカスリングと、内側フォーカスリングと、リフトピンと、移動機構と、を備える。載置台は、ウェハが載置される載置部と、当該載置部の外周側に設けられ上面が載置部よりも低く構成される外周部と、を有する。外側フォーカスリングは、外周部の上面を覆って配置され、内周側に凹部または切欠き部を有する。内側フォーカスリングは、外側フォーカスリングの凹部または切欠き部内に載置される。リフトピンは、載置台と外側フォーカスリングの凹部または切欠き部の底面とを貫通する貫通孔に挿通される。移動機構は、リフトピンの移動を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、フォーカスリング駆動および搬送の位置精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るフォーカスリング、リフトピンおよび移動機構の構成の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態に係るフォーカスリングの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態に係るフォーカスリングの斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、一実施形態に係る外側フォーカスリングの上面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、一実施形態に係る外側フォーカスリングに内側フォーカスリングを配置した状態を示す上面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施形態に係る内側フォーカスリングの第１の移動制御について説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施形態に係る内側フォーカスリングの第２の移動制御について説明するための図である。
【図５】図５は、変形例１に係るフォーカスリングの断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、変形例１に係る内側フォーカスリングの第１の移動制御について説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、変形例１に係る内側フォーカスリングの第２の移動制御について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示する実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は限定的なものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、本明細書および図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
【０００９】
なお、以下の説明中、プラズマ処理装置の載置台上にウェハを載置した場合に、ウェハから見て載置台側を下、反対側を上と呼ぶ。
【００１０】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置５の構成の一例を示す図である。本実施形態においては、プラズマ処理装置５として容量結合型の平行平板プラズマ処理装置を例に挙げて説明する。
【００１１】
プラズマ処理装置５は、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型真空容器であるチャンバ１０を有している。チャンバ１０は、処理容器の一例であり、内部はプラズマ処理を行う処理室となっている。チャンバ１０は、接地されている。
【００１２】
チャンバ１０内の下部中央には、被処理体としてたとえばウェハＷを載置する円盤状のステージ１２が下部電極を兼ねる基板保持台として配置されている。ステージ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１６およびその内部に隣接して設けられたハウジング１００により支持されている。なお、図１の例では、ステージ１２とハウジング１００との間にさらに構造物４５が配置される。当該構造物４５はステージ１２との接触面に凹部を有し、当該凹部内にシール部材４７が配置されている。ハウジング１００はたとえばセラミックで形成される。筒状支持部１６は、図１の例では、チャンバ１０の下方に配置されるアルミニウムの部分１６ａとその上方に配置される石英の部分１６ｂとを備える。
【００１３】
筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間には、環状の排気路１８が形成されている。排気路１８の上部または入口には環状のバッフル板２０が取り付けられ、底部に排気ポート２２が設けられている。バッフル板２０は、部分１６ａに補強されるように筒状支持部１６に嵌っている。
【００１４】
各排気ポート２２には排気管２４を介して排気装置２６が接続されている。排気装置２６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内のプラズマ生成空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁の外には、ウェハＷの搬入出口２７を開閉するゲートバルブ２８が取り付けられている。
【００１５】
ステージ１２には、第２の高周波電源３０が整合器３２および給電棒３４を介して電気的に接続されている。第２の高周波電源３０は、ウェハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するために適した第１の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の高周波ＬＦを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器３２は、第２の高周波電源３０側のインピーダンスと負荷（プラズマ等）側のインピーダンスの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。
【００１６】
ステージ１２の上面には、ウェハＷをクーロン力で保持するための静電チャック３６が設けられている。静電チャック３６は導電膜からなる電極３６ａを一対の絶縁膜３６ｂの間に挟み込んだものであり、電極３６ａには直流電源４０がスイッチ４２および被覆線４３を介して電気的に接続されている。絶縁膜３６ｂはたとえばセラミック焼結体で形成される。ウェハＷは、直流電源４０から供給される直流電流により生じるクーロン力等の静電気力で静電チャック３６上に吸着保持される。また、静電チャック３６の内部には、加熱素子であるヒータＨが設けられている。ヒータＨにはヒータ電源（図示せず）が接続されている。ヒータＨによる加熱と後述する冷媒による冷却等により、静電チャック３６上のウェハＷの温度が所定温度に制御される。なお、ヒータＨはステージ１２内に設けてもよい。
【００１７】
ステージ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒流路４４が設けられている。冷媒流路４４には、チラーユニットより配管４６，４８を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水ｃｗが循環して供給され、冷媒の温度によって静電チャック３６上のウェハＷの温度を制御できる。また、伝熱ガス供給部からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管５０を介して静電チャック３６の上面とウェハＷの裏面との間に供給される。また、ウェハＷの搬入及び搬出のためにステージ１２を垂直方向に貫通して上下に移動可能なプッシャーピンおよびその移動機構等が設けられている。
【００１８】
チャンバ１０の天井の開口に設けられたガスシャワーヘッド５１は、その外縁部を被覆するシールドリング５４を介してチャンバ１０の天井部の開口を閉塞するように取り付けられている。ガスシャワーヘッド５１は、シリコンにより形成されている。ガスシャワーヘッド５１は、ステージ１２（下部電極）に対向する対向電極（上部電極）としても機能する。
【００１９】
ガスシャワーヘッド５１には、ガスを導入するガス導入口５６が形成されている。ガスシャワーヘッド５１の内部にはガス導入口５６から分岐した拡散室５８が設けられている。ガス供給源６６から出力されたガスは、ガス導入口５６を介して拡散室５８に供給され、拡散されて多数のガス供給孔５２からプラズマ生成空間Ｓに導入される。
【００２０】
ガスシャワーヘッド５１には、整合器５９および給電線６０を介して第１の高周波電源５７が電気的に接続されている。第１の高周波電源５７は、高周波放電によるプラズマの生成に適した周波数であって、第１の周波数よりも高い第２の周波数（例えば４０ＭＨｚ）のプラズマ生成用の高周波ＨＦを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器５９は、第１の高周波電源５７側のインピーダンスと負荷（プラズマ等）側のインピーダンスとの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。
【００２１】
制御部７４は、たとえばマイクロコンピュータを含み、プラズマ処理装置５内の各部の動作および装置全体の動作を制御する。プラズマ処理装置５内の各部としては、排気装置２６、第１の高周波電源５７、第２の高周波電源３０、整合器３２、整合器５９、静電チャック用のスイッチ４２、ガス供給源６６、チラーユニット、伝熱ガス供給部等が挙げられる。
【００２２】
プラズマ処理装置５において、エッチング等の各種の処理を行うには、先ずゲートバルブ２８を開状態にしてウェハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３６の上に載置する。そして、ゲートバルブ２８を閉めてから、ガス供給源６６より所定のガスを所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２６によりチャンバ１０内の圧力を所定の設定値まで減圧する。さらに、第１の高周波電源５７をオンにしてプラズマ生成用の高周波ＨＦを所定のパワーで出力させ、整合器５９，給電線６０を介してガスシャワーヘッド５１に供給する。
【００２３】
一方、イオン引き込み制御用の高周波ＬＦを印加する場合には、第２の高周波電源３０をオンにして高周波ＬＦを所定のパワーで出力させ、整合器３２および給電棒３４を介してステージ１２に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック３６とウェハＷとの間の接触面に伝熱ガスを供給するとともに、スイッチ４２をオンにして直流電源４０からの直流電圧を、静電チャック３６の電極３６ａに印加し、静電吸着力により伝熱ガスを上記接触面に閉じ込める。
【００２４】
［実施形態に係るフォーカスリングＦＲの構成］
ステージ１２の外周側には、ウェハＷの外縁を環状に囲むフォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲは、ウェハの外周側におけるプラズマを制御し、ウェハＷの面内のエッチングレート等の処理の均一性を向上させるように機能する。また、フォーカスリングＦＲの外周を囲むようにカバーリングＣＲが配置される。カバーリングＣＲは、たとえば石英で形成されるリング状の部材であり、筒状支持部１６の上面をプラズマから保護する。
【００２５】
ウェハＷのエッジ部のエッチングレート、および／またはエッチング形状は、フォーカスリングＦＲの高さによって変化する。このため、フォーカスリングＦＲの消耗によりその上面の高さが変化すると、ウェハＷのエッジ部上方のシース形状が変化しエッジ部の処理形状が変化する。なお、本実施形態において、ウェハＷのエッジ部とは、ウェハＷの中心から半径方向に約１４０ｍｍ〜１５０ｍｍのリング状の部分をいう。なお、プラズマ処理装置５の各部材間のクリアランスは０．１〜０．５ｍｍ程度あればよい。ただし、添付図面ではクリアランスの表示は適宜省略する。
【００２６】
上記に鑑みて、本実施形態に係るプラズマ処理装置５は、２つの部分に分割されるフォーカスリングＦＲを備える。本実施形態のフォーカスリングＦＲは、内側フォーカスリング３８ｉと外側フォーカスリング３８ｏとの２つの部分に分割される。
【００２７】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置５は、フォーカスリングＦＲの消耗にあわせて、ウェハ面内のエッチング均一性に影響する内側フォーカスリング３８ｉの上面位置を調整可能に構成される。また、本実施形態に係るプラズマ処理装置５は、チャンバ１０を開閉することなく自動的に内側フォーカスリング３８ｉを交換可能に構成される。このため、本実施形態に係るプラズマ処理装置５は、移動機構２００およびリフトピン１０２を備える。以下、プラズマ処理の均一性を維持するために実行される、内側フォーカスリング３８ｉの上面位置の調整を、第１の移動制御と呼ぶ。また、内側フォーカスリング３８ｉの交換、搬送のために内側フォーカスリング３８ｉを上昇させる制御を、第２の移動制御と呼ぶ。
【００２８】
第１の移動制御時には、移動機構２００は、たとえば１．０ｍｍ〜２．０ｍｍのストローク、０．０２ｍｍの駆動精度でリフトピン１０２の移動量を調整する。リフトピン１０２の移動に伴い、内側フォーカスリング３８ｉの上面位置が調整される。
【００２９】
第２の移動制御時には、移動機構２００は、２０ｍｍ程度、たとえば１８ｍｍのストローク、０．１ｍｍ程度の駆動精度でリフトピン１０２の移動量を調整する。つまり、移動機構２００は、上面位置調整時よりも大きなストロークでリフトピン１０２を移動させる。リフトピン１０２の移動に伴い、内側フォーカスリング３８ｉが持ち上げられる。内側フォーカスリング３８ｉが持ち上げられた状態で、ウェハＷの搬送に用いられる搬送機構と同様の搬送機構により内側フォーカスリング３８ｉをチャンバ１０の外に搬送することができる。その後、ウェハＷの搬送時と同様の手法により、新しい内側フォーカスリング３８ｉをチャンバ１０内に搬送、設置することができる。
【００３０】
［移動機構２００の構成例］
図２は、一実施形態に係るフォーカスリングＦＲ、リフトピン１０２および移動機構２００の構成の一例を示す図である。図２を参照し、まず移動機構２００について説明する。
【００３１】
移動機構２００は、駆動機構１０１と、伝達部材１０３と、スラスト機構１０５と、を有する。
【００３２】
駆動機構１０１は、たとえば、ステッピングモータなどのモータ、エア駆動機構である。駆動機構１０１は、リフトピン１０２の軸方向から外れた位置に配置され、伝達部材１０３およびスラスト機構１０５を介してリフトピン１０２に接続される。駆動機構１０１が生成する動力は伝達部材１０３を介してスラスト機構１０５、さらにリフトピン１０２に伝達される。なお、ミクロンレベルの駆動機構としてはピエゾアクチュエータが有効であるが、本実施形態では、第１の移動制御および第２の移動制御を一つの移動機構２００によって実現するため、ステッピングモータなどのモータ、エア駆動機構等を採用している。
【００３３】
伝達部材１０３は、二つの異なる軸上に配置される駆動機構１０１とスラスト機構１０５との間に配置され、駆動機構１０１とスラスト機構１０５とを連結する。伝達部材１０３は、駆動機構１０１の動力をスラスト機構１０５およびリフトピン１０２に伝達する。伝達部材１０３は、駆動機構１０１の端部とスラスト機構１０５とを連結するように構成される。
【００３４】
スラスト機構１０５は、駆動機構１０１とリフトピン１０２とが異なる軸上に配置されることから生じるずれを吸収する機構である。駆動機構１０１とリフトピン１０２とは伝達部材１０３によって連結されるが、各々伝達部材１０３の端部に配置されるため、伝達部材１０３に傾斜が生じる等によりリフトピン１０２への荷重方向が垂直方向からずれる可能性がある。リフトピン１０２に対する荷重方向が垂直方向からずれた場合、リフトピン１０２が破損する等の事態が考えられる。そこで、スラスト機構１０５を設けることでリフトピン１０２の移動方向のずれを吸収する。
【００３５】
かかる移動機構２００により、駆動機構１０１が生成した動力がリフトピン１０２に伝達され、リフトピン１０２が上下に移動する。
【００３６】
なお、プラズマ処理装置５の構成によっては、駆動機構１０１とリフトピン１０２とを同軸に配置してもよい。この場合は伝達部材１０３およびスラスト機構１０５は省略することができる。
【００３７】
［リフトピン１０２の構成例］
リフトピン１０２は、移動機構２００のスラスト機構１０５に接続され、スラスト機構１０５から上方に延びる。リフトピン１０２は、ステージ１２、静電チャック３６および外側フォーカスリング３８ｏを貫通して延びる貫通孔１２ａ，３６ｆ，３８ｆ（図３Ａ参照、後述）に挿通される。リフトピン１０２の上端は、内側フォーカスリング３８ｉの下面に当接し、内側フォーカスリング３８ｉを支持する。また、ステージ１２の貫通孔１２ａ内に、真空空間と大気空間とを仕切るためのＯリング１１０が配置される。なお、本実施形態においては、リフトピン１０２の上端は、第１の移動制御および第２の移動制御の実行時以外の時も内側フォーカスリング３８ｉの下面に接触した状態とする。
【００３８】
リフトピン１０２の材質は特に限定されない。ただし、プラズマに曝露された場合にパーティクルが発生しにくい材料、プラズマに曝露された場合に消耗しにくい材料であり、かつ、剛性が高い材料が望ましい。このため、リフトピン１０２の材料としてはサファイアまたは石英が望ましい。
【００３９】
［移動機構２００による２段階位置制御］
本実施形態にかかる移動機構２００は、第１の移動制御時および第２の移動制御時においてリフトピン１０２の軸方向移動量を調整することができるように構成される。移動機構２００の駆動機構１０１は、たとえば１．０〜２．０ｍｍのストロークで、駆動精度が０．０２ｍｍレベルの精密な上下移動（第１の移動制御）と、２０．０ｍｍ程度たとえば１８．０ｍｍのストローク、駆動精度が０．１ｍｍレベルの、ストロークの大きい上下移動（第２の移動制御）と、を一つの機構で実現できるように構成される。
【００４０】
第１の移動制御時には、移動機構２００の駆動機構１０１は、プラズマ処理による内側フォーカスリング３８ｉ消耗にあわせてリフトピン１０２を上昇させる。これによって内側フォーカスリング３８ｉの上面位置と載置部３６ｃ上のウェハＷの上面位置とを所定の位置関係に調整する。一例では、内側フォーカスリング３８ｉの上面位置と載置部３６ｃ上のウェハＷの上面位置とをそろえることができる。
【００４１】
第２の移動制御時には、移動機構２００の駆動機構１０１は、内側フォーカスリング３８ｉが外側フォーカスリング３８ｏから脱離する位置までリフトピン１０２を上昇させる。
【００４２】
［内側フォーカスリング３８ｉと外側フォーカスリング３８ｏの構成例］
次に、図３Ａ乃至図３Ｄを参照し、実施形態に係るフォーカスリングＦＲの構成例について説明する。
【００４３】
図３Ａは、一実施形態に係るフォーカスリングＦＲの断面図、図３Ｂは斜視図である。図３Ａの例では、静電チャック３６はステージ１２とともに、上面にウェハＷが載置される載置台を構成する。静電チャック３６は、上面にウェハＷが載置される載置部３６ｃと、載置部３６ｃの外周側に設けられ上面が載置部３６ｃよりも低く構成される外周部３６ｄと、を有する。そして、載置部３６ｃと外周部３６ｄとの間に、所定の高さの段差部３６ｅが形成されている。
【００４４】
外側フォーカスリング３８ｏは、上記のように形成された静電チャック３６の外周部３６ｄと、段差部３６ｅとの間に０．１〜０．５ｍｍ程度のクリアランスを有した状態に配置される。図３Ａに示す状態において、外側フォーカスリング３８ｏの下面は静電チャック３６の外周部３６ｄ上に配置される。また、外側フォーカスリング３８ｏの内周側は、静電チャック３６の段差部３６ｅに向かい合う。なお、外側フォーカスリング３８ｏと静電チャック３６との間では熱伝導を促進することが好ましい。そこで、図示しないが、外側フォーカスリング３８ｏと外周部３６ｄとの間には、熱伝導を促進するため伝熱シート、たとえばポリマーシートを介在させてもよい。
【００４５】
外側フォーカスリング３８ｏの内周側には、凹部３８ｄが形成されている。凹部３８ｄは、外側フォーカスリング３８ｏの内周面近傍、たとえば内周面から約１〜２ｍｍの位置に形成される幅約５〜１０ｍｍのリング状の溝である。凹部３８ｄは、内側フォーカスリング３８ｉが凹部３８ｄ内に載置できる大きさに形成される。外側フォーカスリング３８ｏは、凹部３８ｄの内周側において外周側よりも上面の高さが低くなっている。さらに、凹部３８ｄの底面には、外側フォーカスリング３８ｏを上下方向に貫通する貫通孔３８ｆが形成されている。
【００４６】
内側フォーカスリング３８ｉは、外側フォーカスリング３８ｏの凹部３８ｄ内に収納できる幅、たとえば約５〜１０ｍｍよりも若干小さい幅を有するリング状の部材である。一例では、内側フォーカスリング３８ｉと外側フォーカスリング３８ｏとは、内側フォーカスリング３８ｉを凹部３８ｄに配置したときに、上面の高さが略一致する厚みに構成さてよい。図３Ａに示す状態において、内側フォーカスリング３８ｉは凹部３８ｄ内に配置され、内側フォーカスリング３８ｉの下面は貫通孔３８ｆに挿通されるリフトピン１０２の上端と接触していてもよい。
【００４７】
図３Ｂに示すように、内側フォーカスリング３８ｉおよび外側フォーカスリング３８ｏはともに略リング状の部材である。外側フォーカスリング３８ｏの上面に形成される略リング状の凹部３８ｄは、内側フォーカスリング３８ｉの位置決め部としても機能する。このため、内側フォーカスリング３８ｉには位置決めのための目印や構造、たとえば、ノッチやオリエンテーションフラット等は設けられていない。
【００４８】
図３Ｃは、一実施形態に係る外側フォーカスリング３８ｏの上面図である。図３Ｄは、一実施形態に係る外側フォーカスリング３８ｏに内側フォーカスリング３８ｉを配置した状態を示す上面図である。図３Ｃに示すように、外側フォーカスリング３８ｏの凹部３８ｄ内には周方向に略均等な間隔で複数（図３Ｃの例では３つ）の貫通孔３８ｆが形成される。内側フォーカスリング３８ｉを外側フォーカスリング３８ｏの凹部３８ｄ内に配置すると、貫通孔３８ｆは上方からは見えなくなる。
【００４９】
図３Ａに戻り、外側フォーカスリング３８ｏの上面のうち、凹部３８ｄよりも内周側は外周側よりも低く形成されている。これは、図３Ａの構成においては、外側フォーカスリング３８ｏの内周側で、ウェハＷを外側フォーカスリング３８ｏの上に張り出すように配置するためである。そして、内側フォーカスリング３８ｉの内径をウェハＷの外径よりも大きくし、内側フォーカスリング３８ｉとウェハＷが干渉しないように構成している。また、内側フォーカスリング３８ｉの内周面の上端はテーパ形状に形成されている。
【００５０】
［フォーカスリングの上下移動］
次に、フォーカスリングＦＲの移動制御について説明する。図４Ａは、一実施形態に係る内側フォーカスリングの第１の移動制御について説明するための図、図４Ｂは、第２の移動制御について説明するための図である。
【００５１】
新しいフォーカスリングＦＲがチャンバ１０内に配置された時点では、内側フォーカスリング３８ｉおよび外側フォーカスリング３８ｏとも、プラズマ処理による消耗が生じていない。このため、図３Ａに示すように、載置部３６ｃ上に載置されたウェハＷの上面、内側フォーカスリング３８ｉの上面、および外側フォーカスリング３８ｏの凹部３８ｄより径方向外側の部分の上面は所定の高さ関係になる。一例では、概ね同一の高さとなる。
【００５２】
チャンバ１０内でプラズマ処理が実行されると、徐々にフォーカスリングＦＲの消耗が生じ、エッチング等の均一性が失われる。そこで、図４Ａに示すように、移動機構２００の第１の移動制御によりリフトピン１０２を上昇させる。すると、リフトピン１０２により内側フォーカスリング３８ｉが持ち上げられ、ウェハＷの上面と内側フォーカスリング３８ｉの上面とが所定の高さ関係、一例では、略同一の高さとなる。なお、ここで外側フォーカスリング３８ｏの上面は内側フォーカスリング３８ｉおよびウェハＷの上面と所定の高さ関係ではなくなる可能性がある。しかし、外側フォーカスリング３８ｏはウェハＷからの距離が内側フォーカスリング３８ｉよりも遠く、エッチングの均一性に与える影響は比較的小さい。なお、プラズマ処理を実行している間にチャンバ１０内に生じるパーティクル等を除去するため、プラズマを用いたクリーニングが行われてもよい。内側フォーカスリング３８ｉと外側フォーカスリング３８ｏとの間等に堆積する異物をプラズマにより除去する際に、第１または第２の移動制御によりリフトピン１０２を上昇させることができる。後述する変形例においても同様である。
【００５３】
内側フォーカスリング３８ｉを繰り返し使用して消耗が進むとエッチングの均一性を維持することが困難になる。そこで、プラズマ処理を所定回数実行した後、内側フォーカスリング３８ｉを取り外して交換する。内側フォーカスリング３８ｉを交換せずにプラズマ処理を実行する回数は、プラズマ処理の種類やフォーカスリングＦＲの厚み等に応じて決定できる。外側フォーカスリング３８ｏは、内側フォーカスリング３８ｉに比してエッチング均一性に与える影響が小さいため、交換回数は内側フォーカスリング３８ｉよりも少なく設定する。たとえば、内側フォーカスリング３８ｉを３〜４回程度交換する間に、外側フォーカスリング３８ｏは１回程度交換すればよい。内側フォーカスリング３８ｉの交換の際には、外側フォーカスリング３８ｏは、静電チャック３６の外周部３６ｄを覆った状態のままである。このため、内側フォーカスリング３８ｉを上昇させ、プラズマを用いたクリーニングを行う場合でも静電チャック３６は外側フォーカスリング３８ｏに覆われたままである。このため、静電チャック３６のプラズマへの曝露を抑制できる。
【００５４】
内側フォーカスリング３８ｉの交換の際には、図４Ｂに示すように、移動機構２００の第２の移動制御によりリフトピン１０２を上昇させる。すると、リフトピン１０２により内側フォーカスリング３８ｉが持ち上げられ、外側フォーカスリング３８ｏから脱離する。外側フォーカスリング３８ｏから脱離した状態で内側フォーカスリング３８ｉをロボットアーム等によりチャンバ１０外に搬出する。
【００５５】
このように、一実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、一つの移動機構２００により、フォーカスリングＦＲを上昇させてプラズマ処理する際の位置制御、およびフォーカスリングＦＲを搬送、交換する際の位置制御の双方を実現することができる。
【００５６】
［変形例１］
一実施形態に係るプラズマ処理装置は、他の形状のフォーカスリングを用いても同様の位置制御を実現することができる。次に、変形例１に係るフォーカスリングについて説明する。
【００５７】
図５は、変形例１に係るフォーカスリングＦＲの断面図である。変形例１に係るフォーカスリングＦＲは、上記実施形態に係るフォーカスリングＦＲと同様、内側フォーカスリング３８ｉと外側フォーカスリング３８ｏとを有する。ただし、変形例１に係るフォーカスリングＦＲにおいては、内側フォーカスリング３８ｉおよび外側フォーカスリング３８ｏの形状が上記実施形態と異なる。
【００５８】
図５に示すように、変形例１に係るフォーカスリングＦＲにおいては、外側フォーカスリング３８ｏは、凹部３８ｄに代えて切欠き部３８ｅを有する。切欠き部３８ｅは、外側フォーカスリング３８ｏの内周側に形成される断面Ｌ字型の切欠きである。そして、内側フォーカスリング３８ｉは、切欠き部３８ｅに嵌合する大きさに形成される。また、内側フォーカスリング３８ｉは、上記実施形態とは異なり、初期状態でウェハＷの上面と同じ高さとなる外周部と、外周部よりも上面が低く形成される内周部と、を有する。そして、載置部３６ｃ上にウェハＷを載置したとき、内側フォーカスリング３８ｉの内周部上にウェハＷが張出し、ウェハＷの外周が内側フォーカスリング３８ｉの外周部の内周面に対向する。なお、内側フォーカスリング３８ｉの内周部は、内側フォーカスリング３８ｉを第１の移動制御により上方に移動させた場合に内周部によってウェハＷが変位しないよう、ウェハＷとの間に所定の隙間が形成される厚みに形成される。
【００５９】
図６Ａおよび図６Ｂは各々、変形例１に係る内側フォーカスリングの第１の移動制御および第２の移動制御について説明するための図である。変形例１のようにフォーカスリングＦＲを形成した場合も、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、移動機構２００により、内側フォーカスリング３８ｉの第１の移動制御および第２の移動制御を実現することができる。
【００６０】
［変形例２］
上記実施形態および変形例１においては、フォーカスリングＦＲは、内側フォーカスリング３８ｉおよび外側フォーカスリング３８ｏの二つの部分から構成した。また、プラズマ処理装置は、内側フォーカスリング３８ｉについて第１の移動制御および第２の移動制御を実行するものとした。これに限らず、フォーカスリングＦＲを二つの部分に分割せず、一つの部材として構成してもよい。たとえば、図３Ａまたは図５に示す内側フォーカスリング３８ｉと外側フォーカスリング３８ｏとを一体の部材ＦＲとして構成する。そして、移動機構２００によりフォーカスリングＦＲの上面位置の制御および搬送のための駆動を行う。
【００６１】
変形例２のプラズマ処理装置においても、リフトピンおよび移動機構自体の構成は、実施形態および変形例１と同様である。ただし、フォーカスリングの大きさに応じて、移動機構に含まれる駆動機構（モータ等）の性能やリフトピンの剛性を適宜変更できる。また、フォーカスリングの搬送時に搬入出口２７を利用する場合は、搬入出口２７の大きさをフォーカスリングにあわせて変更する。
【００６２】
変形例２のようにプラズマ処理装置を構成した場合であっても、上記実施形態と同様の移動機構を備えることにより、フォーカスリングの位置精度を向上することができる。
【００６３】
なお、上記第実施形態および変形例においては、プラズマ処理装置が備える移動機構は、フォーカスリングの駆動および搬送の双方を実行するものとして説明した。これに限らず、当該移動機構を備えるプラズマ処理装置において、第１の移動制御は実行せずに第２の移動制御のみを実行してもよい。また逆に、プラズマ処理装置は、第１の移動制御を実行して第２の移動制御は実行しなくてもよい。たとえば、フォーカスリングが消耗した場合でも上面位置の調整は行わず、搬送、交換のみ行うようにしてもよい。また、フォーカスリングが消耗した場合には上面位置の調整を行い、搬送はチャンバを開けて実行するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態および変形例においては、リフトピンは常時内側フォーカスリングの下面に接触した状態として説明した。これに限定されず、上記移動機構を第２の移動制御（搬送）のみに使用し、第１の移動制御（駆動）には使用しない場合には、リフトピンは内側フォーカスリングに常時当接しないものとしてもよい。たとえば、リフトピンは第２の移動制御時のみ内側フォーカスリングに当接するものとしてもよい。
【００６５】
また、内側フォーカスリングと外側フォーカスリングの間等に堆積するパーティクルを除去するためのクリーニング実行時には、第１の移動制御、第２の移動制御のいずれを用いてもよい。
【００６６】
［各部の材質等］
フォーカスリングＦＲの各部は、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ等で形成される。なお、外側フォーカスリング３８ｏおよび内側フォーカスリング３８ｉの材料は同一であっても異なっていてもよい。
【００６７】
［各部の寸法例］
なお、上記実施形態のプラズマ処理装置５は、直径３００ｍｍのウェハＷを処理することを想定して構成している。また、たとえば、内側フォーカスリング３８ｉの幅は３〜１５ｍｍ程度の範囲内で調整できる。たとえば、内側フォーカスリング３８ｉの幅および径は、ウェハＷ中央部を含みエッジ部を除く領域のエッチングレートを大きく変化させず、エッジ部近傍のエッチングレートを変化させる条件で適宜設定できる。また、外側フォーカスリング３８ｏの外径はたとえば３６０ｍｍである。
【００６８】
なお、異なるサイズのウェハＷを処理する場合は、フォーカスリングＦＲを含むプラズマ処理装置５の各部の寸法をウェハＷのサイズにあわせて調整して構成する。
【００６９】
［実施形態の効果］
上記実施形態に係るプラズマ処理装置は、載置台と、外側フォーカスリングと、内側フォーカスリングと、リフトピンと、移動機構と、を備える。載置台は、ウェハが載置される載置部と、当該載置部の外周側に設けられ上面が載置部よりも低く構成される外周部と、を有する。外側フォーカスリングは、外周部の上面を覆って配置され、内周側に凹部または切欠き部を有する。内側フォーカスリングは、外側フォーカスリングの凹部または切欠き部内に載置される。リフトピンは、載置台と外側フォーカスリングの凹部または切欠き部の底面とを貫通する貫通孔に挿通される。移動機構は、リフトピンの移動を制御する。かかる構成により、本実施形態のプラズマ処理装置は、載置台の外周面を外側フォーカスリングで覆うことで、プラズマに対する載置台の曝露を防止することができる。また、本実施形態のプラズマ処理装置は、外側フォーカスリングの凹部または切欠き部に載置される内側フォーカスリングを備える。このため、内側フォーカスリングに位置決めのためのノッチやオリエンテーションフラットを設ける必要がない。このため、位置決めのための目印等の特異点をなくして、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。また、本実施形態のプラズマ処理装置は、フォーカスリングを二つの部分で構成する。このため、部品点数を過度に増加させることなく、フォーカスリングの位置制御を実現できる。また、本実施形態のプラズマ処理装置は、外側フォーカスリングの内周側に形成された凹部または切欠き部の位置で、内側フォーカスリングの移動すなわち昇降を制御する。このため、処理対象であるウェハ外周部に近い位置で内側フォーカスリングの位置を制御することができ、フォーカスリングの位置精度を向上させることができる。たとえば、本実施形態によれば、第１の移動制御時には、水平位置、高さ位置を精度よく制御することができる。また、第２の移動制御時には水平位置を精度よく制御することができる。
【００７０】
また、上記プラズマ処理装置において、リフトピンは、プラズマ処理中、内側フォーカスリングに当接してもよい。たとえば、フォーカスリングを上昇させてウェハを処理する場合（第１の移動制御の場合）、処理対象であるいずれのウェハの処理時にもリフトピンと内側フォーカスリングとが当接した状態を維持する。たとえば、１枚目のウェハについてはフォーカスリングを上昇させずにプラズマ処理を実行し、３枚目のウェハについてはフォーカスリングを上昇させてプラズマ処理を実行させるとする。かかる場合、上記プラズマ処理装置は、１枚目のウェハの処理時も３枚目のウェハの処理時も、リフトピンと内側フォーカスリングとが当接した状態を維持する。このようにすることで、実施形態のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理中にリフトピンを介して伝導される熱量が、プラズマ処理ごとに変動することを抑制できる。このため、本実施形態によれば、ウェハごとに処理の均一性が変動することを抑制できる。
【００７１】
また、上記プラズマ処理装置において、移動機構は、少なくとも２段階の精度でリフトピンの軸方向移動量を調整してもよい。または、第１の移動制御に用いられる精度を第２の移動制御の精度に適用してもよい。本実施形態によれば、微細な位置制御を実行する第１の移動制御と、第１の移動制御に比して大きなストロークの位置制御を実行する第２の移動制御とを、一つの移動機構によって実現できる。
【００７２】
また、上記プラズマ処理装置において、移動機構は、０．０２ｍｍ程度の第１の精度および０．１ｍｍ程度の第２の精度でリフトピンの軸方向移動量を調整してもよい。また、０．０２ｍｍ程度の第１の精度を第２の精度として用いてもよい。本実施形態によれば、内側フォーカスリングの位置制御と、搬送制御とを一つの移動機構で実現できる。
【００７３】
また、上記プラズマ処理装置において、移動機構は、スラスト機構と、伝達部材と、を有する。スラスト機構は、リフトピンと同軸に配置され、リフトピンに接続される。伝達部材は、リフトピンと他軸に配置される駆動機構の動力を、スラスト機構に伝達する。このため、プラズマ処理装置の内部構成の制約により、移動機構を一軸に構成することが困難な場合であっても、リフトピンの位置ずれを抑制して、フォーカスリングの位置精度を向上させることができる。
【００７４】
また、上記プラズマ処理装置において、外側フォーカスリングは、内周面および下面が前記載置台の絶縁膜に対向するよう構成される。このため、本実施形態によれば、プラズマ処理中に、フォーカスリング周辺の構成部の隙間から載置台の絶縁膜がプラズマに曝露されることを抑制できる。
【００７５】
また、上記プラズマ処理装置において、貫通孔は、前記外側フォーカスリングの円周方向に略等間隔に複数形成される。このため、本実施形態によれば、内側フォーカスリングを移動させる際の位置ずれを抑制して、フォーカスリングの位置精度を向上させることができる。
【００７６】
また、上記プラズマ処理装置において、内側フォーカスリングの径方向の幅は、３ｍｍから１５ｍｍである。このため、本実施形態によれば、内側フォーカスリングの径方向を適宜調整しつつ、プラズマ処理の均一性を向上させることができる。
【００７７】
また、上記プラズマ処理装置において、内側フォーカスリングは、内周面上端が面取りされて構成される。このため、本実施形態によれば、フォーカスリングとウェハとの間の隙間の形成を抑制することができる。
【００７８】
また、上記プラズマ処理装置において、内側フォーカスリングは、上面の高さが内周側において外周側よりも低く形成される。このため、本実施形態によれば、ウェハの近傍にフォーカスリングを配置してプラズマ処理の均一性を高めることができる。
【００７９】
また、上記プラズマ処理装置は、載置台と、フォーカスリングと、リフトピンと、移動機構と、を備える。載置台は、ウェハが載置される載置部と、当該載置部の外周側に設けられ上面が載置部よりも低く構成される外周部と、を有する。フォーカスリングは、外周部の上面を覆い、内周側が載置台の外周部に対向するように配置される。リフトピンは、載置台に挿通され、フォーカスリングを上昇させる。移動機構は、リフトピンの移動を第１の移動精度および第１の移動精度とは異なる第２の移動精度のいずれか一方で制御する。また、上記プラズマ処理装置において、第１の移動精度は第２の移動精度よりも高い。このように、移動機構が２つの移動精度でリフトピンの昇降を制御することにより、フォーカスリングの位置精度を向上させることができる。
【００８０】
また、上記プラズマ処理装置において、第１の移動精度はフォーカスリングをプラズマ処理位置まで上昇させる精度であり、第２の移動精度はフォーカスリングを搬出位置まで上昇させる精度である。このように、プラズマ処理装置は、プラズマ処理実行時とフォーカスリングの搬出時とのそれぞれに適した精度でフォーカスリングの位置を制御することにより、フォーカスリングの位置精度を向上させることができる。
【００８１】
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。上記の実施形態は、添付の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。
【符号の説明】
【００８２】
５  プラズマ処理装置
１０  チャンバ
１２  ステージ
２０  バッフル板
２６  排気装置
３０  第２の高周波電源
３６  静電チャック
３６ａ  電極
３６ｂ  絶縁膜
３６ｃ  載置部
３６ｄ  外周部
３６ｅ  段差部
３６ｆ  貫通孔
３８ｄ  凹部
３８ｅ  切欠き部
３８ｉ  内側フォーカスリング
３８ｏ  外側フォーカスリング
４０  直流電源
４４  冷媒流路
５１  ガスシャワーヘッド
５７  第１の高周波電源
６６  ガス供給源
７４  制御部
１００  ハウジング
１０１  駆動機構
１０２  リフトピン
１０３  伝達部材
１０５  スラスト機構
２００  移動機構
ＦＲ  フォーカスリング
Ｗ  ウェハ
【図１】
2020053538.tif 000003
【図２】
2020053538.tif 000004
【図３Ａ】
2020053538.tif 000005
【図３Ｂ】
2020053538.tif 000006
【図３Ｃ】
2020053538.tif 000007
【図３Ｄ】
2020053538.tif 000008
【図４Ａ】
2020053538.tif 000009
【図４Ｂ】
2020053538.tif 000010
【図５】
2020053538.tif 000011
【図６Ａ】
2020053538.tif 000012
【図６Ｂ】
2020053538.tif 000013