(57)【要約】  シャワープレート、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法においては、ステージ上のプラズマの面内均一性の向上が求められている。一つの例示的実施形態に係るシャワープレートは、ステージに対向して配置された上部誘電体と、上部誘電体内に埋め込まれた上部電極とを備えている。上部誘電体の下面と上部電極との間の距離は、中央部よりも周辺部の方が小さい。
2020116246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに対向して配置された上部誘電体と、
前記上部誘電体内に埋め込まれた上部電極と、
を備え、
前記上部誘電体の下面と前記上部電極との間の距離は、中央部よりも周辺部の方が小さいシャワープレート。
【請求項２】
前記上部電極は、２層以上の導電層を有する、
請求項１記載のシャワープレート。
【請求項３】
前記上部誘電体は、ガス吐出孔を有する、
請求項１又は２記載のシャワープレート。
【請求項４】
前記上部電極には、３０〜３００ＭＨｚの高周波電圧が印加される、
請求項１〜３のいずれか一項記載のシャワープレート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャワープレートを備えたプラズマ処理装置であって、
前記ステージは、
前記上部誘電体に対向配置された下部誘電体と、
前記下部誘電体内に埋め込まれた下部電極と、
を備え、
前記シャワープレートおよび前記ステージを収容する処理容器と、
前記処理容器内にプラズマを発生させるための高周波電源と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記下部電極は、
前記ステージ上に載置される基板と該ステージとの間で静電引力を発生させるための電極、
高周波が供給される電極、及び、
接地される電極、のうち何れかであり、
環状に形成されている、
請求項５記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
前記シャワープレートの下に基板を配置する工程と、
前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電圧を印加させることでプラズマを発生させ、前記基板の表面処理を行う工程と、
を備えるプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的実施形態は、シャワープレート、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられている。一種のプラズマ処理装置は、特許文献１に記載されている。その他のプラズマ処理装置は、特許文献２〜８に記載されている。プラズマ処理装置としては、容量結合型のプラズマ処理装置が知られている。容量結合型のプラズマ処理装置として、超短波（ＶＨＦ）帯の周波数を有する高周波をプラズマの生成に用いるプラズマ処理装置が注目されている。なお、ＶＨＦ帯とは、３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ程度の範囲の周波数帯である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９５１５０号公報
【特許文献２】特開平９−３１２２６８号公報
【特許文献３】特開２０１４−５３３０９号公報
【特許文献４】特開２０００−３２３４５６号公報
【特許文献５】特許第４３６４６６７号公報
【特許文献６】特許第５３１７９９２号公報
【特許文献７】特許第５３６７０００号公報
【特許文献８】特許第５５１３１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シャワープレート、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法においては、ステージ上のプラズマの面内均一性の向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの例示的実施形態において、シャワープレートが提供される。シャワープレートは、ステージに対向して配置された上部誘電体と、上部誘電体内に埋め込まれた上部電極とを備えている。上部誘電体の下面と上部電極との間の距離は、中央部よりも周辺部の方が小さい。
【発明の効果】
【０００６】
一つの例示的実施形態に係るシャワープレート、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、ステージ上のプラズマの面内均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、一つの例示的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】図２は、径方向の位置とシース電界の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、別の例示的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４】図４は、一つの例示的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５】図５は、一つの例示的実施形態に係るステージを一部破断して示す斜視図である。
【図６】図６は、一つの例示的実施形態に係るステージを一部破断して示す斜視図である。
【図７】図７は、一つの例示的実施形態に係るステージの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【０００９】
一つの例示的実施形態において、シャワープレートが提供される。シャワープレートは、ステージに対向して配置された上部誘電体と、上部誘電体内に埋め込まれた上部電極とを備えている。上部誘電体の下面と上部電極との間の距離は、中央部よりも周辺部の方が小さい。プラズマを生成するシース電界は、ステージの中央部において強くなる傾向があり、周辺部において電界ベクトルが傾斜し、弱くなる傾向がある。周辺部においては、上部電極と上部誘電体の下面との間の距離が中央部よりも小さくなっている。上部電極から上部誘電体を介して電界を形成することにより、電界ベクトルの傾斜と強度を補正し、シース電界の面内均一性を向上させることができる。これにより、プラズマの面内均一性が向上する。
【００１０】
一つの例示的実施形態において、上部電極は、２層以上の導電層を有することができる。
【００１１】
一つの例示的実施形態において、上部誘電体は、ガス吐出孔を有することができる。
【００１２】
一つの例示的実施形態において、上部電極には、３０〜３００ＭＨｚの高周波電圧が印加される。
【００１３】
一つの例示的実施形態において、上記シャワープレートを備えたプラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置において、ステージは、下部誘電体と、下部電極と、処理容器と、高周波電源とを備えている。下部誘電体は、上部誘電体に対向配置されている。下部電極は、下部誘電体内に埋め込まれている。処理容器は、シャワープレートおよびステージを収容する。高周波電源は、処理容器内にプラズマを発生させるためのものである。高周波電源から、高周波電圧が与えられると、ステージと上部電極との間にプラズマが発生する。
【００１４】
一つの例示的実施形態において、下部電極は、ステージ上に載置される基板と該ステージとの間で静電引力を発生させるための電極とすることができる。下部電極は、高周波が供給される電極とすることができる。下部電極は接地される電極とすることができる。すなわち、下部電極は、これらの電極のうち何れかとすることができる。下部電極は、環状に形成されていることができる。この構成の場合、ステージの中央部と外周部との間での高周波に起因する電位差の発生が抑制される。その結果、ステージの中央部と外周部との間で発生する高周波電界が抑制される。このような高周波電界の抑制により、プラズマの均一性を高め、また、成膜又はエッチング時においては、高周波電界に起因したイオンの望まない移動を抑制することができる。
【００１５】
一つの例示的実施形態において、上記プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、シャワープレートの下に基板を配置する工程と、上部電極と下部電極との間に高周波電圧を印加させることでプラズマを発生させ、基板の表面処理を行う工程とを備えている。
【００１６】
以下、図面を参照して種々の例示的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ることとし、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１は、実施例１に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１は、処理容器１０、ステージ１２、上部電極１４（導電層）、及び導入部１６を備えている。上部電極１４は、金属メッシュまたは金属薄膜であり、本例では金属メッシュであり、その材料は、タングステンまたはモリブデンであるが、他の導電性材料であってもよい。
【００１８】
処理容器１０は、略円筒形状を有する。処理容器１０は、鉛直方向に沿って延在している。処理容器１０の中心軸線は、鉛直方向に延びる軸線ＡＸである。処理容器１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金といった導体から形成されている。処理容器１０の表面上には、耐腐食性を有する膜が形成されている。耐腐食性を有する膜は、例えば酸化アルミニウム又は酸化イットリウムといったセラミックである。処理容器１０は、接地されている。
【００１９】
ステージ１２は、処理容器１０内に設けられている。ステージ１２は、その上面の上に載置された基板Ｗを略水平に支持するように構成されている。ステージ１２は、略円盤形状を有している。ステージ１２の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。
【００２０】
プラズマ処理装置１は、バッフル部材１３を更に備えていてもよい。バッフル部材１３は、ステージ１２と処理容器１０の側壁との間で延在している。バッフル部材１３は、略環状の板材である。バッフル部材１３は、例えば、酸化アルミニウムといった絶縁体から形成されている。バッフル部材１３には、複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、バッフル部材１３をその板厚方向に貫通している。ステージ１２の下方において処理容器１０には、排気口１０ｅが形成されている。排気口１０ｅには、排気装置が接続されている。排気装置は、圧力制御弁並びにターボ分子ポンプ及び／又はドライポンプといった真空ポンプを含んでいる。
【００２１】
上部電極１４は、処理容器１０内の空間ＳＰを介してステージ１２の上方に設けられている。上部電極１４の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。プラズマ処理装置１は、ステージ１２と上部電極１４との間の空間ＳＰにおいてプラズマを生成するように構成されている。
【００２２】
プラズマ処理装置１は、シャワープレート１８を更に備えている。シャワープレート１８は、上部電極１４を内蔵している。シャワープレート１８は、空間ＳＰを介してステージ１２の上面に対面している。空間ＳＰは、シャワープレート１８とステージ１２との間の空間である。シャワープレート１８は、略円盤形状を有している。シャワープレート１８の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。
【００２３】
プラズマ処理装置１では、バッフル部材１３の上側で延在する処理容器１０の内壁面の面積は、空間ＳＰ側のシャワープレート１８の表面積に略等しい。即ち、空間ＳＰを画成する面のうちグランド電位に設定された面（グランド面）の面積は、空間ＳＰを画成する面のうちシャワープレート１８によって提供される面の面積と略同一である。かかる構成により、プラズマが、シャワープレートの直下の領域及びグランド面の周囲の領域で均一な密度で生成される。その結果、基板Ｗのプラズマ処理の面内均一性が向上される。
【００２４】
実施形態においては、処理容器１０の上部壁ＵＷの下方に、ガス拡散用の空間２２５’を介して、誘電体からなるシャワープレート１８が配置される。上部壁ＵＷの下面の凸部は、シャワープレート１８の上面に接している。上部壁ＵＷの下面は、凹凸構造を有しており、凹部内を、ガス供給器４２からのガスが流通する。配管４０は凹部内のガス拡散用の空間２２５’に接続されている。ガス拡散用の空間２２５’の下方には、シャワープレート１８のガス吐出孔１８ｈが位置している。凹部の形状は、円形であってもよいし、リング状であってもよいが、全ての凹部は水平方向にガスが拡散するように連通している。ガス吐出孔１８ｈは、上部に位置する第１貫通孔１８ｈ１と、下部に位置する第２貫通孔１８ｈ２とからなる。第１貫通孔１８ｈ１の内径は、第２貫通孔１８ｈ２の内径よりも大きく、これらは連通している。ガス拡散用の空間２２５’内において拡散したガスは、細い内径を有する第２貫通孔１８ｈ２に導入され、この径により噴出時の流速が律則される。この構造により、ガスの流速を調整することができる。
【００２５】
シャワープレート１８の本体（上部誘電体）は、セラミックスからなる誘電体からなる。上部誘電体内には、メッシュ状の上部電極１４が埋め込まれている。この上部電極１４には、整合器３２を介して、高周波電源３０から高周波が与えられる。上部誘電体の材料はセラミックスであり、上部電極１４は、セラミックス内に焼結工程より、埋め込まれる。高周波は、上部壁ＵＷと上部電極１４との間を径方向に伝搬し、導入部１６から処理容器１０内に放出される。
【００２６】
シャワープレート１８を構成する上部誘電体の材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）及び酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）からなる誘電体群のうち少なくともいずれか一種を含むことができる。本例では窒化アルミニウムであるとするが、誘電体の材料としては、他の材料を用いることもできる。シャワープレート１８を構成する誘電体および上部電極１４は、耐熱性の高い材料からなる。また、上部電極１４は薄膜状またはメッシュ状になっているため、熱膨張係数が誘電体と違っていても高温時の熱応力が小さい。さらに、上部電極１４は誘電体で覆われているため、高温でも腐食されることがない。従って、シャワープレート１８は高温（例えば３００〜６００℃）でも使用することができる。プラズマ処理を行う際に、シャワープレート１８の温度を高く設定することにより、シャワープレート１８の表面への反応生成物の付着を抑制することができる。
【００２７】
なお、シャワープレートを構成する上部誘電体（誘電体板）の表面のうち少なくとも下面には、耐腐食性を有する膜が形成されていてもよい。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム膜、オキシフッ化イットリウム膜、フッ化イットリウム膜、又はオキシイットリウム、フッ化イットリウム等を含むセラミック膜であり得る。
【００２８】
ＶＨＦ帯の高いプラズマ励起周波数では、中央に近いほどシース電界が強くなる傾向がある。このため、特に高密度プラズマでは、中央に近いほどプラズマ密度が高くなる傾向がある。本実施例の構成では、上部電極直下のシースと上部電極との間に誘電体１８Ｌが配置されている。プラズマと上部電極との間にかかる高周波電圧は、誘電体１８Ｌとシースに分圧される。すなわち、誘電体１８Ｌが厚い方がシースにかかる電圧は小さくなる。誘電体１８Ｌの厚さを中央に近いほど厚くすることにより、シース電界およびプラズマ密度の面内均一性を向上させることができる。
【００２９】
シャワープレート１８の中心から径方向に向かう位置をｒとする。距離Ｌをｆ（ｒ）とすると、距離Ｌ＝ｆ（ｒ）であり、関数ｆ（ｒ）は、位置ｒの増加に伴って小さくなる減少関数である。関数ｆ（ｒ）の形状としては、余弦関数、ガウス関数、二次関数や、正規分布の確率密度関数等の連続関数、或いは、凸レンズの表面の曲面形状を採用することもできる。
【００３０】
図２は、径方向の位置ｒ（ｍｍ）とシース電界（任意単位）の関係を示すグラフである。
【００３１】
シース電界は、プラズマ発生用の空間ＳＰ内において、発生する電界であり、プラズマの強度を律則する。上記の実施例１においてはシース電界は一定であり、したがって、プラズマ密度の面内均一性も高くなる。
【００３２】
なお、参考のため、図２は、比較例のデータも示している。比較例の構造は、上述の誘電体シャワープレートをアルミニウム金属に置換して上部電極とした構造である。比較例の構造では、この金属製の上部電極と処理容器１０の側壁及び上部壁ＵＷとの間に隙間を設け、この隙間をＶＨＦの導波路として利用する。比較例では、処理容器１０の側壁の内面から中心に向かう導波路の経路を設定し、側壁の内面から中心に向かって進行するＶＨＦ波を、プラズマ処理空間内に導入している。実施例１と異なり、比較例の構造の場合、径方向の位置に応じて、シース電界が大きく変化しており、プラズマ密度の面内均一性が低くなる。プラズマ密度は、シース電界に依存するので、実施例１の構造は、比較例の構造よりも、プラズマの面内均一性の観点からは優れていることが分かる。
以上のように、上述のプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法は、シャワープレート１８の下に基板Ｗを配置する工程と、上部電極１４に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、基板の表面処理を行う工程を備えている。処理容器１０内には処理ガスを供給しながら、処理を行うが、処理ガスの種類に応じて、基板Ｗのエッチングや成膜を行うことができる。このプラズマ処理装置を用いると、ステージ上のプラズマの面内均一性を向上させることができるので、面内均一性の高い処理が可能となる。
【００３３】
図３は、別の例示的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。プラズマ処理装置は、軸線ＡＸに対して左右対称なので、同図では左半分の構造のみを示している。なお、特に説明をしない構造は、実施例１と同様の構造である。
【００３４】
本例は、上部壁ＵＷとシャワープレート１８との間に空間２２５’が形成されているが、ガス拡散用の空間２２５’には、実施例１と同様に、ガス供給器４２から処理ガスが供給される。供給されたガスは、下方に位置するシャワープレート１８のガス吐出孔１８ｈを介して、プラズマ発生用の空間ＳＰ内に放出される。なお、シャワープレート１８の中央部に位置するガス吐出孔１８ｈにおいては、上部の第１貫通孔１８ｈ１の長手方向は、鉛直方向から傾斜している。
【００３５】
シャワープレート１８内には、導電性薄膜からなる上部電極１４が埋め込まれている。上部電極１４は、平面視において環状であり水平方向に延びた複数の水平部分を有している。複数の水平部分は、同心円状に配置されており、縦方向（シャワープレート１８の厚み方向）の位置が異なる。水平部分間は、これに連続する垂直部分によって接続されている。垂直部分は、平面視において環状であり概ね鉛直方向に延びた部分である。中心には円形の水平部分が配置され、全体としては一体の部材であり、全体としての縦断面は、段形状である。本例の上部電極は少なくとも水平部分に関しては、メッシュ状であり、また、ガス供給用の貫通孔に対応する位置は、開口している。シャワープレート１８の本体としての上部誘電体の下面と、上部電極１４との間の距離は、中央部よりも周辺部の方が小さいので、上記と同様の作用効果を奏し、プラズマの面内均一性が向上する。上部電極１４は、周辺部に近づくほど、低い位置に位置する。中心に位置する上部電極１４には、高周波電圧の給電ロッド２０６が接続されており、実施例１と同様に高周波電源３０から、給電ロッドを介して高周波電力が与えられる。
【００３６】
給電ロッド２０６の周囲には、窒化アルミニウムなどの絶縁体からなる支持パイプ２０５が配置されている。給電ロッド２０６からは、高周波の電磁波が発生しており、高周波は、導波通路ＲＦのように、上部壁ＵＷの下面と上部電極１４の上面との間を径方向に伝搬し、シャワープレート１８の周辺領域の導入部１６から、プラズマ処理用の空間ＳＰ内に至る。
【００３７】
ガス拡散用の空間２２５’と上部誘電体であるシャワープレート１８の上面との間には、円筒形の支持壁２０７と、気体の流通を阻害するための円筒形の隔壁２０８とが設けられている。隔壁２０８の上端には、弾性力のある弾性部材（Ｏリング）などのシール材２０９が配置されており、下端はシャワープレート１８に接している。誘電体内壁２０２の外側表面上には、アルミニウムなどからなる金属膜２０３が設けられている。金属膜２０３は、これと電気的な接点を有するバネ材２０４（インコネル板バネ）を介して、処理容器の内壁（上部壁ＵＷの内面）に電気的に接続されている。金属膜２０３は、グランド電位に接地されている。バネ材２０４は、この内壁に設けられた穴内に一端が固定され、他方端が金属膜２０３に接触する。金属膜２０３の厚みは、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００３８】
本例のプラズマ処理装置は、シャワープレート１８（上部誘電体）と、シャワープレート１８に対向配置されたステージの本体１２１（下部誘電体）と、ステージの本体１２１内に埋め込まれた下部電極１２２を備えている。プラズマ処理装置は、シャワープレート１８及びステージ１２を収容する処理容器１０を備えている。
【００３９】
ステージ１２は、支持構造によって上下に移動させることができる。支持構造は、中空の支持柱１２Ｓ１と、これに固定された平面視が円環状の第１支持部材１２Ｓ２とを備えている。第１支持部材１２Ｓ２には第２支持部材１２Ｓ３が一体的に設けられ、排気経路を形成しており、排気経路を蛇腹構造１２Ｊが囲んでいる。蛇腹構造１２Ｊの下方端は処理容器の下部壁１０Ｌに固定されており、上端は第１及び第２支持部材に固定されている。支持構造を上下に移動させると、蛇腹構造１２Ｊは、上下移動に応じて伸縮する。ステージ１２の外周には、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁体からなるフォーカスリングＦが配置されており、フォーカスリングＦには、貫通孔が設けられている。この貫通孔及び蛇腹構造１２Ｊの内側領域を介して、プラズマ処理空間内のガスは、外部に排気される。なお、フォーカスリングＦの下面は、ステージの外周部の上面によって支持されている。
【００４０】
フォーカスリングＦと誘電体内壁２０２との間には、僅かな隙間があるため、ステージの上下動には連動せず、また、この隙間を通って、プラズマ処理空間内のガスが外部に排出される。なお、誘電体内壁２０２は、シャワープレート１８の外縁に設けられたリップ面に係合し、支持されている。なお、処理容器１０の側壁には、矢印ＷＴの方向に沿って、基板Ｗを搬入・搬出するための開口が設けられている。
【００４１】
図４は、一つの例示的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。
【００４２】
このプラズマ処理装置は、図１に示したプラズマ処理装置と比較して、シャワープレート１８内部に、１層ではなく、２層の金属層を埋め込んだ点が異なり、他の構成は、基本的には同一である。図１と同一の構造と異なる点のみを説明する。
【００４３】
このシャワープレート１８は、セラミックからなりガス通過孔を備えた本体としての上部誘電体を備えており、複数の導電層１４ａ、１４ｂは、この上部誘電体内に埋め込まれている。導電層の数は２層以上であってもよい。上方に位置する導電層１４ａはグランド電位に接続され、接地されている。下方に位置する導電層１４ｂは、図１における上部電極１４と同様に整合器３２を介して高周波電源３０に接続されている。
【００４４】
それぞれの導電層１４ａ、１４ｂの構造は、メッシュ形状であってもよいが、ガス供給用の貫通孔１８ｈが形成された領域のみが開口した金属薄膜であってもよい。導電層１４ａは平坦であって、縦断面形状は水平方向に延びた形状となっている。上部電極としての導電層１４ｂは、上部誘電体の下面と導電層１４ｂとの間の距離が、中央部よりも周辺部の方が小さくなるよう傾斜して設けられる。また、導電層１４ｂは、薄膜状またはメッシュ状になっているため、熱膨張係数が誘電体と違っていても高温時の熱応力が小さい。さらに、導電層１４ｂは誘電体で覆われているため、高温でも腐食されることがない。高周波は、導電層１４ａと導電層１４ｂとの間を径方向に伝搬し、導入部１６から処理容器１０内に放出される。導電層１４ｂの下面と、導電層１４ａの下面のうち導電層１４ａがない部分との間に高周波電界がかかり、この高周波電界によりプラズマが励起される。
【００４５】
図５は、一つの例示的実施形態に係るステージを一部破断して示す斜視図である。
【００４６】
ステージ１２は、本体１２１及び導電層１２２を有している。本体１２１は、窒化アルミニウムといった誘電体（絶縁体）から形成されている。本体１２１は、略円盤形状を有している。本体１２１の中心軸線は、図１に示した軸線ＡＸと略一致している。導電層１２２の形状は、メッシュ形状であってもよいが、配線等を通すための必要な開口のみが設けられた金属薄膜であってもよい。
【００４７】
導電層１２２は、導電性を有する材料、例えばタングステン、モリブデン等から形成されている。導電層１２２は、本体１２１内に設けられている。ステージ１２は、一つ以上の導電層を有していてもよい。この場合に、導電層１２２は、ステージ１２内に設けられた一つ以上の導電層のうちステージ１２の上面から最短の距離を有する。導電層１２２は、図１に示した軸線ＡＸの周りで環状に形成されている。導電層１２２の内径（直径）は、例えば基板Ｗの直径の１／６、即ち５０ｍｍ以上である。導電層１２２の外径は、基板Ｗの直径よりも小さい。一実施形態において、導電層１２２は、メッシュ状に形成されていてもよい。
【００４８】
一実施形態において、導電層１２２は、静電吸着用の電極である。この実施形態において、導電層１２２には、直流電源５０が電気的に接続される。直流電源５０からの直流電圧が導電層１２２に印加されると、ステージ１２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、ステージ１２に引き付けられ、ステージ１２によって保持される。別の実施形態において、導電層１２２は、高周波電極であってもよい。この場合には、導電層１２２には、高周波電源が整合器を介して電気的に接続される。更に別の実施形態において、導電層１２２は、接地される電極であってもよい。
【００４９】
以上説明したプラズマ処理装置１では、導電層１２２が環状に形成されている。したがって、ステージ１２の中央部と外周部との間での高周波に起因する電位差の発生が抑制される。その結果、ステージ１２の中央部と外周部との間で発生する高周波電界が抑制される。
【００５０】
図６は、一つの例示的実施形態に係るステージを一部破断して示す斜視図である。
【００５１】
このステージ１２は、前述のステージ１２と同様に本体１２１及び導電層１２２を有している。ステージ１２の導電層１２２は、静電吸着用の電極である。導電層１２２には、直流電源５０が電気的に接続されている。
【００５２】
ステージ１２は、導電層１２３を更に備えている。導電層１２３とステージ１２の上面との間の距離は、導電層１２２とステージ１２の上面との間の距離よりも大きい。即ち、導電層１２２は、ステージ１２の複数の導電層のうち、ステージ１２の上面から最短の距離を有する。
【００５３】
一実施形態において、導電層１２３は、ヒータ（抵抗加熱素子）である。この実施形態では、導電層１２３は、ヒータ電源５８にコモンモードフィルタ５９を介して電気的に接続されている。導電層１２３は、本体１２１内の環状の領域内に形成されている。この環状の領域の中心軸線は、軸線ＡＸに略一致する。この環状の領域の内径は、例えば基板Ｗの直径の１／６、即ち５０ｍｍ以上である。この環状の領域の外径は、基板Ｗの直径よりも小さい。導電層１２３は、メッシュ状に形成されていてもよい。
【００５４】
図７は、一つの例示的実施形態に係るステージの平面図である。
【００５５】
本例では、導電層１２３からなるヒータを２つの領域に分割したものである。このステージ１２は、ステージの本体１２１と、本体１２１内に埋め込まれた導電層１２３とを備えている。導電層１２３は、ステージ中央領域に存在する内側導電層１２３ＩＮと、ステージ周辺に存在する外側導電層１２３ＯＵＴとを備えている。ヒータは、体積抵抗率がＣｕやＡｌ等よりも高い材料から構成され、抵抗値は電流が流れる経路の断面積と長さに依存する。上述のそれぞれの導電層は、環状に構成することができるが、本例では、平面視において線状の導電層を図示の如く屈曲させて配置させている。内側導電層１２３ＩＮは、ステージ１２の中心領域を加熱し、外側導電層１２３ＯＵＴは、ステージ１２の周辺領域を加熱する。
【００５６】
換言すれば、本例では、ステージ１２の径方向の異なる領域で、複数の加熱領域が設定されている。内側のヒータ（内側導電層１２３ＩＮ）と、外側のヒータ（外側導電層１２３ＯＵＴ）とは、電気的に結合することも可能であるが、本例では、それぞれのヒータと、それぞれのヒータ電源との間には、それぞれコモンモードフィルタを介在させることができる。コモンモードフィルタは、プラズマ励起周波数において高いコモンモードインピーダンスを有する。この構成により、ヒータ間の電気的結合を弱めることができる。これにより、ステージ外周部と中央部におけるヒータと、プラズマとの間の電気的結合を抑制することができる。
【００５７】
以上、説明したように、上下部に誘電体に埋め込まれた電極を用いることで、電極表面の電界を均一にし、プラズマの分布を均一にすることができる。また、導電性のメッシュ電極は、誘電体内に埋め込まれているため、腐食性ガスに曝されることなく、プロセスチャンバーに用いても機能が持続することができる。
【００５８】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。また、以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的本明細書において説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【００５９】
１…プラズマ処理装置、１０…処理容器、１０Ｌ…下部壁、１０ｅ…排気口、１２…ステージ、１２Ｊ…蛇腹構造、１２Ｓ１…支持柱、１２Ｓ２…第１支持部材、１２Ｓ３…第２支持部材、１３…バッフル部材、１４…上部電極、１６…導入部、１８…シャワープレート、１８ｈ…ガス吐出孔、３０…高周波電源、３２…整合器、４０…配管、４２…ガス供給器、５０…直流電源、５８…ヒータ電源、１２２…導電層（下部電極）、１２３…導電層、Ｆ…フォーカスリング、２０２…誘電体内壁、２０３…金属膜、２０４…バネ材、２０５…支持パイプ、２０６…給電ロッド、２０７…支持壁、２０８…隔壁、２０９…シール材、ＲＦ…導波通路、ＳＰ…空間、ＵＷ…上部壁、Ｗ…基板。
【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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【国際調査報告】
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