(57)【要約】      （修正有）【課題】処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】真空容器内部の処理室内に配置された試料台２上に載せられて保持された処理対象の試料が当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理されるプラズマ処理装置であって、前記試料台上部に配置され前記試料が載せられる上面を構成する第１の誘電体製の板状の部材２０２がその上面に、外周縁に沿って当該上面の中央側部分を囲んでリング状に配置された外周凸部と、この外周凸部の中央側の前記板状部材の上面に配置されその頂部上面上に前記試料が載せられる複数の柱状の突起部と、前記外周凸部の中央側の前記板状部材の上面であって、前記突起部の前記頂部上面及び当該頂部上面の外周縁に連なる側壁面を除く板状部材の上面を覆う第２の誘電体製の膜とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内部の処理室内に配置された試料台上に載せられて保持された処理対象の試料が当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理されるプラズマ処理装置であって、
前記試料台上部に配置され前記試料が載せられる上面を構成する第１の誘電体製の板状の部材がその上面に、外周縁に沿って当該上面の中央側部分を囲んでリング状に配置された外周凸部とこの外周凸部の中央側の前記板状部材の上面に配置されその頂部上面上に前記試料が載せられる複数の柱状の突起部と、前記外周凸部の中央側の前記板状部材の上面であって前記突起部の前記頂部上面及び当該頂部上面の外周縁に連なる側壁面を除く板状部材の上面を覆う第２の誘電体製の膜とを備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記外周凸部の上面を覆って前記第２の誘電体製の膜が配置され、当該外周側凸部上に配置された第２の誘電体製の膜上面と複数の前記突起部の頂部上面の上に前記試料が載せられて保持されるプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記外周凸部の中央側に配置された前記第２の誘電体製の膜の上面と当該試料との間に隙間をあけて前記試料が前記突起部上に載せられて前記試料台上に保持されるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第２の誘電体製の膜が前記突起部の下端を含む周囲の前記板状部材の上面を除いた前記板状部材の上面を覆って配置されたプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記突起部の高さが２０μｍ以下であり頂部上面の径が２ｍｍ以下であるプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第２の誘電体膜の厚さが２μｍ以上１０μｍ以下であるプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記板状部材の上面の前記第２の誘電体製の膜に覆われた部分の面積の当該上面全体の面積に対する割合が９０％以上であるプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１の誘電体が酸化アルミニウムを含み、第２の誘電体が酸化イットリウムを含むプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内部の処理室内に配置された半導体ウエハ等の基板状の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置に係り、特には、試料を処理室内に配置された試料台上面の誘電体膜上に吸着させて保持した状態でエッチング処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライエッチングに代表されるプラズマ処理は、排気装置が連結された真空容器内部の処理室内に処理用のガスを導入しつつ、処理室内に供給した電界または磁界により処理用のガスの原子または分子を励起して電離或いは解離させてプラズマを形成し、当該プラズマ中の粒子を用いて試料表面に予め配置されたマスク層と処理対象の膜層とを含む膜構造のマスク層で覆われていない処理対象の膜層を処理することで、膜構造から所望の形状を有する回路を得る技術である。このようなプラズマを生成する方法としては、誘導結合方式、電子サイクロトロン共鳴方式および平行平板方式（マグネトロン方式含む）が主に用いられている。
【０００３】
誘導結合方式のプラズマ生成には主に１３．５６ＭＨｚの高周波電力が用いられ、電子サイクロトロン共鳴方式には２．４５ＧＨｚのマイクロ波帯の電界が主に用いられる。これら誘導結合方式および電子サイクロトロン共鳴方式では、プラズマ生成とは別に被加工試料表面へ入射するイオン等の荷電粒子のエネルギーを制御する目的で高周波（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＲＦ）帯の電界が試料またはこれを支持している試料台の内部の電極に供給され、試料表面上方に形成されたバイアス電位とプラズマの電位との電位差により試料表面の方向に誘引される荷電粒子との衝突により処理対象の膜に対するプラズマ中の反応性粒子の反応が促進され処理が進行する。
【０００４】
一方、平行平板方式では、従来から対向させて配置された平板状の電極の何れかに１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されるものが用いられてきたが、近年ＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の周波数の電界も用いられるようになっている。また、誘導結合方式や電子サイクロトロン共鳴方式と同様に、試料の表面へ入射するイオン等荷電粒子のエネルギーを独立に制御する高周波（ＲＦ）の電力もプラズマ生成とは別に用いられるようになっている。
【０００５】
また、プラズマ生成に用いる電界とは別に試料表面に入射させる荷電粒子のエネルギーを調節するために用いられる高周波電力の電界は、従来は数百ＫＨｚから数ＭＨｚの周波数のものが用いられてきたが、エネルギーの制御性を向上させるためにＭＨｚ帯以上の周波数のものが用いられる傾向にある。
【０００６】
一方、被加工試料（以下、試料）が真空容器の内部に配置されるプラズマ処理装置では、試料をその上面上方に載せて保持する試料台は、真空容器の外部に配置された温度調節装置によって温度が調節された冷媒が試料台内部の流路に供給されて循環する。或いは、試料台内部にヒータ等の加熱装置が配置される。これらの構成により試料台の温度が使用者の所望の所定の範囲内の値に調節される。
【０００７】
このような試料台の構成においては従来から、予め温度が調節された試料台の温度をプラズマを用いた処理中の試料の温度を精度良く処理に適した範囲内の値にするために、その上面に載せられた試料を静電気力を用いて試料台の上面に吸着して保持し、その上面の表面と試料の裏面との間の隙間に熱伝達性を有するＨｅ等のガスを供給し、試料と試料台との間の熱伝達を促進する構成が備えられている。
【０００８】
試料を試料台上面上でこれに吸着させるための静電気力を生起する構成としては、従来から、アルミナ（酸化アルミ）等のセラミクスの材料を試料台の基材上面に溶射して形成された膜、あるいはセラミクスの材料を焼成して板状に形成された部材であって基材の上面上に接着された焼結体の内部に配置された膜状の吸着用の電極に直流電力が供給されるものが知られている。さらに、このような静電気力による吸着（静電吸着）を実現する構成としては、抵抗率が非常に高い酸化アルミ等のセラミクスを用いるクーロン方式と、比較的抵抗率が低く数百マイクロアンペアから１ミリアンペア程度の直流電流を流しながら吸着させるジョンソンラーベック方式とが知られている。
【０００９】
さらに、セラミクス等誘電体材料製の膜あるいは焼結板の内部に複数の静電吸着用の電極が配置され、これらの電極に各々異なる極性さ付与されるように直流電力を供給して試料を吸着させるダイポール型と、電極に正負いすれかの極性を付与して試料を吸着するモノポール型とがある。クーロン型を用いる場合には、誘電体製の膜の表面に微小な寸法の複数の突起（ドット）が配置され試料はその裏面が突起上面と接触して保持される構成が可能で、試料が試料台上面と接触する面積を抑制して接触に伴う試料裏面に異物が付着あるいは生成されることを抑制することが可能となる。
【００１０】
一般に、プラズマ処理装置では、試料の温度およびその面内分布を精密に制御必要性から、試料と試料台上面とを静電吸着させる静電気力は、試料と試料大上面との間の隙間に導入されるＨｅ等のガスの圧力による力よりも充分大きくして試料大上面に試料を強く吸着させる必要がある。
【００１１】
一方で、試料の裏面が試料台上面に接触することで両者の表面の部材が損傷したり、一方に付着していたパーティクルが他方に再付着して異物となってしまうという問題が生じる虞がある。この異物は、当該試料のみならず、当該試料をプラズマを用いて処理した後の試料が戻される試料用のケースに付着したり次工程で微細回路が形成されている他の試料の表面に再度付着したりして、異物による汚染を拡大させプラズマ処理装置における処理の歩留まりを低下させてしまうことになる。
【００１２】
このような問題を解決するため、試料を静電吸着させる試料台の上面に所定の高さ、例えば数μｍ程度の高さを有する突起部（ドット）を予め複数形成しておき、試料台上面上に載せられた試料はその裏面がこれらの突起部上面と接触して保持されることで、静電吸着力を保持しつつ試料が試料台上面と接触する面積を低減して上記異物による問題の生起を抑制することができる。
【００１３】
このような従来の技術の例として、特開２０１５−１６２４９０号公報（特許文献１）に開示のものが知られていた。本従来技術は、被処理体であるウエハＷを保持するための載置台が内部に配置された真空容器内の処理容器内に真空容器上部に配置された上部電極と処理容器内の載置台の内部の下部電極との間にプラズマを形成してウエハＷを処理するプラズマ処理装置の例が開示している。当該プラズマ処理装置の載置台を構成するベース部の上面には静電チャックが配置され、静電チャックを構成する上下の誘電体レイヤ及びそれらの間に配置された電極と、上部の誘電体レイヤの平坦な上面に配置された複数の突出部とを備えている。
【００１４】
さらに、本従来技術では、誘電体レイヤの上面と突出部とを覆って配置されたイットリアを含む材料から構成された保護膜とを備えている。このような構成において、保護膜が誘電体レイヤの平坦な上面とその上方に突出する複数の突出部の側壁面とを覆うことで、パーティクルの発生を抑制することが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１５−１６２４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記の従来技術では、次の点について考慮が不十分であったため、問題が生じていた。
【００１７】
すなわち、突起部上面には試料を静電吸着した際の力が集中するため、吸着の際の損傷を防止してパーティクルや異物の発生を抑制する上で突起部には機械的な強度も求められる。さらに、近年では、プラズマ処理装置の量産性を高めるため、プラズマを用いた試料の処理に伴って生成された生成物が真空容器内部の表面に堆積して形成される堆積物が試料の入れ替えや他の試料処理の際に付着して汚染が拡大することを防止するため、任意の試料の処理後で次の試料の処理の前に真空容器内の試料が処理される室内表面の堆積物や付着物をプラズマを用いて取り除くクリーニング工程が用いられている。
【００１８】
このようなクリーニングの工程において試料台上面には試料は載せられていない、所謂ウエハレスの場合でも、その上面の材料がクリーニング用のプラズマによって消耗して静電吸着する性能が低下するまでの期間が短くなったり、真空容器内に消耗した酸化アルミによる金属汚染が生じる虞があった。
【００１９】
このような課題に対し、特許文献３に示されるように、試料を静電吸着するための誘電体製の部材の表面またはその特定部分をイットリア或いはその化合物、例えば酸化イットリウム（Y２O３）で被覆、または構成することにより、消耗や汚染を抑制することが可能となる。酸化イットリウムはプラズマ耐性（特にフッ系ラジカルを有するプラズマ）が高く殆ど消耗しないことが判っており、このような材料でい構成された膜によって覆われた静電吸着用の誘電体製の部材は性能の低下が抑制されるとともに、アルミナ等誘電体部材に含まれる金属元素による真空容器内部あるいは試料への汚染が抑制されると考えられる。
【００２０】
しかしながら、酸化イットリウムは、従来用いられている酸化アルミに対して機械的強度が弱いため、例え試料台の試料が載せられる上面の突起部の側壁面、あるいは突起同士の間の上面の平坦な面上を覆うことで、試料の裏面への付着物を抑制できても、突起部の上面が試料裏面と接触して試料を吸着させる静電気力が突起部に加えられた状態で生じる突起部の変形によって、酸化イットリウムの被覆膜が損傷したり破損したりして、本来は抑制する目的であった試料台上面からのパーティクルを生起させて、パーティクルや欠片の試料裏面への付着とこれによる異物を発生させてしまい、処理の歩留まりが損なわれてしまうという問題について、上記従来技術では考慮されていなかった。
【００２１】
本発明の目的は、処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的は、真空容器内部の処理室内に配置された試料台上に載せられて保持された処理対象の試料が当該処理室内に形成されたプラズマを用いて処理されるプラズマ処理装置であって、前記試料台上部に配置され前記試料が載せられる上面を構成する第１の誘電体製の板状の部材がその上面に、外周縁に沿って当該上面の中央側部分を囲んでリング状に配置された外周凸部とこの外周凸部の中央側の前記板状部材の上面に配置されその頂部上面上に前記試料が載せられる複数の柱状の突起部と、前記外周凸部の中央側の前記板状部材の上面であって前記突起部の前記頂部上面及び当該頂部上面の外周縁に連なる側壁面を除く板状部材の上面を覆う第２の誘電体製の膜とを備えたことにより達成される。
本発明は、前記「背景技術」に記載したプラズマ処理装置における試料を試料台に吸着させる静電吸着機構部に関する。
【００２３】
本発明では、静電吸着に用いる絶縁体の主材を酸化アルミで形成し、酸化アルミ表面に接触面積を抑制するためのドット部を総面積の３％以下で形成し、さらに該酸化アルミ表面のドット領域またはドット領域を含む一部領域以外に酸化イットリウムを４〜１０μｍコーティングし、静電吸着部表面の９０％以上を酸化イットリムで覆う構造とした。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、静電吸着表面の大部分を酸化イットリウムで覆うことでプラズマ照射による消耗や消耗に伴う酸化アルミ起因の金属汚染を抑制できる。さらに試料との接触で機械的応力が集中するドット部またはドット部とその周辺一部には機械的強度の低い酸化イットリウムを配置しないことで酸化イットリウムの機械的破損や磨耗を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を説明する図である。
【図２】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図２に示す本実施例の試料台の構成の概略を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す本発明の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の静電チャックの構成の一部を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【図５】図１に示す本発明の実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の静電チャックの構成の一部を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００２７】
本発明の実施例を図１乃至４を用いて以下に説明する。図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を説明する図である。
【００２８】
図１に係るプラズマ処理装置は、ソレノイドコイルである電磁コイル１を用いた有磁場平行平板型のプラズマ処理装置である。本実施例のプラズマ処理装置は、真空容器１０とその上方に配置され真空容器１０内部の空間であり処理対象の試料が載置され処理用のガスが供給されてプラズマが内部に形成される処理室とを有し、真空容器１０の上方に配置されて処理室の内部にプラズマを形成するための電界または磁界を生成する装置であるプラズマ形成部と、真空容器１０の下部と連結され処理室内部を排気して減圧するターボ分子ポンプ等の真空ポンプを含む排気装置とを備えている。
【００２９】
真空容器１０の内部の処理室内には、その下方に配置された円筒形を有した試料台２と、その上面を構成する載置面の上方でこれに対向して配置されてプラズマを形成するための高周波電力が供給される円板形状の上部電極４と、この上部電極４の試料３側で試料台２の載置面に対向して配置されると共に処理室の天井面を構成し当該処理室内にガスを分散して供給する貫通孔を複数備えた円板状のシャワープレート５とが配置されている。
また、試料台２の載置面上には半導体ウエハ等の基板状の試料３が載せられて保持される。
【００３０】
シャワープレート５とその上方に配置されたアンテナである上部電極４とは、これらが真空容器1０に取り付けられた状態でこれらの間に隙間が形成されるように配置されている。
当該隙間は、真空容器１０外部のガス導入ライン６及び上部電極４内に施されたガス流路に連結され、これらが処理室内へのガスの供給経路として連通されている。
本実施例において、処理室内に供給される試料３の処理に用いられる処理用のガス、或いは処理には直接的には用いられないものの処理用のガスを希釈する或いは処理用のガスが供給されない間に処理室内部に供給されて処理用のガスと入れ替えられる不活性ガスは、ガス導入ライン６から上部電極４内に施されたガス流路を介して当該隙間に供給されその内部で分散された後、シャワープレート５の中央部を含むに領域に配置された複数の貫通孔を通り処理室内部に供給される。
【００３１】
上部電極４は導電性材料であるアルミまたはステンレス等の金属材料から構成された円板状の部材であってその上面の中央部にプラズマ形成用の高周波電力が伝達される同軸ケーブルが電気的に接続されている。さらに、上部電極４は、冷媒の温度を所定の範囲に調節するチラー等の温度制御装置と連結され当該冷媒が供給される上部電極用冷媒流路７を内部に有している。
上部電極用冷媒流路７の内部を冷媒が循環しつつ熱交換することによって上部電極４の温度が処理に適切な値の範囲内に調節される。
【００３２】
本実施例の上部電極４には、同軸ケーブルを介してこれと電気的に接続された放電用高周波電源８からプラズマ形成用の高周波電力が放電用高周波電力整合器９を介して供給される。
シャワープレート５は、上面形が円板の形状を有した石英等の誘電体あるいはシリコン等の半導体製の部材である。上部電極４に高周波電力が印加された結果、上部電極４の表面から放出される電界がシャワープレート５の表面に電界が形成あるいはシャワープレート５を透過して処理室内に電界が放出される。さらに、本実施例では、真空容器１０の外部であって処理室の上部の上方と側方とを囲んで配置された電磁コイル１が形成する磁界が処理室内部に供給される。
【００３３】
当該磁界と上記高周波の電界との相互作用により、処理室内部に供給された処理用のガスまたは不活性ガスの原子または分子が励起され、電離または解離してプラズマ１１が処理室内に形成される。本実施例では、プラズマを形成するための高周波電力として超高周波帯（ＶＨＦ帯）域の周波数である２００ＭＨｚの電力が用いられる。
【００３４】
また、真空容器１０の上部を構成して真空容器１０を開閉する蓋部材とこの内側に配置された上部電極４との間には、上部電極４の上方や側方に配置されて石英やテフロン（登録商標）等の誘電体で構成されリング状の上部電極絶縁体１２が配置されている。上部電極絶縁体１２により上部電極４は、真空容器１０の上部を構成して真空容器１０を開閉する蓋部材から電気的に絶縁されている。
【００３５】
また、同様にシャワープレート５周辺には石英等の誘電体で構成される絶縁リング１３が配置されて蓋部材から絶縁されている。これら上部電極絶縁体１２と絶縁リング１３と上部電極４、シャワープレート５とは、蓋部材の開閉の動作の際に蓋部材と一体として回動する。
【００３６】
円筒形を有した真空容器１０は、その側壁が図示しない真空容器であって減圧された内部の空間である搬送室内を試料２が搬送される搬送容器と連結されている。これらの間には試料２が出し入れされる通路が配置されており、搬送室の内側には、通路の開口としてのゲート及び当該ゲートの周囲の搬送室内側壁と当接してゲートを閉塞するゲートバルブが配置されている。ゲートバルブは、ゲートに対し上下方向に移動可能に構成され、搬送室内側壁と当接する面上にＯリング等のシール部材を備え、真空容器１０内部に搬送された試料２が処理される場合に、上下方向に移動して当該ゲートを囲む搬送室内側壁にＯリングを当接させてこれを閉塞することで、真空容器１０及び通路内部を搬送室に対して気密に封止する。
【００３７】
処理室内の試料台２の下方の真空容器１０の下部には、処理室内部を排気する真空ポンプと連通する排気用の開口が配置されている。当該排気用の開口と真空ポンプとの間でこれらを連結する排気用の管路上には、その内部の排気用の流路を横切って配置された軸回りに回転して流路の排気の方向についての断面積を増減させる板状のバルブである圧力調整バルブ２６が配置されている。
【００３８】
圧力調整バルブ２６の板状の部材が回転して角度が調節され当該断面積が増減されることにより、処理室からの排気の流量または速度が増減される。本実施例では、処理室内部の圧力は、シャワープレート５の貫通孔から供給されるガスの流量または速度と排気用の開口から排出されるガスや粒子の流量または速度とのバランスにより、所望の値の範囲内となるように、図示しない制御装置により調節される。
【００３９】
次に、試料台２周辺の構造を説明する。本実施例の試料台２は処理室の下方の中央部に配置された円筒形を有した台であって、その内部に円筒形または円板形状を有した金属製の基材２ａを備えている。本実施例の基材２ａは、同軸ケーブルを含む給電経路によりバイアス用高周電源２０と当該給電経路上に配置されたバイアス用高周波電力整合器２１を介して電気的に接続されている。
【００４０】
この構成により、基材２ａにはプラズマ生成用高周波電力とは別に異なる周波数（本例では４ＭＨｚ）の高周波電力が供給される。基材２ａに供給された高周波電力によって、プラズマ中のイオン等荷電粒子を試料３の上面または試料載置面に誘引するためのバイアス電位がこれらの上方に形成される。すなわち、上部電極４の下方において基材２ａはバイアス用高周波電力が印加される下部電極として機能する。
【００４１】
また、基材２ａの内部には冷媒流路１９が多重の同心状または螺旋状に配置されている。冷媒流路１９には、基材２ａまたは試料載置面の温度を試料３の処理に適した温度に調節するために供給される所定の温度の冷媒が内部を循環して通流する。
【００４２】
基材２ａの上面には、アルミナあるいはイットリア等の誘電体製の静電吸着膜１４が配置されている。静電吸着膜１４の内部には、試料３を静電吸着させるための直流電力が供給されるタングステン等の金属製の膜状の電極１５が配置されている。電極１５はその裏面が基材２ａを貫通する貫通孔の内部に配置された給電経路２７を介して直流電源１７と電気的に接続されている。
【００４３】
また、基材２ａの下方であって試料台２の内部の給電経路２７上には抵抗またはコイル等の素子３２が配置され、当該素子３２は接地されたバイアス用高周波電力整合器２１及びこれを介してバイアス用高周波電源２０と同じく同軸ケーブルを備えた給電経路によって接続されている。さらに、貫通孔の下方であって試料台２の内部の給電経路２７上には抵抗またはコイル等の素子３２が配置され、当該素子３２は接地された低域通過フィルタ１６を介して直流電源１７と接続されている。
本実施例の直流電源１７及びバイアス用高周波電源２０は、その一端側の端子は接地されるかアースに電気的に接続されている。
【００４４】
低域通過フィルタ１６及びバイアス用高周波電力整合器２１は、直流電源１７およびバイアス用高周波電源２０に放電用高周波電源８からのプラズマ形成用の高周波電力が流入するのを抑制するために配置されている。より高い周波数の電流の流れを妨げてフィルタリング（濾過）する低域通過フィルタ１６により直流電源１７からの直流電力或いはバイアス用高周波電源２０からの高周波電力は損失なく各々静電吸着膜１４および試料台２に供給されるが、試料台２側から直流電源１７およびバイアス用高周波電源２０に流入するプラズマ形成用の高周波電力は低域通過フィルタ１６またはバイアス用高周波電力整合器２１を介してアースに流される。なお、図１中のバイアス用高周波電源２０からの給電の経路上には低域通過フィルタ１６は図示されていないが、同様な効果を有する回路が図示するバイアス用高周波電力整合器２１内に内蔵されている。
【００４５】
図１に示す実施例は、静電吸着膜１４の内部に配置された膜状の電極１５を複数備えている。
これらのうち一方と他方とには、各々で異なる極性を有するように直流電圧が供給され、両極性の静電吸着を行うものとなっている。このため、静電吸着膜１４と試料３との接触面の面積を２等分されたか又はこれと見做せる程度に近似した範囲内の値で電極１５が２つ領域に分けられて配置され、各々に独立した値の直流電力が供給されて、異なる値の電圧に維持される。
【００４６】
試料台２は、これを構成する基材２ａ及び静電吸着膜１４を貫通して配置されＨｅ等熱伝達性を有したガスが内部を通流する熱伝達ガス用の貫通孔が配置されている。静電吸着膜１４上面上方に配置されてこれに静電吸着された試料３の裏面と静電吸着膜１４上面との間の隙間には、上記貫通孔の内部を通り静電吸着膜１４上面の開口からヘリウム供給手段１８よりヘリウムガスが供給される。供給された熱伝達性を有したヘリウムガスにより試料３と静電吸着膜１４との間の熱伝達が向上し、基材２ａ内部の冷媒流路１９との熱の交換量が増大して試料３の温度を調節する効率が高められる。
【００４７】
基材２ａの下方には、テフロン等で形成される円板状の絶縁板２２が配置されている。
絶縁板２２が配置されることで、接地されるかアースと電気的に接続され接地電位にされた基材２ａが下方の部材から絶縁されている。
【００４８】
さらに、基材２ａの側面の周囲にはこれを囲んで接続されて配置されアルミナ等の誘電体製のリング状の絶縁層２３が配置されている。基材２ａの下方でこれと接続されて配置された絶縁板２２の下方と周囲及びその上方の絶縁層２３の周囲には、接地されるかアースと電気的に接続され接地電位にされた導電性材料から構成された導電板２９が配置されている。
【００４９】
導電板２９は、上方から見て円形かこれと見做せる程度の近似した形状を有した板部材であって、その中央部に、絶縁板２２、絶縁層２３を挟んで基材２ａが内側に配置され、基材２ａの下面と側面とが囲まれて配置された凹み部を備えている。また、凹み部の外周側の位置には中央側から外周側に水平方向に延在する板状のフランジ部である遮蔽板２４を有している。遮蔽板２４は、処理室内の試料台２の上方に形成されるプラズマを処理室内部の上部に偏らせて、謂わば、閉じ込めるために配置されたものであり、板状のフランジ部にガスや粒子を上下方向に通過させるため複数の孔を備えている。
【００５０】
さらに、試料台２の上部の静電吸着膜１４の略円形を有した試料載置面の外周側の箇所には、石英等の耐プラズマ性を有した誘電体で構成されるリング状のサセプタリング２５が、基材２ａの外周部の上面上方に載せられ試料載置面を囲んで配置されている。サセプタリング２５は、その外周縁部は絶縁層２３の上面に載せられてこれを覆って配置されている。
【００５１】
また、基材２ａおよびリング状の絶縁層２３とこれらの下面に接して下方に配置された円板状の絶縁板２２とを中央部の凹み部の内側に有し、絶縁板２２と絶縁層２３との側面を凹み部の側壁が囲んで配置された接地電位の導電板２９、及びその外周側の部位であって中央側から外周側に延在し真空容器１０の処理室内壁面にその先端が近接または接触している遮蔽板２４とを備えている。また、本実施例の導体板２９は、図示していないが接地されるかアースと電気的に接続されて接地電位にされている。
【００５２】
導電板２９は導電性の材料から構成されているが、プラズマに面する遮蔽板２４は少なくとも、アルミニウム等の導電性の材料から構成された部材とその表面に陽極酸化処理され形成されたアルマイト皮膜またはセラミクス等の誘電体の材料が溶射されて形成された皮膜とを有している。また、上記の通り、遮蔽板２４には、複数のガス通過孔３０が形成されており、シャワープレート５から供給されたプロセスガスや処理室内のプラズマ或いは生成物の粒子がガス通過孔３０の内側を通過して試料台２下方の排気用の開口に向けて試料台２の外周側の処理室内空間を流れる構成となっている。
【００５３】
さらに、静電吸着用の直流電源１７とタングステン製の電極１５との間を電気的に接続する給電経路２７およびバイアス用高周波電源２０と基材２０ａとの間でこれらを電気的に接続する同軸ケーブルを含む給電経路状には抵抗またはコイルを含む素子３２が配置されている。本実施例では、給電経路２７上において低域通過フィルタ１６とタングステン電極１５との間に配置される素子３２を１０００Ωの抵抗で構成されたものとし、バイアス用電源２０と基材２ａとの間の給電経路上であってバイアス用高周波電力整合器２１と基材２ａとの間に配置される素子３２を０．５μＨ（プラズマ形成用高周波電力に用いる２００ＭＨｚの電力に対して６２８Ωのインピーダンスを有するもの）のインダクタンスを有するもの、例えばコイルを含む素子とした。
【００５４】
図２及び図３を用いて本実施例の試料台の構成を説明する。図２は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図３は、図２に示す本実施例の試料台の構成の概略を模式的に示す図である。図３（ａ）は、試料台２の上面を上方から見た上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図を示している。
【００５５】
図２に示す例では、試料台２の主要部である基材２ａ及びその上面上方に配置された静電チャック２０１の構成が拡大して示されているが、図１に示す実施例では他の部材も試料台２を構成する部材として配置されており、図２ではこれらは省略されている。
【００５６】
図２に示す例において、試料台２の内部に配置された円筒形または円板形状を有し金属で形成され基材２ａは、図示しないバイアス用高周波電源２０とバイアス用高周波電力整合器２１を介して同軸ケーブル等で構成された給電経路により接続されている。さらに、基材２の内部には、図示しない温度調節器によりその温度が調節された冷媒が内部を通流する冷媒流路１９が、基材２ａの中心周りに同心状に多重あるいは螺旋状に配置されている。本例は、基材２ａまたは試料台２の温度を、温度が調節された冷媒を試料台２内部の冷媒流路１９に循環させることのみで行っているが、基材２ａの内部であって冷媒流路１９と基材２ａ上方に載せられる静電チャック２０１との間にヒータ等の加熱あるいは温度調節の手段が配置されていてもよい。
【００５７】
基材２ａ上面の上方には、円形またはこれと見做せる程度に近似した形状を有した板状の部材を含んで構成された静電チャック２０１が基材２ａ上面との間に樹脂製の接着層２０４を挟んで相互に接続されて配置されている。さらに、試料台２は、基材２ａ、接着層２０４、静電チャック２０１を貫通して配置された複数の貫通孔を備えている。本例の試料台２の貫通孔は、試料を先端に載せた状態で上下して試料３を試料台２上方で上下動させる押上げピンが内部に配置された押上げピン孔２０５、および試料３が静電チャック２０１上面上に載せられた状態で試料３裏面と静電チャック２０１上面との間の隙間に供給されるＨｅ等の熱伝達性を有したガスが内部を通流する熱伝達ガス供給孔２０７を各々複数本含んでいる。
【００５８】
静電チャック２０１は、大きく分けて酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）またはこれを含んだセラミクス材料が所定の形状に焼成されて形成された焼結板から構成された吸着板２０２と、吸着板２０２の上面を被覆して配置され静電チャック２０１の上面を構成する表面膜２０６とを備えている。吸着板２０２の内部には、図示しない１７と低域通過フィルタ１６を介して接続された複数の膜状の電極１５が配置されている。本例の吸着板２０２は、内部にタングステン等の金属の電極１５用の材料が配置されたセラミクス材料が型の内部で焼成されて形成されたものである。なお、上記した温度調節の手段として接着層２０４と基材２ａ上面との間に、その内部にヒータ用の膜状の電極が配置され溶射法によって形成されたセラミクス等誘電体製の膜が配置されていてもよい。
【００５９】
真空容器１０に連結された搬送室から真空容器１１内部の処理室に、搬送室内部に配置され複数の腕が連結されて伸縮可能に構成されたアームを備える搬送用ロボットのアーム先端部に載せられて試料３が搬送され、試料台２上方に運ばれると、試料台２内部の複数の押上げピン孔２０７内部に収納された複数本（本例では３本）の押上げピンが図示しない駆動装置の駆動により上方に移動して押上げピンの先端が静電チャック２０１上面上方に突出しアーム上に保持された試料３の裏面に接する。さらに、押上げピンが上方に移動することで試料３が更に上方に持ち上げられることで、試料３がアームから押上げピンに受け渡される。アームが収縮することで真空容器１１内部から搬送室に退出すると、真空容器１１のゲートがゲートバルブにより閉じられて密封される。試料３は、押上げピンが下方に移動して試料台３の押上げピン孔２０５内部に収納されることで、静電チャック２０１上面に載置される。
【００６０】
この状態で、電極１５に直流電源から電力が供給されて複数の電極１５が異なる極性を有することで、電極１５と試料３との間の静電チャック２０１内部に生起された正負の電荷により、試料３が静電チャック２０１上面に吸着される。この状態で、熱伝達ガス孔２０７を通して試料３裏面と静電チャック２０１上面との間にＨｅ等の熱伝達性を有するガスが供給され、所定の温度にされた冷媒が冷媒流路１９に供給されて循環することで温度が調節される基材２ａとの間の熱の伝達が促進される。
【００６１】
さらに、試料台２下方の処理室底面に配置された排気用の開口に連結された排気装置が駆動されることで、真空容器１１内部の処理室が排気されるとともに、シャワープレート５の貫通孔を通して処理用のガスが供給され、処理室内に供給される処理用のガスの流量または速度と、排気用の開口からの排気の流量または速度とのバランスにより、処理室内の圧力が処理の開始に適した範囲内の値に調節される。処理室内に、放電用高周波電源８からのプラズマ形成用の高周波電力が上部電極４に供給されて石英等の誘電体製のシャワープレート５を通してプラズマ形成用の電界が供給されるとともに、電磁コイル１により形成された磁界が供給されて、処理用のガスの原子又は分子が励起されて電離或いは解離して処理室内の試料台２上方にプラズマ１１が形成される。
【００６２】
プラズマ形成用の高周波電力より周波数が小さいバイアス形成用高周波電源２０からのバイアス形成用の高周波電力が基材２ａに供給され、試料３上面上方にバイアス電位が形成され、プラズマ１１との電位差に応じてプラズマ１１内のイオン等荷電粒子が試料３表面に誘引されて衝突し当該表面に予め配置された処理対象の膜の処理が開始される。冷媒により所定の範囲内の温度に調節された基材２ａとの間で熱が伝達されつつ試料３の処理が進められ、図示しない判定器により処理の終点が検出されると、バイアス形成用の高周波電力の基材２ａへの供給が停止されて処理が停止されプラズマ１１が消火される。この後、電極１５が処理中と異なる極性が付与されて試料３を吸着していた静電気力が低減された後、押上げピンが上方に駆動されて試料３が静電チャック２０１上方に持ち上げられる。
【００６３】
この後、ゲートバルブが駆動されて開放されたゲートを通り搬送室内の搬送用ロボットのアームが処理室内に進入して先端部を試料３と静電チャック２０１との間に位置させた状態で、押上げピンが再度下降して押上げピン孔２０５内に収納されることで試料３を押上げピンからアーム先端部に受け渡される。アームがその収縮によりゲートから搬送室内に退出すると試料３がアームに載せられて真空容器１１内部から搬出され、次に処理される予定の試料３が存在する場合には、上記と同様の動作により次の試料３が処理室内で処理され、処理されるべき次に試料３が無いと判断されると、本例のプラズマ処理装置の半導体デバイス製造用の運転が停止される。
【００６４】
図３（ａ）に示す通り、本実施例の静電チャック２０１はその上面に複数個の突起あるいは凸状部分を備え、その上面上方に試料３が載せられる。凸状の部分は、吸着板２０２の外周縁に沿って吸着板２０２上面の中央側部分を囲んでリング状に配置された外周凸部３０５及び押上げピン孔２０５の上端開口の周囲でこれを囲んでリング状に配置された複数（本例では３個）の内側凸部３０６、並びに外周凸部３０５、内側凸部３０６の間の吸着板２０２上面に配置され円筒または円錐台形状を備えた突起部分であって上端面が内側凸部３０６の内径より小さな径を有した複数の柱状のドット部３０４とを備えている。本例の３個の押上げピン孔２０５は、その上端の開口の中心が静電チャック２０１を上方から見て円形を有した吸着板２０２の中心の周りに、同じまたは同等と見做せる程度に近似した角度を成して、中心から同じまたは同等の半径位置に配置されてる。
【００６５】
複数のドット部３０４は、外周凸部３０５の内側の吸着板２０２上面の全体にわたり各々の距離は必ずしも同じではないが単位面積あたりのドット部３０４の上端面の面積は均等またはこれと見做せる程度に近似した値となるように且つ高さＨ１も同じあるいは同等となるように予め１３００個形成される。さらに、本実施例の吸着板２０２の上面は、ドット部３０４の上端部を除き、外周凸部３０５、内側凸部３０６上端面も含めて誘電体製の材料から構成された表面膜２０６により被覆されている。この状態で、各ドット部３０４同士の間の吸着板２０２の上面も表面膜２０６により被覆され、このドット部３０４同士の間の表面膜２０６の上面は、表面膜２０６を有さないドット部３０４上端面よりも低くされている。
【００６６】
図３では、ドット部３０４の大きさおよび個数は模式化して表示されており、図示されるドット部３０４の個数は実際のものとは異なるものである。外周凸部３０５は、試料３が静電チャック２０１上面に載せられて静電吸着された際に、試料３裏面の外周縁部と外周凸部３０５の上端面とが当接して、両者に吸着力が印加される。試料３裏面と静電チャック２０１上面との間の隙間と外周凸部３０５外周側の処理室内の空間との間をおおよそ気密に区画し、当該隙間に供給されるヘリウム等の熱伝達性を有するガスを隙間内に閉込めて処理室内に漏洩することを抑制する。
【００６７】
図３（ｂ）に示す通り、本例の吸着板２０２はＡｌ２Ｏ３を含むセラミクス材料を焼成させて形成された焼結板であり、外周縁部にリング状に配置され半径方向についての幅Ｗを有した平坦な上端面の高さが吸着板２０２の中央側の部分の上面より高くされた外周凸部３０５と、その内側に配置され径Ｄを有する平坦な円形状の上端面の高さが周囲より高くされた円筒形状を有したドット部３０４を備えている。外周凸部３０５の上面を含む吸着板２０２の上面は、ドット部３０４の上面、側壁面およびドット部２０４の側壁下端部の周囲の吸着板２０２の上面のリング状の領域を除き、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を含むセラミクス製の材料を含んで構成された表面膜２０６に覆われている。
【００６８】
表面膜２０６は外周凸部３０５の上面と内周側の側壁面も覆って配置され、ドット部３０４と外周凸部３０５までの間の吸着板２０２の上面を空けることなく覆っている。このように外周凸部３０５の中央側の吸着板２０２上面を覆う表面膜２０６の上面は高さがドット部３０４の上端面の高さより低くされており、試料３が静電チャック２０１上に載せられて静電吸着された状態で非接触面３０１を構成する。本実施例では図３（ｂ）に示す通りこれらの間の距離はＨ２で表され、ドット部３０４の近傍の吸着板２０２の上面からの高さＨ１より小さくされている。
【００６９】
なお、図３（ｂ）に示される通り、本例では、吸着板２０２内部の外周凸部３０５及びドット部３０４の下方の投影領域には電極１５が配置され、電極１５に供給される直流電力により形成される電荷が外周凸部３０５並びにドット部３０４を通して形成されている。このことにより、これら上面とその上方に載せられる試料３の裏面との間に静電気に拠る押し付け力が作用するように構成されている。
【００７０】
本実施例のドット部３０４の下端部を含んでこれの周囲を囲むリング状の吸着板２０２上面の領域は、吸着膜２２が配置されていない非被覆部３０３となっている。すなわち、円筒形を有するドット部３０４の周囲に配置された表面膜２３は、円筒形のドット部３０４の側壁の下端部から距離を開けて配置されている。このことにより、ドット部３０４の円形の上端面および円筒又は円錐台形状の側壁ならびに下端の周囲の吸着板２０２上面は、試料３が静電チャック２０１に載せられた状態では試料３裏面と接触せず試料３と静電チャック２０１との間の隙間を構成する空間に、試料３が載せられていない状態では処理室内の空間に露出される。
【００７１】
なお、本実施例では、円板形状を有した静電チャック２０１は直径φが２９５ｍｍであり上面の面積は６８３．１ｃｍ２である。また、表面膜２０６により被覆されていない領域７の総面積は、約２２．９ｃｍ２（ドット部４およびドット周辺の酸化イットリウムがコーティングされていない部分の面積×ドット数）であり、静電吸着面の総面積に対する酸化イットリウムの被覆率は約９６．７％である。
【００７２】
本例の吸着膜２０６は、厚さが５μｍのＹ２Ｏ３（酸化イットリウム）がＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。また、ドット部３０４の高さＨ１は１５μｍであり、直径Ｄは１ｍｍにされている。さらに、外周凸部３０５上面を覆う表面膜２０６上面である外周シール部３２表面と外周凸部３０５の中央側の表面膜２０６の非接触面３０１との間の高さの差Ｈ２は、外周シール部３２の段差の高さに等しいものであって、１０μｍとなっている。そして、ドット部３０４上端面とシール部３２上面の上下方向の高さ位置は等しいかこれと見做せる程度に近似したものにされ、換言すれば同一面上に位置するように構成され、ドット部３０４上端面とシール部３２上面は、試料３が静電チャック２０１上に静電吸着された状態で、同様に試料３裏面に当接する。
【００７３】
さらに、ドット部３０４の周囲の表面膜２０６に被覆されていない非被覆部３０３は、その外周端の位置、すなわち、ドット部３０４の外周でこれを囲む表面膜２０６の内周端の径は、ドット部３０４直径の１．５倍以内の範囲にされている。本実施例では、円筒形にされドット部３０４は直径が１ｍｍとなるので、非被覆部３０３の径はφ１．５ｍｍとなる。また、外周凸部３０５の幅Ｗは３ｍｍにされている。
【００７４】
上記の実施例のように、９０％以上の被覆率で酸化イットリウム製の表面膜２０６により酸化アルミニウム製の吸着板２０２の上面が覆われることにより、プラズマ１１に露出された部分は従来技術より著しく低減され、プラズマ１１内の粒子との相互作用により消耗される吸着板２０２の酸化アルミニウムの総量が抑制される。このことにより、酸化アルミニウムとプラズマ１１内の粒子とが作用することによりに真空容器１１内部の処理室内にアルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）等の金属種が拡散することが抑制され、処理対象の試料３に対する金属による汚染が抑制される。
【００７５】
酸化イットリウムはプラズマ１１による消耗は酸化アルミニウムと比して著しく少なく、酸化イットリウムの消耗に伴う処理室内への汚染を生起する原因となる物質の拡散が大幅を低下できる。吸着板２０２上面の表面膜２０６の被覆率が高いほど汚染を抑制する効果は大きくなるが、９０％以上を酸化イットリウムを主成分とする表面膜２０６で被覆することで、十分に金属による汚染を抑制することが可能となる。
【００７６】
金属汚染防止の観点からのみであれば、表面膜２０６はドット部３０４のすべての表面を含み吸着板２０２上面の全てに渡り被覆されることが好ましい。特許文献１，２には、静電チャックの上面の全体を酸化イットリウムで構成することが開示されている。しかし、酸化イットリウムの機械的強度は酸化アルミニウムと比べて著しく低いことが知られており、試料３と静電吸着に伴って当接する箇所に配置された場合には、両者の接触あるいは押し付け力によって局所的に生じる過度な応力に起因して酸化イットリウムが損傷、破損してしまい、その欠片が処理室内に遊離して試料３や他の処理室の内表面に付着して異物を生起してしまう。
【００７７】
特許文献３は、本実施例のドット部３０４に相当する突出部の頂部上面には酸化イットリウムが配置されていない構成が開示されている。この構成によれば、最も大きな応力が形成されると推定される突出部の頂部上面の皮膜が破損することは回避される。しかし、本実施例のドット部３０４の高さＨ１は数μｍから十数μｍの範囲内のものに設定され、且つ吸着板２０２の上面全体で各ドット部３０４の高さＨ１にはバラつきが生じることは実質的に避けられない。この結果として、ドット部３０４の頂部だけでなくドット部３０４によっては頂部上端面近傍の側壁面を構成する部材にも応力が加わることになり、この近傍の側壁面を覆う酸化イットリウムを含む表面膜２０６に破損が生じる虞がある。
【００７８】
本実施例では、この試料３との接触に伴う局所的な応力により表面膜の破損が生じて処理室あるいは試料３の汚染が生起することを抑制するため、ドット部３０４の頂部上面及び側壁面ならびにドット部３０４下端の外周をリング状に囲む吸着板２０２の表面には酸化イットリウムを含んで構成された表面膜２０６が配置されていない。このため、試料３が接触する或いは吸着されることでドット部３０４の頂部上面とその外周縁を囲む近傍の側壁面に生じる応力に起因して表面膜２０６が損傷したり欠損したりして異物の原因となる欠片や粒子が発生することが発生される。
【００７９】
上記の実施例において、ドット部３０４の表面及びその周囲の吸着板２０２上面に酸化イットリウムの表面膜２０６が施されていない非被覆部３０３を形成する工程としては、以下に示す２つの手順が考えられる。
【００８０】
第１の手順では、まず静電チャック２０１の吸着板２０２上面の全体に酸化イットリウムまたはこれを含むセラミクス材料をＰＶＤや溶射法等を用いて被覆する。次に、ドット部２０４およびその周辺の所定の領域の吸着板２２の上面にマスクを設置し、試料３が面する静電吸着面に表面膜２０６を被覆する。その後にマスクを除去し、ドット部３０４およびその周辺部のみが開口したマスクを表面膜２０６が施された上面の全体に施して、サンドブラストまたは研磨剤を用いて研磨してマスクの開口部の表面膜２０６のみを除去する。
【００８１】
第２の手順は、ドット部３０４およびその周辺の吸着板２２上面の部分のみにマスクを施し、吸着板２２上面の全体に酸化イットリウムを含むセラミクス材料をＰＶＤや溶射法等を用いて皮膜を形成し表面膜を２０６を配置する。次に、ドット部３０４およびその周辺の部分を覆って配置したマスクを除去すること表面膜２０６の施されていない非被覆部３０３を形成する。
【００８２】
第１および第２の手順ともに、酸化アルミニウム製の吸着板２２上面に予め形成されたドット部３０４各々の位置に合わせてマスクを配置する必要がある。このため、ドット部３０４の頂部の直径と同一の径のマスクはドット部３０４に対する位置合わせに高い精度が必要となり、製造コストが高くなってしまう。マスクの開口部の径としてドット部３０４の直径の１．５倍程度の尤度があるとマスクの製作およびマスクの配置に伴うコストを抑制でき、さらに製作の歩留まりも向上する。
【００８３】
一方で、表面膜２０６に覆われていない非被覆部３３の面積が、試料３の裏面に面する静電チャック２０１または吸着板２０２の上面の全体の面積の１０％より低くなる（表面膜２０６に被覆されている領域が９０％以上）場合には、上記実施例の汚染や異物を十分に抑制することが判っている。このことから、被覆部３３の外周縁（ドット部３０４周囲を囲む表面膜２０６の内周縁）の径をドット部３０４の下端部の径の１．５倍以内とすることで、表面膜２０６を被覆して静電チャック２０１を製造するコストが抑制される。
【００８４】
図４および５を用いて上記実施例の変形例の構成を説明する。図４は、図１に示す本発明の実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の静電チャックの構成の一部を拡大して模式的に示す縦断面図である。図５は、図１に示す本発明の実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の静電チャックの構成の一部を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【００８５】
図４の例では、ドット部３０４の頂部上面と当該上面の外周縁近傍のドット部３０４の側壁面４０１には、表面膜２０６が施されていない。本例のドット部３０４はその頂部上面と側壁面４０１とが試料３が静電チャック２０１に載せられていない状態で処理室内に、載せられている状態では側壁面４０１が試料３と静電チャック２０１上面との間の隙間の空間に露出されている構成となる。
【００８６】
すなわち、ドット部３０４の側壁表面にはその下端から頂部上面外周より低い所定の高さまでを覆う表面膜２０６の側壁被覆部４０２を備えている。側壁被覆部４０２の上端はその高さがドット部３０４周囲の非接触面３０１の高さより高くされ、且つ当該上端はドット部３０４頂部上面の外周縁との間の距離が開けられており、試料３が静電チャック２０１上に載せられて吸着された状態でも両者が接触しないように構成されている。
【００８７】
さらに、図５に示す変形例は、ドット部３０４の側壁は下端部も含めて表面膜２０６に被覆されており、表面膜２０６の非接触部３０１とドット部３０４側壁とが接する箇所の表面膜２０６の厚さは非接触部３０１と同等にされている例が示されている。
【００８８】
これらの変形例共に、ドット部３０４の平坦に構成された頂部上面の外周縁より低い箇所まで、ドット部３０４の側壁面が表面膜２０６に被覆されている。このことにより、静電チャック２０１の上面全体におけるドット部３０４の頂部上面に高さのバラツキがあることに起因して、試料３が吸着された際のドット部３０４の頂部の変形およびこれに伴うドット部３０４の側壁面曳いてはその下方の当該側壁面を被覆する表面膜２０６と試料３裏面とが接触して接触膜２０６の欠損や割れが生起し汚染や異物が発生することが低減されるという、上記実施例と同様な効果が奏される。これらの変形例では、表面膜２０６の吸着板２０２上面の被覆率は実施例よりも高いため、汚染や異物の発生を抑制する効果はより高くされる。しかし、ドット部３０４の側壁面において表面膜２０６を精密に形成するしなければならず、この達成のためには表面膜２０６を被覆する工程において高い精度でマスクを形成および配置することが必要となり製造コストが高くなる。
【００８９】
上記の例では、ドット部３０４の高さＨ１が１５μｍにされている。これは、ドット部３０４により試料３と静電チャック２０１の非接触面３０１上面とが接触することが抑制されて、試料３に対して静電チャック２０１起因の異物が生起することを抑制される。
【００９０】
しかし、ドット部３０４の高さＨ１が必要以上に高いと試料３と静電チャック２０１曳いては試料台２との間の熱伝達の量や効率が低下してしまい、試料３の温度を調節する性能が低下してしまう。このことから、本実施例においてドット部３０４の高さは好ましくは２０μｍ以下にされる。
【００９１】
また同様に、上記の例では、円筒形または円錐台形を有するドット部３０４の頂部上面の直径が１ｍｍにされている。ドット部３０４の直径が大きいと、表面膜２０６の被覆率を９０％以上にするためにドット部３０４の数を少なくする必要がある。ドット部３０４数が少なくなりドット部３０４同士の間の距離が長くなると、試料３が静電吸着された状態で試料３と表面膜２０６の非接触面３０１とが接触する可能性が高くなり、試料３に対する汚染や異物を抑制する効果が低減してしまう。
【００９２】
発明者らの検討によれば、このような試料３と非接触面３０１との接触を低減するために、ドット部３０４はシール部３０２以外の領域でなるべく均等に配置され、かつ直径が約３００ｍｍの吸着板２０２上面上で３００個程度は必要となることが知見として得られている。この条件と非被覆部３０３の面積を吸着板２２の上面の面積の１０％より低くするためには、ドット部３０４の頂部上面の径を２ｍｍ以下とする必要がある。
【００９３】
さらに、上記の例では、表面膜２０６のシール部３０２および非接触面３０１の厚さは５μｍにされている。この厚さは表面膜２０６の形成するためのコストと表面膜２０６の寿命を両立できることが必要とされ、好ましくは２μｍ〜１０μｍの厚さの範囲内から選択される。また、表面膜２０６はＰＶＤを用いたが、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や溶射といった他の方法を用いても同様な効果があることは言うまでもない。
【００９４】
上記の例では、吸着板２０２として酸化アルミニウムを主材とした材料を用いて焼成された焼結板が用いられている。その内部に配置された電極１５から、試料３が接する上面までの厚さは約２００μｍ〜３００μｍにされている。
【００９５】
よって、表面膜２０６は静電チャック２０１の表面の微小な厚さの層として配置されている。このような構成により、電極１５によりクーロン方式の静電吸着を行う場合には、吸着板２０２を耐電圧特性が高く堆積抵抗率も高い酸化アルミを主材として構成することで、高電圧印加による高い吸着特性を実現でき低リーク電流にともなう残留吸着を効果的に抑制できる。
【００９６】
以上の実施の例によれば、試料３を静電チャック２０１に静電吸着させた際にドット部３０４頂部と試料３の裏面とが当接して当該頂部が変形しても、ドット部３０４を被覆する表面膜２０６が損傷あるいは欠落して試料３に付着して異物となり、試料３の処理の歩留まりが損なわれることが抑制される。さらに、静電チャック２０１上面の表面膜２０６の損傷が低減され静電チャック２０１或いは基材２ａを補修、保守を要する時間の間隔が長くされ、処理の効率が向上する。
【符号の説明】
【００９７】
１…電磁コイル、
２…試料台、
３…試料、
４…上部電極、
５…シャワープレート、
６…ガス導入ライン、
７…上部電極用冷媒流路、
８…放電用高周波電源、
９…放電用高周波電力整合器、
１０…真空容器、
１１…プラズマ、
１２…上部電極絶縁体、
１３…絶縁リング、
１４…静電吸着膜、
１５…電極、
１６…低域通過フィルタ、
１７…直流電源、
１８…ヘリウム供給手段、
１９…冷媒流路、
２０…バイアス用高周波電源、
２１…バイアス用高周波電力整合器、
２２…絶縁板、
２３…絶縁層、
２４…遮蔽板、
２５…サセプタリング、
２６…圧力調整バルブ、
２７…給電経路、
２９…導体板、
３０…ガス通過孔、
３１…コンデンサ、
３２…素子。
２０１…静電チャック、
２０２…吸着板、
２０４…接着層、
２０５…押上げピン孔、
２０６…表面膜、
２０７…熱伝達ガス孔、
３０１…非接触面、
３０２…シール部、
３０３…非被覆部、
３０４…ドット部、
３０５…外周凸部、
３０６…内側凸部。
【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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