(57)【要約】  プラズマを用いてウエハ１が処理される処理室と、上記プラズマを生成する高周波電力を供給する高周波電源と、上記処理室に配置され、かつウエハ１が載置される試料台２と、試料台２と電気的に接続され、かつ試料台２に吸着力を発生させる直流電源１０６と、を有するプラズマ処理装置である。試料台２は、上記吸着力によってウエハ１を吸着する凸部２０１ａと、凸部２０１ａの下部において凸部２０１ａから迫り出した段差部２０１ｂと、を備え、凸部２０１ａの外側には、ウエハ１の下面と接触可能なリング５が設けられており、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着された状態で、ウエハ１と凸部２０１ａとリング５とによって形成される空間部７が密閉されている。
2020161919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いて試料が処理される処理室と、前記プラズマを生成する高周波電力を供給する高周波電源と、前記処理室に配置され、かつ前記試料が載置される試料台と、前記試料台と電気的に接続され、かつ前記試料台に吸着力を発生させる第１直流電源と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記試料台は、前記吸着力によって前記試料を吸着する凸部を備え、
前記凸部の外側には、前記試料の下面と接触可能なリング状部材が設けられ、
前記試料が前記試料台の前記凸部の上面に吸着された状態で、前記試料と前記凸部と前記リング状部材とによって形成される空間部が密閉されている、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において、
前記リング状部材は、前記試料と接触可能な試料支持部を有し、
前記リング状部材の外側に誘電体からなるリング状のサセプタが設けられ、
前記試料が前記試料台の前記凸部の前記上面に吸着された状態で、前記試料の前記下面の周縁部と前記試料支持部とが接触し、かつ平面視で前記サセプタの内周部は前記試料の前記周縁部と重なっている、プラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台と前記リング状部材とは、接着剤によって密着し、
前記試料が前記試料台の前記凸部の前記上面に吸着された状態で、密閉された前記空間部に冷却ガスが充填されている、プラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記リング状部材に内蔵された静電吸着用電極と、
前記静電吸着用電極に電気的に接続する第２直流電源と、
を備え、
前記第２直流電源から前記静電吸着用電極に印加する直流電圧によって生じる吸着力で前記リング状部材と前記試料台とを密着させ、
前記試料が前記試料台の前記凸部の前記上面に吸着された状態で、密閉された前記空間部に冷却ガスが充填されている、プラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台と前記リング状部材とは、前記試料台と前記リング状部材との接触部にＯリングを介在させた状態で、前記試料台の下方側から装着されたネジによって締結され、
前記試料が前記試料台の前記凸部の前記上面に吸着された状態で、前記Ｏリングによって密閉された前記空間部に冷却ガスが充填されている、プラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台は、前記凸部の下部において前記凸部から迫り出し、かつ前記リング状部材が載置される段差部を備え、
前記段差部の表面に形成された誘電体膜の内部にヒータが設けられている、プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のプラズマ処理装置において、
前記リング状部材と前記試料台との間の隙間を介して前記空間部に連通するガス導入部を備え、
冷却ガスは、前記ガス導入部から導入される、プラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項５に記載のプラズマ処理装置において、
前記ネジが装着される前記試料台のネジ穴に連通するガス導入部を備え、
冷却ガスは、前記ガス導入部から導入される、プラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載のプラズマ処理装置において、
前記リング状部材は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムまたは石英からなる、プラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台における前記凸部の前記上面の表面粗さはＲａ０．６〜１．０であり、
前記リング状部材における前記試料と接触可能な試料支持部の表面粗さはＲａ０．４以下である、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、ドライエッチング装置などのプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置、特にドライエッチング装置などでは、ノード幅の縮小に伴い、試料（以降、半導体ウエハまたは単にウエハと言う）上に形成される半導体の素子形状に関する要求は年々厳しくなっている。特にエッチング装置中の微小異物については、半導体に悪影響を及ぼす異物がより微細化しており、エッチング装置において低異物化が求められている。この中で半導体ウエハを載置し、静電吸着する試料台においては、プラズマからのイオンを引き込み、異方性のエッチングを実現するために数ｋＨｚ〜ＭＨｚの高周波を印加することが一般的である。【０００３】
一方、半導体ウエハの最外周部と試料台が接触すると最外周部に付着したゴミなどが試料台と接触して前述した異物になってしまうため、試料台はウエハよりも小さく設計され、プラズマに対してウエハで隠れるような構造であることが一般的である。また、試料台の外側でウエハと重なる部分にはセラミクスまたは半導体などからなるリング状のサセプタを設けて試料台の外周を保護している。【０００４】
上記のような一般的な構造のプラズマ処理装置では、ウエハの外周部とサセプタとの間には隙間が形成されているため、この隙間からプラズマ中のイオン、あるいはラジカルが回り込み、試料台の側面部が徐々に消耗してしまう。この消耗により例えばチャンバの内部に放出されて異物が発生したり、消耗が試料台中の電極などに達すれば絶縁破壊などが起き、これが試料台の側面部の寿命を決定してしまう。試料台の交換はコストとメンテナンスの時間がかかるため、試料台の交換回数を減らす、すなわち試料台の寿命を延ばすことはドライエッチング処理装置に求められる条件の一つである。【０００５】
なお、試料台の側面部のダメージについて、例えば、特許文献１には、試料台の側面部の消耗を抑えるために試料台の側面部の外側にセラミクス製のリングを備えた構造が開示されている。【０００６】
また、特許文献２には、導電性のサセプタを静電吸着し、さらに冷却ガスを導入して導電性のサセプタを温調する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−３０６９３号公報
【特許文献２】特開２０１５−６２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１や特許文献２では、ウエハの外周部とリング状のサセプタとの間に隙間が形成されるため、この隙間からプラズマ中のイオン、あるいはラジカルが回り込み、試料台の側面部がダメージを受け、徐々に消耗して異物が発生し、試料に形成される半導体素子の製造上の歩留まりが低下するという課題が生じる。【０００９】
また、試料台の側面部を保護するリングを設けた構造の場合に、試料台の大きさが小さくなり、プラズマ処理時のウエハ面内の温度分布が悪化するという課題が発生する。【００１０】
本発明の目的は、試料台の側面部からの異物の発生を抑制し、試料に形成される半導体素子の製造上の歩留まりを向上させることができる技術を提供することにある。【００１１】
本発明の他の目的は、試料台の側面部の消耗を抑制して試料台の長寿命化を図ることができる技術を提供することにある。【００１２】
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。【００１４】
本発明のプラズマ処理装置は、プラズマを用いて試料が処理される処理室と、上記プラズマを生成する高周波電力を供給する高周波電源と、上記処理室に配置され、かつ上記試料が載置される試料台と、上記試料台と電気的に接続され、かつ上記試料台に吸着力を発生させる第１直流電源と、を有するものである。さらに、上記試料台は、上記吸着力によって上記試料を吸着する凸部を備え、上記凸部の外側には上記試料の下面と接触可能なリング状部材が設けられ、上記試料が上記試料台の上記凸部の上面に吸着された状態で、上記試料と上記凸部と上記リング状部材とによって形成される空間部が密閉されている。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。【００１６】
本発明によれば、試料台の側面部からの異物の発生を抑制し、試料に形成される半導体素子の製造上の歩留まりを向上させることができる。さらに、試料台の側面部からの異物の発生を抑制することができるため、試料台の側面部の消耗を抑制することができ、試料台の長寿命化を図ることができる。
また、プラズマ処理時のウエハ面内の温度分布の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の試料台の側面部付近の構造を示す拡大部分断面図である。
【図３】本発明者が比較検討を行った比較例のプラズマ処理装置の試料台の側面部付近の構造を示す拡大部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置における試料台の側面部付近の構造を示す拡大部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３のプラズマ処理装置における試料台の側面部付近の構造を示す拡大部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置における試料台の側面部付近の構造を示す拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図面を用いて説明する。
図１および図２を用いて本実施の形態１のプラズマ処理装置について説明する。
【００１９】
本実施の形態１では、プラズマ処理が行われる試料として、ウエハ１を用いる場合を説明する。また、プラズマ処理装置として、試料台２の外周部（外側）にリング部材を設け、ウエハ１を吸着保持した際にウエハ１と試料台２との間に形成される空間部７に導入される冷却ガスをこのリング状部材とウエハ１との密着によって密閉する。さらに、リング状部材と試料台２との間の空間部７の密閉に、接着剤６を用いる例を説明する。
【００２０】
本実施の形態１のプラズマ処理装置は、試料にプラズマ処理が行われる処理室１０１と、ウエハ１が載置され、かつ電極を兼ねた試料台２と、プラズマ生成用の高周波電力が供給されるアンテナ１０２と、整合器１０３と、プラズマ生成用の高周波電源１０４と、静電吸着用の直流電源（第１直流電源）１０６と、高周波バイアス電源１０７と、を有する。試料台２は、処理室１０１内に配置されており、プラズマ処理時には、処理室１０１は真空排気される。また、プラズマ処理装置は、図示しない処理ガス供給系を備えており、この処理ガス供給系は、処理室１０１を有する真空容器であるチャンバ１０１ａに接続されている。
【００２１】
チャンバ１０１ａ内の処理室１０１においては、誘導結合によりプラズマ１０を生成するため、アンテナ１０２にはプラズマ生成用の高周波電源１０４より整合器１０３を介して高周波電力が供給され、処理室１０１の内部に上記処理ガス供給系より供給された処理ガスとウィンドウ１０５を介して誘導結合し、上記処理ガスをプラズマ化する。
【００２２】
本実施の形態１では誘導結合型のプラズマ処理装置を示すが、プラズマ１０の生成方式については、その他の方式、例えば容量結合型、ＥＣＲプラズマ型で生じたプラズマ１０に対して使用してもよい。
【００２３】
図２に示すように、電極を兼ねた試料台２は、チタン、アルミニウムなどの金属からなる基材部２０１と、基材部２０１の表面に形成されたアルミナなどのセラミクスの溶射膜２０２と、を有する。また、試料台２は、ウエハ１を吸着する凸部２０１ａと、凸部２０１ａの下部において凸部２０１ａから迫り出した段差部２０１ｂと、を含んでいる。したがって、溶射膜２０２は、ウエハ１を吸着する凸部２０１ａの最上層（上面）や、凸部２０１ａの側面部２０１ｃ、および段差部２０１ｂの上面や側面部２０１ｃのそれぞれの表面に形成された誘電体膜である。
【００２４】
また、溶射膜２０２の内部には、ウエハ１との電位差によって静電吸着力（吸着力）を得るために埋設された静電吸着用電極２０４と、試料台２を所望の温度に制御するためのヒータ電極２０５と、が形成されている。そして、ヒータ電極２０５には、ヒータ電極２０５に電力を供給するためのヒータ電源１０９が接続されている。さらに、試料台２の基材部２０１の内部には、温度調節された冷媒が通る冷媒流路２０６が設けられている。
【００２５】
また、試料台２の静電吸着用電極２０４には静電吸着用の直流電源（第１直流電源）１０６が電気的に接続されている。したがって、直流電源１０６から静電吸着用電極２０４に静電吸着用の電圧を印加することで試料台２との間に電位差が生じ、試料台２の凸部２０１ａに静電吸着力を発生させる。これにより、ウエハ１を試料台２の凸部２０１ａに吸着させることができる。具体的には、溶射膜２０２を介してウエハ１と静電吸着用電極２０４との間に作用するクーロン力、あるいは表面電流により生じるジョンソン・ラーベック力（以降、ＪＲ力とも言う）により、ウエハ１が溶射膜２０２の表面に吸着保持される。この時、直流電源１０６を適切に設定することで、好適な静電吸着力が得られるような電圧に静電吸着用電極２０４の電位を制御することができる。
【００２６】
また、静電吸着用電極２０４あるいは基材部２０１には、４００ＫＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波バイアス電源１０７が高周波の整合器１０８を介して接続されており、高周波バイアス電源１０７からの出力を溶射膜２０２を介してウエハ１に印加することができる。そして、この高周波バイアス電源１０７により、図１に示すプラズマ１０中からイオンを引き込み、ウエハ１を所望の形状に処理（加工）することができる。基材部２０１は、ヒータ電極２０５と、冷媒流路２０６とにより所望の温度に制御されており、プラズマ処理に好適な温度に保たれる。
【００２７】
さらに、ウエハ１と接する溶射膜２０２の表面にはガス溝２０３が設けられ、図示しない冷却ガス導入機構よりＨｅ（ヘリウム）などの冷却ガスがガス溝２０３を介してウエハ１と溶射膜２０２との間の空間部７に導入される。この冷却ガスは、ウエハ１と溶射膜２０２との間の熱伝導を促進させる媒体であり、これにより、ウエハ１の温度制御を容易に行うことができる。
【００２８】
なお、試料台２は金属に溶射することで形成されたものである必要はなく、例えばアルミナ、窒化アルミニウムなどのセラミクスに静電吸着用電極などを埋設し、焼結することで形成されたものであってもよい。
【００２９】
ここで、図３を用いて本発明者が比較検討を行った比較例のプラズマ処理装置について説明する。
【００３０】
図３に示す比較例のプラズマ処理装置では、試料台（電極）２を保護するため、試料台２の周辺には誘電体からなるリング状のサセプタ４が配置されている。サセプタ４の内周部４ａの内周壁の直径は、ウエハ１の直径よりも小さく設計されている。したがって、試料台２にウエハ１を静電吸着した状態では、試料台２の上面をウエハ１が覆うような構造になり、ウエハ１の周縁部が試料台２の上面から迫り出した状態となる。これにより、プラズマ処理中に試料台２の表面が図１に示すプラズマ１０に直接さらされないようになっている。
【００３１】
しかしながら、図３に示すような構造では、試料台２とウエハ１とサセプタ４とによって囲まれた部分に隙間部３が形成される。この隙間部３はプラズマ１０が形成される空間と繋がっていて、プラズマ１０に対して露出している。さらに、試料台２にはイオンを引き込む目的で高周波が印加されるため、プラズマ中の正に帯電したイオンは試料台（電極）２に引き付けられ、試料台２の側面部２０１ｃに衝突する。これにより、側面部２０１ｃの溶射膜２０２がスパッタされてチャンバ内に異物が生じたり、金属汚染を引き起こす場合がある。あるいは側面部２０１ｃに付着していた付着物が同様にスパッタされて異物を発生させたり、金属汚染を引き起こす場合がある。このような異物や金属汚染は原子層レベルまで微細化の進んだ半導体素子に対してはその所望の動作を妨げる要因となり、半導体製造メ−カ−にとっては歩留まりの低下を引き起こす。また、側面部２０１ｃのスパッタが経時的に進む場合には一定間隔での試料台交換が必要となり、プラズマ処理装置の稼働率の低下の要因となる。
【００３２】
また、試料台２の表面（上面や側面部２０１ｃ）の材料としては、ク−ロン力を用いるタイプの電極では表層の焼結板を接着材で基材部２０１に張り付け、側面部２０１ｃは溶射を用いる場合が多い。上述したＪＲ力を用いるタイプの電極でも同様に表層の焼結板を接着材で基材部２０１に張り付け、側面部２０１ｃは溶射を用いる場合や、焼結板の代わりに抵抗率を制御した溶射膜２０２を基材部２０１にそのまま生成する場合もある。
【００３３】
どちらの場合にも側面部２０１ｃは溶射膜２０２が露出した構造であり、焼結板を張り付ける構造では焼結板下の接着材が暴露される。側面部２０１ｃまで溶射よりも構造が強固でスパッタに強い焼結板を用いることも可能であるが、厚くなることで熱容量が上昇し表面の温度応答が悪くなってしまうという課題や焼結板の製造コストの増加という課題も生じる。
【００３４】
そこで、図１および図２に示す本実施の形態１のプラズマ処理装置は、主に、試料台２の側面部２０１ｃへのイオン入射によるスパッタで起こる側面部２０１ｃのダメ−ジに対して対策を図るものである。
【００３５】
図２に示す本実施の形態１のプラズマ処理装置では、電極を兼ねた試料台２の凸部２０１ａの外周の外側には、セラミクスなどからなり、かつウエハ１の下面と接触可能な絶縁性のリング（リング状部材）５が設けられている。すなわち、凸部２０１ａの外側に凸部２０１ａを囲むように絶縁性のリング５が配置されている。なお、リング５は、試料台２の凸部２０１ａの外周部に沿って配置される鉛直部５ｅと、鉛直部５ｅから迫り出した鍔部５ｆと、を有している。すなわち、リング５は、リング状の鉛直部５ｅとリング状の鍔部５ｆとが一体に形成された形状となっており、図２に示すように、縦断面の形状がＬ字形状となっている。
【００３６】
そして、リング５の鉛直部５ｅが試料台２の凸部２０１ａの外周部に沿って配置されるとともに、リング５の鍔部５ｆは試料台２の段差部２０１ｂ上に配置される。なお、リング５は、その鉛直部５ｅにウエハ１と接触可能な試料支持部５ｂを有している。そして、試料支持部５ｂには最上面５ａ（最も高い位置に配置された上面）が形成されている。この最上面５ａは、凸部２０１ａの静電吸着力を発生させる表面（上面）に対して同一高さ、あるいは凸部２０１ａの表面より１００μｍ程度高い位置の平面となっている。
【００３７】
したがって、静電吸着力によってウエハ１が試料台２の凸部２０１ａに吸着された状態で、ウエハ１の下面とリング５の最上面５ａとが接触する。つまり、試料台２の段差部２０１ｂ上にリング５が凸部２０１ａを囲むように配置されており、ウエハ１が試料台２に静電吸着された際には、リング５の試料支持部５ｂの最上面５ａがウエハ１の下面と接触してウエハ１を支持する。
【００３８】
なお、リング５の外側には誘電体からなるリング状のサセプタ４が設けられている。したがって、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着された状態においては、ウエハ１の下面の周縁部とリング５の試料支持部５ｂとが接触するとともに、平面視でサセプタ４の内周部４ａはウエハ１の上記周縁部と重なっている。
【００３９】
そして、本実施の形態１のプラズマ処理装置では、ウエハ１が試料台２に静電吸着によって保持された際に、ウエハ１の下面がリング５の最上面５ａに静電吸着力で押し付けらることで、試料台２とウエハ１とリング５とによって形成される空間部７が密閉状態となる。つまり、この空間部７に導入される熱伝達を促進するための冷却ガスを密閉（シ−ル）する構造となっている。
【００４０】
空間部７が密閉されているため、空間部７は冷却ガスで満たされ、真空中に置かれるよりも良好な熱伝達の状態を確保することができる。また、プラズマ１０から入って来るウエハ１とリング５への入熱を試料台２側に排熱することができるため、ウエハ１とリング５が過度に温度上昇することを防ぐことができる。
【００４１】
また、試料台２の段差部２０１ｂ上のリング５の鍔部５ｆの上部には、サセプタ４の内周部４ａが配置されている。これにより、プラズマ１０によってリング５がダメージを受けることや、ウエハ１に対して熱容量が大きいリング５がプラズマ１０からの入熱を直接受けて温度変動が大きくなることを防ぐことができる。
【００４２】
また、リング５と試料台２との間においても冷却ガスを密閉する必要があるため、本実施の形態１ではリング５の鍔部５ｆの下面と試料台２の段差部２０１ｂとの接触部２０１ｄに接着剤６を塗布し、試料台２とリング５との間から冷却ガスが漏れることを防いでいる。つまり、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着された状態で、密閉された空間部７に冷却ガスを充填させることができる。なお、接着剤６の材質としては、例えばシリコ−ン系の接着剤６を用いてもよく、またはシリコ−ン系の接着剤６を耐プラズマ性の高い他の接着剤６でコ−ティングしたものでもよい。
【００４３】
試料台２の段差部２０１ｂにリング５が配置されることにより、プラズマ処理中の試料台２の露出がなくなり、スパッタを受ける部分が試料台２ではなくセラミクスのリング５になる。これにより、本実施の形態１のプラズマ処理装置は、図３に示す比較例のプラズマ処理装置に比べて、試料台２の側面部２０１ｃの溶射部が、サセプタ４の表面のセラミクスを接着剤で固定した部分よりもスパッタに対する耐性が向上し、異物や汚染の問題が発生しないようにすることができる。
【００４４】
なお、リング５に用いられるセラミクスの材料は、例えば酸化アルミニウム（アルミナ）であったり、酸化イットリウム（イットリア）、あるいは石英などでもよく、その他耐プラズマ性の高い材料を用いることが好ましく、プラズマ処理に使用するガスに応じて適切に選択することもできる。また、リング５の製造方法については、試料台２の表面のように未焼成のシ−トを積層して焼成する方法でなく、一体で焼成後に加工することが好ましい。また、ウエハ１とのシ−ル面（リング５の試料支持部５ｂの最上面５ａ）については、その表面粗さはＲａ０．４以下、好ましくはＲａ０．１以下の粗さに仕上げることにより、空間部７の密閉度をさらに高めることができる。なお、試料台２の凸部２０１ａの上面の表面粗さは、Ｒａ０．６〜１．０である。
【００４５】
本実施の形態１のプラズマ処理装置によれば、試料台２の凸部２０１ａの外側にリング５が配置されたことで、試料台２の側面部２０１ｃがリング５によって覆われる。さらに、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着された状態において、ウエハ１と凸部２０１ａとリング５とによって形成される空間部７が密閉される。これにより、空間部７内へのプラズマ１０の進入を阻止することができる。したがって、プラズマ１０の進入によって試料台２の側面部２０１ｃが受けるダメージを抑制することができる。
【００４６】
これにより、試料台２の側面部２０１ｃからの異物の発生を抑制することができ、その結果、ウエハ１に形成される半導体素子の製造上の歩留まりを向上させることができる。さらに、試料台２の側面部２０１ｃからの異物の発生を抑制することができるため、試料台２の側面部２０１ｃの消耗を抑制することができ、試料台２の長寿命化を図ることができる。
【００４７】
また、試料台２が従来のプラズマ処理装置の試料台２よりも小さくなることにより懸念されるウエハ外周部の温度の上昇についても、リング５の最上面５ａがウエハ１との接触部２０１ｄとなることで解消することができる。
【００４８】
これにより、プラズマ処理時のウエハ面内の温度分布の均一化を図ることができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図４を用いて説明する。
【００４９】
図４に示す実施の形態２のプラズマ処理装置の基本的な構造は、実施の形態１のプラズマ処理装置と同様であるが、試料台（電極）２とリング５の固定の方法が異なっている。実施の形態１の構成ではリング５と試料台２とは、接着剤６によって固定される場合を説明した。この場合、実際にリング５が消耗して交換必要となった際には、試料台２を取り外し、さらにリング５を取り外して再度接着剤６によって接着することが必要になる。
【００５０】
これに対して本実施の形態２のプラズマ処理装置では、リング５のみを取り外せるような構造とするためにリング５に内蔵された静電吸着用電極２０７を有することを特徴としている。そして、静電吸着用電極２０７は直流電源（第２直流電源）１１０と電気的に接続されている。すなわち、本実施の形態２のプラズマ処理装置は、リング５に内蔵された静電吸着用電極２０７と、静電吸着用電極２０７に電気的に接続する第２直流電源である直流電源１１０と、を備えている。
【００５１】
これにより、プラズマ処理時には静電吸着用電極２０７に直流電源１１０より所定の電圧が印加されると、基材部２０１の段差部２０１ｂと静電吸着用電極２０７との間に生じる電位差によってク−ロン力、あるいはＪＲ力が発生し、リング５は試料台２に吸着される。すなわち、直流電源１１０から静電吸着用電極２０７に印加する直流電圧によって生じる静電吸着力でリング５と試料台２とが密着する。そして、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着保持された状態で、密閉された空間部７に冷却ガスが充填されている。
【００５２】
なお、リング５と試料台２との接触部２０１ｄの表面粗さは、リング５とウエハ１との接触部５ｃの表面粗さよりも小さく設定されることが望ましく、接触している部分のシ−ル幅も上述のリング５とウエハ１とのシ−ル幅よりも長いことが望ましい。これは通常のプラズマ処理においてはウエハ１と試料台２との間から漏れる冷却ガスの漏れ量を監視しており、異常の発生を検知している。したがって、本実施の形態２の構造ではリング５とウエハ１との間からの冷却ガスの漏れ量を監視することで、リング５と電極２の間からの漏れ量は小さくすることができ、上記冷却ガスの漏れ量の監視に影響を与えないようにすることができる。
【００５３】
本実施の形態２のように、リング５に静電吸着用電極２０７が内蔵され、静電吸着用電極２０７に印加する直流電圧によって生じる静電吸着力でリング５と試料台２とが密着する構造とすることにより、リング５の消耗時にはリング５のみの交換で済むようになる。これにより、プラズマ処理装置のメンテナンスコストを低減することができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図５を用いて説明する。
【００５４】
図５に示す実施の形態３のプラズマ処理装置の基本的な構造は、実施の形態１のプラズマ処理装置と同様であるが、実施の形態２と同様に試料台（電極）２とリング５との固定の方法が異なっている。
【００５５】
上述の実施の形態２の試料台２とリング５との固定の方法では、試料台２を新たに設ける必要があるためリング５のコスト上昇と、直流電源１１０の設置による装置全体のコスト上昇とが懸念となる。
【００５６】
そこで本実施の形態３では、セラミクスからなるリング５に金属などの固定用のネジ穴５ｄを有する部材を埋め込む、あるいはセラミクス自身にネジ穴５ｄを設け、リング５と試料台２とをボルト（ネジ）２０８の締結力により固定し、さらにこのボルト２０８の外側に設けたＯリング２０９により冷却ガスをシ−ルすることを特徴としている。
【００５７】
すなわち、試料台２とリング５とは、試料台２の段差部２０１ｂとリング５の鍔部５ｆとの接触部２０１ｄにＯリング２０９を介在させた状態で、試料台２の下方側から装着されたボルト２０８によって締結されている。そして、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着された状態で、Ｏリング２０９によって密閉された空間部７に冷却ガスが充填されている。さらに、図５に示すプラズマ処理装置では、ボルト２０８が装着される試料台２のネジ穴２１１に連通するガス導入部１１１を備えており、冷却ガスは、ガス導入部１１１からネジ穴２１１を介して空間部７に導入される。なお、リング５と試料台２との間の隙間を介して空間部７に連通するガス導入部１１１を備えていてもよく、その際には、冷却ガスは、ガス導入部１１１からリング５と試料台２との間の隙間を介して空間部７に導入される。
【００５８】
例えば、図３に示す比較例のプラズマ処理装置では、冷却ガスは試料台２の表面から導入されていたが、本実施の形態３のプラズマ処理装置では、ボルト２０８のネジ穴２１１を通してガス導入部１１１よりリング５と試料台２の間の領域から導入する。この時、ウエハ１と試料台２との間の冷却ガスのシ−ルは最外周のリング５とウエハ１との接触部５ｃにより成されているため、図２に示すプラズマ処理装置と同様に、本実施の形態３の図５に示すプラズマ処理装置においても、ウエハ１と試料台２の間の冷却ガスの導入を行うことができ、さらに試料台２の表面の構造が複雑になることを防ぐことができる。
【００５９】
また、図３に示す比較例のプラズマ処理装置では、ウエハ１は高周波バイアス電圧によりセルフバイアス電位となるが、試料台２にはセルフバイアスが生じないためこのセルフバイアス電位分の電位差が冷却ガスの圧力の空間に生じる。この電位差と圧力により好ましくない異常放電が発生する場合があり、歩留まりの悪化を生じる場合がある。このため、図３に示す比較例のプラズマ処理装置では、ウエハ１と試料台２の金属部分の間の沿面距離を長く確保する必要があり、絶縁性のセラミクスや樹脂などで複雑な形状の導入孔を形成していた。
【００６０】
しかしながら、本実施の形態３のプラズマ処理装置のように、リング５と試料台２との間から冷却ガスを導入すると、導入される部分はウエハ１から離れた場所になるため、上記のウエハ１と試料台２の間の沿面距離を長く確保することができる。これによって、本実施の形態３のプラズマ処理装置は、図３に示す比較例のプラズマ処理装置に比べて、より簡素な構造で冷却ガスの導入を行うことが可能となる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４を図６を用いて説明する。
【００６１】
図６に示す実施の形態４のプラズマ処理装置の基本的な構造は、実施の形態１のプラズマ処理装置と同様であるが、図６に示すプラズマ処理装置では、リング５の鍔部５ｆが載置される試料台２の段差部２０１ｂに、温度制御のための外周用のヒータ電極２１０を備え、さらにこのヒータ電極２１０と電気的に接続されるヒータ電源１１２が設けられていることを特徴としている。
【００６２】
すなわち、試料台２の段差部２０１ｂの表面に形成された溶射膜（誘電体膜）２０２の内部にヒータ電極（ヒータ）２１０が設けられており、さらにこのヒータ電極２１０と電気的に接続されたヒータ電源１１２を備えている。
【００６３】
なお、本発明の上記実施の形態１〜３のウエハ１の外周部とリング５の接触部５ｃ、および図３に示す比較例のプラズマ処理装置のウエハ１と試料台２の接触部は、冷却ガスの圧力が凸部２０１ａの中心より外周方向に向かって徐々に低下していく構造となっており、またウエハ１がリング５または試料台２よりも大きいためにウエハ１の外周部は温度が上がりやすい傾向がある。
【００６４】
その際、本発明の実施の形態１〜３のプラズマ処理装置の構造では、その接触部２０１ｄにはヒータ電極が配置されないため、図３に示す比較例のプラズマ処理装置よりも加熱されやすくなる半面、冷え過ぎてウエハ１の外周部の温度が特異的になる可能性がる。この時、本実施の形態４の図６に示すプラズマ処理装置のように、リング５の鍔部５ｆの下部にヒータ電極２１０を設け、ヒータ電極２１０の加熱量を調整することにより、ウエハ１の外周部の温度も好適に制御することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６６】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００６７】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。
【００６８】
上記実施の形態のプラズマ処理装置は、リング状部材とサセプタ４とが一体化したものであってもよい。すなわち、上記リング状部材として、誘電体からなるサセプタが設けられていてもよい。この場合のプラズマ処理装置では、上記サセプタは、ウエハ１と接触可能な試料支持部を有し、ウエハ１が試料台２の凸部２０１ａの上面に吸着された状態で、ウエハ１の下面の周縁部と上記サセプタの上記試料支持部とが接触する構造となる。
【符号の説明】
【００６９】
１  ウエハ（試料）
２  試料台
３  隙間部
４  サセプタ
４ａ  内周部
５  リング（リング状部材）
５ａ  最上面
５ｂ  試料支持部
５ｃ  接触部
５ｄ  ネジ穴
５ｅ  鉛直部
５ｆ  鍔部
６  接着剤
７  空間部
１０  プラズマ
１０１  処理室
１０１ａ  チャンバ
１０２  アンテナ
１０３  整合器
１０４  高周波電源
１０５  ウィンドウ
１０６  直流電源（第１直流電源）
１０７  高周波バイアス電源
１０８  整合器
１０９  ヒータ電源
１１０  直流電源（第２直流電源）
１１１  ガス導入部
１１２  ヒータ電源
２０１  基材部
２０１ａ  凸部
２０１ｂ  段差部
２０１ｃ  側面部
２０１ｄ  接触部
２０２  溶射膜（誘電体膜）
２０３  ガス溝
２０４  静電吸着用電極
２０５  ヒータ電極
２０６  冷媒流路
２０７  静電吸着用電極
２０８  ボルト（ネジ）
２０９  Ｏリング
２１０  ヒータ電極（ヒータ）
２１１  ネジ穴
【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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【国際調査報告】
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