(57)【要約】【課題】接着剤を用いずにチャック本体を基台に固定することを可能な静電チャックを提供する。【解決手段】一実施形態の静電チャックは、基台、誘電体層、及び、チャック本体を備える。誘電体層は、基台上に設けられており、且つ、基台に固定されている。チャック本体は、誘電体層上に搭載される。チャック本体は、セラミック本体、第１電極、第２電極、及び、第３電極を有する。セラミック本体は、基板搭載領域を有する。第１電極は、基板搭載領域内に設けられている。第２電極及び第３電極は、双極電極を構成する。第２電極及び第３電極は、セラミック本体内に設けられており、第１電極と誘電体層との間に設けられている。【選択図】図２
2018206804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に熱交換媒体用の流路が設けられた基台と、
前記基台上に設けられ且つ該基台に固定された誘電体層と、
前記誘電体層上に搭載されたチャック本体であり、その上に載置される基板を静電引力により保持する、該チャック本体と、
を備え、
前記チャック本体は、
基板搭載領域を有するセラミック本体と、
前記基板搭載領域上に搭載される基板と該チャック本体との間で静電引力を発生させるために、前記基板搭載領域内に設けられた第１電極と、
双極電極を構成する第２電極及び第３電極であり、該チャック本体と前記誘電体層との間で静電引力を発生させるために、前記セラミック本体内に設けられており、且つ、前記第１電極と前記誘電体層との間に設けられた、該第２電極及び該第３電極と、
を有する、
静電チャック。
【請求項２】
前記セラミック本体は、前記基板搭載領域を囲み、その上にフォーカスリングが載置される外周領域を更に提供する、請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記チャック本体は、双極電極を構成する第４電極及び第５電極を更に有し、該第４電極及び該第５電極は、前記フォーカスリングと前記チャック本体との間で静電引力を発生させるために、前記外周領域内に設けられている、請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記第４電極及び前記第５電極は、前記第２電極及び前記第３電極よりも、前記誘電体層から離れている、請求項３に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記第２電極、前記第３電極、前記第４電極、及び、前記第５電極は、同一の平面に沿って設けられている、請求項３に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記第２電極及び前記第３電極は、前記基板搭載領域及び前記外周領域にわたって設けられている、請求項２に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記基台、前記誘電体層、及び、前記チャック本体には、前記誘電体層の側と反対側の前記外周領域の表面において開口する第１の流路が形成されている、請求項２〜６の何れか一項に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記誘電体層は、セラミックの溶射膜である、請求項１〜７の何れか一項に記載の静電チャック。
【請求項９】
前記誘電体層は、前記基台に直接的に又は接着層を介して接合された樹脂層である、請求項１〜７の何れか一項に記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記誘電体層の側の前記チャック本体の表面又は前記チャック本体の側の前記誘電体層の表面は、溝を提供しており、
前記基台及び前記誘電体層には、前記溝に接続される第２の流路が形成されている、
請求項１〜９の何れか一項に記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記基台の温度を測定するための第１の温度センサと、
前記チャック本体の温度を測定するための第２の温度センサと、
を更に備える、請求項１〜１０の何れか一項に記載の静電チャック。
【請求項１２】
チャンバを提供するチャンバ本体と、
前記チャンバ内に設けられた、請求項１〜１１の何れか一項に記載の静電チャックと、
前記静電チャックの前記基台に電気的に接続された高周波電源と、
前記第１電極に電気的に接続された第１の直流電源と、
前記第２電極に電気的に接続された第２の直流電源と、
前記第３電極に電気的に接続された第３の直流電源と、
を備える、プラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記静電チャックは、請求項４又は５に記載の静電チャックであり、
該プラズマ処理装置は、
前記第４電極に電気的に接続された第４の直流電源と、
前記第５電極に電気的に接続された第５の直流電源と、
を更に備える、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記静電チャックは、請求項７に記載の静電チャックであり、
前記第１の流路に選択的に接続される第１のガス供給部及び第１の排気装置を更に備える、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記静電チャックは、請求項１０に記載の静電チャックであり、
前記第２の流路に選択的に接続される第２のガス供給部及び第２の排気装置を更に備える、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】
本開示の実施形態は、静電チャック及びプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においては、基板に対する処理のために、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、一般的に、チャンバを提供するチャンバ本体、及び、当該チャンバ内に設けられた静電チャックを備える。
【０００３】
静電チャックは、基板を保持する機能及び基板の温度を調整する機能を有している。静電チャックは、基台及びチャック本体を有している。基台には、熱交換媒体（例えば、冷媒）用の流路が形成されている。チャック本体は、セラミック本体、及び、当該セラミック本体内に設けられた膜状の電極を有する。チャック本体の電極には、直流電源が電気的に接続されている。チャック本体上には、基板が載置される。チャック本体の電極に直流電源からの電圧が印加されると、チャック本体と基板との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板は、チャック本体に引き付けられ、当該チャック本体によって保持される。また、基台に熱交換媒体が供給されることにより、基台とチャック本体との間で熱交換が行われ、チャック本体の温度が調整され、基板の温度が調整される。チャック本体は、基台上に接着剤を介して接合されている。このようなステージを有するプラズマ処理装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマ処理装置において行われるプラズマ処理では、チャック本体上に載置された基板の温度を低い温度に設定することがある。基板の温度を低い温度に設定するために、基台には熱交換媒体として冷媒が供給される。
【０００６】
基台の温度が接着剤のガラス転移点以下の温度に設定されると、接着剤は硬化して柔軟性を失う。接着剤の柔軟性が失われると、基台の線膨張係数とチャック本体の線膨張係数の差に起因して、チャック本体が基台から剥がれることがあり、或いは、チャック本体に割れが生じることがある。即ち、静電チャックの損傷が生じることがある。基台の線膨張係数とチャック本体の線膨張係数の差が小さくても、その使用時における静電チャックの温度と、チャック本体が基台に接着されたときの温度との間の差が大きくなると、静電チャックに反りが生じ、当該静電チャックが基板を保持し得なくなることがある。即ち、静電チャックの機能不全が生じることがある。したがって、接着剤を用いずにチャック本体を基台に固定することを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】
一態様においては、静電チャックが提供される。一態様に係る静電チャックは、基台、誘電体層、及び、チャック本体を備える。基台の内部には、熱交換媒体用の流路が設けられている。誘電体層は、基台上に設けられており、且つ、基台に固定されている。チャック本体は、誘電体層上に搭載される。チャック本体は、その上に載置される基板を静電引力により保持するように構成されている。チャック本体は、セラミック本体、第１電極、第２電極、及び、第３電極を有する。セラミック本体は、基板搭載領域を有する。第１電極は、基板搭載領域上に搭載される基板とチャック本体との間で静電引力を発生させるために、基板搭載領域内に設けられている。第２電極及び第３電極は、双極電極を構成する。第２電極及び第３電極は、チャック本体と誘電体層との間で静電引力を発生させるために、セラミック本体内に設けられており、第１電極と誘電体層との間に設けられている。
【０００８】
一態様に係る静電チャックでは、プラズマ発生中に第１電極に電圧を印加することにより、チャック本体とプラズマから電荷を受け取った基板との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板はチャック本体に保持される。また、第２電極及び第３電極に互いに逆極性の電圧が印加されることにより、プラズマを介さずとも、チャック本体と誘電体層との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、チャック本体は、誘電体層に引き付けられて、当該誘電体層に固定され、当該誘電体層を介して基台に固定される。したがって、この静電チャックによれば、接着剤を用いずに、任意のタイミングで、チャック本体を基台に固定することが可能となる。また、基台とチャック本体との間に温度差が生じている場合には、基台の温度とチャック本体の温度との間の温度差が小さくなってから、静電引力により誘電体層を介してチャック本体を基台に固定することができる。したがって、チャック本体の剥がれ及びチャック本体の割れを抑制することができる。また、静電チャックの反りを抑制することができる。
【０００９】
一実施形態において、セラミック本体は、基板搭載領域を囲み、その上にフォーカスリングが載置される外周領域を更に提供する。
【００１０】
一実施形態において、チャック本体は、双極電極を構成する第４電極及び第５電極を更に有する。第４電極及び第５電極は、フォーカスリングとチャック本体との間で静電引力を発生させるために、外周領域内に設けられている。この実施形態では、第４電極及び第５電極に互いに逆極性の電圧が印加されることにより、プラズマを介さずとも、外周領域とフォーカスリングとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力によりフォーカスリングがチャック本体の外周領域に保持される。
【００１１】
一実施形態において、第４電極及び第５電極は、第２電極及び第３電極よりも、誘電体層から離れている。別の実施形態において、第２電極、第３電極、第４電極、及び、第５電極は、同一の平面に沿って設けられている。
【００１２】
一実施形態において、第２電極及び第３電極は、基板搭載領域及び外周領域にわたって設けられている。この実施形態では、第２電極及び第３電極に互いに逆極性の電圧が印加されることにより、外周領域とフォーカスリングとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力によりフォーカスリングがチャック本体の外周領域に保持される。
【００１３】
一実施形態において、基台、誘電体層、及び、チャック本体には、誘電体層の側と反対側の外周領域の表面において開口する第１の流路が形成されている。この実施形態では、残留電荷等に起因して、フォーカスリングがチャック本体の外周領域に引き付けられていても、第１の流路にガスを供給することにより、フォーカスリングをチャック本体の外周領域から取り外すことができる。
【００１４】
一実施形態では、誘電体層は、セラミックの溶射膜である。別の実施形態では、誘電体層は、基台に直接的に又は接着層を介して接合された樹脂層である。
【００１５】
一実施形態では、誘電体層の側のチャック本体の表面又はチャック本体の側の誘電体層の表面は、溝を提供しており、基台及び誘電体層には、溝に接続される第２の流路が形成されている。この実施形態では、残留電荷等に起因して、チャック本体が誘電体層に引き付けられていても、第２の流路にガスを供給することにより、チャック本体を誘電体層から取り外すことができる。
【００１６】
一実施形態では、静電チャックは、基台の温度を測定するための第１の温度センサ、及び、チャック本体の温度を測定するための第２の温度センサを更に備える。
【００１７】
別の態様においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、上述した一態様又は種々の実施形態のうち何れかの静電チャック、高周波電源、及び、第１〜第３の直流電源を備える。チャンバ本体は、チャンバを提供する。高周波電源は、静電チャックの基台に電気的に接続されている。第１の直流電源は、第１電極に電気的に接続されている。第２の直流電源は、第２電極に電気的に接続されている。第３の直流電源は、第３電極に電気的に接続されている。
【００１８】
一実施形態において、プラズマ処理装置は、静電チャックの上記第４電極に電気的に接続された第４の直流電源、及び、静電チャックの上記第５電極に電気的に接続された第５の直流電源を更に備える。
【００１９】
一実施形態において、プラズマ処理装置は、静電チャックの上記第１の流路に選択的に接続される第１のガス供給部及び第１の排気装置を更に備える。
【００２０】
一実施形態において、プラズマ処理装置は、静電チャックの上記第２の流路に選択的に接続される第２のガス供給部及び第２の排気装置を更に備える。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、接着剤を用いずにチャック本体を基台に固定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一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】第１の実施形態に係る静電チャックの断面図である。
【図３】図３の（ａ）、図３の（ｂ）、図３の（ｃ）は、例示の誘電体層の断面図である。
【図４】チャック本体の外周領域を含む箇所における静電チャックの断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る静電チャックの第２〜第５の電極を示す図である。
【図６】第４電極及び第５電極の別の例を示す平面図である。
【図７】チャック本体の裏面を示す平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る静電チャックの断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る静電チャックの断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る静電チャックの第２及び第３の電極を示す図である。
【図１１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックを運用する方法を示す流れ図である。
【図１２】一実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックを運用する方法を示す流れ図である。
【図１３】図１１及び図１２に示す方法に関連するタイミングチャートである。
【図１４】図１１及び図１２に示す方法に関連するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して種々の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。
【００２４】
図１は、一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には、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の縦断面における構造が概略的に示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。
【００２５】
プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。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は接地電位に接続されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち、チャンバ１２ｃ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。また、チャンバ本体１２の側壁には通路１２ｇが形成されている。基板Ｗがチャンバ１２ｃに搬入されるとき、また、基板Ｗがチャンバ１２ｃから搬出されるときに、基板Ｗは通路１２ｇを通過する。チャンバ本体１２の側壁にはゲートバルブ１４が取り付けられている。通路１２ｇは、ゲートバルブ１４により開閉可能となっている。
【００２６】
チャンバ１２ｃ内では、支持部１５が、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１５は、略円筒形状を有しており、石英といった絶縁材料から形成されている。支持部１５上にはステージ１６が搭載されており、ステージ１６は支持部１５によって支持されている。ステージ１６は、チャンバ１２ｃ内において基板Ｗを支持するように構成されている。ステージ１６は、電極プレート１８及び静電チャック２０を含んでいる。電極プレート１８は、導電性を有しており、略円盤形状を有している。電極プレート１８は、例えばアルミニウムから形成されている。静電チャック２０は、電極プレート１８上に設けられている。静電チャック２０は、基台２２、誘電体層２４、及び、チャック本体２６を含んでいる。基台２２は、導電性を有し、下部電極を構成している。基台２２は、電極プレート１８上に設けられており、電極プレート１８に電気的に接続されている。
【００２７】
基台２２内には、流路２２ｆが設けられている。流路２２ｆ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、その気化によって基台２２を冷却する冷媒（例えば、フロン）が用いられる。流路２２ｆには、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２３ａを介して熱交換媒体が供給される。流路２２ｆに供給された熱交換媒体は、配管２３ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、流路２２ｆには、当該流路２２ｆとチラーユニットとの間で循環するように、熱交換媒体が供給される。
【００２８】
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２５が設けられている。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、チャック本体２６の上面と基板Ｗの裏面（下面）との間に供給する。
【００２９】
チャンバ本体１２の底部からは、筒状部２８が上方に延在している。筒状部２８は、支持部１５の外周に沿って延在している。筒状部２８は、導電性を有し、略円筒形状を有している。筒状部２８は、接地電位に接続されている。筒状部２８上には、絶縁部２９が設けられている。絶縁部２９は、絶縁性を有し、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おり、電極プレート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。静電チャック２０のチャック本体２６の外周領域上には、フォーカスリングＦＲが搭載される。フォーカスリングＦＲは、略環状板形状を有しており、例えばシリコン又は炭化シリコン（ＳｉＣ）から形成されている。フォーカスリングＦＲは、チャック本体２６の基板搭載領域のエッジ及び基板Ｗのエッジを囲むように設けられる。
【００３０】
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ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。
【００３１】
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、チャンバ１２ｃを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。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、アルミニウム製の母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。
【００３２】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する部品である。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得る。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、ガス拡散室３６ａにガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００３３】
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。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４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４は複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４４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はそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１０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、チャンバ１２ｃに供給することが可能である。
【００３４】
筒状部２８とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の母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。このバッフルプレート４８には、多数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート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、チャンバ１２ｃを減圧することができる。
【００３５】
プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波は、２７〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば６０ＭＨｚの周波数を有する。第１の高周波電源６２は、整合器６３を介して上部電極３０に接続されている。整合器６３は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（上部電極３０側）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６３を介して電極プレート１８に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２が電極プレート１８に接続されている場合には、上部電極３０は接地電位に接続される。
【００３６】
プラズマ処理装置１０は、第２の高周波電源６４を更に備えている。第２の高周波電源６４は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低い。第２の高周波の周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。第２の高周波電源６４は、整合器６５を介して電極プレート１８に接続されている。整合器６５は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（電極プレート１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００３７】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶装置、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１０の各部を制御する。具体的に、制御部Ｃｎｔ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１０の各部を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０は、レシピデータによって指定されたプロセスを実行するようになっている。
【００３８】
以下、静電チャック２０として採用され得る幾つかの実施形態の静電チャックについて説明する。
【００３９】
［第１の実施形態の静電チャック］
【００４０】
図２は、第１の実施形態に係る静電チャックの断面図である。図２に示す静電チャック２０Ａは、プラズマ処理装置１０の静電チャック２０として用いられ得る。静電チャック２０Ａは、基台２２及び誘電体層２４を有している。また、静電チャック２０Ａは、チャック本体２６として、チャック本体２６Ａを有している。
【００４１】
基台２２は、導電性を有しており、略円盤形状を有している。基台２２は、例えば、アルミニウムから形成されている。基台２２は、電極プレート１８上に設けられている。基台２２は、電極プレート１８に電気的に接続されている。この基台２２は、下部電極を構成しており、当該基台２２には、電極プレート１８を介して高周波（第２の高周波、又は、第１の高周波及び第２の高周波）が供給される。基台２２の内部には、上述した流路２２ｆが形成されている。流路２２ｆは、基台２２内において、例えば渦巻き状に延在している。
【００４２】
誘電体層２４は、基台２２上に設けられており、当該基台２２に固定されている。誘電体層２４は、誘電体から形成されている。図３の（ａ）、図３の（ｂ）、図３の（ｃ）は、例示の誘電体層の断面図である。図３の（ａ）に示す誘電体層２４Ａ、図３の（ｂ）に示す誘電体層２４Ｂ、図３の（ｃ）に示す誘電体層２４Ｃは、誘電体層２４として採用され得る。
【００４３】
誘電体層２４Ａは、セラミック、例えば酸化アルミニウム又は酸化イットリウムの膜であり、基台２２の上面の上に設けられている。誘電体層２４Ａは、例えば、基台２２の上面に対するセラミックの溶射により形成される。誘電体層２４Ｂは、接着層２４１及び樹脂層２４２を有する。樹脂層２４２は、接着層２４１によって基台２２の上面に固定されている。樹脂層２４２は、例えばポリイミドから形成されている。誘電体層２４Ｃは、樹脂製の膜である。誘電体層２４Ｃは、基台２２の上面に直接的に接合されている。誘電体層２４Ｃは、基台２２の上面に対して、レーザーによって接合されるか、或いは、アンカー効果を利用して接合される。誘電体層２４Ｃは、例えばフッ素系樹脂から形成されている。
【００４４】
誘電体層２４Ａ、２４Ｂ、又は、２４Ｃといった誘電体層２４の厚みは、５０μｍ以上５００μｍ以下である。このような厚みを有する誘電体層２４は、熱による基台２２の変形に追従し得る。基台２２とチャック本体２６との間での熱交換を促進させるために、誘電体層２４の厚みは、所定値以下の熱抵抗を有するように設定される。熱抵抗は、誘電体層２４の厚みを当該誘電体層２４の熱伝導率で除した値として定義される。
【００４５】
図２に戻り、チャック本体２６Ａは、誘電体層２４上に搭載される。チャック本体２６Ａは、その上に載置される基板Ｗを静電引力により保持するように構成されている。この静電引力は、クーロン力又はジョンソン・ラーベック力である。チャック本体２６Ａは、セラミック本体２６０、第１電極２６１、第２電極２６２、第３電極２６３、第４電極２６４、及び、第５電極２６５を有している。
【００４６】
セラミック本体２６０は、略円盤形状を有している。セラミック本体２６０は、基板搭載領域２６０ａ及び外周領域２６０ｂを有している。基板搭載領域２６０ａは、その上に基板Ｗが載置される領域である。基板搭載領域２６０ａは、略円盤形状を有している。外周領域２６０ｂは、略環状板形状の領域であり、基板搭載領域２６０ａを囲むように延在している。基板搭載領域２６０ａの裏面（誘電体層２４の側の表面）と外周領域２６０ｂの裏面（誘電体層２４の側の表面）は、セラミック本体２６０の連続する平坦な裏面（下面）、即ち、チャック本体２６Ａの裏面を構成している。一方、外周領域２６０ｂの上面は、基板搭載領域２６０ａの上面よりも、チャック本体２６Ａの裏面の近くで延在している。外周領域２６０ｂ上には、フォーカスリングＦＲが、基板搭載領域２６０ａのエッジ及び基板Ｗのエッジを囲むように搭載される。
【００４７】
図４は、チャック本体の外周領域を含む箇所における静電チャックの断面図である。図４に示すように、一実施形態においては、チャック本体２６Ａの外周領域２６０ｂ、誘電体層２４、基台２２、及び、電極プレート１８には、誘電体層２４と反対側の外周領域２６０ｂの表面（上面）において開口する流路２０ｆ（第１の流路）が形成されている。流路２０ｆは、電極プレート１８及び基台２２の内部においては、絶縁性の配管７０によって提供されている。流路２０ｆには、ガス供給部７１（第１のガス供給部）及び排気装置７２（第１の排気装置）が選択的に接続される。ガス供給部７１は、流路２０ｆを介してフォーカスリングＦＲの裏面（下面）にガスを供給する。排気装置７２は、流路２０ｆを介してフォーカスリングＦＲの裏面を真空引きする。
【００４８】
図２に戻り、第１電極２６１は、基板搭載領域２６０ａ内に設けられている。第１電極２６１は、膜状の電極である。第１電極２６１は、スイッチＳＷ１を介して直流電源ＤＳ１（第１の直流電源）に接続されている。直流電源ＤＳ１は、第１電極２６１に印加される直流電圧を発生する。プラズマ発生中に直流電源ＤＳ１からの直流電圧が第１電極２６１に印加されるとチャック本体２６Ａとプラズマから電荷を受け取った基板Ｗとの間に静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、チャック本体２６Ａに引き付けられて、当該チャック本体２６Ａに固定される。
【００４９】
以下、図２と共に図５を参照する。図５は、第１の実施形態に係る静電チャックの第２〜第５の電極を示す図である。なお、図５では、便宜的に、第２〜第５の電極が同一の水平レベルにあるように示されているが、静電チャック２０Ａにおいては、第４電極２６４及び第５電極２６５は、第２電極２６２及び第３電極２６３よりも上方に設けられている。
【００５０】
図２及び図５に示すように、第２電極２６２及び第３電極２６３は、セラミック本体２６０の基板搭載領域２６０ａ内に設けられている。第２電極２６２及び第３電極２６３は、双極電極を構成している。第４電極２６４及び第５電極２６５は、外周領域２６０ｂ内に設けられている。第４電極２６４及び第５電極２６５は、双極電極を構成している。第４電極２６４及び第５電極２６５は、第２電極２６２及び第３電極２６３よりも、誘電体層２４から離れている。換言すると、第２電極２６２及び第３電極２６３は、第４電極２６４及び第５電極２６５よりも、セラミック本体２６０内において誘電体層２４の近く、即ち、セラミック本体２６０の裏面の近くに設けられている。
【００５１】
第２電極２６２及び第３電極２６３は、膜状の電極であり、図５に示すように、櫛歯形状を有している。第２電極２６２と第３電極２６３は、一方向に沿ってそれらの櫛歯が交互に配列されるように、設けられている。第４電極２６４及び第５電極２６５は、膜状の電極であり、図５に示すように、同心の環形状を有している。図６は、第４電極及び第５電極の別の例を示す平面図である。図６に示すように、第４電極２６４及び第５電極２６５は、櫛歯形状を有していてもよく、周方向に沿ってそれらの櫛歯が交互に配列されるように、設けられていてもよい。
【００５２】
図２に戻り、第２電極２６２には、スイッチＳＷ２を介して直流電源ＤＳ２（第２の直流電源）が電気的に接続されている。第３電極２６３には、スイッチＳＷ３を介して直流電源ＤＳ３（第３の直流電源）が電気的に接続されている。第４電極２６４には、スイッチＳＷ４を介して直流電源ＤＳ４（第４の直流電源）が電気的に接続されている。第５電極２６５には、スイッチＳＷ５を介して直流電源ＤＳ５（第５の直流電源）が電気的に接続されている。
【００５３】
直流電源ＤＳ２は、第２電極２６２に印加される電圧を発生する。直流電源ＤＳ３は、第３電極２６３に印加される電圧を発生する。直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に印加される電圧と直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に印加される電圧は、互いに逆の極性を有する。直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に電圧が印加されると、チャック本体２６Ａと誘電体層２４との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、チャック本体２６Ａは、誘電体層２４に引き付けられる。なお、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に電圧を印加し、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に電圧を印加することにより、プラズマを介さずとも、即ち、プラズマが発生していない状態でも、チャック本体２６Ａと誘電体層２４との間で静電引力を発生させることが可能である。したがって、チャック本体２６Ａを誘電体層２４に任意のタイミングで引き付けることが可能である。
【００５４】
直流電源ＤＳ４は、第４電極２６４に印加される電圧を発生する。直流電源ＤＳ５は、第５電極２６５に印加される電圧を発生する。直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に印加される電圧と直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に印加される電圧は、互いに逆の極性を有する。直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加されると、チャック本体２６ＡとフォーカスリングＦＲとの間には静電引力が発生する。発生した静電引力により、フォーカスリングＦＲは、チャック本体２６Ａに引き付けられて、チャック本体２６Ａに固定される。なお、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧を印加し、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧を印加することにより、プラズマを介さずとも、即ち、プラズマが発生していない状態でも、チャック本体２６ＡとフォーカスリングＦＲとの間で静電引力を発生させることが可能である。したがって、フォーカスリングＦＲをチャック本体２６Ａに任意のタイミングで引き付けることが可能である。
【００５５】
図７は、チャック本体の裏面を示す平面図である。図２及び図７に示すように、チャック本体２６Ａの裏面、即ち、セラミック本体２６０の裏面は、溝２６０ｇを提供している。一例において、溝２６０ｇは、複数の同心円、及び、当該同心円の中心から放射方向に延びる複数の線分に沿って延在している。誘電体層２４、基台２２、及び、電極プレート１８には、溝２６０ｇに接続する流路２０ｇ（第２の流路）が形成されている。流路２０ｇは、少なくとも部分的に配管によって提供されている。流路２０ｇには、ガス供給部７３（第２のガス供給部）及び排気装置７４（第２の排気装置）が選択的に接続される。ガス供給部７３は、流路２０ｇを介して溝２６０ｇにガスを供給する。排気装置７４は、流路２０ｇ及び溝２６０ｇを介してチャック本体２６Ａの裏面を真空引きする。なお、溝２６０ｇは、チャック本体２６Ａの側の誘電体層２４の表面に形成されていてもよい。
【００５６】
図２に示すように、静電チャック２０Ａには、温度センサ７６及び温度センサ７７が設けられている。温度センサ７６（第２の温度センサ）は、チャック本体２６Ａの温度を測定するように構成されている。温度センサ７６は、蛍光温度計又は熱電対といった任意の温度センサであり得る。温度センサ７６によって測定されたチャック本体２６Ａの温度測定値は、制御部Ｃｎｔに送信される。温度センサ７７（第１の温度センサ）は、基台２２の温度を測定するように構成されている。温度センサ７７は、蛍光温度計又は熱電対といった任意の温度センサであり得る。温度センサ７７によって測定された基台２２の温度測定値は、制御部Ｃｎｔに送信される。
【００５７】
［第２の実施形態の静電チャック］
【００５８】
図８は、第２の実施形態に係る静電チャックの断面図である。図８に示す第２の実施形態の静電チャック２０Ｂは、プラズマ処理装置１０の静電チャック２０として用いられ得る。静電チャック２０Ｂは、チャック本体２６Ａの代わりにチャック本体２６Ｂを有する。チャック本体２６Ｂは、セラミック本体２６０内における電極の位置に関して、チャック本体２６Ａと異なっている。チャック本体２６Ｂのセラミック本体２６０内では、第２電極２６２、第３電極２６３、第４電極２６４、及び、第５電極２６５が、同一の平面に沿って形成されている。即ち、第２電極２６２からセラミック本体２６０の裏面までの距離、第３電極２６３からセラミック本体２６０の裏面までの距離、第４電極２６４からセラミック本体２６０の裏面までの距離、及び、第５電極２６５からセラミック本体２６０の裏面までの距離は、互いに同一である。その他の点において、静電チャック２０Ｂは、静電チャック２０Ａと同様の構成を有する。
【００５９】
［第３の実施形態の静電チャック］
【００６０】
図９は、第３の実施形態に係る静電チャックの断面図である。図９に示す第３の実施形態の静電チャック２０Ｃは、プラズマ処理装置１０の静電チャック２０として用いられ得る。以下、静電チャック２０Ｃが、静電チャック２０Ａ及び静電チャック２０Ｂと異なる点について説明する。静電チャック２０Ｃは、チャック本体２６Ａ及びチャック本体２６Ｂに代えて、チャック本体２６Ｃを有している。チャック本体２６Ｃは、第４電極及び第５電極を有していない。チャック本体２６Ｃのセラミック本体２６０内には、第１電極２６１、第２電極２６２、及び、第３電極２６３が設けられている。
【００６１】
図１０は、第３の実施形態に係る静電チャックの第２及び第３の電極を示す図である。図９及び図１０に示すように、チャック本体２６Ｃでは、第２電極２６２及び第３電極２６３は、膜状の電極であり、セラミック本体２６０内において渦巻き状に延在している。チャック本体２６Ｃでは、第２電極２６２及び第３電極２６３は、同一の平面に沿って設けられている。チャック本体２６Ｃでは、第２電極２６２及び第３電極２６３は、基板搭載領域２６０ａ及び外周領域２６０ｂにわたって設けられている。
【００６２】
静電チャック２０Ｃによれば、第２電極２６２及び第３電極２６３のそれぞれに、直流電源ＤＳ２及び直流電源ＤＳ３から互いに逆極性の電圧が印加されることにより、チャック本体２６Ｃが誘電体層２４に引き付けられ、且つ、フォーカスリングＦＲがチャック本体２６Ｃに引き付けられる。
【００６３】
上述した静電チャック２０Ａ、２０Ｂ、又は、２０Ｃの何れかである静電チャック２０では、第１電極２６１に電圧を印加することにより、チャック本体２６と基板Ｗ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はチャック本体２６に保持される。また、第２電極２６２及び第３電極２６３に互いに逆極性の電圧が印加されることにより、チャック本体２６と誘電体層２４との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、チャック本体２６は、誘電体層２４に引き付けられて、当該誘電体層２４に固定され、当該誘電体層２４を介して基台２２に固定される。したがって、静電チャック２０によれば、接着剤を用いずに、チャック本体２６が基台２２に固定される。また、基台２２とチャック本体２６との間に温度差が生じている場合には、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差が小さくなってから、静電引力により誘電体層２４を介してチャック本体２６を基台２２に固定することができる。したがって、チャック本体２６の剥がれ及びチャック本体２６の割れを抑制することができる。また、静電チャック２０の反りを抑制することができる。
【００６４】
また、残留電荷等に起因して、フォーカスリングＦＲがチャック本体２６の外周領域２６０ｂに引き付けられていても、流路２０ｆにガスを供給することにより、フォーカスリングＦＲをチャック本体２６の外周領域２６０ｂから取り外すことができる。
【００６５】
また、残留電荷等に起因して、チャック本体２６が誘電体層２４に引き付けられていても、流路２０ｇにガスを供給することにより、チャック本体２６を誘電体層２４から取り外すことができる。
【００６６】
以下、プラズマ処理装置１０の静電チャック２０を運用する方法の実施形態について説明する。図１１及び図１２は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の静電チャックを運用する方法を示す流れ図である。図１３及び図１４は、図１１及び図１２に示す方法に関連するタイミングチャートである。図１３及び図１４のタイミングチャートにおいて、横軸は時間を示している。また、図１３及び図１４のタイミングチャートにおいて、縦軸は、第１電極２６１の電圧、第２電極２６２の電圧及び第３電極２６３の電圧、第４電極２６４の電圧及び第５電極２６５の電圧、チャンバ１２ｃの圧力、チャック本体２６の裏面の圧力、フォーカスリングＦＲの裏面の圧力、チャック本体２６の温度、基台２２の温度を表している。
【００６７】
図１３及び図１４における第１電極２６１の電圧に関するタイミングチャートにおいて、「０」は第１電極２６１に電圧が印加されていないことを示しており、「Ｈ」は第１電極２６１に電圧が印加されていることを示している。第２電極２６２の電圧及び第３電極２６３の電圧に関するタイミングチャートにおいて、「０」は第２電極２６２及び第３電極２６３に電圧が印加されていないことを示しており、「Ｌ」は第２電極２６２及び第３電極２６３のそれぞれに絶対値が小さい電圧が印加されていることを示しており、「Ｈ」は第２電極２６２及び第３電極２６３のそれぞれに絶対値が大きい電圧が印加されていることを示している。第４電極２６４の電圧及び第５電極２６５の電圧に関するタイミングチャートにおいて、「０」は第４電極２６４及び第５電極２６５に電圧が印加されていないことを示しており、「Ｈ」は第４電極２６４及び第５電極２６５のそれぞれに電圧が印加されていることを示している。チャンバ１２ｃの圧力に関するタイミングチャートにおいて、「Ｌ」はチャンバ１２ｃの圧力が低いことを示しており、「Ｈ」はチャンバ１２ｃの圧力が高いことを示している。チャック本体２６の裏面の圧力に関するタイミングチャートにおいて、「Ｌ」はチャック本体２６の裏面の圧力が低いことを示しており、「Ｈ」はチャック本体２６の裏面の圧力が高いことを示している。フォーカスリングＦＲの裏面の圧力に関するタイミングチャートにおいて、「Ｌ」はフォーカスリングＦＲの裏面の圧力が低いことを示しており、「Ｈ」はフォーカスリングＦＲの裏面の圧力が高いことを示している。チャック本体２６の温度に関するタイミングチャートにおいて、「Ｌ」はチャック本体２６の温度が低いことを示しており、「Ｈ」は、チャック本体２６の温度が高いことを示している。基台２２の温度に関するタイミングチャートにおいて、「Ｌ」は基台２２の温度が低いことを示しており、「Ｈ」は、基台２２の温度が高いことを示している。
【００６８】
方法ＭＴは、制御部Ｃｎｔによるプラズマ処理装置１０の各部の制御により実行され得る。なお、方法ＭＴは、静電チャック２０Ａ又は静電チャック２０Ｂを静電チャック２０として有するプラズマ処理装置１０において実行可能である。但し、第４電極２６４及び第５電極２６５への電圧の印加を、第２電極２６２及び第３電極２６３への電圧の印加から独立して行わなければ、方法ＭＴは、静電チャック２０Ｃを静電チャック２０として有するプラズマ処理装置１０においても実行可能である。
【００６９】
方法ＭＴは、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、チャック本体２６が誘電体層２４上に搭載され、フォーカスリングＦＲがチャック本体２６の外周領域２６０ｂ上に搭載される。工程ＳＴ１の実行期間（図１３に示す時点ｔ１から時点ｔ２までの期間）では、第１電極２６１、第２電極２６２、第３電極２６３、第４電極２６４、及び、第５電極２６５のそれぞれには電圧は印加されない。工程ＳＴ１の実行期間では、チャンバ１２ｃは減圧されておらず、その圧力は比較的高く、例えば大気圧に設定されている。工程ＳＴ１の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧されておらず、したがって、チャック本体２６の裏面の圧力は比較的高い。工程ＳＴ１の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧されておらず、フォーカスリングＦＲの裏面の圧力は高い。また、工程ＳＴ１の実行期間では、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給されておらず、基台２２の温度及びチャック本体２６の温度は比較的高い温度に設定されている。
【００７０】
続く工程ＳＴ２では、チャック本体２６の裏面及びフォーカスリングＦＲの裏面が真空引きされる。工程ＳＴ２の実行期間（図１３に示す時点ｔ２から時点ｔ３までの期間）では、第１電極２６１、第２電極２６２、第３電極２６３、第４電極２６４、及び、第５電極２６５のそれぞれには電圧は印加されない。工程ＳＴ２の実行期間では、チャンバ１２ｃは減圧されておらず、その圧力は比較的高い。工程ＳＴ２の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。したがって、チャック本体２６の裏面が真空引きされる。工程ＳＴ２の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。したがって、フォーカスリングＦＲの裏面が真空引きされる。また、工程ＳＴ２の実行期間では、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給されておらず、基台２２の温度及びチャック本体２６の温度は比較的高い温度に設定されている。
【００７１】
続く工程ＳＴ３では、ゲートバルブ１４により通路１２ｇが閉じられて、チャンバ１２ｃが閉鎖される。工程ＳＴ３の実行期間（図１３に示す時点ｔ３から時点ｔ４までの期間）では、第１電極２６１、第２電極２６２、第３電極２６３、第４電極２６４、及び、第５電極２６５のそれぞれには電圧は印加されない。工程ＳＴ３の実行期間では、チャンバ１２ｃは減圧されておらず、その圧力は比較的高い。工程ＳＴ３の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ３の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ３の実行期間では、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給されておらず、基台２２の温度及びチャック本体２６の温度は比較的高い温度に設定されている。
【００７２】
続く工程ＳＴ４では、フォーカスリングＦＲがチャック本体２６に固定され、チャック本体２６が誘電体層２４を介して基台２２に仮固定される。工程ＳＴ４の実行期間（図１３に示す時点ｔ４から時点ｔ５までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ４の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２にその絶対値が比較的小さい電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３にその絶対値が比較的小さい電圧が印加される。したがって、工程ＳＴ４の実行期間では、チャック本体２６は、比較的小さい静電引力により、誘電体層２４に引き付けられる。工程ＳＴ４の実行期間では、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。したがって、チャック本体２６の外周領域２６０ｂとフォーカスリングＦＲとの間で静電引力が発生し、フォーカスリングＦＲがチャック本体２６の外周領域２６０ｂに引き付けられて、チャック本体２６に固定される。工程ＳＴ４の実行期間では、チャンバ１２ｃは減圧されておらず、その圧力は比較的高い。工程ＳＴ４の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ４の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ４の実行期間では、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給されておらず、基台２２の温度及びチャック本体２６の温度は比較的高い温度に設定されている。
【００７３】
続く工程ＳＴ５では、チャンバ１２ｃが減圧される。工程ＳＴ５の実行期間（図１３に示す時点ｔ５から時点ｔ６までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ５の実行期間では、工程ＳＴ４に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２にその絶対値が比較的小さい電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３にその絶対値が比較的小さい電圧が印加される。工程ＳＴ５の実行期間では、工程ＳＴ４に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ５の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧され、その圧力が低い圧力に設定される。工程ＳＴ５の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ５の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ５の実行期間では、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給されておらず、基台２２の温度及びチャック本体２６の温度は比較的高い温度に設定されている。
【００７４】
続く工程ＳＴ６では、基台２２の温度が低温（低下された温度）に調整される。工程ＳＴ６の実行期間（図１３に示す時点ｔ６から時点ｔ７までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ６の実行期間では、工程ＳＴ５に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２にその絶対値が比較的小さい電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３にその絶対値が比較的小さい電圧が印加される。工程ＳＴ６の実行期間では、工程ＳＴ５に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ６の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧され、その圧力が低い圧力に設定される。工程ＳＴ６の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ６の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ６の実行期間の開始時点に、流路２２ｆへの低温の熱交換媒体の供給が開始される。したがって、工程ＳＴ６の実行期間では、基台２２の温度は急速に低下する。また、工程ＳＴ６の実行期間では、チャック本体２６の温度は比較的低速で低下する。なお、流路２２ｆへの低温の熱交換媒体への供給は、工程ＳＴ６の開始時点（図１３に示す時点ｔ６）から後述の工程ＳＴ２１の開始時点（図１４に示す時点ｔ２１）までの間、継続される。
【００７５】
続く工程ＳＴ７では、誘電体層２４に対してチャック本体２６が一時的に引き付けられる。工程ＳＴ７の実行期間（図１３に示す時点ｔ７から時点ｔ８までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ７の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２にその絶対値が比較的小さい電圧（第１の電圧）が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３にその絶対値が比較的小さい電圧（第２の電圧）が印加される。一実施形態において、工程ＳＴ７の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に断続的に第１の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に断続的に第２の電圧が印加される。例えば、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２への数秒間の第１の電圧の印加と数秒間の第２電極２６２に対する電圧の印加の停止とが交互に実行され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３への数秒間の第２電圧の印加と数秒間の第３電極２６３に対する電圧の印加の停止とが交互に実行される。工程ＳＴ７の実行期間では、工程ＳＴ６に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ７の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ７の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ７の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ７の実行期間では、工程ＳＴ６に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。
【００７６】
方法ＭＴでは、工程ＳＴ７の実行中に工程ＳＴＪａが実行される。工程ＳＴＪａでは、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差（第１の温度差）が、第１の所定値以下であるか否かについての第１の判定が実行される。基台２２の温度は温度センサ７７によって測定され、チャック本体２６の温度は温度センサ７６によって測定される。第１の所定値は、例えば５℃以上、１０℃以下の範囲内の値である。工程ＳＴＪａにおいて、第１の温度差が第１の所定値よりも大きいと判定された場合には、工程ＳＴ７の実行が継続される。一方、工程ＳＴＪａにおいて、第１の温度差が第１の所定値以下であると判定された場合には、工程ＳＴ８が実行される。
【００７７】
工程ＳＴ８では、チャック本体２６が誘電体層２４を介して基台２２に固定される。工程ＳＴ８では、基台２２の温度が低下された温度に調整されている状態で、誘電体層２４とチャック本体２６との間で静電引力が発生される。工程ＳＴ８の実行期間（図１３に示す時点ｔ８から時点ｔ９までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ８の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２にその絶対値が比較的大きい電圧（第３の電圧）が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３にその絶対値が比較的大きい電圧（第４の電圧）が印加される。なお、上述の第１の電圧の絶対値は第３の電圧の絶対値よりも小さく、第２の電圧の絶対値は第４の電圧の絶対値よりも小さい。第２電極２６２への第３の電圧の印加及び第３電極２６３への第４の電圧の印加は、工程ＳＴ８の開始時点（図１３に示す時点ｔ８）から後述の工程ＳＴ２１の開始時点（図１４に示す時点ｔ２１）までの間、継続される。
【００７８】
工程ＳＴ８の実行期間では、工程ＳＴ７に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ８の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ８の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ８の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ８の実行期間では、工程ＳＴ７に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。
【００７９】
続く工程ＳＴ９では、チャック本体２６の基板搭載領域２６０ａ上に基板Ｗが載置される。工程ＳＴ９の実行期間（図１３に示す時点ｔ９から時点ｔ１０までの期間）では、ゲートバルブ１４が通路１２ｇを開き、基板Ｗがチャンバ１２ｃに搬入されて、基板搭載領域２６０ａ上に載置される。次いで、ゲートバルブ１４が通路１２ｇを閉じて、チャンバ１２ｃを閉鎖する。
【００８０】
工程ＳＴ９の実行期間では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ９の実行期間では、工程ＳＴ８に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に第３の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に第４の電圧が印加される。工程ＳＴ９の実行期間では、工程ＳＴ８に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ９の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ９の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ９の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ９の実行期間では、工程ＳＴ８に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。
【００８１】
続く工程ＳＴ１０では、基板Ｗがチャック本体２６に固定される。工程ＳＴ１０の実行期間（図１３に示す時点ｔ１０から時点ｔ１１までの期間）では、直流電源ＤＳ１から第１電極２６１に電圧が印加される。これにより、チャック本体２６と基板Ｗの間で静電引力は発生し、基板Ｗがチャック本体２６に引き付けられて、チャック本体２６によって保持される。なお、直流電源ＤＳ１から第１電極２６１への電圧の印加は、工程ＳＴ１０の実行期間の開始時点（図１３に示す時点ｔ１０）から、後述の工程ＳＴ１２の開始時点（図１３に示す時点ｔ１２）まで継続する。
【００８２】
工程ＳＴ１０の実行期間では、工程ＳＴ９に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に第３の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に第４の電圧が印加される。工程ＳＴ１０の実行期間では、工程ＳＴ９に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ１０の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ１０の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ１０の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ１０の実行期間では、工程ＳＴ９に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。
【００８３】
続く工程ＳＴ１１では、基板Ｗが処理される。例えば、プラズマ処理装置１０のチャンバ１２ｃ内で処理ガスのプラズマが生成され、当該プラズマからの分子又は原子の活性種により、基板Ｗが処理される。工程ＳＴ１１の実行期間（図１３に示す時点ｔ１１から時点ｔ１２までの期間）では、工程ＳＴ１０に継続して、直流電源ＤＳ１から第１電極２６１に電圧が印加される。工程ＳＴ１１の実行期間では、工程ＳＴ１０に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に第３の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に第４の電圧が印加される。工程ＳＴ１１の実行期間では、工程ＳＴ１０に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ１１の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ１１の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ１１の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ１１の実行期間では、工程ＳＴ１０に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。なお、プラズマ処理が行われると、プラズマからの入熱により基板Ｗの温度、チャック本体２６の温度、及び、基台２２の温度は上昇する。
【００８４】
基板Ｗの処理が終了すると、次いで、工程ＳＴ１２が実行される。工程ＳＴ１２では、チャック本体２６による基板Ｗの固定が解除される。工程ＳＴ１２の実行期間（図１３に示す時点ｔ１２から時点ｔ１３までの期間）では、直流電源ＤＳ１からの第１電極２６１への電圧の印加が停止される。工程ＳＴ１２の実行期間では、工程ＳＴ１１に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に第３の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に第４の電圧が印加される。工程ＳＴ１２の実行期間では、工程ＳＴ１１に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ１２の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ１２の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ１２の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ１２の実行期間では、工程ＳＴ１１に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。
【００８５】
続く工程ＳＴ１３では、基板Ｗがチャンバ１２ｃから搬出される。工程ＳＴ１３の実行期間（図１３に示す時点ｔ１３から開始する期間）では、ゲートバルブ１４が通路１２ｇを開き、基板Ｗがチャンバ１２ｃから搬出される。次いで、ゲートバルブ１４が通路１２ｇを閉じる。
【００８６】
工程ＳＴ１３の実行期間では、工程ＳＴ１２に継続して、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ１３の実行期間では、工程ＳＴ１２に継続して、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に第３の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に第４の電圧が印加される。工程ＳＴ１３の実行期間では、工程ＳＴ１２に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ１３の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ１３の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ１３の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ１３の実行期間では、工程ＳＴ１２に継続して、流路２２ｆに低温の熱交換媒体が供給される。なお、方法ＭＴでは、複数の基板Ｗの処理のために、工程ＳＴ９〜工程ＳＴ１３の実行が繰り返されてもよい。
【００８７】
方法ＭＴでは、工程ＳＴ１３の実行後に、チャック本体２６を保守するために、図１２に示すように、まず、工程ＳＴ２１が実行される。工程ＳＴ２１では、基台２２に対するチャック本体２６の固定が解除される。工程ＳＴ２１の実行期間（図１４に示す時点ｔ２１から時点ｔ２３までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ２１の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２への電圧の印加が停止され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３への電圧の印加が停止される。工程ＳＴ２１の実行期間では、工程ＳＴ１３に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ２１の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ２１の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ２１の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇにガス供給部７３からのガスが供給される。したがって、チャンバ１２ｃの圧力よりも、チャック本体２６の裏面における圧力は高くなる。
【００８８】
方法ＭＴでは、工程ＳＴ２１の開始時点（図１４に示す時点ｔ２１）以降に、工程ＳＴ２２が実行され、基台２２の温度が高温（増加された温度）に調整される。工程ＳＴ２３の実行期間（図１４では、時点ｔ２１から時点ｔ２３までの期間）では、基台２２の流路２２ｆに比較的高温の熱交換媒体が供給され得る。流路２２ｆへの比較的高温の熱交換媒体の供給は、後述の工程ＳＴ２６の開始時点まで継続し得る。
【００８９】
続く工程ＳＴ２３では、基台２２の温度が増加された温度に調整されている状態で、誘電体層２４にチャック本体２６が一時的に引き付けられる。工程ＳＴ２３の実行期間（図１４に示す時点ｔ２３から時点ｔ２４までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ２３の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２にその絶対値が比較的小さい電圧（第５の電圧）が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３にその絶対値が比較的小さい電圧（第６の電圧）が印加される。一実施形態において、工程ＳＴ２３の実行期間では、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２に断続的に第５の電圧が印加され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３に断続的に第６の電圧が印加される。例えば、直流電源ＤＳ２から第２電極２６２への数秒間の第５の電圧の印加と数秒間の第２電極２６２に対する電圧の印加の停止とが交互に実行され、直流電源ＤＳ３から第３電極２６３への数秒間の第６の電圧の印加と数秒間の第３電極２６３に対する電圧の印加の停止とが交互に実行される。第５の電圧の絶対値は、上述の第３の電圧の絶対値よりも小さく、第６の電圧の絶対値は、上述の第４の電圧の絶対値よりも小さい。工程ＳＴ２３の実行期間では、工程ＳＴ２１に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ２３の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ２３の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇが排気装置７４によって減圧される。工程ＳＴ２３の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ２３の実行期間では、工程ＳＴ２２に継続して、流路２２ｆに高温の熱交換媒体が供給される。
【００９０】
方法ＭＴでは、工程ＳＴ２３の実行中に工程ＳＴＪｂが実行される。工程ＳＴＪｂでは、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差（第２の温度差）が、第２の所定値以下であるか否かについての第２の判定が実行される。基台２２の温度は温度センサ７７によって測定され、チャック本体２６の温度は温度センサ７６によって測定される。第２の所定値は、例えば５℃以上、１０℃以下の範囲内の値である。工程ＳＴＪｂにおいて、第２の温度差が第２の所定値よりも大きいと判定された場合には、工程ＳＴ２３の実行が継続される。一方、工程ＳＴＪｂにおいて、第２の温度差が第２の所定値以下であると判定された場合には、工程ＳＴ２４が実行される。
【００９１】
工程ＳＴ２４では、第２電極２６２への電圧の印加及び第３電極２６３への電圧の印加が停止される。第２電極２６２への電圧の印加の停止及び第３電極２６３への電圧の印加の停止は、工程ＳＴ２４の実行期間の開始時点（図１４に示す時点ｔ２４）以降、継続される。工程ＳＴ２４の実行期間（図１４に示す時点ｔ２４から時点ｔ２５までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ２４の実行期間では、工程ＳＴ２３に継続して、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４に電圧が印加され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５に電圧が印加される。工程ＳＴ２４の実行期間では、チャンバ１２ｃは排気装置５０によって減圧されている。工程ＳＴ２４の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇにガス供給部７３からのガスが供給される。工程ＳＴ２４の実行期間では、流路２０ｆが排気装置７２によって減圧される。また、工程ＳＴ２４の実行期間では、工程ＳＴ２２に継続して、流路２２ｆに高温の熱交換媒体が供給される。この工程ＳＴ２４により、基台２２に対するチャック本体２６の固定が解除される。
【００９２】
続く工程ＳＴ２５では、チャック本体２６に対するフォーカスリングＦＲの固定が解除され、チャンバ１２ｃの圧力が、例えば大気圧まで、増加される。工程ＳＴ２５の実行期間（図１４に示す時点ｔ２５から時点ｔ２６までの期間）では、第１電極２６１には電圧は印加されない。工程ＳＴ２５の実行期間では、第２電極２６２への電圧の印加及び第３電極２６３への電圧の印加は停止されている。工程ＳＴ２５の実行期間では、直流電源ＤＳ４から第４電極２６４への電圧の印加が停止され、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５への電圧の印加が停止される。直流電源ＤＳ４から第４電極２６４への電圧の印加の停止、及び、直流電源ＤＳ５から第５電極２６５への電圧の印加の停止は、工程ＳＴ２５の実行期間の開始時点以降、継続する。工程ＳＴ２５の実行期間では、チャンバ１２ｃの排気装置５０による減圧が停止される。工程ＳＴ２５の実行期間では、流路２０ｇ及び溝２６０ｇにガス供給部７３からのガスが供給されてもよく、されなくてもよい。工程ＳＴ２５の実行期間では、流路２０ｆにガス供給部７１からガスが供給され得る。また、工程ＳＴ２５の実行期間では、工程ＳＴ２４に継続して、流路２２ｆに高温の熱交換媒体が供給され得る。
【００９３】
続く工程ＳＴ２６は、図１４に示す時点ｔ２６から開始する。工程ＳＴ２６では、チャンバ１２ｃが開放される。これにより、チャンバ１２ｃの圧力は大気圧に設定される。続く工程ＳＴ２７は、図１４に示す時点ｔ２７から開始する。工程ＳＴ２７では、チャック本体２６が取り外されて、当該チャック本体２６の保守が行われる。
【００９４】
方法ＭＴでは、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間に大きな温度差が生じている状態において、工程ＳＴ７が実行されて、チャック本体２６が比較的小さい静電引力で誘電体層２４に引き付けられる。これにより、チャック本体２６が誘電体層２４を介して基台２２に完全に固定されていない状態で、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差が減少される。そして、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差、即ち、第１の温度差が第１の所定値以下になると、工程ＳＴ８において、比較的大きい静電引力により、チャック本体２６が誘電体層２４を介して基台２２に固定される。したがって、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差に起因する静電チャック２０の損傷及び静電チャック２０の機能不全が抑制される。
【００９５】
一実施形態の工程ＳＴ７では、第１の電圧及び第２の電圧が断続的に第２電極２６２及び第３電極２６３にそれぞれ印加される。この実施形態によれば、静電チャック２０の損傷がより確実に抑制される。
【００９６】
一実施形態では、チャック本体２６の保守のために、基台２２及び誘電体層２４からチャック本体２６を取り外す場合には、基台２２の温度が上述の低下された温度から増加される。この実施形態では、基台２２の温度が増加された温度に調整されているときに、工程ＳＴ２３において、チャック本体２６が比較的小さい静電引力で誘電体層２４に引き付けられる。これにより、チャック本体２６が誘電体層２４を介して基台２２に完全に固定されていない状態で、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差が減少される。そして、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差、即ち、第２の温度差が第２の所定値以下になると、工程ＳＴ２４において、基台２２に対するチャック本体２６の固定が解除される。したがって、基台２２の温度とチャック本体２６の温度との間の温度差に起因する静電チャック２０の損傷が抑制される。また、チャック本体２６の保守の際には、熱交換媒体用の基台２２の流路２２ｆと、当該流路２２ｆに熱交換媒体を供給する流路（配管２３ａ及び配管２３ｂによって提供される流路）とを分離することなく、チャック本体２６を基台２２から分離することができる。したがって、チャック本体２６の保守の際の熱交換媒体の漏れが抑制される。
【００９７】
一実施形態の工程ＳＴ２３では、第５の電圧及び第６の電圧が断続的に第２電極２６２及び第３電極２６３にそれぞれ印加される。この実施形態によれば、静電チャック２０の損傷がより確実に抑制される。
【００９８】
一実施形態において、工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２４のうち少なくとも一方の実行中に、流路２０ｇを介して溝２６０ｇにガスが供給される。この実施形態では、残留電荷等に起因して、チャック本体２６が誘電体層２４に引き付けられていても、チャック本体２６の溝２６０ｇにガスを供給することにより、チャック本体２６を誘電体層２４から取り外すことができる。
【００９９】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。上述した実施形態におけるプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、上述した種々の実施形態のうち何れかの静電チャックを備えるプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置といった、任意のプラズマ処理装置であってもよい。また、方法ＭＴには、上述した種々の実施形態のうち何れかの静電チャックを備える任意のプラズマ処理装置が用いられ得る。
【符号の説明】
【０１００】
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｃ…チャンバ、１６…ステージ、１８…電極プレート、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…静電チャック、２０ｆ…流路、２０ｇ…流路、２２…基台、２２ｆ…流路、２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ…誘電体層、２６，２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ…チャック本体、２６０…セラミック本体、２６０ａ…基板搭載領域、２６０ｂ…外周領域、２６０ｇ…溝、２６１…第１電極、２６２…第２電極、２６３…第３電極、２６４…第４電極、２６５…第５電極、３０…上部電極、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、７１…ガス供給部、７２…排気装置、７３…ガス供給部、７４…排気装置、７６，７７…温度センサ、ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３，ＤＳ４，ＤＳ５…直流電源、ＦＲ…フォーカスリング。
【図１】
2018206804.tif 000003
【図２】
2018206804.tif 000004
【図３】
2018206804.tif 000005
【図４】
2018206804.tif 000006
【図５】
2018206804.tif 000007
【図６】
2018206804.tif 000008
【図７】
2018206804.tif 000009
【図８】
2018206804.tif 000010
【図９】
2018206804.tif 000011
【図１０】
2018206804.tif 000012
【図１１】
2018206804.tif 000013
【図１２】
2018206804.tif 000014
【図１３】
2018206804.tif 000015
【図１４】
2018206804.tif 000016