(57)【要約】  静電チャック（１３）は、表面（４１Ｓ）を有した板状を有するトレイ支持部（４１ａ）と、表面（４１Ｓ）から突出する基板支持部（４１ｂ）とを備える誘電体層（４１）と、基板支持部（４１ｂ）の内部に位置し、基板を基板支持部（４１ｂ）に吸着するための基板用電極（４２）と、トレイ支持部（４１ａ）の内部に位置し、基板が載置されるトレイをトレイ支持部（４１ａ）に吸着するためのトレイ用電極（４３）と、を備える。
2017195672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有した板状を有するトレイ支持部と、前記表面から突出する基板支持部とを備える誘電体層と、
前記基板支持部の内部に位置し、基板を前記基板支持部に吸着するための基板用電極と、
前記トレイ支持部の内部に位置し、前記基板が載置されるトレイを前記トレイ支持部に吸着するためのトレイ用電極と、を備える
静電チャック。
【請求項２】
前記トレイ用電極は、前記誘電体層の厚さ方向において、前記基板用電極に重ならない
請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記トレイ支持部は、前記トレイを冷却するための冷却ガスが流れる冷却ガス流路であって、前記表面の中で、前記基板支持部によって覆われていない部分に位置する複数の開口を有した前記冷却ガス流路を有し、
前記表面の中で、前記基板支持部によって覆われていない部分を覆うことによって前記複数の開口を塞ぎ、かつ、前記冷却ガスによって冷却されることで前記トレイを冷却するように構成された封止層をさらに備える
請求項１または２に記載の静電チャック。
【請求項４】
静電チャックと、
前記静電チャックが収容される空間を区画するチャンバと、を備えるプラズマ処理装置であって、
前記静電チャックが、請求項１から３のいずれか一項に記載の静電チャックである
プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記基板支持部は、複数の基板支持部のうちの１つであり、
前記基板用電極は、複数の基板用電極のうちの１つであり、
複数の前記基板用電極は、互いに並列に接続されて並列回路を構成し、
前記各基板用電極に各別に高周波電力を供給する高周波電源であって、前記高周波電源は４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下の高周波電力を前記各基板用電極に供給する前記高周波電源をさらに備える
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記トレイ用電極は、前記トレイ用電極に直流電圧を印加させ、かつ、前記トレイ用電極に前記高周波電力が伝搬することを抑える抑制部と直列に接続されて直列トレイ回路を構成し、
前記直列トレイ回路は、複数の前記基板用電極と並列に接続されて並列回路を構成し、
前記直列トレイ回路および複数の前記基板用電極に各別に直流電圧を印加する直流電源をさらに備え、
前記高周波電源は、前記直列トレイ回路および複数の前記基板用電極に各別に高周波電力を供給する
請求項５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】
本発明は、基板を静電的に吸着する静電チャック、および、静電チャックを備え、処理対象に所定の処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板を一度に吸着することが可能な静電チャックを備えるエッチング装置が知られている。静電チャックは、誘電体層と複数の電極とを備えている。誘電体層は、板状を有するトレイ支持部と、トレイ支持部の１つの面から突出した複数の基板支持部とを備え、各基板支持部は、１枚の基板を支持する。電極は、各基板支持部の内部に１つずつ位置している。【０００３】
静電チャックに支持される複数の基板は、１つのトレイに載せられた状態で静電チャックまで搬送される。トレイは、静電チャックが吸着することの可能な基板の数と同数の貫通孔を有し、各基板は、１つの貫通孔を塞ぐようにトレイに配置される。【０００４】
トレイが静電チャックの上に配置されるとき、誘電体層の各基板支持部が、１つの貫通孔を通る。これにより、トレイから基板支持部に基板が受け渡され、かつ、トレイはトレイ支持部に支持される。【０００５】
そして、静電チャックが収容される空間内にプラズマが生成され、電極に電圧が印加されることによって、静電チャックが基板を吸着し、かつ、基板がエッチングされる。基板のエッチングが終了すると、トレイがトレイ支持部から離れることによって、基板が静電チャックからトレイに受け渡される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、複数の基板とともにトレイもプラズマに曝されるため、トレイがプラズマによって加熱される。これにより、トレイからの輻射熱によって基板が加熱される。基板におけるエッチングの結果は、輻射熱による基板の加熱によって影響される場合がある。そのため、トレイの加熱を抑えることが望まれている。【０００８】
こうした事情は、エッチング装置に限らず、上述した静電チャックを備えるＣＶＤ装置、および、スパッタ装置などのプラズマ処理装置においても共通している。
本発明は、トレイの加熱を抑えることを可能とした静電チャック、および、プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は静電チャックである。静電チャックは、表面を有した板状を有するトレイ支持部と、前記表面から突出する基板支持部とを備える誘電体層と、前記基板支持部の内部に位置し、基板を前記基板支持部に吸着するための基板用電極と、前記トレイ支持部の内部に位置し、前記基板が載置されるトレイを前記トレイ支持部に吸着するためのトレイ用電極と、を備える。【００１０】
本発明の他の態様はプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置は、静電チャックと、前記静電チャックが収容される空間を区画するチャンバと、を備えるプラズマ処理装置であって、前記静電チャックが、上記静電チャックである。【００１１】
上記構成によれば、静電チャックは、処理の対象である基板に加えて、基板が載置されるトレイも吸着する。そのため、トレイがプラズマに曝されるときには、トレイと静電チャックとが接合した物体、言い換えれば、トレイによる熱容量と静電チャックの熱容量とを合わせた熱容量を有した物体がプラズマに曝される。一方で、トレイが静電チャックに吸着されていない状態でプラズマに曝されたときには、トレイは、トレイ単体による熱容量しか有しない。それゆえに、上述した構成によれば、トレイを吸着しない構成と比べて、静電チャックが有する熱容量の分だけ、トレイ単体における熱容量よりも大きい熱容量を有した物体がプラズマに曝されるため、この物体に含まれるトレイの加熱を抑えることができる。【００１２】
上記静電チャックにおいて、前記トレイ用電極は、前記誘電体層の厚さ方向において、前記基板用電極に重ならなくてもよい。
静電チャックは、プラズマ処理装置の一例であるプラズマエッチング装置に搭載される静電チャックとして用いられることが可能である。静電チャックがエッチング装置に搭載されたときには、静電チャックの備える基板用電極を、基板にバイアス電位を印加するための電極として用いることが可能である。【００１３】
上記構成によれば、基板用電極にバイアス電位を印加するための高周波電力が供給されたときに、基板用電極とトレイ用電極とがカップリングすること、すなわち、基板用電極からトレイ用電極に高周波電力が供給されることを抑えられる。【００１４】
上記静電チャックにおいて、前記トレイ支持部は、前記トレイを冷却するための冷却ガスが流れる冷却ガス流路であって、前記表面の中で、前記基板支持部によって覆われていない部分に位置する複数の開口を有した前記冷却ガス流路を有してもよい。前記静電チャックは、前記表面の中で、前記基板支持部によって覆われていない部分を覆うことによって前記複数の開口を塞ぎ、かつ、前記冷却ガスによって冷却されることで前記トレイを冷却するように構成された封止層をさらに備えてもよい。【００１５】
上記構成によれば、冷却ガスが静電チャックとトレイとの間から漏れることを封止層によって抑えつつ、封止層を介してトレイを冷却することができる。
上記処理装置において、前記基板支持部は、複数の基板支持部のうちの１つであり、前記基板用電極は、複数の基板用電極のうちの１つであり、複数の前記基板用電極は、互いに並列に接続されて並列回路を構成している。前記各基板用電極に各別に高周波電力を供給する高周波電源であって、４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下の高周波電力を前記各基板用電極に供給する前記高周波電源をさらに備える。【００１６】
本願発明者らは、複数の基板用電極に供給する高周波電力について鋭意研究する中で、以下の事項を見出した。すなわち、本願発明者らは、複数の基板用電極の各々に供給する高周波電力の周波数が、４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下であれば、この範囲を超えた周波数を有した高周波電力を各基板用電極に供給するときと比べて、プラズマに曝された複数の基板間において温度の分布が生じにくくなることを見出した。【００１７】
この点で、上記構成によれば、プラズマ処理装置が４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下の高周波電力を各基板用電極に供給する高周波電源を備えるため、複数の基板間において温度の分布が生じることが抑えられる。【００１８】
上記プラズマ処理装置において、前記トレイ用電極は、前記トレイ用電極に直流電圧を印加させ、かつ、前記トレイ用電極に高周波電力が伝搬することを抑える抑制部と直列に接続されて直列トレイ回路を構成し、前記直列トレイ回路は、複数の前記基板用電極と並列に接続されて並列回路を構成してもよい。前記プラズマ処理装置は、前記直列トレイ回路および複数の前記基板用電極に各別に直流電圧を印加する直流電源をさらに備え、前記高周波電源は、前記直列トレイ回路および複数の前記基板用電極に各別に高周波電力を供給してもよい。【００１９】
上記構成によれば、並列回路を構成する複数の基板用電極およびトレイ用電極の各々に直流電圧を印加しつつ、トレイ用電極に高周波電力が伝搬することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置として具体化した一実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の静電チャックを具体化した一実施形態における断面構造を示す断面図。
【図３】静電チャックが備える誘電体層の平面構造を示す平面図。
【図４】静電チャックに電力を供給するための電気的構成を模式的に示すブロック図。
【図５】トレイの断面構造をトレイに載置された基板の断面構造とともに示す断面図。
【図６】静電チャックの作用を説明するための作用図。
【図７】試験例における電力の供給点を説明するための平面図。
【図８】静電チャックの変形例における断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１から図７を参照して、静電チャック、および、プラズマ処理装置を具体化した一実施形態を説明する。以下では、プラズマ処理装置をプラズマエッチング装置として具体化した例を説明する。また以下では、プラズマエッチング装置の構成、静電チャックの構成、静電チャックの作用、および、試験例を順番に説明する。
【００２２】
［プラズマエッチング装置の構成］
図１を参照して、プラズマエッチング装置の構成を説明する。
図１が示すように、プラズマエッチング装置１０は、有底筒体形状を有したチャンバ本体１１を備え、チャンバ本体１１の上側開口は、石英板１２によって封止されている。これらチャンバ本体１１と石英板１２とは、チャンバの一例を構成し、チャンバ本体１１と石英板１２によって区画される空間であるチャンバ空間１１Ｓには、エッチングの対象である複数の基板Ｓと、複数の基板Ｓが載置されるトレイＴとを吸着する静電チャック１３と、静電チャック１３を支持するステージ１４とが収容されている。
【００２３】
静電チャック１３に内蔵された電極は、吸着用電源１５（直流電源）およびバイアス用電源１６（高周波電源）に接続されている。吸着用電源１５は、直流電圧を電極に印加し、バイアス用電源１６は、４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下の高周波電力を電極に供給する。
【００２４】
静電チャック１３には、静電チャック１３が有する冷却ガス流路に冷却ガスを供給する冷却ガス供給部１７が接続されている。冷却ガス供給部１７は、例えば、冷却ガスであるヘリウムガスを供給するマスフローコントローラである。静電チャック１３には、静電チャック１３が有する冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給部１８が接続されている。冷媒供給部１８は、例えば、冷媒流路において冷媒である冷却水などを循環させるポンプである。
【００２５】
石英板１２に対してチャンバ空間１１Ｓとは反対側には、ＩＣＰアンテナ２１が位置している。ＩＣＰアンテナ２１は、例えば、基板Ｓの周方向に２回半巻き回された渦巻き形状を有する２段のコイルから構成されている。ＩＣＰアンテナ２１は、渦巻き形状における中心側の端部である入力端子２１Ｉと、渦巻き形状における外側の端部である出力端子２１Ｏとを有している。ＩＣＰアンテナ２１の入力端子２１Ｉには、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚである高周波電力を出力するアンテナ用電源２２が接続されている。
【００２６】
チャンバ本体１１に形成された排気ポート１１Ｐ１には、チャンバ空間１１Ｓの流体を排気する排気部３１が接続されている。排気部３１は、例えば、チャンバ空間１１Ｓの圧力を調整する圧力調整弁や各種のポンプから構成されている。
【００２７】
チャンバ本体１１に形成されたガス供給ポート１１Ｐ２には、チャンバ空間１１Ｓにエッチングガスを供給するエッチングガス供給部３２が接続されている。エッチングガス供給部３２は、例えば、各種のガスをチャンバ空間１１Ｓ内に供給するマスフローコントローラである。
【００２８】
こうしたプラズマエッチング装置１０において、基板Ｓをエッチングするときには、まず、基板Ｓが静電チャック１３に載置され、そして、排気部３１がチャンバ空間１１Ｓの圧力を所定の圧力まで減圧する。次いで、冷却ガス供給部１７が静電チャック１３に冷却ガスを供給し、冷媒供給部１８が静電チャック１３に冷媒を供給する。
【００２９】
一方で、エッチングガス供給部３２がチャンバ空間１１Ｓにエッチングガスを供給し、その後、アンテナ用電源２２がＩＣＰアンテナ２１に高周波電力を供給することによって、エッチングガスからプラズマＰが生成される。次いで、吸着用電源１５が静電チャック１３に直流電圧を印加し、バイアス用電源１６が静電チャック１３に高周波電力を供給する。これにより、基板Ｓが静電チャック１３に吸着された状態でエッチングされる。
【００３０】
［静電チャックの構成］
図２から図４を参照して、静電チャックの構成を説明する。図２では、静電チャックが有する電極および冷却ガス流路を図示する便宜上から、静電チャックの一部においてハッチングが省略されている。また、図２では、冷却ガス流路を実線によって模式的に示している。
【００３１】
図２が示すように、静電チャック１３は、誘電体層４１、基板用電極４２、および、トレイ用電極４３を備えている。誘電体層４１は、トレイ支持部４１ａと複数の基板支持部４１ｂとを備え、トレイ支持部４１ａは、表面４１Ｓを有した板状を有し、各基板支持部４１ｂは、表面４１Ｓから突出している。
【００３２】
複数の基板用電極４２は、各基板支持部４１ｂの内部に１つずつ位置し、基板Ｓを基板支持部４１ｂに吸着するための電極である。言い換えれば、各基板用電極４２は、他の全ての基板用電極４２が位置する基板支持部４１ｂとは異なる基板支持部４１ｂの内部に位置している。
【００３３】
トレイ用電極４３は、トレイ支持部４１ａの内部に位置し、複数の基板Ｓが載置されるトレイＴをトレイ支持部４１ａに吸着するための電極である。
トレイ支持部４１ａのうち、表面４１Ｓの中で基板支持部４１ｂによって覆われていない部分が、トレイＴが間接的に載置されるトレイ載置面４１ａＳである。トレイ載置面４１ａＳは、表面４１Ｓと対向する平面視において、トレイＴを載置することが可能な大きさを有している。
【００３４】
各基板支持部４１ｂのうち、トレイ支持部４１ａから突出した端部が先端であり、先端を構成する面が基板載置面４１ｂＳである。基板載置面４１ｂＳは、表面４１Ｓと対向する平面視において、１枚の基板Ｓを載置することが可能な大きさを有している。
【００３５】
誘電体層４１の厚さ方向において、トレイ載置面４１ａＳと基板載置面４１ｂＳとの間の距離は、トレイＴの厚さよりも大きい。言い換えれば、誘電体層４１の厚さ方向において、トレイ支持部４１ａからの基板支持部４１ｂの突出量は、トレイＴの厚さよりも大きい。
【００３６】
誘電体層４１は、例えば、セラミックなどの誘電体で形成されている。誘電体層４１は、例えば、複数の誘電体製のシートが積層された積層体である。
基板用電極４２は、例えばタングステンなどの金属で形成された金属シートである。表面４１Ｓと対向する平面視において、基板用電極４２の大きさは、基板載置面４１ｂＳの大きさにほぼ等しいことが好ましい。基板載置面４１ｂＳの大きさに対する基板用電極４２の大きさの比が大きいほど、基板支持部４１ｂに基板Ｓを吸着する力を大きくすることができる。
【００３７】
誘電体層４１の厚さ方向において、基板用電極４２は、基板支持部４１ｂにおける先端寄りに位置している。これにより、誘電体層４１の厚さ方向において、基板用電極４２が、表面４１Ｓ寄りに位置している構成と比べて、基板用電極４２と基板載置面４１ｂＳとの間の距離を短くすることができる。それゆえに、基板用電極４２と基板Ｓとの間において電荷の授受が行われやすくなり、結果として、基板支持部４１ｂによる基板Ｓの吸着と吸着の解除とが行われやすくなる。
【００３８】
基板用電極４２と基板載置面４１ｂＳとの間の距離は、例えば０．３ｍｍから１．９ｍｍ程度であることが好ましい。
トレイ用電極４３は、例えばタングステンなどの金属で形成された金属シートである。表面４１Ｓと対向する平面視において、トレイ用電極４３の大きさは、表面４１Ｓの大きさにほぼ等しいことが好ましい。表面４１Ｓの大きさに対するトレイ用電極４３の大きさの比が大きいほど、トレイ支持部４１ａに基板Ｓを吸着する力を大きくすることができる。
【００３９】
誘電体層４１の厚さ方向において、トレイ用電極４３は、トレイ支持部４１ａにおける表面４１Ｓ寄りに位置している。これにより、誘電体層４１の厚さ方向において、トレイ用電極４３が、表面４１Ｓとは反対側の面寄りに位置している構成と比べて、トレイ用電極４３とトレイ載置面４１ａＳとの間の距離を短くすることができる。それゆえに、トレイ用電極４３とトレイＴとの間において電荷の授受が行われやすくなり、結果として、トレイ支持部４１ａによるトレイＴの吸着と吸着の解除とが行われやすくなる。
【００４０】
トレイ用電極４３とトレイ載置面４１ａＳとの間の距離は、例えば０．３ｍｍから１．９ｍｍ程度であることが好ましい。
誘電体層４１の厚さ方向において、トレイ用電極４３と各基板用電極４２との間の距離は、トレイ用電極４３とトレイ載置面４１ａＳとの間の距離、および、基板用電極４２と基板載置面４１ｂＳとの間の距離よりも大きい。これにより、トレイ用電極４３と基板用電極４２との間における電気的な相互作用よりも、トレイ用電極４３とトレイＴとの間、および、基板用電極４２と基板Ｓとの間において、電気的な相互作用が生じやすくなる。
【００４１】
トレイ支持部４１ａは、トレイＴを冷却するための冷却ガスが流れる冷却ガス流路４５を有している。冷却ガス流路４５は、表面４１Ｓの中で、基板支持部４１ｂによって覆われていない部分に位置する複数のトレイ用開口４５ａを有している。言い換えれば、冷却ガス流路４５は、トレイ載置面４１ａＳに位置する複数のトレイ用開口４５ａを有している。
【００４２】
冷却ガス流路４５は、各基板載置面４１ｂＳに複数の基板用開口４５ｂを有している。冷却ガス流路４５は、誘電体層４１の外周面のうち、表面４１Ｓ以外の部分に位置する接続用開口４５ｃを有し、接続用開口４５ｃには、上述した冷却ガス供給部１７が接続されている。冷却ガス流路４５には、冷却ガス供給部１７から冷却ガスが供給される。
【００４３】
静電チャック１３は、封止層４６をさらに備えている。封止層４６は、表面４１Ｓの中で、基板支持部４１ｂによって覆われていない部分を覆うことによって、冷却ガス流路４５が有する複数のトレイ用開口４５ａを塞ぎ、かつ、冷却ガスによって冷却されることでトレイＴを冷却するように構成されている。
【００４４】
言い換えれば、封止層４６は、トレイ載置面４１ａＳの全体を覆っている。封止層４６は、表面４１Ｓと対向する平面視において、基板支持部４１ｂと重なる部分に貫通孔を有している。あるいは、封止層４６は、複数の要素から構成され、表面４１Ｓのうち、基板支持部４１ｂが位置しない部分を、複数の要素によって覆っていてもよい。
【００４５】
誘電体層４１が封止層４６を備えるため、冷却ガスが静電チャック１３とトレイＴとの間から漏れることを封止層４６によって抑えつつ、封止層４６を介してトレイＴを冷却することができる。
【００４６】
封止層４６は誘電体層４１よりも弾性が高く、封止層４６の形成材料は、例えばシリコーンゴムなどの樹脂である。また、封止層４６の形成材料は、冷却ガスによって冷却される材料であり、かつ、封止層４６は、封止層４６のうち、トレイ支持部４１ａに接する面とは反対側の面まで冷却ガスによって冷却される程度の厚さを有している。
【００４７】
冷却ガスは、複数のトレイ用開口４５ａから封止層４６に向けて放出されることによって、封止層４６を冷却するため、封止層４６を介して間接的にトレイＴを冷却することができる。また、冷却ガスは、複数の基板用開口４５ｂから基板Ｓに向けて放出されるため、基板Ｓが冷却ガスによって冷却される。
【００４８】
静電チャック１３は、誘電体層４１を支持する支持層４７を備えている。支持層４７は、表面４１Ｓと対向する平面視において、誘電体層４１よりも大きい板形状を有し、誘電体層４１の周方向の全体にわたって、誘電体層４１の外縁からはみ出している。支持層４７は、冷媒の流れる冷媒流路４７ａを内部に有し、冷媒流路４７ａには、上述した冷媒供給部１８が接続されている。支持層４７の形成材料は、例えばアルミニウムなどの金属である。
【００４９】
図３が示すように、トレイ支持部４１ａの表面４１Ｓと対向する平面視において、トレイ支持部４１ａは円板状を有している。誘電体層４１は、６つの基板支持部４１ｂを備え、各基板支持部４１ｂは円柱状を有している。６つの基板支持部４１ｂは、表面４１Ｓの中心からの距離が互いにほぼ等しい位置において、表面４１Ｓから突出している。
【００５０】
静電チャック１３は６つの基板用電極４２を備えている。トレイ支持部４１ａの表面４１Ｓと対向する平面視において、各基板用電極４２は円板状を有し、６つの基板用電極４２は、表面４１Ｓの中心からの距離が互いにほぼ等しい位置に配置されている。各基板用電極４２は、他の全ての基板用電極４２が位置する基板支持部４１ｂとは異なる基板支持部４１ｂの内部に位置している。
【００５１】
各基板用電極４２は、例えば、静電チャック１３の内部を通って静電チャック１３の外部に露出する配線に接続し、また、トレイ用電極４３は、基板用電極４２と同じく、例えば、静電チャック１３の内部を通って静電チャック１３の外部に露出する配線に接続している。そして、６つの基板用電極４２、および、トレイ用電極４３は、例えば、各電極に接続された配線が静電チャック１３の外部にて互いに接続されることによって、互いに並列に接続されている。
【００５２】
図４は、プラズマエッチング装置１０が備える電気的構成のうち、静電チャックに電力を供給するための電気的構成を模式的に示している。
図４が示すように、６つの基板用電極４２は、互いに並列に接続されて並列回路を構成している。プラズマエッチング装置１０は、バイアス用電源１６を備え、バイアス用電源１６は、４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下の高周波電力を６つの基板用電極４２に各別に供給する。
【００５３】
６つの基板用電極４２の各々に供給する高周波電力の周波数が、４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下であれば、この範囲を超えた周波数を有した高周波電力を各基板用電極に供給するときと比べて、プラズマＰに曝された６つの基板Ｓ間において温度の分布が生じにくくなる。
【００５４】
トレイ用電極４３は、抑制部の一例であるインダクタ５１と直列に接続されて直列トレイ回路を構成している。トレイ用電極４３とインダクタ５１とは、静電チャック１３の外部において互いに接続されてもよいし、静電チャック１３の内部において互いに接続されてもよい。インダクタ５１は、トレイ用電極４３に直流電圧を印加させ、かつ、トレイ用電極４３に高周波電力が伝搬することを抑える機能を有する。直列トレイ回路は、６つの基板用電極４２と静電チャック１３の外部において並列に接続されて並列回路を構成している。
【００５５】
吸着用電源１５は、直列トレイ回路および６つの基板用電極４２に各別に直流電圧を印加し、バイアス用電源１６は、直列トレイ回路および複数の基板用電極４２に各別に高周波電力を供給する。
【００５６】
そのため、並列回路を構成する６つの基板用電極４２およびトレイ用電極４３の各々に直流電圧を印加しつつ、トレイ用電極４３に高周波電力が伝搬することを抑えることができる。
【００５７】
それゆえに、トレイＴが複数の基板ＳとともにプラズマＰに曝されるとき、トレイＴにバイアス電位が印加されることが抑えられ、結果として、トレイＴがエッチングされることが抑えられる。
【００５８】
吸着用電源１５は、フィルタ５２を介して６つの基板用電極４２とトレイ用電極４３とから構成される並列回路に接続されている。フィルタ５２はローパスフィルタであり、吸着用電源１５にバイアス用電源１６の出力した高周波電力が供給されることを抑える機能を有している。吸着用電源１５は、６つの基板用電極４２およびトレイ用電極４３に正の直流電圧を印加するが、負の直流電圧を印加してもよい。
【００５９】
［静電チャックの作用］
図５および図６を参照して静電チャック１３の作用を説明する。以下では、静電チャック１３の作用の説明に先立ち、静電チャック１３によって吸着されるトレイＴの構成を説明する。
【００６０】
図５が示すように、トレイＴは、表面ＴＳと裏面ＴＲとを含む円板状を有している。トレイＴは、表面ＴＳと裏面ＴＲとの間を貫通する複数、例えば６つの貫通孔Ｔａを有し、各貫通孔Ｔａにおいて、表面ＴＳでの開口が裏面ＴＲでの開口よりも大きい。表面ＴＳと対向する平面視において、表面ＴＳでの開口は基板Ｓよりも大きく、裏面ＴＲでの開口は基板Ｓよりも小さい。また、表面ＴＳと対向する平面視において、表面ＴＳでの開口および裏面ＴＲでの開口の各々は、基板支持部４１ｂよりも大きい。
【００６１】
各貫通孔Ｔａは、二段の筒面Ｔｂによって区画され、筒面Ｔｂは、一段目の筒面と二段目の筒面との間の段差部Ｔｃを有している。トレイＴは、各貫通孔Ｔａの段差部Ｔｃにおいて、１枚の基板Ｓを支持する。
【００６２】
図６が示すように、プラズマエッチング装置１０において基板Ｓがエッチングされるときには、まず、６つの基板Ｓの載置されたトレイＴが、静電チャック１３まで搬送され、トレイＴが、トレイ支持部４１ａに載置される。このとき、各基板支持部４１ｂは、他の全ての基板支持部４１ｂが通る貫通孔Ｔａとは異なる貫通孔Ｔａを通り、それによって、トレイＴの段差部Ｔｃに載置された基板Ｓが、基板支持部４１ｂの基板載置面４１ｂＳに載置される。
【００６３】
そして、チャンバ空間１１Ｓ内にプラズマＰが生成された後、吸着用電源１５が、各基板用電極４２およびトレイ用電極４３の各々に直流電圧を印加する。これにより、各基板支持部４１ｂに基板Ｓが吸着され、かつ、トレイ支持部４１ａにトレイＴが吸着される。
【００６４】
静電チャック１３は、基板Ｓに加えてトレイＴも吸着するため、トレイＴがプラズマＰに曝されるときには、トレイＴと静電チャック１３とが接合した物体、言い換えれば、トレイＴによる熱容量と静電チャック１３の熱容量とを合わせた熱容量を有した物体がプラズマＰに曝される。
【００６５】
一方で、トレイＴが静電チャック１３に吸着されていない状態でプラズマＰに曝されたときには、トレイＴは、トレイ単体による熱容量しか有しない。そのため、上述した構成によれば、トレイＴを吸着しない構成と比べて、静電チャック１３が有する熱容量の分だけ、トレイＴ単体における熱容量よりも大きい熱容量を有した物体がプラズマＰに曝されるため、この物体に含まれるトレイＴの加熱を抑えることができる。
【００６６】
基板Ｓのエッチングが終了すると、吸着用電源１５が、各基板用電極４２およびトレイ用電極４３の各々への直流電圧の印加を停止する。これにより、各基板支持部４１ｂによる基板Ｓの吸着が解除され、かつ、トレイ支持部４１ａによるトレイＴの吸着が解除される。
【００６７】
次いで、トレイＴが静電チャック１３から搬送されるとき、トレイＴの貫通孔Ｔａから基板支持部４１ｂが抜かれ、それによって、基板支持部４１ｂの基板載置面４１ｂＳに載置された基板Ｓが、トレイＴの段差部Ｔｃに載置される。
【００６８】
［試験例］
図７を参照して、試験例を説明する。
［試験例１］
図７が示すように、第１基板Ｓ１から第６基板Ｓ６が載置されたトレイＴを誘電体層４１のトレイ支持部４１ａ上に載置し、第１基板Ｓ１から第６基板Ｓ６の各々を互いに異なる基板支持部４１ｂ上に載置した。そして、以下の条件にて第１基板Ｓ１から第６基板Ｓ６のエッチングを行ったときの各基板の温度を測定した。このとき、第１基板Ｓ１を吸着するための基板用電極４２にバイアス用の高周波電力を供給する供給点Ｐｓを設定した。すなわち、第１基板Ｓ１を吸着するための基板用電極４２と高周波電源との間の伝送路が最も短い状態で、６つの基板用電極４２およびトレイ用電極４３に高周波電力を供給した。
【００６９】
［エッチング条件］
・基板                        ：サファイア基板
・アンテナ用高周波電力        ：２１００Ｗ
・バイアス用高周波電力        ：１０００Ｗ
・バイアス用高周波電力の周波数：２ＭＨｚ
・吸着用の直流電圧            ：２ｋＶ
・チャンバ空間の圧力          ：０．０６Ｐａ
・冷媒の温度                  ：３０℃
・冷却ガスの圧力              ：１ｋＰａ
・エッチングガス              ：ＢＣｌ３
・エッチングガス流量          ：１５０ｓｃｃｍ
試験例１では、第１基板Ｓ１の温度が９３℃から９８℃であり、第２基板Ｓ２の温度が９８℃から１０４℃であり、第３基板Ｓ３の温度が１０４℃から１１０℃であることが認められた。また、第４基板Ｓ４の温度が９３℃から９８℃であり、第５基板Ｓ５の温度が９８℃から１０４℃であり、第６基板の温度が９８℃から１０４℃であることが認められた。
【００７０】
［試験例２］
試験例２では、バイアス用高周波電力の周波数を１２．５ＭＨｚに変更する以外は、試験例１と同じ条件でエッチングを行い、第１基板Ｓ１から第６基板Ｓ６の温度を測定した。
【００７１】
試験例２では、第１基板Ｓ１の温度が１２６℃から１３２℃であり、第２基板Ｓ２の温度が１１０℃から１１５℃であり、第３基板Ｓ３の温度が１２１℃から１２６℃であることが認められた。また、第４基板Ｓ４の温度が９８℃から１０４℃であり、第５基板Ｓ５の温度が１１０℃から１１５℃であり、第６基板Ｓ６の温度が１１０℃から１１５℃であることが認められた。
【００７２】
このように、試験例１によれば、試験例２に比べて、プラズマに曝された６つの基板間において温度の分布が生じにくいことが認められた。
以上説明したように、静電チャック、および、プラズマ処理装置の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
【００７３】
（１）トレイＴを吸着しない構成と比べて、静電チャック１３が有する熱容量の分だけ、トレイＴ単体における熱容量よりも大きい熱容量を有した物体がプラズマＰに曝されるため、この物体に含まれるトレイＴの加熱を抑えることができる。
【００７４】
（２）冷却ガスが静電チャック１３とトレイＴとの間から漏れることを封止層４６によって抑えつつ、封止層４６を介してトレイＴを冷却することができる。
（３）バイアス用電源１６が４００ｋＨｚ以上４ＭＨｚ以下の高周波電力を各基板用電極４２に供給するため、複数の基板Ｓ間において温度の分布が生じることが抑えられる。
【００７５】
（４）並列回路を構成する複数の基板用電極４２およびトレイ用電極４３の各々に直流電圧を印加しつつ、トレイ用電極４３に高周波電力が伝搬することを抑えることができる。
【００７６】
なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・吸着用電源１５と並列回路とに接続されるフィルタ５２は割愛されてもよい。こうした構成であっても、並列回路に含まれる直列トレイ回路がインダクタ５１を含み、吸着用電源１５が並列回路における基板用電極４２および直列トレイ回路の各々に直流電圧を印加し、かつ、バイアス用電源１６が基板用電極４２および直列トレイ回路の各々に高周波電力を供給する以上は、上述した（４）と同等の効果を得ることはできる。
【００７７】
・直列回路を構成する抑制部は、上述したインダクタ５１に限らず、キャパシタであってもよいし、インダクタとキャパシタとの組み合わせであってもよい。こうした構成であっても、上述した（４）と同等の効果を得ることはできる。
【００７８】
・プラズマエッチング装置１０は、インダクタ５１を備えていなくてもよい。こうした構成では、トレイＴにもバイアス電位が印加されるため、トレイＴがエッチングされやすくはなる。ただし、トレイＴが静電チャック１３に吸着される以上は、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。
【００７９】
・複数の基板用電極４２および直列トレイ回路が、１つの並列回路を構成していなくてもよい。こうした構成では、各基板用電極４２およびトレイ用電極４３が各別の吸着用電源に接続され、かつ、各基板用電極４２が各別のバイアス用電源に接続されていれば、各基板用電極４２およびトレイ用電極４３の各々に直流電圧を印加すること、および、各基板用電極４２にバイアス電位を印加することが可能である。こうした構成では、トレイ用電極４３に高周波電力が供給されないため、トレイ用電極４３に直列に接続されるインダクタ５１を割愛することが可能である。
【００８０】
・複数の基板用電極４２が並列回路を構成し、プラズマエッチング装置１０は、複数の基板用電極４２に各別に直流電圧を印加する吸着用電源と、複数の基板用電極４２に各別に高周波電力を供給するバイアス用電源と、トレイ用電極４３に直流電圧を印加する直流電源とを備える構成でもよい。こうした構成においてもトレイ用電極４３には高周波電力が供給されないため、トレイ用電極４３に直列に接続されるインダクタ５１を割愛することが可能である。
【００８１】
・バイアス用電源１６が出力する高周波電力の周波数は、４００ｋＨｚ未満であってもよいし、４ＭＨｚよりも大きくてもよい。こうした構成であっても、各基板用電極４２にはバイアス電位が印加されるため、各基板用電極４２に向けてプラズマ中の正イオンを引き込むことは可能である。
【００８２】
・静電チャック１３は封止層４６を有していなくてもよく、こうした構成であっても、基板支持部４１ｂの内部に位置する基板用電極４２と、トレイ支持部４１ａの内部に位置するトレイ用電極４３とを備えていれば、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。
【００８３】
・図８は、静電チャック１３の変形例における断面構造を示し、図８では、図示の便宜上から、誘電体層４１が有する冷却ガス流路４５の図示が省略されている。図８が示すように、トレイ用電極６１は、誘電体層４１の厚さ方向において、つまり平面視において、複数の基板用電極４２に重ならなくてもよい。すなわち、トレイ用電極６１は、誘電体層４１の厚さ方向に沿ってトレイ用電極６１を貫通する複数の貫通孔６１ａを有し、各貫通孔６１ａは、トレイ支持部４１ａの表面４１Ｓと対向する平面視において、１つの基板用電極４２と重なる位置に形成されていればよい。そして、貫通孔６１ａは、表面４１Ｓと対向する平面視において、基板用電極４２以上の大きさを有していればよい。
【００８４】
こうした構成によれば、以下の効果を得ることができる。
（５）基板用電極４２にバイアス電位を印加するための高周波電力が基板用電極４２に供給されたときに、基板用電極４２とトレイ用電極４３とがカップリングすること、すなわち、基板用電極４２からトレイ用電極４３に高周波電力が供給されることを抑えられる。
【００８５】
・トレイ用電極４３が、誘電体層４１の厚さ方向において複数の基板用電極４２と重ならない構成では、トレイ用電極４３が、複数の電極要素から構成され、かつ、各電極要素が、誘電体層４１の厚さ方向において、基板用電極４２と重ならないように位置する構成であってもよい。こうした構成であっても、上述した（５）と同等の効果を得ることはできる。
【００８６】
・静電チャック１３は、少なくとも１つの基板支持部４１ｂと、少なくとも１つの基板用電極４２であって、基板支持部４１ｂと同数の基板用電極４２を備えていればよい。静電チャック１３が、少なくとも１つの基板支持部４１ｂ、基板支持部４１ｂと同数の基板用電極４２、トレイ支持部４１ａ、および、トレイ用電極４３を備えていれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。
【００８７】
・基板用電極４２は、極性の互いに異なる一対の電極から構成されていてもよく、この場合には、１つの基板用電極が、正電極と負電極との対から構成されればよい。そして、正電極と負電極との１つの対が、１つの基板支持部４１ｂの内部に位置していればよい。こうした構成では、プラズマエッチング装置１０は、正の電圧を正電極に印加する直流電源と、負の電圧を負電極に印加する直流電源とを備えていればよい。
【００８８】
・プラズマエッチング装置１０は、ＩＣＰアンテナ２１を用いてプラズマＰを生成する誘導結合型のプラズマエッチング装置に限らず、チャンバ本体１１の内部に位置する電極を用いてプラズマを生成する容量結合型のプラズマエッチング装置であってもよい。
【００８９】
・静電チャック１３が適用されるプラズマ処理装置は、上述したプラズマエッチング装置１０に限らず、スパッタ装置やＣＶＤ装置などであってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１０…プラズマエッチング装置、１１…チャンバ本体、１１Ｐ１…排気ポート、１１Ｐ２…ガス供給ポート、１１Ｓ…チャンバ空間、１２…石英板、１３…静電チャック、１４…ステージ、１５…吸着用電源、１６…バイアス用電源、１７…冷却ガス供給部、１８…冷媒供給部、２１…ＩＣＰアンテナ、２１Ｉ…入力端子、２１Ｏ…出力端子、２２…アンテナ用電源、３１…排気部、３２…エッチングガス供給部、４１…誘電体層、４１ａ…トレイ支持部、４１ａＳ…トレイ載置面、４１ｂ…基板支持部、４１ｂＳ…基板載置面、４１Ｓ，ＴＳ…表面、４２…基板用電極、４３，６１…トレイ用電極、４５…冷却ガス流路、４５ａ…トレイ用開口、４５ｂ…基板用開口、４５ｃ…接続用開口、４６…封止層、４７…支持層、４７ａ…冷媒流路、５１…インダクタ、５２…フィルタ、６１ａ，Ｔａ…貫通孔、Ｓ…基板、Ｔ…トレイ、Ｔｂ…筒面、Ｔｃ…段差部、ＴＲ…裏面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017195672.tif 000008
【図７】
2017195672.tif 000009
【図８】
2017195672.tif 000010
【国際調査報告】
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2017195672.tif 000012
2017195672.tif 000013
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