プラズマ処理装置
【課題】付着物の発生を抑制可能なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】一実施形態のプラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給部、導入部、保持部材、及びフォーカスリングを備えている。処理容器により画成される処理空間において、導入部から導入されたエネルギーにより、ガス供給部から供給された処理ガスのプラズマが発生される。この処理空間に、被処理基体を保持するための保持部材と該保持部材の端面を囲むように設けられたフォーカスリングとが配置されている。保持部材の端面とフォーカスリングとの間には、３５０μｍ以下の間隙が画成されている。
【解決手段】一実施形態のプラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給部、導入部、保持部材、及びフォーカスリングを備えている。処理容器により画成される処理空間において、導入部から導入されたエネルギーにより、ガス供給部から供給された処理ガスのプラズマが発生される。この処理空間に、被処理基体を保持するための保持部材と該保持部材の端面を囲むように設けられたフォーカスリングとが配置されている。保持部材の端面とフォーカスリングとの間には、３５０μｍ以下の間隙が画成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、一種のプラズマ処理装置が記載されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、処理容器、第１及び第２の電極、高周波給電部、処理ガス供給部、主誘電体、フォーカスリング、及び周辺誘導体を備えている。
【０００３】
第１の電極の主面には、主誘電体を含む静電チャック、及びフォーカスリングが取り付けられている。フォーカスリングは、第１の電極の主面上において静電チャックが配置された領域よりも外側に位置する周辺部を覆うように、第１の電極に取り付けられている。第１の電極は、プラズマの密度の面内均一性を確保するために、被処理基体よりも一回り大きな外径を有している。フォーカスリングは、第１の電極の周辺部を覆うように設けられることにより、第１の電極の表面をプラズマから保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―２４４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、被処理基体の処理後に、静電チャックの外縁部等に付着物が発生することがある。
【０００６】
したがって、当技術分野では、付着物の発生を抑制可能なプラズマ処理装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理空間を画成する処理容器と、処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、処理ガスのプラズマを発生させるためのエネルギーを導入する導入部と、被処理基体を保持するための保持部材であり、誘電体材料製の表面を有し、処理空間内に設けられた該保持部材と、保持部材の端面を囲むように設けられたフォーカスリングであり、保持部材の端面と該フォーカスリングとの間に３５０μｍ以下の間隙を画成するように設けられた、該フォーカスリングと、を備える。
【０００８】
プラズマ処理装置が稼動しているとき、保持部材及びフォーカスリングは所定の温度に加熱される。保持部材及びフォーカスリングが加熱されると、これらを構成するそれぞれの材料が有する熱膨張率に基づいて、保持部材及びフォーカスリングは変形する。この変形により保持部材の端面がフォーカスリングと接触することを防止するために、通常、保持部材の端面とフォーカスリングとの間に比較的大きな間隙が設定される。このようなプラズマ処理装置では、クリーニングの際など保持部材の端面とフォーカスリングとの間の間隙に侵入したプラズマにより微粒子が発生し、該微粒子が保持部材の外縁部等に付着する場合がある。
【０００９】
一側面に係るプラズマ処理装置では、保持部材の端面とフォーカスリングの内縁との間の距離、即ち間隙の大きさが３５０μｍ以下に設定されているので、間隙へのプラズマの侵入が抑制され、その結果、微粒子の発生が抑制される。したがって、保持部材の外縁部等に付着する付着物の発生を抑制することができる。
【００１０】
一実施形態においては、フォーカスリングは、該フォーカスリングの内縁を含む第１領域と、第１領域より外側の第２領域とを含み、第１領域は、保持部材の上面の延長面に沿って、又は、該延長面より下方に設けられており、第２領域は、保持部材の上面より上方に設けられていてもよい。このようなフォーカスリングによれば、保持部材により被処理基体を保持したとき、保持部材の端面とフォーカスリングの間の間隙は被処理基体により覆われる。したがって、保持部材の端面とフォーカスリングの間の間隙へのプラズマの侵入を抑制することができる。故に、微粒子の発生を更に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、付着物の発生を抑制可能なプラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【図２】一実施形態に係るスロット板を軸線Ｘ方向から見た平面図である。
【図３】一実施形態に係る静電チャック及びフォーカスリングを軸線Ｘ方向から見た平面図である。
【図４】一実施形態に係る静電チャック及びフォーカスリングの一部を拡大して示す断面図である。
【図５】付着物が発生する要因を説明するための図である。
【図６】比較例に係る静電チャック及びフォーカスリングの写真である。
【図７】一実施形態に係る静電チャック及びフォーカスリングの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して種々の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こととする。
【００１４】
図１は、一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１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ステージ１４、マイクロ波発生器１６、アンテナ１８、及び誘電体窓２０を備えている。プラズマ処理装置１０は、アンテナ１８からのマイクロ波によりプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置である。なお、プラズマ処理装置はマイクロ波プラズマ処理装置とは別の任意のプラズマ処理装置であってもよい。
【００１５】
処理容器１２は、被処理基体Ｗにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、及び、底部１２ｂを含み得る。側壁１２ａは、軸線Ｘ方向（即ち、軸線Ｘの延在方向）に延在する略筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。
【００１６】
側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓２０によって閉じられている。この誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング２１が介在していてもよい。このＯリング２１により、処理容器１２の密閉がより確実なものとなる。
【００１７】
マイクロ波発生器１６は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、及び同軸導波管２８を更に備えている。なお、マイクロ波発生器１６、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、同軸導波管２８、アンテナ１８、及び誘電体窓２０は、プラズマを発生させるためのエネルギーを処理空間Ｓに導入する導入部を構成している。
【００１８】
マイクロ波発生器１６は、チューナ２２を介して導波管２４に接続されている。導波管２４は、例えば、矩形導波管である。導波管２４は、モード変換器２６に接続されており、当該モード変換器２６は、同軸導波管２８の上端に接続されている。
【００１９】
同軸導波管２８は、軸線Ｘに沿って延びている。この同軸導波管２８は、外側導体２８ａ及び内側導体２８ｂを含んでいる。外側導体２８ａは、軸線Ｘ方向に延びる略円筒形状を有している。内側導体２８ｂは、外側導体２８ａの内部に設けられている。この内側導体２８ｂは、軸線Ｘに沿って延びる略円筒形状を有している。
【００２０】
マイクロ波発生器１６によって発生されたマイクロ波は、チューナ２２及び導波管２４を介してモード変換器２６に導波される。モード変換器２６は、マイクロ波のモードを変換して、モード変換後のマイクロ波を同軸導波管２８に供給する。同軸導波管２８からのマイクロ波は、アンテナ１８に供給される。
【００２１】
アンテナ１８は、マイクロ波発生器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。アンテナ１８は、スロット板３０、誘電体板３２、及び冷却ジャケット３４を含み得る。
【００２２】
スロット板３０には、軸線Ｘを中心にして周方向に複数のスロットが配列されている。図２は、一実施形態に係るスロット板３０を軸線Ｘ方向から見た平面図である。一実施形態においては、図２に示すように、スロット板３０は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板であり得る。スロット板３０は、導電性を有する金属製の円板から構成される。スロット板３０には、複数のスロット対３０ａが形成されている。各スロット対３０ａは、互いに交差又は直交する方向に延びるスロット３０ｂ及びスロット３０ｃを含んでいる。複数のスロット対３０ａは、径方向に所定の間隔で配置されており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。
【００２３】
誘電体板３２は、スロット板３０と冷却ジャケット３４の下側表面の間に設けられている。誘電体板３２は、例えば石英製であり、略円板形状を有している。冷却ジャケット３４の表面は、導電性を有し得る。冷却ジャケット３４は、誘電体板３２及びスロット板３０を冷却する。そのために、冷却ジャケット３４内には、冷媒用の流路が形成されている。この冷却ジャケット３４の上部表面には、外側導体２８ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体２８ｂの下端は、冷却ジャケット３４及び誘電体板３２の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。
【００２４】
同軸導波管２８からのマイクロ波は、誘電体板３２に伝播され、スロット板３０のスロットから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓ内に導入される。誘電体窓２０は、略円板形状を有しており、例えば石英によって構成される。この誘電体窓２０は、処理空間Ｓとアンテナ１８との間に設けられており、一実施形態においては、軸線Ｘ方向においてアンテナ１８の直下に設けられている。
【００２５】
一実施形態においては、同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内孔には、導管３６が通っている。導管３６は、軸線Ｘに沿って延在しており、ガス供給部３８に接続され得る。
【００２６】
ガス供給部３８は、導管３６に被処理基体Ｗを処理するための処理ガスを供給する。ガス供給部３８によって供給される処理ガスは、炭素を含む。この処理ガスは、一実施形態では、エッチングガスであり、例えば、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給部３８は、ガス源３８ａ、弁３８ｂ、及び流量制御器３８ｃを含み得る。ガス源３８ａは、処理ガスのガス源である。弁３８ｂは、ガス源３８ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器３８ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源３８ａからの処理ガスの流量を調整する。
【００２７】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、インジェクタ４１を更に備え得る。インジェクタ４１は、誘電体窓２０に形成された貫通孔２０ｈに導管３６からのガスを供給する。誘電体窓２０の貫通孔２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに供給される。
【００２８】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給部４２を更に備え得る。ガス供給部４２は、ステージ１４と誘電体窓２０との間において、軸線Ｘの周囲からガスを処理空間Ｓに供給する。ガス供給部４２は、導管４２ａを含み得る。導管４２ａは、誘電体窓２０とステージ１４との間において軸線Ｘを中心に環状に延在している。導管４２ａには、複数のガス供給孔４２ｂが形成されている。複数のガス供給孔４２ｂは、環状に配列されており、軸線Ｘに向けて開口しており、導管４２ａに供給されたガスを軸線Ｘに向けて供給する。このガス供給部４２は、導管４６を介して、ガス供給部４３に接続されている。
【００２９】
ガス供給部４３は、被処理基体Ｗを処理するための処理ガスをガス供給部４２に供給する。ガス供給部４３から供給される処理ガスは、ガス供給部３８の処理ガスと同様に、炭素を含む。この処理ガスは、一実施形態では、エッチングガスであり、例えば、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給部４３は、ガス源４３ａ、弁４３ｂ、及び流量制御器４３ｃを含み得る。ガス源４３ａは、処理ガスのガス源である。弁４３ｂは、ガス源４３ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器４３ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源４３ａからの処理ガスの流量を調整する。
【００３０】
ステージ１４は、軸線Ｘ方向において誘電体窓２０と対面するように設けられている。このステージ１４は、誘電体窓２０と当該ステージ１４との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。ステージ１４上には、被処理基体Ｗが載置される。一実施形態においては、ステージ１４は、台１４ａ、静電チャック１５、及び、フォーカスリング１７を含み得る。
【００３１】
台１４ａは、筒状支持部４８によって支持されている。筒状支持部４８は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４８の外周には、導電性の筒状支持部５０が設けられている。筒状支持部５０は、筒状支持部４８の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５０と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５１が形成されている。
【００３２】
排気路５１の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気孔１２ｈの下部には、排気管５４を介して排気装置５６が接続されている。排気装置５６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置５６により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
【００３３】
台１４ａは、高周波電極を兼ねている。台１４ａには、マッチングユニット６０及び給電棒６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理基体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
【００３４】
台１４ａの上面には、被処理基体Ｗを保持するための保持部材である静電チャック１５が設けられている。静電チャック１５は、被処理基体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック１５の径方向外側には、被処理基体Ｗの周囲及び静電チャック１５の周囲を環状に囲むフォーカスリング１７が設けられている。
【００３５】
静電チャック１５は、電極１５ｄ、絶縁膜１５ｅ、及び、絶縁膜１５ｆを含んでいる。電極１５ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜１５ｅと絶縁膜１５ｆとの間に設けられている。電極１５ｄには、スイッチ６６および被覆線６８を介して高圧の直流電源６４が電気的に接続されている。静電チャック１５は、直流電源６４から印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理基体Ｗを保持することができる。
【００３６】
台１４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室１４ｇが設けられている。この冷媒室１４ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管７０，７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック１５の伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック１５の上面と被処理基体Ｗの裏面との間に供給される。
【００３７】
このように構成されたプラズマ処理装置１０では、導管３６及びインジェクタ４１の貫通孔を介して、誘電体窓２０の貫通孔２０ｈから処理空間Ｓ内に軸線Ｘに沿ってガスが供給される。また、貫通孔２０ｈよりも下方において、ガス供給部４２から軸線Ｘに向けてガスが供給される。さらに、アンテナ１８から誘電体窓２０を介して処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈ内にマイクロ波が導入される。これにより、処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈにおいてプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置１０によれば、磁場を加えずに、プラズマを発生させることができる。このプラズマ処理装置１０では、ステージ１４上に載置された被処理基体Ｗを、処理ガスのプラズマによって処理することができる。
【００３８】
以下、図３及び図４を参照して、静電チャック１５及びフォーカスリング１７についてより詳細に説明する。図３は、一実施形態に係る静電チャック１５及びフォーカスリング１７を軸線Ｘ方向から見た平面図である。
【００３９】
静電チャック１５は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）或いは酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）といった誘電体材料製であり、略円板形状を有している。静電チャック１５は端面１５ａを有する。一実施形態においては、端面１５ａは部分的に平端面１５ｂを含んでいる。静電チャック１５は、所定の外径（直径）Ｄ１を有している。
【００４０】
フォーカスリング１７は、静電チャック１５の端面１５ａを囲むように台１４ａ上に搭載されている。フォーカスリング１７は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）製であり、環状板である。フォーカスリング１７には、内径Ｄ２を有する孔１７ａが設けられている。孔１７ａを画成する内壁面１７ｂは、静電チャック１５の平端面１５ｂと対面する平壁面１７ｃを部分的に含んでいる。
【００４１】
静電チャック１５の端面１５ａと、内壁面１７ｂ、即ちフォーカスリング１７の内縁との間には間隙ｈが画成されている。この間隙ｈが、例えば２５℃のような常温の温度環境において３５０μｍ以下になるように、静電チャック１５の外径Ｄ１及びフォーカスリング１７の内径Ｄ２が設定されている。フォーカスリング１７は、フォーカスリング１７の中心軸１７ｇの位置が静電チャック１５の中心軸１５ｇの位置と略一致するように、台１４ａの上に配置されている。
【００４２】
静電チャック１５の平端面１５ｂと、フォーカスリング１７の平壁面１７ｃとの間には間隙ｇが画成されている。フォーカスリング１７の中心軸１７ｇの位置が静電チャック１５の中心軸１５ｇと一致するとしたとき、間隙ｇは、距離ｄと距離ｃにより規定される。距離ｄは、静電チャック１５の平端面１５ｂから、該平端面１５ｂと互いに平行であって中心軸１５ｇを含む面までの距離により規定される。距離ｃは、フォーカスリング１７の平壁面１７ｃから、該平壁面１７ｃと互いに平行であって中心軸１７ｇを含む面までの距離により規定される。この間隙ｇが、例えば２５℃のような常温の温度環境において３５０μｍ以下になるように、静電チャック１５の距離ｄ及びフォーカスリング１７の距離ｃが設定されている。
【００４３】
図４は、一実施形態に係る静電チャック１５及びフォーカスリング１７の一部を拡大して示す断面図であり、図３のIV‐IV線に沿った断面図である。フォーカスリング１７は、内縁１７ｆを含む第１領域１７ｄと、第１領域１７ｄより外側の第２領域１７ｅとを含んでいる。フォーカスリング１７の内壁面１７ｂは静電チャック１５の端面１５ａと対面している。
【００４４】
静電チャック１５の表面１５ｃの上には、被処理基体Ｗが保持される。静電チャック１５の外径Ｄ１は被処理基体Ｗの外径Ｄ３よりも小さいので、被処理基体Ｗの外縁部は静電チャック１５の端面１５ａよりも軸線Ｘに直交する方向に突出している。
【００４５】
フォーカスリング１７の第１領域１７ｄは、静電チャック１５の表面１５ｃの延長面に沿って設けられている。なお、第１領域１７ｄは、静電チャック１５の表面１５ｃの延長面より下方に設けられていてもよい。フォーカスリング１７の第１領域１７ｄにおける一部の領域は、被処理基体Ｗによって覆われている。また、静電チャック１５と、フォーカスリング１７との間にある間隙ｈ及び間隙ｇは、被処理基体Ｗによって覆われている。したがって、被処理基体Ｗが静電チャック１５上に載置されると、間隙ｈ及び間隙ｇへのプラズマの侵入が抑制される。
【００４６】
また、フォーカスリング１７の第２領域１７ｅは、静電チャック１５の表面１５ｃよりも上方に設けられている。このように構成されることにより、被処理基体Ｗの表面上のプラズマの分布を均一にすることができる。
【００４７】
図５を参照して、比較例に係る静電チャック９２及びフォーカスリング９３を用いた場合に生じる現象について説明する。図５（ａ）に示した静電チャック９２とフォーカスリング９３との間の間隙９５は、例えば５００μｍである。被処理基体を静電チャック９２の表面９２ａに吸着していない状態において、クリーニング（ＷＬＤＣ：ｗａｆｅｒ ｌｅｓｓ ｄｒｙ ｃｌｅａｎｉｎｇ）が実施される。このとき、処理ガスとして六フッ化硫黄及び酸素の混合ガス（ＳＦ６／Ｏ２）が用いられる。プラズマ９４が静電チャック９２とフォーカスリング９３との間の間隙９５に侵入すると、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる静電チャック９２の端面９２ｂが、処理ガスに含まれるフッ素によりフッ化されて、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ）の微粒子９６が発生する。この微粒子９６は、間隙９５に堆積する、或いは静電チャック９２の外縁部の表面９２ａに付着するものと想定される。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、静電チャック９２の外縁部の表面９２ａに微粒子９６が付着した状態において、被処理基体９７が静電チャック９２の表面９２ａに吸着されると、被処理基体９７と静電チャック９２の表面９２ａとの間に微粒子９６が挟まれる。ここで、台９１に高周波電力を印加すると、微粒子９６を介して電流が集中的に流れるので、アーキングが発生するおそれがある。アーキングの発生により、静電チャック９２に含まれた電極が露出すると、静電チャック９２に直流電圧を印加することができなくなるので、静電チャック９２により被処理基体９７を吸着することができなくなる場合がある。
【００４９】
比較例に係る静電チャック９２及びフォーカスリング９３を用いて、被処理基体９７を処理した後に、静電チャック９２の表面９２ａの状態等を確認した。その結果、静電チャック９２とフォーカスリング９３との間の間隙９５にはアルミニウム、フッ素及び酸素を含む微粒子が付着していることが確認された。図６（ａ）は静電チャック９２の表面９２ａの一部を撮影した写真である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ部を拡大した写真である。図６（ｂ）を参照すると、アーキングにより生じたと考えられる孔９２ｃが表面９２ａに形成されていることが確認された。また、図６（ｃ）は静電チャック９２の表面９２ａの別の領域の一部を撮影した写真である。図６（ｄ）は、図６（ｃ）のＢ部を拡大した写真である。図６（ｄ）を参照すると、図６（ｂ）で確認された孔９２ｃと同様に、アーキングにより生じたと考えられる孔９２ｄが表面９２ａに形成されていることが確認された。
【００５０】
一実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、静電チャック１５とフォーカスリング１７との間に３５０μｍ以下の間隙ｈ及び間隙ｇが画成されているので、この間隙ｈ及び間隙ｇへのプラズマの侵入が抑制され、その結果、微粒子の発生が抑制される。したがって、静電チャック１５の外縁部等に付着する付着物の発生を抑制することができる。さらに、付着物の発生を抑制できるので、アーキングの発生が抑制される。これにより、静電チャック１５の吸着不良の発生を防止することができる。
【００５１】
ここで、間隙ｈ及び間隙ｇの寸法とプラズマとの関係について説明する。間隙ｈ及び間隙ｇにおいてプラズマが存在するためには、間隙ｈ及び間隙ｇの距離がデバイの長さλＤ（下記式（１）参照）よりも十分に大きいことが必要である。
【数１】
上記式（１）においてＴｅは電子温度であり、ｎ０は電子密度である。プラズマに電場を印加したとき、自由電子が熱運動により動いて電場を遮断する。デバイの長さλＤは、その電場を遮断する長さのオーダーを示す長さである。したがって、デバイの長さλＤよりも小さい空間ではプラズマの電気的な中性が確保されない。間隙ｈ及び間隙ｇにプラズマが存在するためには、静電チャック１５とフォーカスリング１７との間の距離、即ち間隙ｈ及び間隙ｇの大きさが、シース長を考慮してデバイの長さλＤの２〜３倍より大きいことが必要である。すなわち、間隙ｈ及び間隙ｇの大きさが、デバイの長さλＤの２〜３倍以下になるように設定すれば、間隙ｈ及び間隙ｇへのプラズマの侵入が抑制される。これ故、プラズマに起因する微粒子の発生を抑制することができる。
【００５２】
例えばＴｅ＝１．５ｅＶであり、ｎ０＝６×１０９ｃｍ−３であるとすると、デバイの長さλＤ＝１１７μｍである。したがって、間隙ｈ及び間隙ｇの寸法がデバイの長さλＤの３倍、即ち３５０μｍ以下であれば、間隙ｈ及び間隙ｇにおけるプラズマの発生を抑制し得る。
【００５３】
具体的な実施例について説明する。本実施例において被処理基体Ｗの外径Ｄ３は、３００ｍｍである。一実施例として、２５℃の温度環境において、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む静電チャック１５、及び酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含むフォーカスリング１７は以下の寸法に設定した。
静電チャック１５の外径Ｄ１：２９７．９ｍｍ
フォーカスリング１７の内径Ｄ２：２９８．１ｍｍ
距離ｃ：１４８．１ｍｍ
距離ｄ：１４８ｍｍ
上記寸法に設定したとき、間隙ｈは０．１ｍｍ（１００μｍ）であり、間隙ｇは０．１ｍｍ（１００μｍ）であった。さらに上記寸法を有する静電チャック１５及びフォーカスリング１７を８０℃まで加熱すると、間隙ｈは０．０２９ｍｍ（２９μｍ）であり、間隙ｇは０．０２９ｍｍ（２９μｍ）であった。このように、静電チャック１５及びフォーカスリング１７が８０℃まで加熱されたときであっても、静電チャック１５はフォーカスリング１７と接触することはなかった。
【００５４】
上記寸法を有する静電チャック１５及びフォーカスリング１７を用いて、被処理基体Ｗを処理した後に、静電チャック１５の表面１５ｃの状態等を確認した。図７（ａ）〜図７（ｄ）は静電チャック１５及びフォーカスリング１７の一部を撮影した写真である。一実施形態に係る静電チャック１５及びフォーカスリング１７では、比較例に係る静電チャック９２の表面９２ａにおいて確認されたような孔９２ｃ，９２ｄは確認されなかった。また、目視による検査では、静電チャック１５及びフォーカスリング１７の表面に微粒子の付着は確認されなかった。したがって、間隙ｈ及び間隙ｇを０．１ｍｍ（１００μｍ）にすることにより、静電チャック１５の外縁部等に付着する付着物の発生を抑制することができることが確認された。
【００５５】
以上、種々の実施形態について説明したが、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形態様を構成可能である。例えば、マイクロ波プラズマ処理装置の他、平行平板電極型のプラズマ処理装置といった任意のプラズマ処理装置にも本発明の思想は適用可能である。
【００５６】
また、例えば、フォーカスリングは酸化シリコンの他、処理ガスの種類によってはシリコン（Ｓｉ）製であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、４２，４３…ガス供給部、１６…マイクロ波発生器（導入部）、１５，９２…静電チャック（保持部材）、１７，９３…フォーカスリング、ｈ，ｇ…間隙。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、一種のプラズマ処理装置が記載されている。特許文献１に記載されたプラズマ処理装置は、処理容器、第１及び第２の電極、高周波給電部、処理ガス供給部、主誘電体、フォーカスリング、及び周辺誘導体を備えている。
【０００３】
第１の電極の主面には、主誘電体を含む静電チャック、及びフォーカスリングが取り付けられている。フォーカスリングは、第１の電極の主面上において静電チャックが配置された領域よりも外側に位置する周辺部を覆うように、第１の電極に取り付けられている。第１の電極は、プラズマの密度の面内均一性を確保するために、被処理基体よりも一回り大きな外径を有している。フォーカスリングは、第１の電極の周辺部を覆うように設けられることにより、第１の電極の表面をプラズマから保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８―２４４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、被処理基体の処理後に、静電チャックの外縁部等に付着物が発生することがある。
【０００６】
したがって、当技術分野では、付着物の発生を抑制可能なプラズマ処理装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理空間を画成する処理容器と、処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、処理ガスのプラズマを発生させるためのエネルギーを導入する導入部と、被処理基体を保持するための保持部材であり、誘電体材料製の表面を有し、処理空間内に設けられた該保持部材と、保持部材の端面を囲むように設けられたフォーカスリングであり、保持部材の端面と該フォーカスリングとの間に３５０μｍ以下の間隙を画成するように設けられた、該フォーカスリングと、を備える。
【０００８】
プラズマ処理装置が稼動しているとき、保持部材及びフォーカスリングは所定の温度に加熱される。保持部材及びフォーカスリングが加熱されると、これらを構成するそれぞれの材料が有する熱膨張率に基づいて、保持部材及びフォーカスリングは変形する。この変形により保持部材の端面がフォーカスリングと接触することを防止するために、通常、保持部材の端面とフォーカスリングとの間に比較的大きな間隙が設定される。このようなプラズマ処理装置では、クリーニングの際など保持部材の端面とフォーカスリングとの間の間隙に侵入したプラズマにより微粒子が発生し、該微粒子が保持部材の外縁部等に付着する場合がある。
【０００９】
一側面に係るプラズマ処理装置では、保持部材の端面とフォーカスリングの内縁との間の距離、即ち間隙の大きさが３５０μｍ以下に設定されているので、間隙へのプラズマの侵入が抑制され、その結果、微粒子の発生が抑制される。したがって、保持部材の外縁部等に付着する付着物の発生を抑制することができる。
【００１０】
一実施形態においては、フォーカスリングは、該フォーカスリングの内縁を含む第１領域と、第１領域より外側の第２領域とを含み、第１領域は、保持部材の上面の延長面に沿って、又は、該延長面より下方に設けられており、第２領域は、保持部材の上面より上方に設けられていてもよい。このようなフォーカスリングによれば、保持部材により被処理基体を保持したとき、保持部材の端面とフォーカスリングの間の間隙は被処理基体により覆われる。したがって、保持部材の端面とフォーカスリングの間の間隙へのプラズマの侵入を抑制することができる。故に、微粒子の発生を更に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、付着物の発生を抑制可能なプラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【図２】一実施形態に係るスロット板を軸線Ｘ方向から見た平面図である。
【図３】一実施形態に係る静電チャック及びフォーカスリングを軸線Ｘ方向から見た平面図である。
【図４】一実施形態に係る静電チャック及びフォーカスリングの一部を拡大して示す断面図である。
【図５】付着物が発生する要因を説明するための図である。
【図６】比較例に係る静電チャック及びフォーカスリングの写真である。
【図７】一実施形態に係る静電チャック及びフォーカスリングの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して種々の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こととする。
【００１４】
図１は、一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１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ステージ１４、マイクロ波発生器１６、アンテナ１８、及び誘電体窓２０を備えている。プラズマ処理装置１０は、アンテナ１８からのマイクロ波によりプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置である。なお、プラズマ処理装置はマイクロ波プラズマ処理装置とは別の任意のプラズマ処理装置であってもよい。
【００１５】
処理容器１２は、被処理基体Ｗにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、及び、底部１２ｂを含み得る。側壁１２ａは、軸線Ｘ方向（即ち、軸線Ｘの延在方向）に延在する略筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。
【００１６】
側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓２０によって閉じられている。この誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング２１が介在していてもよい。このＯリング２１により、処理容器１２の密閉がより確実なものとなる。
【００１７】
マイクロ波発生器１６は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、及び同軸導波管２８を更に備えている。なお、マイクロ波発生器１６、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、同軸導波管２８、アンテナ１８、及び誘電体窓２０は、プラズマを発生させるためのエネルギーを処理空間Ｓに導入する導入部を構成している。
【００１８】
マイクロ波発生器１６は、チューナ２２を介して導波管２４に接続されている。導波管２４は、例えば、矩形導波管である。導波管２４は、モード変換器２６に接続されており、当該モード変換器２６は、同軸導波管２８の上端に接続されている。
【００１９】
同軸導波管２８は、軸線Ｘに沿って延びている。この同軸導波管２８は、外側導体２８ａ及び内側導体２８ｂを含んでいる。外側導体２８ａは、軸線Ｘ方向に延びる略円筒形状を有している。内側導体２８ｂは、外側導体２８ａの内部に設けられている。この内側導体２８ｂは、軸線Ｘに沿って延びる略円筒形状を有している。
【００２０】
マイクロ波発生器１６によって発生されたマイクロ波は、チューナ２２及び導波管２４を介してモード変換器２６に導波される。モード変換器２６は、マイクロ波のモードを変換して、モード変換後のマイクロ波を同軸導波管２８に供給する。同軸導波管２８からのマイクロ波は、アンテナ１８に供給される。
【００２１】
アンテナ１８は、マイクロ波発生器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。アンテナ１８は、スロット板３０、誘電体板３２、及び冷却ジャケット３４を含み得る。
【００２２】
スロット板３０には、軸線Ｘを中心にして周方向に複数のスロットが配列されている。図２は、一実施形態に係るスロット板３０を軸線Ｘ方向から見た平面図である。一実施形態においては、図２に示すように、スロット板３０は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板であり得る。スロット板３０は、導電性を有する金属製の円板から構成される。スロット板３０には、複数のスロット対３０ａが形成されている。各スロット対３０ａは、互いに交差又は直交する方向に延びるスロット３０ｂ及びスロット３０ｃを含んでいる。複数のスロット対３０ａは、径方向に所定の間隔で配置されており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。
【００２３】
誘電体板３２は、スロット板３０と冷却ジャケット３４の下側表面の間に設けられている。誘電体板３２は、例えば石英製であり、略円板形状を有している。冷却ジャケット３４の表面は、導電性を有し得る。冷却ジャケット３４は、誘電体板３２及びスロット板３０を冷却する。そのために、冷却ジャケット３４内には、冷媒用の流路が形成されている。この冷却ジャケット３４の上部表面には、外側導体２８ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体２８ｂの下端は、冷却ジャケット３４及び誘電体板３２の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。
【００２４】
同軸導波管２８からのマイクロ波は、誘電体板３２に伝播され、スロット板３０のスロットから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓ内に導入される。誘電体窓２０は、略円板形状を有しており、例えば石英によって構成される。この誘電体窓２０は、処理空間Ｓとアンテナ１８との間に設けられており、一実施形態においては、軸線Ｘ方向においてアンテナ１８の直下に設けられている。
【００２５】
一実施形態においては、同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内孔には、導管３６が通っている。導管３６は、軸線Ｘに沿って延在しており、ガス供給部３８に接続され得る。
【００２６】
ガス供給部３８は、導管３６に被処理基体Ｗを処理するための処理ガスを供給する。ガス供給部３８によって供給される処理ガスは、炭素を含む。この処理ガスは、一実施形態では、エッチングガスであり、例えば、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給部３８は、ガス源３８ａ、弁３８ｂ、及び流量制御器３８ｃを含み得る。ガス源３８ａは、処理ガスのガス源である。弁３８ｂは、ガス源３８ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器３８ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源３８ａからの処理ガスの流量を調整する。
【００２７】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、インジェクタ４１を更に備え得る。インジェクタ４１は、誘電体窓２０に形成された貫通孔２０ｈに導管３６からのガスを供給する。誘電体窓２０の貫通孔２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに供給される。
【００２８】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給部４２を更に備え得る。ガス供給部４２は、ステージ１４と誘電体窓２０との間において、軸線Ｘの周囲からガスを処理空間Ｓに供給する。ガス供給部４２は、導管４２ａを含み得る。導管４２ａは、誘電体窓２０とステージ１４との間において軸線Ｘを中心に環状に延在している。導管４２ａには、複数のガス供給孔４２ｂが形成されている。複数のガス供給孔４２ｂは、環状に配列されており、軸線Ｘに向けて開口しており、導管４２ａに供給されたガスを軸線Ｘに向けて供給する。このガス供給部４２は、導管４６を介して、ガス供給部４３に接続されている。
【００２９】
ガス供給部４３は、被処理基体Ｗを処理するための処理ガスをガス供給部４２に供給する。ガス供給部４３から供給される処理ガスは、ガス供給部３８の処理ガスと同様に、炭素を含む。この処理ガスは、一実施形態では、エッチングガスであり、例えば、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給部４３は、ガス源４３ａ、弁４３ｂ、及び流量制御器４３ｃを含み得る。ガス源４３ａは、処理ガスのガス源である。弁４３ｂは、ガス源４３ａからの処理ガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器４３ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源４３ａからの処理ガスの流量を調整する。
【００３０】
ステージ１４は、軸線Ｘ方向において誘電体窓２０と対面するように設けられている。このステージ１４は、誘電体窓２０と当該ステージ１４との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。ステージ１４上には、被処理基体Ｗが載置される。一実施形態においては、ステージ１４は、台１４ａ、静電チャック１５、及び、フォーカスリング１７を含み得る。
【００３１】
台１４ａは、筒状支持部４８によって支持されている。筒状支持部４８は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４８の外周には、導電性の筒状支持部５０が設けられている。筒状支持部５０は、筒状支持部４８の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５０と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５１が形成されている。
【００３２】
排気路５１の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気孔１２ｈの下部には、排気管５４を介して排気装置５６が接続されている。排気装置５６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置５６により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
【００３３】
台１４ａは、高周波電極を兼ねている。台１４ａには、マッチングユニット６０及び給電棒６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理基体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
【００３４】
台１４ａの上面には、被処理基体Ｗを保持するための保持部材である静電チャック１５が設けられている。静電チャック１５は、被処理基体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック１５の径方向外側には、被処理基体Ｗの周囲及び静電チャック１５の周囲を環状に囲むフォーカスリング１７が設けられている。
【００３５】
静電チャック１５は、電極１５ｄ、絶縁膜１５ｅ、及び、絶縁膜１５ｆを含んでいる。電極１５ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜１５ｅと絶縁膜１５ｆとの間に設けられている。電極１５ｄには、スイッチ６６および被覆線６８を介して高圧の直流電源６４が電気的に接続されている。静電チャック１５は、直流電源６４から印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理基体Ｗを保持することができる。
【００３６】
台１４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室１４ｇが設けられている。この冷媒室１４ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管７０，７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック１５の伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック１５の上面と被処理基体Ｗの裏面との間に供給される。
【００３７】
このように構成されたプラズマ処理装置１０では、導管３６及びインジェクタ４１の貫通孔を介して、誘電体窓２０の貫通孔２０ｈから処理空間Ｓ内に軸線Ｘに沿ってガスが供給される。また、貫通孔２０ｈよりも下方において、ガス供給部４２から軸線Ｘに向けてガスが供給される。さらに、アンテナ１８から誘電体窓２０を介して処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈ内にマイクロ波が導入される。これにより、処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈにおいてプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置１０によれば、磁場を加えずに、プラズマを発生させることができる。このプラズマ処理装置１０では、ステージ１４上に載置された被処理基体Ｗを、処理ガスのプラズマによって処理することができる。
【００３８】
以下、図３及び図４を参照して、静電チャック１５及びフォーカスリング１７についてより詳細に説明する。図３は、一実施形態に係る静電チャック１５及びフォーカスリング１７を軸線Ｘ方向から見た平面図である。
【００３９】
静電チャック１５は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）或いは酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）といった誘電体材料製であり、略円板形状を有している。静電チャック１５は端面１５ａを有する。一実施形態においては、端面１５ａは部分的に平端面１５ｂを含んでいる。静電チャック１５は、所定の外径（直径）Ｄ１を有している。
【００４０】
フォーカスリング１７は、静電チャック１５の端面１５ａを囲むように台１４ａ上に搭載されている。フォーカスリング１７は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）製であり、環状板である。フォーカスリング１７には、内径Ｄ２を有する孔１７ａが設けられている。孔１７ａを画成する内壁面１７ｂは、静電チャック１５の平端面１５ｂと対面する平壁面１７ｃを部分的に含んでいる。
【００４１】
静電チャック１５の端面１５ａと、内壁面１７ｂ、即ちフォーカスリング１７の内縁との間には間隙ｈが画成されている。この間隙ｈが、例えば２５℃のような常温の温度環境において３５０μｍ以下になるように、静電チャック１５の外径Ｄ１及びフォーカスリング１７の内径Ｄ２が設定されている。フォーカスリング１７は、フォーカスリング１７の中心軸１７ｇの位置が静電チャック１５の中心軸１５ｇの位置と略一致するように、台１４ａの上に配置されている。
【００４２】
静電チャック１５の平端面１５ｂと、フォーカスリング１７の平壁面１７ｃとの間には間隙ｇが画成されている。フォーカスリング１７の中心軸１７ｇの位置が静電チャック１５の中心軸１５ｇと一致するとしたとき、間隙ｇは、距離ｄと距離ｃにより規定される。距離ｄは、静電チャック１５の平端面１５ｂから、該平端面１５ｂと互いに平行であって中心軸１５ｇを含む面までの距離により規定される。距離ｃは、フォーカスリング１７の平壁面１７ｃから、該平壁面１７ｃと互いに平行であって中心軸１７ｇを含む面までの距離により規定される。この間隙ｇが、例えば２５℃のような常温の温度環境において３５０μｍ以下になるように、静電チャック１５の距離ｄ及びフォーカスリング１７の距離ｃが設定されている。
【００４３】
図４は、一実施形態に係る静電チャック１５及びフォーカスリング１７の一部を拡大して示す断面図であり、図３のIV‐IV線に沿った断面図である。フォーカスリング１７は、内縁１７ｆを含む第１領域１７ｄと、第１領域１７ｄより外側の第２領域１７ｅとを含んでいる。フォーカスリング１７の内壁面１７ｂは静電チャック１５の端面１５ａと対面している。
【００４４】
静電チャック１５の表面１５ｃの上には、被処理基体Ｗが保持される。静電チャック１５の外径Ｄ１は被処理基体Ｗの外径Ｄ３よりも小さいので、被処理基体Ｗの外縁部は静電チャック１５の端面１５ａよりも軸線Ｘに直交する方向に突出している。
【００４５】
フォーカスリング１７の第１領域１７ｄは、静電チャック１５の表面１５ｃの延長面に沿って設けられている。なお、第１領域１７ｄは、静電チャック１５の表面１５ｃの延長面より下方に設けられていてもよい。フォーカスリング１７の第１領域１７ｄにおける一部の領域は、被処理基体Ｗによって覆われている。また、静電チャック１５と、フォーカスリング１７との間にある間隙ｈ及び間隙ｇは、被処理基体Ｗによって覆われている。したがって、被処理基体Ｗが静電チャック１５上に載置されると、間隙ｈ及び間隙ｇへのプラズマの侵入が抑制される。
【００４６】
また、フォーカスリング１７の第２領域１７ｅは、静電チャック１５の表面１５ｃよりも上方に設けられている。このように構成されることにより、被処理基体Ｗの表面上のプラズマの分布を均一にすることができる。
【００４７】
図５を参照して、比較例に係る静電チャック９２及びフォーカスリング９３を用いた場合に生じる現象について説明する。図５（ａ）に示した静電チャック９２とフォーカスリング９３との間の間隙９５は、例えば５００μｍである。被処理基体を静電チャック９２の表面９２ａに吸着していない状態において、クリーニング（ＷＬＤＣ：ｗａｆｅｒ ｌｅｓｓ ｄｒｙ ｃｌｅａｎｉｎｇ）が実施される。このとき、処理ガスとして六フッ化硫黄及び酸素の混合ガス（ＳＦ６／Ｏ２）が用いられる。プラズマ９４が静電チャック９２とフォーカスリング９３との間の間隙９５に侵入すると、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる静電チャック９２の端面９２ｂが、処理ガスに含まれるフッ素によりフッ化されて、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ）の微粒子９６が発生する。この微粒子９６は、間隙９５に堆積する、或いは静電チャック９２の外縁部の表面９２ａに付着するものと想定される。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、静電チャック９２の外縁部の表面９２ａに微粒子９６が付着した状態において、被処理基体９７が静電チャック９２の表面９２ａに吸着されると、被処理基体９７と静電チャック９２の表面９２ａとの間に微粒子９６が挟まれる。ここで、台９１に高周波電力を印加すると、微粒子９６を介して電流が集中的に流れるので、アーキングが発生するおそれがある。アーキングの発生により、静電チャック９２に含まれた電極が露出すると、静電チャック９２に直流電圧を印加することができなくなるので、静電チャック９２により被処理基体９７を吸着することができなくなる場合がある。
【００４９】
比較例に係る静電チャック９２及びフォーカスリング９３を用いて、被処理基体９７を処理した後に、静電チャック９２の表面９２ａの状態等を確認した。その結果、静電チャック９２とフォーカスリング９３との間の間隙９５にはアルミニウム、フッ素及び酸素を含む微粒子が付着していることが確認された。図６（ａ）は静電チャック９２の表面９２ａの一部を撮影した写真である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ部を拡大した写真である。図６（ｂ）を参照すると、アーキングにより生じたと考えられる孔９２ｃが表面９２ａに形成されていることが確認された。また、図６（ｃ）は静電チャック９２の表面９２ａの別の領域の一部を撮影した写真である。図６（ｄ）は、図６（ｃ）のＢ部を拡大した写真である。図６（ｄ）を参照すると、図６（ｂ）で確認された孔９２ｃと同様に、アーキングにより生じたと考えられる孔９２ｄが表面９２ａに形成されていることが確認された。
【００５０】
一実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、静電チャック１５とフォーカスリング１７との間に３５０μｍ以下の間隙ｈ及び間隙ｇが画成されているので、この間隙ｈ及び間隙ｇへのプラズマの侵入が抑制され、その結果、微粒子の発生が抑制される。したがって、静電チャック１５の外縁部等に付着する付着物の発生を抑制することができる。さらに、付着物の発生を抑制できるので、アーキングの発生が抑制される。これにより、静電チャック１５の吸着不良の発生を防止することができる。
【００５１】
ここで、間隙ｈ及び間隙ｇの寸法とプラズマとの関係について説明する。間隙ｈ及び間隙ｇにおいてプラズマが存在するためには、間隙ｈ及び間隙ｇの距離がデバイの長さλＤ（下記式（１）参照）よりも十分に大きいことが必要である。
【数１】
上記式（１）においてＴｅは電子温度であり、ｎ０は電子密度である。プラズマに電場を印加したとき、自由電子が熱運動により動いて電場を遮断する。デバイの長さλＤは、その電場を遮断する長さのオーダーを示す長さである。したがって、デバイの長さλＤよりも小さい空間ではプラズマの電気的な中性が確保されない。間隙ｈ及び間隙ｇにプラズマが存在するためには、静電チャック１５とフォーカスリング１７との間の距離、即ち間隙ｈ及び間隙ｇの大きさが、シース長を考慮してデバイの長さλＤの２〜３倍より大きいことが必要である。すなわち、間隙ｈ及び間隙ｇの大きさが、デバイの長さλＤの２〜３倍以下になるように設定すれば、間隙ｈ及び間隙ｇへのプラズマの侵入が抑制される。これ故、プラズマに起因する微粒子の発生を抑制することができる。
【００５２】
例えばＴｅ＝１．５ｅＶであり、ｎ０＝６×１０９ｃｍ−３であるとすると、デバイの長さλＤ＝１１７μｍである。したがって、間隙ｈ及び間隙ｇの寸法がデバイの長さλＤの３倍、即ち３５０μｍ以下であれば、間隙ｈ及び間隙ｇにおけるプラズマの発生を抑制し得る。
【００５３】
具体的な実施例について説明する。本実施例において被処理基体Ｗの外径Ｄ３は、３００ｍｍである。一実施例として、２５℃の温度環境において、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含む静電チャック１５、及び酸化シリコン（ＳｉＯ２）を含むフォーカスリング１７は以下の寸法に設定した。
静電チャック１５の外径Ｄ１：２９７．９ｍｍ
フォーカスリング１７の内径Ｄ２：２９８．１ｍｍ
距離ｃ：１４８．１ｍｍ
距離ｄ：１４８ｍｍ
上記寸法に設定したとき、間隙ｈは０．１ｍｍ（１００μｍ）であり、間隙ｇは０．１ｍｍ（１００μｍ）であった。さらに上記寸法を有する静電チャック１５及びフォーカスリング１７を８０℃まで加熱すると、間隙ｈは０．０２９ｍｍ（２９μｍ）であり、間隙ｇは０．０２９ｍｍ（２９μｍ）であった。このように、静電チャック１５及びフォーカスリング１７が８０℃まで加熱されたときであっても、静電チャック１５はフォーカスリング１７と接触することはなかった。
【００５４】
上記寸法を有する静電チャック１５及びフォーカスリング１７を用いて、被処理基体Ｗを処理した後に、静電チャック１５の表面１５ｃの状態等を確認した。図７（ａ）〜図７（ｄ）は静電チャック１５及びフォーカスリング１７の一部を撮影した写真である。一実施形態に係る静電チャック１５及びフォーカスリング１７では、比較例に係る静電チャック９２の表面９２ａにおいて確認されたような孔９２ｃ，９２ｄは確認されなかった。また、目視による検査では、静電チャック１５及びフォーカスリング１７の表面に微粒子の付着は確認されなかった。したがって、間隙ｈ及び間隙ｇを０．１ｍｍ（１００μｍ）にすることにより、静電チャック１５の外縁部等に付着する付着物の発生を抑制することができることが確認された。
【００５５】
以上、種々の実施形態について説明したが、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形態様を構成可能である。例えば、マイクロ波プラズマ処理装置の他、平行平板電極型のプラズマ処理装置といった任意のプラズマ処理装置にも本発明の思想は適用可能である。
【００５６】
また、例えば、フォーカスリングは酸化シリコンの他、処理ガスの種類によってはシリコン（Ｓｉ）製であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、４２，４３…ガス供給部、１６…マイクロ波発生器（導入部）、１５，９２…静電チャック（保持部材）、１７，９３…フォーカスリング、ｈ，ｇ…間隙。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理ガスのプラズマを発生させるためのエネルギーを導入する導入部と、
被処理基体を保持するための保持部材であり、誘電体材料製の表面を有し、前記処理空間内に設けられた該保持部材と、
前記保持部材の端面を囲むように設けられたフォーカスリングであり、前記保持部材の前記端面と該フォーカスリングとの間に３５０μｍ以下の間隙を画成するように設けられた、該フォーカスリングと、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記フォーカスリングは、該フォーカスリングの内縁を含む第１領域と、前記第１領域より外側の第２領域とを含み、
前記第１領域は、前記保持部材の上面の延長面に沿って、又は、該延長面より下方に設けられており、
前記第２領域は、前記保持部材の上面より上方に設けられている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理ガスのプラズマを発生させるためのエネルギーを導入する導入部と、
被処理基体を保持するための保持部材であり、誘電体材料製の表面を有し、前記処理空間内に設けられた該保持部材と、
前記保持部材の端面を囲むように設けられたフォーカスリングであり、前記保持部材の前記端面と該フォーカスリングとの間に３５０μｍ以下の間隙を画成するように設けられた、該フォーカスリングと、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記フォーカスリングは、該フォーカスリングの内縁を含む第１領域と、前記第１領域より外側の第２領域とを含み、
前記第１領域は、前記保持部材の上面の延長面に沿って、又は、該延長面より下方に設けられており、
前記第２領域は、前記保持部材の上面より上方に設けられている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３３９４０（Ｐ２０１３−３３９４０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３２８３８（Ｐ２０１２−１３２８３８）
【出願日】平成２４年６月１２日（２０１２．６．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１２日（２０１２．６．１２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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