(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ空間を囲う真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設置された電極と、前記電極の上面に設けられた静電チャックと、前記電極の外周面上部を囲んで設けられた絶縁部材と、前記電極および前記絶縁部材の周囲に設けられた絶縁性覆部とを具備したプラズマ処理装置において、
前記電極の外周面および前記絶縁部材の外周面と前記絶縁性覆部との間に絶縁性シート部材が設けられており、
前記絶縁部材は前記電極と隣接し、かつ前記電極の上面と同一高さである上向面を備え、
前記静電チャックの外周面は前記上向面上に達しており、
絶縁性接着剤が前記静電チャックの外周面から前記絶縁部材の上向面にかけて塗布されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記絶縁部材は、中央開口部を有する第１部材および第２部材を備え、
前記第１部材は、内周面が前記静電チャックの外周面より広く、
前記第２部材は、内周面が前記静電チャックの外周面より狭く、且つ外周面が前記第１部材の内周面と嵌合可能に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第２部材の下端部分が前記第１部材の下に鍔状に張り出して形成されており、
前記電極の外周面および前記第２部材の外周面と前記絶縁性覆部との間に前記絶縁性シート部材が設けられている
ことを特徴とする請求項２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】
この発明は、プラズマ成膜装置やプラズマエッチング装置などのプラズマ処理装置（プラズマリアクタ）に関し、ＩＣ（半導体デバイス）やＬＣＤ（液晶表示パネル）あるいはＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）など高精度の製造工程においてウエハやパネル等を処理対象としてプラズマ処理すなわちプラズマ反応に基づく処理を行わせるのに好適なプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
真空チャンバ内でプラズマ雰囲気に被処理物を曝して行われるプラズマ処理として、エッチングや，アッシング，プラズマＣＶＤなどが挙げられる。そして、これらの処理に用いられるプラズマ処理装置の典型例としては、対向電極となる一対の平行平板を設けておいてこれらの平行平板間にプラズマ処理空間を形成してシリコンウエハ等の被処理物にエッチング処理を行ういわゆる平行平板形エッチャー（ＲＩＥ）や成膜処理を行う平行平板形ＰＣＶＤ等が知られている。
【背景技術】
【０００３】
図５（ａ）に装置全体の概要構成についての縦断模式図を示したが、平行平板形のプラズマ処理装置は、一対の平行平板が真空チャンバ内に設けられていて、両平板間に形成されたプラズマ処理空間にプラズマを発生させ又は導入するとともにそのプラズマ処理空間内に所定の処理ガス等も導入する。そして、プラズマ処理空間にてプラズマ反応を行わせ、これによってプラズマ処理空間内の被処理物表面に対してエッチング処理等を施すようになっている。
【０００４】
エッチャーを例に詳述すると、この装置は、真空チャンバ本体部２の上に真空チャンバ蓋部３が開閉可能に取着された真空チャンバを備えており、プラズマ処理の対象物であるウエハ１が平板状をしていることから、水平に置かれたカソード部４０が真空チャンバ本体部２内のほぼ中央に設けられ、このカソード部４０の上面が平坦に形成されていて、ウエハ１を乗載しておくことが可能なようになっている。真空チャンバ本体部２の内底中央には筒状のローアーサポート４０ａが貫通して立設されており、カソード部４０はこのローアーサポート４０ａの上端に固着して支持されており、これらによって構成された被処理物支持体は、真空チャンバ内に植設され上面が処理対象板状体を乗載可能に形成されたものとなっている。
【０００５】
真空チャンバ蓋部３内のほぼ中央であってカソード部４０の上方にはアノード部１１が筒状のアッパーサポート１１ａによって真空チャンバ蓋部３に垂設されており、アノード部１１とカソード部４０とを互いに対向した電極としてＲＦ電源３１によって４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚ程度の高周波が印加されると所定の真空圧の下でアノード部１１とカソード部４０との間にプラズマが発生する。そこに、所定の処理ガスＡがアノード部１１等を介して供給されるとカソード部４０上面に載置されたウエハ１にガス状態等に応じたプラズマ処理がなされる。これにより、アノード部１１の下面とカソード部４０の上面との間にプラズマ処理空間１３が形成され、そこに置かれたウエハ１の表面に対してプラズマ処理が施されるようになっている。
【０００６】
真空チャンバ本体部２には真空チャンバ内ガスを吸い出して適度な真空度を保つために内外貫通した吸引口２ａが加工形成され、この吸引口２ａに対し順にゲートバルブ４ａ、可変バルブ４、真空ポンプ５が連結されている。ゲートバルブ４ａは保守時等に仕切るための手動弁であり通常動作時には開状態にされる。これとターボポンプ等の真空ポンプ５とに介挿された可変バルブ４は、バルブ開度を可変駆動するモータ等が付設されていてこれを電気信号で制御することで遠隔制御可能な通過流体の可変絞りとして機能する。そして、図示しない適宜のＰＩＤ制御回路等の制御に従って可変バルブ４による絞り量が可変駆動されることで、真空チャンバ内の真空圧がプラズマ処理に適した設定圧力になるように自動制御される。
【０００７】
このような処理に際しては、均一な処理結果を得るために、プラズマ処理空間１３の真空圧だけでなく、ウエハ１の温度や電位なども適宜の設定値に維持する必要がある。そこで、真空チャンバ内のプラズマ処理空間等に設置される電極の表面のうち被処理物が乗載されるところに、すなわち図５の例で言えばカソード部４０の上面に、ウエハ１をカソード部４０側へ静電引力によって引きつける静電チャック５０が、薄く広がった膜状に設けられる（図５（ｂ）参照）。
【０００８】
また、カソード部４０の主体はアルミニウム等で形成された電極導体４１であるが、これは良導体であるうえ高周波が印加されているのでプラズマに直接曝されると異常放電が発生することから、電極導体４１の底面および側面は石英等の絶縁カバー部４２で囲われ、その絶縁カバー部４２の外面はアルミニウム等のシールドカバー４３で覆われる（図５（ｂ）参照）。さらに、電極導体４１の上面のうち静電チャック５０からはみ出たところ、即ち静電チャック５０の周りを囲むところにも、石英等の絶縁リング４４（絶縁部材）が設けられる。
【０００９】
そして、ウエハ１が図示しないゲート等を介してカソード部４０の上に搬入され、また真空引きがなされるとともに、静電チャック５０が、絶縁性給電孔５１ｂにて絶縁されて電極導体４１を貫通する給電線５１ａを介して外部のバイアス電源５１から、静電引力の源となる直流高電圧を印加される。そうすると、ウエハ１はカソード部４０に密着して保持される。さらに、プラズマ処理空間１３にプラズマが形成されるとともに、シールドカバー４３が接地され、電極導体４１が給電線３１ａを介してＲＦ電源３１から高周波を印加されると、ウエハ１にプラズマが作用する際に、ウエハ１の上面に対してほぼ一様に作用する。
【００１０】
このようなプラズマ処理装置、すなわち、プラズマ空間１３を囲う真空チャンバ２，３と、この真空チャンバ内に設置された電極４０と、この電極の表面に設けられた静電チャック５０と、この静電チャックの周囲に設けられた絶縁部材４４と、電極４０の導体４１および絶縁部材４４の周囲に設けられた絶縁性覆部４２とを具備したプラズマ処理装置については、カソード部４０における静電チャック５０の設け方に着目すると、静電チャック５０を接着剤で電極導体４１に接着するもの（以下、接着式と呼ぶ）や、電極導体（４１）に静電チャック（５０）を溶射してから研磨して形成するもの（以下、非接着式と呼ぶ）などが挙げられる。
【００１１】
これらのうち非接着式のものは、静電チャック（５０）が、研磨可能な絶縁物だけでできていて、バイアス電源（５１）からの高電圧の印加される電極導体（４１）と一体になってウエハ１の保持力を発揮するようになっていることから、静電チャック（５０）と絶縁リング（４４）とを同時に研磨して両者の上面を揃えることが可能である。そして、これを利用して、ウエハ１の辺縁部分を絶縁リング（４４）の表面に直接密着させた状態で静電吸着することで、静電チャック（５０）がプラズマに曝されないようにすることも提案されている。（下記特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−２９３５３９号公報
【００１２】
これに対し、接着式のものは、静電チャック５０が、バイアス電源５１からの高電圧を直接印加されるようになっており（図５（ｂ）参照）、高周波を印加される電極導体４１を介さないで良いことから、分離性・制御性等が高いと言えるが、ウエハ１を静電チャック５０で保持したときにそのウエハ１の辺縁部分が絶縁リング４４の表面に直接密着するようにはなっていない。すなわち、接着式の従来構造は、カソード部４０のうち辺縁部分（図５（ｂ）におけるＸ部分）の縦断面模式図を図６に示したが、次のようになっている。なお、図示に際し、電極導体４１や絶縁リング４４の表面を指す符号４１ｂ〜４１ｄ，４４ａ〜４４ｄは、それぞれの断面内に記入した。また、薄い静電チャック５０は、層構造を明示するために、特に厚みを持たせて図示した。
【００１３】
この静電チャック５０は（図６参照）、銅箔等の良電導体膜からなる導電層５３を、ポリイミドフィルム等の絶縁性樹脂シートからなる上部絶縁層５２および下部絶縁層５４で上下から挟み、中間接着層５５で張り合わせたものである。その厚さは数十μｍ〜１５０μｍ〜数百μｍであるが、その広がりは、直径が数十ｍｍ〜３００ｍｍ〜数百ｍｍの円形や、対角が数十ｃｍの長方形などに及ぶものである。具体的には、処理対象のウエハ１より直径が２〜４ｍｍ程度小さくなるよう、即ち広さが狭くて外周面が１〜２ｍｍ内寄りになるように作られる。しかも、導電層５３は、外周面が露出しないよう、絶縁層５２，５４より更に１〜２ｍｍ小さくなっている。そして、この静電チャック５０は、エポキシ樹脂等の接着剤からなる下部接着層５６を介在させて電極導体４１の上面４１ｂに接着されるとともに、導電層５３に給電線５１ａが接続されることで、カソード部４０に組み込まれる。
【００１４】
また、電極導体４１には、静電チャック５０を囲む角部のところに絶縁リング４４を装着しうるように、上面の辺縁部分が削り落とされて、上面４１ｂと直交する側面に当たる小径外周面４１ｃと、絶縁カバー部４２の内面に対向する大径外周面４１ｄとが形成され、電極導体４１は外周部分に段の付いた形状のものとなる。そして、小径外周面４１ｃの径は、静電チャック５０の径と一致させられ、大径外周面４１ｄの径は、熱膨張率の差や組立時の挿抜などを考慮して、絶縁カバー部４２の径より僅かに小さくされる。
【００１５】
一方、絶縁リング４４は、外周面４４ｄの径が電極導体４１の大径外周面４１ｄに一致させられるとともに、小径内周面４４ｃの径が小径外周面４１ｃに対応してそれより僅かに大きめにされて、環状に形成されるが、内周面上部の角部分が削り落とされて、内周部分に段の付いた形状のものとなる。そして、この段差部における大径内周面４４ａは、ウエハ１の位置ずれ規制等を考慮してウエハ１の径よりも大きな径に形成され、その段差部における中段上向面４４ｂは、静電チャック５０の最上面より低く且つ電極導体４１の上面４１ｂより高くなるように形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、このような従来の静電チャック接着式のプラズマ処理装置では、被処理物１とその下に潜り込んだ絶縁部材４４の内口面４４ａ，４４ｂとの間に僅かな隙間が残ることから、その隙間にプラズマやそのラジカル成分が多少なりとも侵入するので、静電チャック５０の外側面、特に導電層５３周りの中間接着層５５が浸食される。導電層５３が露出するとそこに異常放電が発生するので、これを阻止するためには、静電チャック５０の広さを被処理物１より狭くし尚かつ導電層５３の広さを静電チャック５０全体より狭くしなければならない。
【００１７】
また、電極導体４１の外側面４１ｃと絶縁部材４４の内口側面４４ｃとの間や、電極導体４１及び絶縁部材４４の最外側面４１ｄ，４４ｄと絶縁性覆部４２の内側面との間にも、僅かな隙間が残ることから、やはりプラズマ等が侵入することもあるので、電極導体４１の外側面４１ｄに至る異常放電を完全に防止するのは困難である。そして、これらはプラズマ処理の均一性を損なわせる要因となる。
【００１８】
そこで、電極４０における電極導体４１や導電層５３に関し、如何にしてその絶縁性能を強化するかが、技術的な課題となる。しかも、静電チャック接着式の場合、接着層５６の存在や絶縁層５２の薄さなどの諸事情により、特開平８−２９３５３９号公報記載の発明の如く被処理物１が絶縁部材４４の表面に直接密着するよう静電チャック５０及び絶縁部材４４の同時研磨を行うことは、困難である。このため、静電チャック５０の最上面と絶縁部材４４の内口上面４４ｂとの高さが一致しなくても良い別の手段を案出する必要がある。
【００１９】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電極の絶縁が良いプラズマ処理装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第５の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００２１】
［第１の解決手段］
第１の解決手段のプラズマ処理装置は、プラズマ空間を囲う真空チャンバと、この真空チャンバ内に設置された電極と、この電極の表面に接着して設けられた静電チャックと、この静電チャックの周囲に設けられ（前記電極のうちの導体部分すなわち電極導体に対してもその外側面を部分的に囲むようになっ）た絶縁部材とを具備したプラズマ処理装置において、前記静電チャックの辺縁部が前記絶縁部材に接着されていることを特徴とする。
【００２２】
ここで、上記の「静電チャック」は、薄く形成された絶縁層等からなる物であり、それが「電極の表面に接着して」とは、接着剤を介在させて取り付けられ、という意味であり、鍍金や溶射は該当しない。
【００２３】
このような第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、電極導体の外側面と絶縁部材の内口面との隙間が静電チャック又は接着剤によって完全に覆われプラズマ空間から確実に遮断される。また、静電チャックの辺縁部が接着剤によって補強されるのでその外側面の絶縁能力やプラズマ耐性も強化される。特に、その部分の接着剤にプラズマ耐性のあるものを用いた場合、さらなる強化を図ることができる。
【００２４】
これにより、電極における静電チャック周囲についての絶縁性が向上することとなる。なお、静電チャックを絶縁部材に接着するという手段は、静電チャックを電極導体に接着するという手段と同類の技術であり、静電チャックと絶縁部材とを同時研磨するといった異質の困難性を伴わない。したがって、この発明によれば、電極の絶縁が良いプラズマ処理装置を実現することができる。
【００２５】
［第２の解決手段］
第２の解決手段のプラズマ処理装置は、上記の第１の解決手段のプラズマ処理装置であって、前記静電チャックの辺縁部が前記絶縁部材の表面上に達していることを特徴とする。
【００２６】
このような第２の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、辺縁部が絶縁部材の表面上に達した静電チャックは、面積が拡大していて、被処理物との接触面積が増えているので、逆に言えば被処理物のうち電極と接触しない状態で浮いている部分が少なくなっているので、電極と被処理物との熱伝達が辺縁部まで一様に行われる。これにより、プラズマ処理の均一性に大きな影響を与える被処理物の熱分布一様性も高まることとなる。したがって、この発明によれば、電極の絶縁が良いうえに熱分布も一様なプラズマ処理装置を実現することができる。
【００２７】
［第３の解決手段］
第３の解決手段のプラズマ処理装置は、上記の第２の解決手段のプラズマ処理装置であって、前記静電チャックは、（導電層とこれを挟む絶縁層などからなり、前記）絶縁層に挟まれた（前記）導電層が前記電極の静電チャック接着面と同じ又はそれを越えた広さを有しているものであることを特徴とする。
【００２８】
このような第３の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、静電気の貯められる導電層が広くなっているので、被処理物に対する吸引力が強化される。また、静電気の作用する範囲である導電層によって高周波の作用する範囲である電極の静電チャック接着面が完全にカバーされる。これにより、静電気の電界による高周波の電界への影響も広い範囲で一様になる。したがって、この発明によれば、電極の絶縁および熱分布の一様性が良いことに加えて、プラズマ処理の均一性に大きな影響を与える電界分布の一様性も良いプラズマ処理装置を実現することができる。
【００２９】
［第４の解決手段］第４の解決手段のプラズマ処理装置は、上記の第１〜第３の解決手段のプラズマ処理装置であって、前記絶縁部材は、内口が前記静電チャックより広い第１部材と、内口が前記静電チャックより狭く且つ（外側面の一部又は全部が）前記第１部材（の内口）と嵌合可能に形成された第２部材とを具えたものであることを特徴とする。
【００３０】
ここで、絶縁部材は打ち抜きや穿孔等によって中央部分に貫通開口が形成され環状や四角枠状の辺縁部分だけが残されるが、上記の「内口」とは、その貫通開口を意味する。
【００３１】
このような第４の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、静電チャックより狭い第２部材がその下に潜り込んで接着される。そして、これによって電極導体の外側面と絶縁部材の内口面との隙間が封印される。また、静電チャックより広い第１部材は、第２部材に嵌合されてその露出面の大部分を覆う一方、静電チャックを損傷すること無く着脱される。これにより、静電チャックと共に電極に固定される第２部材に生じるプラズマ損傷を最小限に抑えるとともに、大きなプラズマ損傷を受ける第１部材を簡単に取り替えることが可能となる。したがって、この発明によれば、電極の絶縁が良いうえに絶縁部材の保守も容易なプラズマ処理装置を実現することができる。
【００３２】
［第５の解決手段］
第５の解決手段のプラズマ処理装置は、プラズマ空間を囲う真空チャンバと、この真空チャンバ内に設置された電極と、この電極の（うち特に導体部の）表面に接着して設けられた静電チャックと、この静電チャックの周囲に設けられた絶縁部材と、前記電極の導体部および前記絶縁部材の周囲に設けられた絶縁性覆部とを具備したプラズマ処理装置において、前記電極の導体部の外側面および前記絶縁部材の外側面（の一部又は全部）を覆う絶縁性シート部材が設けられていることを特徴とする。
【００３３】
ここで、上記の「シート部材」は、薄板状や，箔状，布状，紙状，フィルム状などの薄物に形成されたものをいい、絶縁部材の外側面に良く適合するよう絶縁部材より柔らかいのが望ましい。
【００３４】
このような第５の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、絶縁部材と絶縁性覆部との隙間から侵入したプラズマが電極導体と絶縁性覆部との隙間に至ったときでも、電極導体の外側面が絶縁性シート部材によって覆われており更に電極導体と絶縁部材との隣接部も絶縁性シート部材によって覆われているので、電極導体の外側面についても異常放電の発生が防止される。なお、強いプラズマは絶縁性覆部によって電極導体の外側面から遠ざけられるので、絶縁性シート部材は、薄くても、電極導体の外側面までやっと到達したような弱いプラズマには充分耐えられる。
【００３５】
これにより、絶縁部材や電極導体を絶縁性覆部に圧入等しないでも、それらの隙間に異常放電が生じることは無くなるので、電極における導体の外側面についての絶縁性が向上することとなる。したがって、この発明によれば、電極の絶縁が良いプラズマ処理装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、電極導体の外側面と絶縁部材の内口面との隙間が完全に覆われるようにしたことにより、電極における静電チャック周囲についての絶縁性が向上して、電極の絶縁が良いプラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【００３７】
また、本発明の第２の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、被処理物と電極との非接触面積が少なくなるようにしたことにより、熱分布の一様性も向上させることができたという有利な効果を奏する。
【００３８】
さらに、本発明の第３の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、高周波の電界範囲が静電気の電界範囲でカバーされるようにしたことにより、電界分布の一様性も向上させることができたという有利な効果が有る。
【００３９】
また、本発明の第４の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、絶縁部材を第１，第２部材に分割して、静電チャックと共に電極に固定される第２部材に生じるプラズマ損傷を最小限に抑えるとともに、大きなプラズマ損傷を受ける第１部材を簡単に取り替えられるようにしたことにより、電極の絶縁が良いうえに絶縁部材の保守も容易なプラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００４０】
また、本発明の第５の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、強いプラズマにも耐える絶縁性覆部に加えて、隙間に侵入したプラズマを遮断する絶縁性シート部材も設けたことにより、電極における導体の外側面についての絶縁性が向上して、電極の絶縁が良いプラズマ処理装置を実現することができたという有利な効果が有る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明のプラズマ処理装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１実施例〜第４実施例により説明する。第１実施例は、上記の第１，第２，第５解決手段を具現化したものであり、第２実施例は、それに加えて上記の第４解決手段も具現化したものであり、第３，第４実施例は、さらに上記の第３解決手段も具現化したものである。なお、背景の技術の欄において既述したこと及び図５は各実施例についても共通しており、各実施例に対する図１〜図４の図示に際し従来例における図６と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、その重複する再度の説明は割愛し、以下、従来例との相違点を中心に説明する。
【実施例１】
【００４２】
本発明のプラズマ処理装置の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、その下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図であり、従来例の図６と対比されるものである。この図１に示したプラズマ処理装置のカソード部４０（電極）が図６のそれを相違するのは、静電チャック５０の径が大きくなった点と、絶縁性接着剤５７が付加された点と、絶縁テープ４５が追加された点である。
【００４３】
静電チャック５０は、電極導体４１の上面４１ｂより広く形成されて、小径外周面４１ｃから１〜２ｍｍ突き出し、小径外周面４１ｃと絶縁リング４４の小径内周面４４ｃとの隙間を越えて中段上向面４４ｂの上まで延びている。また、静電チャック５０がその隙間のところで曲がったり段差を生じたりしないように、予め、電極導体４１の上面４１ｂと絶縁リング４４の中段上向面４４ｂとが、研磨等によって同一高さに仕上げられるが、その加工は、静電チャック５０の接着前に行われるので、精度が良く作業も楽である。これにより、カソード部４０は、静電チャックの辺縁部が絶縁部材の表面上に達したものとなっている。
【００４４】
この静電チャック５０を電極導体４１の上面４１ｂに接着する際には、下部接着層５６も絶縁リング４４の中段上向面４４ｂ上まで拡張して、静電チャック５０を中段上向面４４ｂにも同時に接着する。さらに、静電チャック５０の外周面にはそこから中段上向面４４ｂとの隅部にかけて絶縁性接着剤５７を塗る。その際、絶縁性接着剤５７が静電チャック５０の最上面を越えないように留意する。この絶縁性接着剤５７は、下部接着層５６と同じエポキシ樹脂系の接着剤でも良いが、それよりもプラズマ耐性の優れた絶縁性接着剤たとえばシリコン系接着剤などが好ましい。これにより、カソード部４０は、静電チャックの辺縁部が絶縁部材に接着されたものとなっている。
【００４５】
絶縁テープ４５は、厚さ５０μｍ〜２００μｍ程度の薄膜であり、電気絶縁性に優れたポリスチレンフイルムや、ポリイミドシート、プラズマ耐性にも優れたシリコン樹脂フィルム等が用いられる。電極導体４１に絶縁リング４４及び静電チャック５０が装着されたものの外周面４１ｄ，４４ｄに対し、絶縁テープ４５をぴったりと巻き付けておき、それから、絶縁テープ４５が絶縁カバー部４２と干渉して傷つかないように留意しつつ、電極導体４１等を絶縁カバー部４２に挿着させる。これにより、カソード部４０は、電極の導体部の外側面および絶縁部材の外側面が絶縁性シート部材で覆われるとともに、絶縁性覆部によって囲まれたものとなっている。
【００４６】
このような構成のプラズマ処理装置を用いてウエハ１に対するプラズマ処理を行った場合、プラズマ処理空間１３からウエハ１の外周面と絶縁リング４４の大径内周面４４ａとの隙間を通ってウエハ１の裏面下へ一部のプラズマが侵入したとしても、そのプラズマはそれ以上の進行を絶縁性接着剤５７によって阻止される。しかも、例え絶縁性接着剤５７に損傷を与えて破ったとしても、その奥の静電チャック５０の外周面や辺縁部によって阻止される。そして、絶縁性接着剤５７の破れをくぐり抜けて静電チャック５０に達するプラズマは、僅かな量しかないうえ、途中の衝突等で大半のエネルギーを喪失しているので、もはや静電チャック５０を突き破るパワーが無い。なお、図１では、静電チャック５０と中段上向面４４ｂとの重なりしろよりも静電チャック５０の厚みの方が大きく見えるが、実際には逆であり、重なりしろが約１ｍｍであるのに対し、厚みは約１５０μｍである。  こうして、電極導体４１の小径外周面４１ｃは、プラズマ処理空間１３から確実に絶縁されるので、プラズマに曝され無いで済む。
【００４７】
また、絶縁リング４４の外周面４４ｄ及び電極導体４１の大径外周面４１ｄと絶縁カバー部４２の内周面との隙間に、プラズマ処理空間１３から、プラズマが侵入した場合、そのプラズマは、外周面４４ｄに張り付いた絶縁テープ４５と絶縁カバー部４２との狭い間隙で急速にエネルギーを失い、大径外周面４１ｄと絶縁カバー部４２との隙間に達したとしても、もはや、大径外周面４１ｄに張り付いた絶縁テープ４５に損傷を与えて突き破るだけのパワーは無い。こうして、電極導体４１の小径外周面４１ｃも、プラズマ処理空間１３から確実に絶縁されるので、プラズマに曝され無いで済む。
【００４８】
さらに、ウエハ１の辺縁部に熱が貯まった場合、従来は静電チャック５０の外周すなわち小径外周面４１ｃの直上までウエハ１内を伝わってから静電チャック５０そして電極導体４１へと至る経路に熱伝達が集中していたのに対し、図１の新たな構造の下では小径外周面４１ｃより近い中段上向面４４ｂの上方で速やかにウエハ１から静電チャック５０に移りそれから斜めに上面４１ｂへ至る経路にも熱伝達が分散する。なお、電極導体４１を介してウエハ１を加熱する場合も、熱流の向きが逆になる以外、同様である。こうして、ウエハ１における熱分布の一様性が向上し、ウエハ１は温度が一層均一となる。
【実施例２】
【００４９】
本発明のプラズマ処理装置の第２実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図２は、その下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図であり、上述の図１と対比されるものである。この図２に示したプラズマ処理装置のカソード部４０（電極）が図１のそれと相違するのは、絶縁部材として絶縁リング４４に加えて絶縁リング４６も組み込まれている点である。
【００５０】
絶縁リング４４は、小径内周面４４ｃが静電チャック５０及び絶縁性接着剤５７の外まで広げられて、静電チャック５０の接着対象では無くなる。そして、小径内周面４４ｃと電極導体４１の小径外周面４１ｃとの間には、環状の絶縁リング４６が先に装着される。この絶縁リング４６は、絶縁リング４４同様に石英等の絶縁物からなり、下端部分が絶縁リング４４の下に潜り込むよう鍔状に張り出して形成され、最上面が電極導体４１の上面４１ｂと同じ高さになるよう同時研磨される。そして、この最上面に対し静電チャック５０の辺縁部が下部接着層５６及び絶縁性接着剤５７にて接着される。
【００５１】
また、絶縁リング４４と絶縁リング４６は、絶縁リング４６の外周面が絶縁リング４４の小径内周面４４ｃより僅かに細くなるよう形成される。これらは、いずれも絶縁材からなり、熱膨張率が同じか近似したものなので、ほとんど隙間ができない状態で嵌合する。これにより、絶縁リング４４は、静電チャックの周囲に設けられた絶縁部材のうち内口が静電チャックより広い第１部材となっている。また、絶縁リング４６は、内口が静電チャックより狭く且つ第１部材と嵌合可能に形成された第２部材となっている。
【００５２】
このような構成のプラズマ処理装置の場合、プラズマ処理空間１３からウエハ１の外周面と絶縁リング４４の大径内周面４４ａとの隙間を通ってウエハ１の裏面下へ侵入したプラズマは、上述したように絶縁性接着剤５７等によって電極導体４１の小径外周面４１ｃへの進行を阻止される。また、絶縁リング４６と絶縁リング４４との隙間に侵入するプラズマは、その隙間が狭いので、ほんの僅かに過ぎないうえ、小径内周面４４ｃに沿って進むうちに速やかにエネルギーを喪失する。しかも、小径内周面４４ｃの終端には絶縁リング４６が張り出しているので、例え絶縁リング４４の裏面下まで侵入したとしても、もはや異常放電を引き起こすパワーは無い。
【００５３】
そして、プラズマ処理を繰り返すうちに、プラズマに直接曝される絶縁リング４４の損傷が酷くなると、これを交換する必要が生じることもある。その場合、先ず電極導体４１等を絶縁カバー部４２から取り外し、次に絶縁テープ４５を取り去る。それから、絶縁リング４４を上方へ引き上げると、絶縁リング４６や静電チャック５０を電極導体４１に残したままで、絶縁リング４４が電極導体４１から外れる。その後は、逆の手順で、新しい絶縁リング４４を電極導体４１に装着し、それらに絶縁テープ４５を巻き付け、最後にそれらを絶縁カバー部４２へ挿着する。  こうして、静電チャック５０を損なうことなく、絶縁リング４４を取り替えることができる。なお、絶縁リング４６は、絶縁リング４４と異なり、プラズマに直接曝されないので、ほとんど傷まない。
【実施例３】
【００５４】
本発明のプラズマ処理装置の第３実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、その下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図であり、上述の図２と対比されるものである。この図３（ａ）に示したプラズマ処理装置のカソード部４０（電極）が図２のそれと相違するのは、静電チャック５０の径が更に大きくなった点である。
【００５５】
静電チャック５０は、その径がウエハ１の径より大きくて、ウエハ１より広くなり、外周面が絶縁リング４４の大径内周面４４ａに届きそうなところまで延びている。また、これに対応して、絶縁リング４４の小径内周面４４ｃも広がって大径内周面４４ａと同化し、絶縁リング４６の小径外周面４１ｃもほぼ同じだけ広がっている。さらに、静電チャック５０内の導電層５３が、小径外周面４１ｃと同じところまで広がっている。なお、この導電層５３は、それ以上に広げても良いが、ウエハ１よりは或る程度狭いところに止められる。そして、静電チャック５０のうち絶縁リング４６の上に延びた部分における中間接着層辺縁部５５ａ及び下部接着層辺縁部５６ａには、プラズマ耐性に優れたシリコン系接着剤等の絶縁性接着剤５７が用いられる。これにより、静電チャック５０は、絶縁層に挟まれた導電層が電極の静電チャック接着面と同じ又はそれを越えた広さを有したものとなっている。
【００５６】
このような構成のプラズマ処理装置の場合、プラズマ処理空間１３からウエハ１の外周面と絶縁リング４４の大径内周面４４ａとの隙間を通って侵入したプラズマは、静電チャック５０によって電極導体４１の小径外周面４１ｃへの進行を阻止される。例え、１５０μｍ程度の薄い静電チャック５０を破って、そこに欠損孔５８等を開けたとしても、その奥の絶縁リング４６によって阻止される（図３（ｂ）参照）。しかも、欠損孔５８から向きを変えて導電層５３や電極導体４１のところまで進むには、１ｍｍ以上の絶縁性接着剤５７等を破らなければならないので、これも阻止される。こうして、電極導体４１の小径外周面４１ｃや静電チャック５０の導電層５３は、プラズマ処理空間１３から確実に絶縁されるので、プラズマに曝され無いで済む。
【００５７】
また、ＲＦ電源３１から電極導体４１に高周波が印加されると、その高周波に対応した交番電界が電極導体４１の上面４１ｂから静電チャック５０及びウエハ１を経てプラズマ処理空間１３のプラズマへ及ぶが、導電層５３が上面４１ｂより狭くないので、バイアス電源５１から導電層５３に印加された高電圧による静電界が上面４１ｂの範囲でほぼ一様になっていることから、交番電界と静電界との重畳した電場がその広い範囲に亘って一様となる。こうして、プラズマに影響する電界の一様な範囲が広がるので、ウエハ１に対するプラズマ処理の均一性も向上する。
【実施例４】
【００５８】
本発明のプラズマ処理装置の第４実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図４は、その下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図であり、上述の図３と対比されるものである。この図４（ａ）に示したプラズマ処理装置のカソード部４０（電極）が図３のそれと相違するのは、絶縁リング４６の下端部分の鍔状張出が電極導体４１の大径外周面４１ｄと同じところまで広がっている点と、絶縁テープ４５が電極導体４１から絶縁リング４６までに止められて絶縁リング４４には掛からないようになった点である。
【００５９】
このような構成のプラズマ処理装置の場合、絶縁リング４４を着脱させるには、単に絶縁リング４４だけを上下させれば良い（図４（ｂ）参照）。その際に、電極導体４１を挿抜したり、絶縁テープ４５を張り替えたりする必要も無い。このように、静電チャック５０の周囲に設けられた絶縁部材を、電極導体４１の厳密な絶縁を担う絶縁リング４６と、この絶縁リング４６がプラズマへ露わに曝されるのを一応防止する絶縁リング４４とに分割したことにより、絶縁部材の交換等の保守作業も充分に容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１実施例について、下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の第２実施例について、下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の第３実施例について、下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図である。
【図４】本発明のプラズマ処理装置の第４実施例について、下部電極のうち辺縁部分の縦断面模式図である。
【図５】静電チャックを具えたプラズマ処理装置について、その一般的な構造を示す縦断面模式図であり、（ａ）が真空チャンバの全体図、（ｂ）が静電チャックを装着した下部電極である。
【図６】従来のプラズマ処理装置における下部電極の辺縁部分についての縦断面模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    ウエハ（処理対象板状体、試料、被処理物）
２    真空チャンバ本体部（真空チャンバ）
２ａ      吸引口
３    真空チャンバ蓋部（真空チャンバ）
４    可変バルブ（可変絞り、圧力制御機構、圧力制御手段）
４ａ  ゲートバルブ（仕切弁）
５    真空ポンプ
１１  アノード部（平行平板の一方、上部電極）
１１ａ    アッパーサポート
１３  プラズマ処理空間
３１  ＲＦ電源（高周波電源）
３１ａ    給電線（導電線）
４０  カソード部（平行平板の他方、下部電極、被処理物乗載用電極）
４０ａ    ローアーサポート
４１      電極導体（板状良導体、電極の導体部）
４１ｂ        上面（上向面、表面、静電チャック接着面）
４１ｃ        小径外周面（外側面）
４１ｄ        大径外周面（外側面）
４２      絶縁カバー部（電極導体周囲の絶縁性覆部）
４３      シールドカバー（接地部）
４４      絶縁リング（静電チャック周囲の絶縁部材、着脱部、第１部材）
４４ａ        大径内周面（内腔面、内口側面）
４４ｂ        中段上向面（静電チャック接着面・到達面、内口上面）
４４ｃ        小径内周面（内腔面、内口側面）
４４ｄ        外周面（外側面）
４５  絶縁テープ（プラズマ耐性フィルム、間隙内の絶縁性シート部材）
４６  絶縁リング（静電チャック周囲の絶縁部材、固定部、第２部材）
５０  静電チャック
５１      バイアス電源（直流高電圧電源）
５１ａ        給電線（導電線）
５１ｂ        給電孔（導電線絶縁部）
５２      上部絶縁層（基板側絶縁層、被処理物乗載側絶縁層）
５３      導電層（中間層）
５４      下部絶縁層（電極側絶縁層、電極導体接着側絶縁層）
５５      中間接着層（導電層と上下絶縁層との接着層）
５５ａ        中間接着層辺縁部（静電チャック拡大部）
５６      下部接着層（静電チャックと電極導体との接着層）
５６ａ        下部接着層辺縁部（静電チャック拡大部）
５７  絶縁性接着剤（プラズマ耐性接着剤、静電チャック側周面被覆部材）
５８  欠損孔（欠落穴、プラズマ破損部）
【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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【図６】
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