(57)【要約】      （修正有）【課題】載置台とフォーカスリングとの間の隙間をなくし、プラズマの回り込みによる載置台側壁の損傷、及び被処理基板へのパーティクルの付着を回避することができるフォーカスリングを提供する。【解決手段】ウエハＷを収容してプラズマ処理を施す収容室１１と、収容室１１内に設けられ、ウエハＷを載置する静電チャック２７とを有するプラズマ処理装置１０の静電チャック２７の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリング２９であって、環状の周方向に沿って２分割されたフォーカスリング片の組合せ体からなり、フォーカスリング片を、それぞれフォーカスリング２９の中心に向かって付勢するＯリング２９ｄを設けたフォーカスリング。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、を有するプラズマ処理装置の前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングであって、
前記環状の周方向に沿って複数に分割されたフォーカスリング片の組合せ体からなり、前記複数のフォーカスリング片を、それぞれフォーカスリングの中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたことを特徴とするフォーカスリング。
【請求項２】
基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、を有するプラズマ処理装置の前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングであって、
前記フォーカスリングは、環状の上部材及び下部材からなり、前記上部材が、前記環状の周方向に沿って複数に分割された上部材片の組合せ体からなり、前記複数の上部材片を、それぞれ上部材の中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたことを特徴とするフォーカスリング。
【請求項３】
基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、を有するプラズマ処理装置の前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングであって、
前記フォーカスリングは、環状の上部材及び下部材からなり、前記下部材が、前記環状の周方向に沿って複数に分割された下部材片の組合せ体からなり、前記複数の下部材片を、それぞれ下部材の中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたことを特徴とするフォーカスリング。
【請求項４】
前記フォーカスリング片の組合せ体又は前記上部材片の組合せ体における各分割片相互の当接部は、鉛直方向に重なる合わせ目構造を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載のフォーカスリング。
【請求項５】
前記フォーカスリング、前記上部材又は前記下部材は、前記環状の周方向に沿って２分割、３分割又は４分割された分割片の組合せ体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォーカスリング。
【請求項６】
前記環状のバンド部材は、樹脂材料又はゴム材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフォーカスリング。
【請求項７】
前記環状のバンド部材は、前記フォーカスリング、前記上部材又は前記下部材の外周部に形成された溝部又は切欠部内に配設され、プラズマの暴露から遮へいされていることを特徴とする請求項６記載のフォーカスリング。
【請求項８】
前記環状のバンド部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項６又は７記載のフォーカスリング。
【請求項９】
基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングとを有するプラズマ処理装置であって、
前記フォーカスリングは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフォーカスリングであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカスリング及びプラズマ処理装置に関し、特に、半導体ウエハ等の基板に、エッチング処理等の所定のプラズマ処理を施すための処理チャンバー内に用いられ、上記基板の周囲を囲むように配置されたフォーカスリング及びこれを備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エッチング処理装置をはじめとするプラズマ処理装置は、内部を気密に封止可能に構成した処理チャンバー内の、載置台上に例えば半導体ウエハ等の被処理基板を載置し、処理チャンバー内にプラズマを発生させ、発生したプラズマを被処理基板に作用させてプラズマ処理を施すものである。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置においては、被処理基板の面内バイアス電位の縁面効果による不連続性を緩和し、被処理基板の中央部と周縁部における処理の均一性を担保するため、一般に、載置台の上面外周縁部、及び被処理基板の外周部を囲むように環状のフォーカスリングが配置されている。
【０００４】
フォーカスリング又はこれを備えたプラズマ処理装置に関する従来技術が開示された公知文献として例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
特許文献１には、誘電体からなるリング状の下側部材と、下側部材上に配置され、導電性材料からなるリング状の上側部材とからなるフォーカスリングであって、上側部材が、その上面外周側（外周部）が被処理基板の被処理面よりも高い平坦部とされ、この平坦部の内周部が傾斜して外周部が内周部よりも高くなるように構成されたフォーカスリングが記載されている。このフォーカスリングによれば、上下側両部材の構成材料を異ならせたり、インピーダンスを調整するための部材を挿入する等して電界作用を発揮させることができ、これによって、載置台としての静電チャック（ＥＳＣ）の側壁面及び被処理基板の裏面へのプラズマの回り込みを低減できるということである。
【特許文献１】特開２００５−２７７３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プラズマ処理時に加熱されたフォーカスリング及び静電チャックは、熱膨張してその外径又は内径が変化する。これらの内径や外径が変化した場合、フォーカスリング及び静電チャックが互いに当接するが、さらに熱膨張が継続すると、温度変化に起因する内部応力がフォーカスリング等に発生し、結果としてひび割れ等の損傷が生じるおそれがある。そこで、熱膨張差を考慮して、フォーカスリングの内径は、静電チャックの外径よりもある程度大きくマージンを持って設計されており、静電チャックとフォーカスリングとの間には所定の隙間が存在する。
【０００７】
すなわち、上記従来技術においても、静電チャックとフォーカスリングとの間に所定の隙間が設けられており、この隙間に依然としてプラズマが回り込むために、静電チャックの側壁面が損傷するか、又は回り込んだプラズマに起因する有機物のデポジットが被処理基板の裏面に付着するパーティクル付着の問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、載置台とフォーカスリングとの間の隙間をなくし、プラズマの回り込みによる載置台側壁面の損傷、及び被処理基板へのパーティクル付着を防止することができるフォーカスリング及びこれを備え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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載のフォーカスリングは、基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、を有するプラズマ処理装置の前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングであって、前記環状の周方向に沿って複数に分割されたフォーカスリング片の組合せ体からなり、前記複数のフォーカスリング片を、それぞれフォーカスリングの中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のフォーカスリングは、基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、を有するプラズマ処理装置の前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングであって、前記フォーカスリングは、環状の上部材及び下部材からなり、前記上部材が、前記環状の周方向に沿って複数に分割された上部材片の組合せ体からなり、前記複数の上部材片を、それぞれ上部材の中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載のフォーカスリングは、基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、を有するプラズマ処理装置の前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングであって、前記フォーカスリングは、環状の上部材及び下部材からなり、前記下部材が、前記環状の周方向に沿って複数に分割された下部材片の組合せ体からなり、前記複数の下部材片を、それぞれ下部材の中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載のフォーカスリングは、請求項１又は２記載のフォーカスリングにおいて、前記フォーカスリング片の組合せ体又は前記上部材片の組合せ体における各分割片相互の当接部は、鉛直方向に重なる合わせ目構造を形成していることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載のフォーカスリングは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォーカスリングにおいて、前記フォーカスリング、前記上部材又は前記下部材は、前記環状の周方向に沿って２分割、３分割又は４分割された分割片の組合せ体であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載のフォーカスリングは、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフォーカスリングにおいて、前記環状のバンド部材は、樹脂材料又はゴム材料からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載のフォーカスリングは、請求項６記載のフォーカスリングにおいて、前記環状のバンド部材は、前記フォーカスリング、前記上部材又は前記下部材の外周部に形成された溝部又は切欠部内に配設され、プラズマの暴露から遮へいされていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載のフォーカスリングは、請求項６又は７記載のフォーカスリングにおいて、前記環状のバンド部材は、Ｏリングであることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項９記載のプラズマ処理装置は、基板を収容してプラズマ処理を施す収容室と、該収容室内に設けられ、前記基板を載置する載置台と、前記載置台の上面外周縁部に設けられた環状のフォーカスリングとを有するプラズマ処理装置であって、前記フォーカスリングは、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフォーカスリングであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載のフォーカスリングによれば、周方向に沿って複数に分割されたフォーカスリング片の組合せ体からなり、複数のフォーカスリング片を、それぞれフォーカスリングの中心に向かって付勢する環状のバンド部材を設けたので、当該フォーカスリング自身の温度変化に起因する内部応力を分散してひび割れ等の損傷を防止できると共に、温度変化に起因する載置台の拡大又は縮小に応じてフォーカスリングの内径を追従させることができるので、載置台の側壁とフォーカスリングの内周面との間の隙間をなくし、プラズマの回り込み及びそれに起因する載置台側壁面の損傷、被処理基板へのパーティクル付着等を防止することができる。
【００１９】
請求項２記載のフォーカスリングによれば、環状の上部材及び下部材からなり、上部材が、周方向に沿って複数に分割されており、分割された複数の上部材片を中心に向かって付勢する環状のバンド部材が設けられているので、当該上部材自身の温度変化に起因する内部応力を分散してひび割れ等の損傷を防止できると共に、温度変化に起因する載置台の拡大又は縮小に応じて上部材の内径を追従させることができるので、載置台と上部材との間の隙間をなくし、プラズマの回り込み及びそれに起因する載置台側壁面の損傷、被処理基板へのパーティクル付着を防止することができる。
【００２０】
請求項３記載のフォーカスリングによれば、環状の上部材及び下部材からなり、下部材が、周方向に沿って複数に分割されており、分割された複数の下部材片を中心に向かって付勢する環状のバンド部材が設けられているので、当該下部材自身の温度変化に起因する内部応力を分散してひび割れ等の損傷を防止できると共に、温度変化に起因する載置台の拡大又は縮小に応じて下部材の内径を追従させることができるので、載置台と下部材との間の隙間をなくし、プラズマの回り込み及びそれに起因する載置台側壁面の損傷、被処理基板へのパーティクル付着を防止することができる。
【００２１】
請求項４記載のフォーカスリングによれば、フォーカスリング片の組合せ体又は上部材片の組合せ体における各分割片相互の当接部が、鉛直方向に重なる合わせ目構造を形成しているので、鉛直方向に移動するプラズマが各分割片相互の当接部の隙間を経てその内部まで回り込むことを防止できる。
【００２２】
請求項５記載のフォーカスリングによれば、フォーカスリング自身、フォーカスリングを構成する上部材又は下部材を、環状の周方向に沿って２分割、３分割又は４分割された分割片の組合せ体としたので、部品点数の増大を回避しつつ、内部応力に起因するひび割れ等をなくすことができ、且つ各分割片として同一形状のものを適用することができるので、生産性、組立性等が向上する。
【００２３】
請求項６記載のフォーカスリングによれば、環状のバンド部材が、樹脂材料又はゴム材料からなるので、その弾性を利用して各分割片に対して、フォーカスリングの中心、上部材の中心又は下部材の中心に向かう付勢力を容易に付与することができる。
【００２４】
請求項７記載のフォーカスリングによれば、環状のバンド部材が、フォーカスリング、上部材又は下部材の外周部に形成された溝部又は切欠部内に配設され、プラズマの暴露から遮へいされているので、環状のバンド部材がプラズマに暴露されることによる摩耗、損傷等を防止することができる。
【００２５】
請求項８記載のフォーカスリングによれば、環状のバンド部材として、Ｏリングを適用したので、簡易な構成部材によって十分な付勢力が得られ、組立ても容易となる。
【００２６】
請求項９記載のプラズマ処理装置によれば、フォーカスリングとして請求項１乃至８のいずれか１項に記載のフォーカスリングを適用したので、載置台とフォーカスリングとの間の隙間へのプラズマの回り込みをなくし、これによって、載置台の側壁面の損傷、被処理基板へのパーティクル付着を防止して高精度のプラズマ処理を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態に係るフォーカスリングを具備したプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置は被処理基板としての半導体ウエハＷにエッチング処理を施すものである。
【００２９】
図１において、このプラズマ処理装置１０は半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を収容する略円筒形状の収容室１１を有し、該収容室１１は内部上方に処理空間ＰＳを有する。また、収容室１１内にはウエハＷを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。収容室１１の内壁側面は側壁部材１３で覆われ、収容室１１の内壁上面は上壁部材１４で覆われている。側壁部材１３及び上壁部材１４は、例えばアルミニウムからなり、その処理空間ＰＳに面する面は、例えばイットリアや所定の厚さを有するアルマイトでコーティングされている。収容室１１は電気的に接地されているので、側壁部材１３及び上壁部材１４の電位は接地電位である。また、サセプタ１２は、導電性材料、例えば、アルミニウムからなる導電体部１５と、該導電体部１５の側面を覆う、絶縁性材料からなる側面被覆部材１６と、該側面被覆部材１６の上部に載置される、石英（Ｑｚ）からなるエンクロージャ部材１７とから主として構成されている。
【００３０】
収容室１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって、処理空間ＰＳ内のガスを収容室１１外へ排気する流路として機能する排気流路１８が形成されている。排気流路１８には、多数の通気孔を有する板状部材である排気プレート１９が配置されている。排気プレート１９は排気流路１８及び収容室１１の下部空間である排気空間ＥＳを仕切る仕切部材として機能する。また、排気流路１８は排気空間ＥＳ及び処理空間ＰＳを連通させる連通部として機能する。排気空間ＥＳには粗引き排気管２０及び本排気管２１が連結、開口している。粗引き排気管２０にはＤＰ（Dry Pump）（図示しない）が接続され、本排気管２１にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）（図示しない）が接続されている。
【００３１】
粗引き排気管２０、本排気管２１、ＤＰ及びＴＭＰ等は排気装置を構成し、粗引き排気管２０及び本排気管２１は処理空間ＰＳ中のガスを、排気流路１８及び排気空間ＥＳを介して収容室１１の外部へ排気する。具体的には、粗引き排気管２０は、処理空間ＰＳを大気圧から低真空状態まで減圧し、本排気管２１は、粗引き排気管２０と協働して処理空間ＰＳを大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。
【００３２】
サセプタ１２の導電体部１５には第１の高周波電源２２が整合器２３を介して接続されており、該第１の高周波電源２２は、比較的高い周波数、例えば、４０ＭＨｚの高周波電力を導電体部１５に供給する。これにより、サセプタ１２は高周波電極として機能して４０ＭＨｚの高周波電力を処理空間ＰＳに供給する。なお、整合器２３は、導電体部１５からの高周波電力の反射を低減して高周波電力の導電体部１５への供給効率を最大にする。
【００３３】
また、導電体部１５には、さらに第２の高周波電源２４が整合器２５を介して接続されており、該第２の高周波電源２４は、第１の高周波電源２２が供給する高周波電力より低い周波数、例えば、２ＭＨｚの高周波電力を導電体部１５に供給する。
【００３４】
サセプタ１２の最上部は、静電電極板２６を内部に有する静電チャック（ＥＳＣ）２７となっている。静電チャック２７は、例えば所定の直径を有する下部円板状部材の上に、該下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を呈し、静電電極板２６には下部直流電源２８が電気的に接続されている。サセプタ１２にウエハＷを載置する際、ウエハＷは静電チャック２７上に配置される。静電電極板２６に負の直流電圧が印加されると、ウエハＷの裏面には正電位が発生するので、静電電極板２６及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってウエハＷは静電チャック２７の上面に吸着保持される。
【００３５】
サセプタ１２の上部平面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように環状のフォーカスリング２９が配設されている。このフォーカスリング２９は、例えばシリコン（Ｓｉ）又はシリカ（ＳｉＯ２）からなり、処理空間ＰＳに露出し、該処理空間ＰＳのプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、エッチング処理の効率を向上させるように機能する。フォーカスリング２９の周りには、フォーカスリング２９の側面を保護する、例えば石英からなる環状のカバーリング３０が配置されている。
【００３６】
サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室３１が設けられている。冷媒室３１には、チラーユニット（図示せず）から冷媒用配管３２を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水又はガルデン（登録商標）液が循環供給され、当該冷媒によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。
【００３７】
また、サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔３３が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔３３は、サセプタ１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン３４を介して伝熱ガス供給部（図示せず）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしての、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔３３を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。
【００３８】
また、サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３５が配置されている。プッシャーピン３５は吸着面から自在に突出する。エッチング処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持する際は、プッシャーピン３５はサセプタ１２内に収容され、エッチング処理が施されたウエハＷを収容室１１から搬出するときは、プッシャーピン３５は吸着面から突出してウエハＷを上方へ持ち上げる。
【００３９】
収容室１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド３６が配置されている。シャワーヘッド３６はバッファ室３７が内部に形成された、絶縁性材料からなる円板状のクーリングプレート３８と、該クーリングプレート３８に釣支される上部電極板３９と、クーリングプレート３８を覆う蓋体４０とを備える。上部電極板３９は処理空間ＰＳにその下面が露出し、導電性材料、例えば、シリコンからなる円板状の部材である。上部電極板３９の周縁部は絶縁性材料からなる環状のシールドリング４１によって覆われている。すなわち、上部電極板３９は、接地電位である収容室１１の壁部からクーリングプレート３８及びシールドリング４１によって電気的に絶縁されている。
【００４０】
クーリングプレート３８のバッファ室３７には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管４３が接続されている。また、シャワーヘッド３６は、バッファ室３７を処理空間ＰＳに連通させる複数の貫通ガス孔４４を有する。シャワーヘッド３６は、処理ガス導入管４３からバッファ室３７へ供給された処理ガスを、貫通ガス孔４４を介して処理空間ＰＳへ供給する。
【００４１】
ここで、本実施の形態における特徴部分であるフォーカスリングの構成について詳述する。
【００４２】
本実施の形態におけるフォーカスリング２９は、環状の周方向に沿って、例えば２分割された２つの半円形状のフォーカスリング片の組合せ体から構成されており、２つのフォーカスリング片は、それぞれその外周部に沿って配設された環状のバンド部材としてのＯリングによって、フォーカスリング２９の中心に向かって付勢されている。
【００４３】
図２は、図１におけるフォーカスリング２９のＯリング２９ｄに沿った水平断面図、図３は、図１におけるフォーカスリング２９の近傍を示す拡大断面図である。
【００４４】
図２において、フォーカスリング２９は、環状の周方向に沿って、図中左右に２分割されており、半円形状のフォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの組合せ体によって構成されている。フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの外周部には環状のバンド部材としてのOリング２９ｄが配設されている。
【００４５】
図３において、フォーカスリング片２９ａの下面には、外周面に沿って環状の切欠部２９ｃが設けられており、切欠部２９ｃには、切欠部２９ｃの径よりも小さい径のＯリング２９ｄが嵌合されている。Ｏリング２９ｄは、例えばシリコンラバー製であるため、弾性を備え、耐ラジカル性に優れおり、プラズマによって損傷され難い。また、発塵性が小さい。Ｏリング２９ｄは、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂをそれぞれフォーカスリング２９の中心ａ（図２参照）に向かって付勢する。従って、載置台としての静電チャック２７及びフォーカスリング２９の温度変化、換言すれば熱膨張の有無に関わらず、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの内周面は、常時、静電チャック２７の側壁面に当接するようになる。
【００４６】
すなわち、収容室１１の内部温度が上昇して静電チャック２７が加熱され、熱膨張した場合、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂで構成されるフォーカスリング２９の内径は静電チャック２７の側壁面によって押し広げられて大きくなり、Ｏリング２９ｄは、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの内周面を静電チャック２７の側壁面に当接した状態を保持したまま伸張する。一方、収容室１１の内部温度が低下して静電チャック２７が熱収縮した場合、Ｏリング２９ｄの内径は静電チャック２７の収縮に伴って小さくなり、Ｏリング２９ｄは、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの内周面を静電チャック２７の側壁面に当接した状態を保持したまま縮径する。これによって、常に、静電チャック２７の側壁面とフォーカスリング２９の内周面との当接状態が保持される。
【００４７】
フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの両端部における当接部には、鉛直方向に重なる合わせ目構造が形成されている。
【００４８】
ここで、合わせ目構造とは、隣接する２つの分割片の端部が平面図上重なりを有することをいう。図４は、フォーカスリング片相互における合わせ目構造例を示す説明図である。図４において、図４（Ａ）は、隣接する２つの分割片の当接面をそれぞれ傾斜面としたもの、図４（Ｂ）は、隣接する２つの分割片の当接面をそれぞれ鈎型面としたもの、図４（Ｃ）は、隣接する２つの分割片の当接面を嵌め込み構造としたものである。いずれの当接部も、平面図上、その下方が露出しない構造となっている。
【００４９】
以下、このような構成のフォーカスリング２９を備えたプラズマ処理装置の動作について説明する。
【００５０】
ウエハＷに対して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理を施す際は、先ず、上面外周縁部にフォーカスリング２９が配設された載置台としての静電チャック２７上に被処理基板としてのウエハＷを載置する。その後、シャワーヘッド３６を通じて処理空間ＰＳに処理ガスを供給し、第１の高周波電源２２によってサセプタ１２を介して処理空間ＰＳに、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を印加すると共に、第２の高周波電源２４によってサセプタ１２に、例えば２ＭＨｚの高周波電力を印加する。このとき、処理ガスは４０ＭＨｚの高周波電力によって励起されてプラズマとなる。また、２ＭＨｚの高周波電力はサセプタ１２においてバイアス電圧を発生させるので、ウエハＷの表面にプラズマ中の陽イオンや電子が引き込まれ、これによってウエハＷに対してＲＩＥ処理を施す。
【００５１】
なお、上述した基板処理装置１０の各構成部材の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵが制御する。
【００５２】
本実施の形態のプラズマ処理装置によれば、フォーカスリング２９を、２つの半円形状のフォーカスリング片２９ａ及び２９ｂで構成し、その外周部に沿ってフォーカスリング片２９ａ及び２９ｂをフォーカスリング２９の中心ａに向かって付勢するＯリング２９ｄを配設したので、フォーカスリング２９自身の熱膨張又は収縮に起因する内部応力を分散してひび割れ、損傷等を防止することができる。また、温度変化に係わらず、常時静電チャック２７の側壁面とフォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの内周面との当接状態を保持することができるので、フォーカスリング２９と静電チャック２７との隙間へのプラズマの回り込みが防止され、プラズマが回り込むことに起因する静電チャック側壁面の損傷、ウエハＷの裏面周縁部への、いわゆるデポ付着を回避して高精度のプラズマ処理を実現することができる。
【００５３】
本実施の形態によれば、Ｏリング２９ｄを環状の切欠部２９ｃに嵌合させ、プラズマの暴露から遮へいされるようにしたので、プラズマ処理時におけるＯリング２９ｄの摩耗を防止してその寿命を延ばすことができる。切欠部２９ｃに代えて、Ｏリング２９ｄの上下及び内周部に対向する壁面を有する溝部を適用することもできる。これによっても、Ｏリング２９ｄへのプラズマの暴露を回避してその寿命を延ばすことができる。
【００５４】
本実施の形態において、フォーカスリング片２９ａと２９ｂとの当接部を、合わせ目構造としたので、フォーカスリング２９の下方の構成部材、例えば図１のエンクロージャ部材１７のプラズマによる暴露を回避してその寿命を延ばすことができる。すなわち、フォーカスリング２９の下方の構成部材をいわゆる消耗品として扱う必要がなくなる。なお、この場合、プラズマに暴露されるフォーカスリング２９は、消耗品扱いされる。
【００５５】
本実施の形態において、フォーカスリング２９は、２分割された分割片の組合せ体としたが、３分割又は４分割された分割片の組合せ体であってもよい。これによって、熱膨張差に起因するひび割れを防止できるだけでなく、部品点数の大幅な増大を防止して組立容易性を確保できると共に、フォーカスリング２９を同一形状のフォーカスリング片によって構成することができるため、製造容易性を担保することもできる。
【００５６】
本実施の形態において、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂは、例えばシリコン製であるが、静電チャック２７との当接面である内周面にセラミックコーティング又はカーボンコーティングを施すことが好ましい。これによって、所定の強度を確保しつつ、各当接面における摩耗を防止することができる。なお、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂの構成材料としてセラミックスを採用する場合は、上記コーティングは不要である。
【００５７】
また、静電チャック２７のフォーカスリング片２９ａ及び２９ｂとの当接面である側壁面に、カーボンコーティングを施すことが好ましい。これによって、静電チャック２７の側壁面の摩耗を防止して発塵性を著しく低減することができる。また、フォーカスリング片２９ａと２９ｂの端部当接面に同様のカーボンコーティングを施し、当接部における摩耗を防止するようにしてもよい。
【００５８】
本実施の形態において、環状のバンド部材としてＯリングを用いたが、環状のバンド部材は、Ｏリングに限らず、環状であって各分割片を、分割片組合せ体の中心に向かって付勢できる部材であればよい。環状のバンド部材には、弾性及び耐ラジカル性を有し、低発塵性であることが要求される。このような条件に適合する材質として、例えば樹脂材料又はゴム材料があげられる。なお、本実施の形態においては、環状のバンド部材としてシリコンラバーからなるＯリングを用いたが、その材質は、シリコンラバーに限定されるものではなく、フッ素系ゴムであるＦＦＫＭ、テフロン(登録商標)被覆金属バネを適用してもよい。また、環状のバンド部材は、フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂをフォーカスリング２９の中心ａに向かって付勢するものであり、その機能上シール性が要求されることはない。
【００５９】
本実施の形態において、フォーカスリングの組み付けは、例えば、フォーカスリングの組み付部に分割構造の各フォーカスリング片２９ａ及び２９ｂを並べて平面図上環状のフォーカスリング２９を形成し、その後、切欠部２９ｃに環状のバンド部材としてのＯリング２９ｄを嵌め込むことによって行われる。
【００６０】
なお、本実施の形態において、フォーカスリングには、図示省略した位置決め用のノッチが設けられており、フォーカスリング２９をプラズマ処理装置１０に組み込んだ後、ウエハＷを静電チャック２７上に載置する際は、ウエハＷに設けられた同様のノッチがフォーカスリング２９のノッチに嵌合するように載置される。
【００６１】
次に、本発明の実施の形態における変形例について説明する。
【００６２】
図５は、本発明の実施の形態における変形例を示す断面図である。図５において、このプラズマ処理装置５０は、図１に記載したプラズマ処理装置１０と基本的には同様の構成を有するものである。すなわち、プラズマ処理装置５０は、図示省略した被処理基板を収容し、プラズマ処理を施す収容室５１と、収容室５１内に設けられたサセプタ５２と、サセプタ５２の上部に配置され、被処理基板を載置する静電チャック５３と、静電チャック５３に対向するように収容室５１の天井部分に設けられた上部電極５４とから主として構成されており、静電チャック５３の上部平面周縁部には、図示省略した被処理基板としてのウエハＷの周りを囲うように環状のフォーカスリング５５が配置されている。
【００６３】
プラズマ処理装置５０が、図１に示したプラズマ処理装置１０と異なるところは、フォーカスリング５５が上部材５５ａと下部材５５ｂとによって構成されている点である。以下、上記実施の形態との相違点を中心に変形例について説明する。
【００６４】
図６は、図５におけるフォーカスリング５５近傍を示す拡大図である。
【００６５】
図６において、フォーカスリング５５は、上部材５５ａと下部材５５ｂとからなっており、例えば下部材５５ｂは、図７に示すように、環状の周方向に沿って複数、例えば４分割された下部材片の組合せ体で構成されている。
【００６６】
図７は、図５におけるフォーカスリング５５の下部材５５ｂの水平断面図である。図７において、下部材５５ｂは、その周方向に沿って４等分された、下部材片５５ｂ１、５５ｂ２、５５ｂ３及び５５ｂ４とで構成されている。
【００６７】
図６において、下部材５５ｂの静電チャック５３に対向する面とは逆の面に、その外周部に沿って環状のバンド部材用の溝部５６ａが形成されており、溝部５６ａには、環状のバンド部材としてのＯリング５６ｂが嵌合されている。Ｏリング５６ｂは、下部材片５５ｂ１、５５ｂ２、５５ｂ３及び５５ｂ４を、下部材５５ｂの中心ａ（図７参照）に向かって付勢し、フォーカスリング５５の下部材５５ｂの内周面を静電チャック５３の側壁面に当接させている。
【００６８】
本実施の形態によれば、フォーカスリング５５の下部材５５ｂを４分割構造とし、その外周部に環状のバンド部材としてのＯリング５６ｂを配設したので、下部材５５ｂ自身が温度上昇に伴って膨張又は収縮したとしても、その内部応力が分散されるので、下部材５５ｂが破損又は損傷することはない。また、下部材５５ｂは、静電チャック５３の熱膨張又は収縮に伴う変形に追従してその内径を変化させることができるので、下部材５５ｂの内周面と静電チャック５３の側壁面との当接状態が常に維持され、隙間を生じることがない。従って、静電チャック５３と下部材５５ｂとの間へのプラズマの回り込みを防止して、静電チャック５３の側壁面の摩耗及びウエハＷの下面へのいわゆるデポ付着を有効に防止することができる。
【００６９】
本実施の形態において、上部材５５ａと下部材５５ｂとで構成したフォーカスリング５５の上部材５５ａによってプラズマが遮られ、下部材５５ｂがプラズマに暴露されることはないので、下部材５５ｂにおける各下部材片相互の端部当接部は、必ずしも合わせ目構造を有する必要はない。
【００７０】
上部材５５ａと下部材５５ｂとで構成した本実施の形態におけるフォーカスリングにおいて、下部材５５ｂを分割構造とする代わりに、上部材５５ａを、その周方向に沿って２分割、３分割又は４分割した分割構造とすることもできる。
【００７１】
この場合、分割構造の上部材５５ａを構成する各上部材片相互の当接部は、上述した図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に例示したような合わせ目構造とすることが好ましい。これによって、プラズマ処理時のプラズマが上部材５５ａによって確実に遮蔽され、下部材５５ｂにまで至らないので、下部材５５ｂへのプラズマの暴露を防止して、下部材５５ｂを、いわゆる消耗品扱から除外することができる。従って、下部材５５ｂ材として、例えばシリコンを採用することができる。
【００７２】
上部材５５ａを分割構造としたフォーカスリング５５において、上部材５５ａ材として、例えばシリコン又はセラミックスが好適に適用される。上部材５５ａ材としてシリコンを適用する場合は、分割構造の各上部材片相互の端部当接面にカーボンコーティング、セラミックコーティング等の摩擦係数低減膜を形成しておくことが好ましい。一方、分割構造の上部材５５ａ材としてセラミックスを採用する場合は、カーボンコーティング等の摩擦係数低減膜を設ける必要なない。セラミックスは、それ自体で摩擦係数低減効果を発現できるからである。
【００７３】
また、上部材５５ａを分割構造とした場合であって、下部材５５ｂ材としてセラミックスを採用する場合は、上部材５５ａを構成する各分割片相互の端部当接部を必ずしも合わせ目構造にする必要はない。セラミックスは、シリコン又は石英に比べてプラズマに対する耐性が強く、分割構造の上部材５５ａの分割片相互の隙間からプラズマが回り込んでも、セラミックスからなる下部材５５ｂが摩耗することはほとんどないからである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係るフォーカスリングを具備したプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるフォーカスリングのＯリングに沿った水平断面図である。
【図３】図１におけるフォーカスリングの近傍を示す拡大図である。
【図４】フォーカスリング片相互における合わせ目構造例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における変形例を示す断面図である。
【図６】図５におけるフォーカスリング近傍を示す拡大図である。
【図７】図５におけるフォーカスリングの下部材の水平断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０    プラズマ処理装置
１１    収容室
１２    サセプタ
１５    導電体部
１６    側面被覆部材
１７    エンクロージャ部材
１８    排気流路
１９    排気プレート
２０    粗引き排気管
２１    本排気管
２２    第１の高周波電源
２４    第２の高周波電源
２６    静電電極板
２７    静電チャック（ＥＳＣ）
２９    フォーカスリング
２９ａ    フォーカスリング片
２９ｂ    フォーカスリング片
２９ｃ    切欠部
２９ｄ    Ｏリング
３０    カバーリング
３５    プッシャーピン
３９    上部電極板
４２    上部直流電源
４３    処理ガス導入管
５０    プラズマ処理装置
５１    収容室
５２    サセプタ
５３    静電チャック
５４    上部電極
５５    フォーカスリング
５５ａ    上部材
５５ｂ    下部材
５５ｂ１    下部材片
５５ｂ２    下部材片
５５ｂ３    下部材片
５５ｂ４    下部材片
５６ａ    溝部
５６ｂ    Ｏリング
【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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【図７】
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