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WO2024181204A1 - プラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法 - Google Patents

プラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024181204A1
WO2024181204A1 PCT/JP2024/005764 JP2024005764W WO2024181204A1 WO 2024181204 A1 WO2024181204 A1 WO 2024181204A1 JP 2024005764 W JP2024005764 W JP 2024005764W WO 2024181204 A1 WO2024181204 A1 WO 2024181204A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
edge ring
plasma processing
processing apparatus
electrode layer
power supply
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/005764
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晃 永山
健司 赤尾
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Publication of WO2024181204A1 publication Critical patent/WO2024181204A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • This disclosure relates to a plasma processing apparatus, a substrate support, and a method for correcting wear of an edge ring.
  • Patent Document 1 discloses a substrate processing apparatus that provides a heat transfer sheet between the mounting table and the focus ring (edge ring).
  • Patent Document 2 discloses a substrate processing apparatus that supplies a heat transfer gas between the electrostatic chuck and the focus ring.
  • This disclosure provides a plasma processing apparatus having an edge ring with reduced thermal resistance and improved thermal conductivity, a substrate support, and a method for correcting wear of the edge ring.
  • a plasma processing apparatus comprising: a plasma processing chamber; a base disposed within the plasma processing chamber and having a first portion on an upper surface of which an electrostatic chuck is disposed; a second portion surrounding the periphery of the first portion and having a higher upper surface than the first portion; and an edge ring formed by deposition on the upper surface of the second portion and on a portion of the side surface of the second portion.
  • a plasma processing apparatus having an edge ring with reduced thermal resistance and improved thermal conductivity, a substrate support, and a method for correcting wear of the edge ring.
  • FIG. 1 illustrates an example of a plasma processing system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a substrate support part having an edge ring according to Reference Example 1.
  • FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a substrate support part having an edge ring according to Reference Example 2.
  • FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view illustrating an example of a substrate support portion having an edge ring according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing an example of the temperatures of the edge ring and the substrate in Reference Examples 1 and 2.
  • FIG. 4 illustrates an example of temperatures of an edge ring and a substrate according to an embodiment.
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams showing a first embodiment of an edge ring, an electrode layer, and a power supply structure.
  • 11A and 11B are diagrams showing a second embodiment of an edge ring, an electrode layer, and a power supply structure.
  • FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a substrate support part according to a modified example.
  • FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a substrate support part according to a modified example.
  • FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a substrate support part according to a modified example.
  • FIG. 5C is a schematic cross-sectional view showing an example of a flow channel within the substrate support of FIGS. 5A to 5C.
  • 1 is a flowchart illustrating an example of a method for correcting wear of an edge ring according to an embodiment.
  • Fig. 1 is a diagram for explaining an example of the configuration of a capacitively coupled plasma processing apparatus.
  • the plasma processing system includes a capacitively coupled plasma processing device 1 and a control device 2.
  • the capacitively coupled plasma processing device 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply unit 20, a power supply 30, and an exhaust system 40.
  • the plasma processing device 1 also includes a substrate support unit 11 and a gas introduction unit.
  • the gas introduction unit is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10.
  • the gas introduction unit includes a shower head 13.
  • the substrate support unit 11 is disposed in the plasma processing chamber 10.
  • the shower head 13 is disposed above the substrate support unit 11. In one embodiment, the shower head 13 constitutes at least a part of the ceiling of the plasma processing chamber 10.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by the shower head 13, a sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, and the substrate support unit 11.
  • the plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space 10s.
  • the plasma processing chamber 10 is grounded.
  • the shower head 13 and the substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10.
  • the substrate support 11 includes a ring assembly having a main body 111 and an edge ring 112.
  • the main body 111 has a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly.
  • a wafer is an example of a substrate W.
  • the annular region 111b of the main body 111 surrounds the central region 111a of the main body 111 in a plan view.
  • the substrate W is disposed on the central region 111a of the main body 111, and the ring assembly is disposed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111.
  • the edge ring 112 of the ring assembly is formed on the annular region 111b by film formation (e.g., thermal spraying). Therefore, the central region 111a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly.
  • film formation e.g., thermal spraying
  • the main body 111 includes a base 1110 and an electrostatic chuck 1111.
  • the base 1110 includes a conductive member.
  • the conductive member of the base 1110 may function as a lower electrode.
  • the electrostatic chuck 1111 is disposed on the base 1110.
  • the electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within the ceramic member 1111a.
  • the ceramic member 1111a has a central region 111a. In one embodiment, the ceramic member 1111a also has an annular region 111b. Note that other members surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b.
  • the ring assembly may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member.
  • at least one RF/DC electrode coupled to an RF (Radio Frequency) power source 31 and/or a DC (Direct Current) power source 32, described below may be disposed within the ceramic member 1111a.
  • the at least one RF/DC electrode functions as a lower electrode.
  • the RF/DC electrode is also called a bias electrode.
  • the conductive member of the base 1110 and the at least one RF/DC electrode may function as multiple lower electrodes.
  • the electrostatic electrode 1111b may function as a lower electrode.
  • the substrate support 11 includes at least one lower electrode.
  • the ring assembly includes one or more annular members.
  • the one or more annular members include an edge ring 112 and at least one cover ring.
  • the edge ring 112 is formed of a conductive material or an insulating material
  • the cover ring is formed of an insulating material.
  • the substrate support 11 may also include a temperature adjustment module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly, and the substrate to a target temperature.
  • the temperature adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow passage 1110a, or a combination thereof.
  • a heat transfer fluid such as brine or a gas flows through the flow passage 1110a.
  • the flow passage 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas to a gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.
  • the shower head 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s.
  • the shower head 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas inlets 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the multiple gas inlets 13c.
  • the shower head 13 also includes at least one upper electrode.
  • the gas introduction unit may include, in addition to the shower head 13, one or more side gas injectors (SGI) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.
  • SGI side gas injectors
  • the gas supply 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22.
  • the gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from a respective gas source 21 to the showerhead 13 via a respective flow controller 22.
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller.
  • the gas supply 20 may include one or more flow modulation devices to modulate or pulse the flow rate of the at least one process gas.
  • the power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • the RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s.
  • the RF power supply 31 can function as at least a part of a plasma generating unit configured to generate plasma from one or more processing gases in the plasma processing chamber 10.
  • a bias RF signal to the at least one lower electrode, a bias potential is generated on the substrate W, and ion components in the formed plasma can be attracted to the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b.
  • the first RF generating unit 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the second RF generator 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency lower than the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz.
  • the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies.
  • the generated one or more bias RF signals are provided to at least one lower electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • the power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10.
  • the DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b.
  • the first DC generator 32a is connected to at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal.
  • the generated first bias DC signal is applied to the at least one lower electrode.
  • the second DC generator 32b is connected to at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal.
  • the generated second DC signal is applied to the at least one upper electrode.
  • At least one of the first and second DC signals may be pulsed.
  • a sequence of voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular or combination thereof pulse waveform.
  • a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the first DC generator 32a and at least one lower electrode.
  • the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator.
  • the second DC generator 32b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator
  • the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a positive polarity or a negative polarity.
  • the sequence of voltage pulses may also include one or more positive polarity voltage pulses and one or more negative polarity voltage pulses within one period.
  • the first and second DC generating units 32a and 32b may be provided in addition to the RF power source 31, or the first DC generating unit 32a may be provided in place of the second RF generating unit 31b.
  • the exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10.
  • the exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve.
  • the vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.
  • the control device 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing device 1 to perform the various steps described in this disclosure.
  • the control device 2 may be configured to control each element of the plasma processing device 1 to perform the various steps described herein. In one embodiment, a part or all of the control device 2 may be included in the plasma processing device 1.
  • the control device 2 may include a processing unit 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3.
  • the control device 2 is realized, for example, by a computer 2a.
  • the processing unit 2a1 may be configured to perform various control operations by reading a program from the storage unit 2a2 and executing the read program. This program may be stored in the storage unit 2a2 in advance, or may be acquired via a medium when necessary.
  • the acquired program is stored in the storage unit 2a2 and is read from the storage unit 2a2 by the processing unit 2a1 and executed.
  • the medium may be various storage media readable by the computer 2a, or may be a communication line connected to the communication interface 2a3.
  • the processing unit 2a1 may be a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory unit 2a2 may include a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a HDD (Hard Disk Drive), a SSD (Solid State Drive), or a combination of these.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing device 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • the base 1110 is disposed in the plasma processing chamber 10 and has a first portion 1110c on which the electrostatic chuck 1111 is disposed, and a second portion 1110d surrounding the periphery of the first portion 1110c.
  • the first portion 1110c is a portion of the base 1110 corresponding to a central region 111a for supporting the substrate W of the main body portion 111.
  • the electrostatic chuck 1111 is bonded to the upper surface of the first portion 1110c via an adhesive 1113 (FIGS. 2C, 3, etc.).
  • the second portion 1110d is a portion of the base 1110 corresponding to an annular region 111b for supporting the edge ring 112 (ring assembly) of the main body portion 111.
  • the upper surface of the second portion 1110d is higher than the upper surface of the first portion 1110c.
  • the edge ring 112 is formed by deposition (e.g., thermal spraying) on the upper surface of the second portion 1110d and on a part of the side surface of the second portion 1110d.
  • the part of the side surface on which the edge ring 112 is deposited is a part of the inner side surface and the outer side surface of the second portion 1110d that are continuous with the upper surface of the second portion 1110d.
  • a gap 1112 is provided between the electrostatic chuck 1111 provided on the upper surface of the first portion 1110c and the second portion 1110d.
  • the first portion 1110c and the second portion 1110d are integrated at the bottom of the base 1110.
  • the flow paths 1110a formed in the first portion 1110c and the second portion 1110d are integrated and have a spiral shape, for example. However, the shape of the flow paths 1110a is not limited to this and may be radial or the like.
  • the thermal temperature control medium circulates through the flow paths 1110a formed in the first portion 1110c and the second portion 1110d to cool the substrate W and the edge ring 112.
  • Figures 2A to 2E the configuration of the edge ring 112 according to one embodiment will be described in comparison with the configuration of the edge ring 112' of the reference example.
  • Figures 2A and 2B are schematic vertical cross-sectional views showing an example of a substrate support part having the edge ring 112' of the reference example
  • Figure 2C is a schematic vertical cross-sectional view showing an example of a substrate support part having the edge ring 112 according to one embodiment.
  • Figure 2D is a diagram showing an example of the temperature of the edge ring 112' and the substrate W of Reference Examples 1 and 2.
  • Figure 2E is a diagram showing an example of the temperature of the edge ring 112 and the substrate W according to one embodiment.
  • the edge ring 112' is attracted to the electrostatic chuck 1111 by supplying a DC voltage to the electrostatic electrode (not shown) of the electrostatic chuck 1111 below the edge ring 112'. Then, helium (He) gas, which is an example of a heat transfer gas, is filled between the back surface of the edge ring 112' and the edge ring support surface of the electrostatic chuck 1111 from the heat transfer gas line 210, thereby removing the heat input to the edge ring 112'.
  • He helium
  • the edge ring 112' is attached to the base 1110 with a heat transfer sheet 211, thereby dissipating heat input to the edge ring 112'.
  • the thermal conductivity of the heat transfer sheet 211 is insufficient, the thermal resistance increases.
  • the temperature of the edge ring 112' becomes higher than the temperature of the substrate (Wafer) as shown in FIG. 2D.
  • edge ring 112 is formed on the second portion 1110d of the base 1110 using a film formation (e.g., thermal spraying).
  • a film formation e.g., thermal spraying.
  • This provides an edge ring 112 with reduced thermal resistance and high thermal conductivity compared to structures with high thermal resistance such as the adhesive 1113, heat transfer gas, and heat transfer sheet shown in FIGS. 2A and 2B.
  • edge ring 112 This allows the edge ring 112 to be formed thin, eliminating the need for adhesives and the like, and allows the height of the base 1110 of the second portion 1110d to be increased to the height of the substrate W.
  • the deposition material (spray material) of the edge ring 112 is selected from materials that are unlikely to wear away and generate particles when the edge ring 112 is exposed to plasma.
  • the deposition material (spray material) of the edge ring 112 that is plasma resistant may be silicon (Si), the same material as the substrate W, or silicon carbide (SiC) or tungsten carbide (WC). All of these materials are unlikely to wear away and generate particles when exposed to plasma, and are therefore suitable for use as materials for forming the edge ring 112 by deposition (e.g., spraying).
  • the edge ring 112 may be formed by deposition (e.g., thermal spraying) on a base 1110 that has been anodized (alumite treated) for insulation.
  • the edge ring 112 may be formed by deposition (e.g., thermal spraying) on a base 1110 that has been deposited (e.g., thermal sprayed) with an insulating material.
  • Electrode and power supply structure The edge ring 112, electrodes and power supply structure disposed on the second portion 1110d of the base 1110 according to one embodiment of FIG. 2C will now be described with reference to FIGS.
  • FIG. 3 is a diagram showing an embodiment 1 of the edge ring 112, the electrodes, and the power supply structure.
  • the edge ring 112 is formed by thermal spraying as an example.
  • the edge ring 112 has an upper surface portion 112a that is thermally sprayed in an annular shape on the upper surface of the second portion 1110d of the base 1110.
  • the edge ring 112 has a step portion 112d that is thermally sprayed on a step portion of the inner surface continuing from the upper surface, an inner side portion 112b that is thermally sprayed from the step portion 112d to the height of the bottom of the gap 1112, and an outer side portion 112c that is thermally sprayed on the outer surface continuing from the upper surface.
  • the inner side portion 112b and the outer side portion 112c are sprayed to the same height, but are not limited to this, and may be sprayed to different heights.
  • the upper surface portion 112a of the edge ring 112 and a part of the side portion of the edge ring 112 are surfaces that are easily exposed to plasma. In the example of FIG. 3, parts of the side surface of the edge ring 112 are an inner side surface portion 112b, an outer side surface portion 112c, and a step portion 112d.
  • the top surface portion 112a of the edge ring 112 and a part of the side surface portion of the edge ring 112 may be formed of the same spray material, which may be Si, SiC, or WC, or may be formed of different spray materials.
  • the top surface portion 112a of the edge ring 112 may be formed of SiC, Si, or WC
  • the inner surface portion 112b, the outer surface portion 112c, and the step portion 112d may be formed of a material other than the material of the top surface portion 112a, which may be SiC, Si, or WC.
  • the top surface portion 112a, the outer surface portion 112c, the inner surface portion 112b, and the step portion 112d may be formed of different materials.
  • the edge ring 112 may be sprayed only on the top surface portion 112a, and not necessarily on the side surfaces. However, since there is a possibility that particles may be generated from the portions of the side surfaces of the base 1110 that are exposed to plasma, it is preferable to spray the edge ring 112 on the side surfaces as well as the top surface of the second portion 1110d.
  • the upper surface portion 112a of the edge ring 112 is formed on the upper surface of the second portion 1110d via an electrode layer 113a covered with a first insulator 115.
  • the first insulator 115 is formed by thermal spraying or a structure (bulk) and contains the electrode layer 113a.
  • the first insulator 115 may be in the form of a sheet.
  • the material of the first insulator 115 may be alumina or yttria.
  • the electrode layer 113a may be connected to a power supply terminal 114a that penetrates the inside of the second portion 1110d.
  • a cylindrical insulator 116 made of a ceramic member may be inserted into a through hole 1110e formed in the second portion 1110d, and the power supply terminal 114a may be passed through the insulator 116 to connect to the electrode layer 113a, thereby supplying power from the DC power source 32 to the electrode layer 113a.
  • the power supply terminal 114a is connected to the electrode layer 113a by a contact portion 113b1 that is exposed downward from the first insulator 115.
  • the electrode layer 113a is formed in an annular shape, and is formed concentrically with the upper surface portion 112a of the annular edge ring 112.
  • the power supply terminal 114a and the electrode layer 113a are formed of a conductive structure.
  • the materials of the power supply terminal 114a and the electrode layer 113a may be the same or different.
  • the power supply terminal 114a is formed in a rod shape (line shape) in the thickness direction from the upper surface to the lower surface of the second portion 1110d, and multiple terminals are provided in the circumferential direction. Therefore, the contact portion 113b1 of the electrode layer 113a is formed so that multiple terminals are exposed in the circumferential direction corresponding to the power supply terminals 114a.
  • the step portion 112d and the inner surface portion 112b are sprayed before the electrostatic chuck 1111 is bonded to the base 1110 with the adhesive 1113.
  • the top surface portion 112a and the outer surface portion 112c may be sprayed before or after the electrostatic chuck 1111 is bonded to the base 1110.
  • the top surface portion 112a and the outer surface portion 112c are sprayed after the electrode layer 113a contained in the first insulator 115 is placed.
  • FIG. 4 shows the edge ring 112, the electrodes, and the power supply structure according to the second embodiment.
  • the edge ring 112 is formed by thermal spraying.
  • the edge ring 112 has an annular upper surface portion 112a, a step portion 112d and an inner surface portion 112b sprayed on the step portion and inner surface continuing to the upper surface of the second portion 1110d, and an outer surface portion 112c sprayed on the outer surface continuing to the upper surface.
  • the inner surface portion 112b and the outer surface portion 112c are sprayed to different heights on the side of the second portion 1110d.
  • the outer surface portion 112c is sprayed to the height of the step portion 112d
  • the inner surface portion 112b is sprayed to the height of the bottom of the gap 1112.
  • the outer surface of the second portion 1110d is formed with a power supply electrode film 114b that is sprayed and is enclosed in the sprayed film of the second insulating films 117a and 117b, and the power supply electrode film 114b is connected to the electrode film 113b.
  • the electrode layer 113a and the electrode film 113b are collectively referred to as the electrode layer 113.
  • Example 2 the electrodes and power supply structure are all formed by thermal spraying. That is, the first insulating films 115a and 115b, the electrode film 113b, the power supply electrode film 114b, and the second insulating films 117a and 117b are formed by thermal spraying.
  • the step portion 112d and the inner surface portion 112b are sprayed before the electrostatic chuck 1111 is bonded to the base 1110 with the adhesive 1113.
  • the top surface portion 112a and the outer surface portion 112c may be sprayed before or after the electrostatic chuck 1111 is bonded to the base 1110.
  • the top surface portion 112a and the outer surface portion 112c are sprayed after the power supply electrode film 114b, the electrode film 113b, and the surrounding area are sprayed.
  • the second insulating film 117a is sprayed on the outer surface of the second portion 1110d. After spraying the second insulating film 117a, the power supply electrode film 114b is sprayed, and then the second insulating film 117b is sprayed.
  • the second insulating films 117a and 117b may be alumina or yttria.
  • the power supply electrode film 114b is sprayed using a metal spray material such as aluminum so that it is enclosed in the sprayed films of the second insulating films 117a and 117b.
  • the second insulating films 117a and 117b are an example of a second insulator.
  • the first insulating film 115a is first sprayed on the upper surface of the second portion 1110d and on the electrode film 113b and its periphery. After the first insulating film 115a is sprayed, the electrode film 113b is sprayed, and then the first insulating film 115b is sprayed. The electrode film 113b is sprayed in a ring shape in the circumferential direction.
  • the electrode film 113b is formed by spraying a metal spray material such as aluminum so as to be included in the sprayed film of the first insulating films 115a and 115b.
  • the first insulating films 115a and 115b are an example of a first insulator.
  • a part of the electrode film 113b is formed to have a contact portion 113b1 exposed downward from the first insulating film 115a below the electrode film 113b.
  • the power supply electrode film 114b is connected to the electrode film 113b by the contact portion 113b1.
  • the materials of the first insulating film 115a and the second insulating films 117a and 117b may be the same or different.
  • a material that is unlikely to generate particles and is an insulating material that is plasma resistant, such as alumina or yttria is preferable.
  • the power supply electrode film 114b is formed in a rod (line) shape in the thickness direction from the upper surface to the lower surface of the second portion 1110d, and multiple pieces are provided in the circumferential direction. Therefore, the contact portion 113b1 of the electrode film 113b is spray-formed so that multiple parts are exposed in the circumferential direction corresponding to the power supply electrode film 114b. However, the power supply electrode film 114b may be formed over the entire circumference in the thickness direction from the upper surface to the lower surface of the second portion 1110d.
  • the method of manufacturing the electrode and power supply structure of Example 2 is not limited to this.
  • the first insulating film 115a and the second insulating film 117a are integrally formed on the upper surface and outer periphery of the second portion 1110d.
  • the electrode film 113b and the power supply electrode film 114b may be integrally formed on top of that, and the first insulating film 115b and the second insulating film 117b may be integrally formed on top of that, and the edge ring 112 may then be formed.
  • the thickness of the edge ring 112 and other sprayed films shown in Examples 1 and 2 is 10 ⁇ m to 5 mm.
  • the lower limit of the thickness of the sprayed film is a value determined by processing limitations, and the upper limit is a value determined from the viewpoint of preventing cracking of the sprayed film.
  • the electrode layer 113a and the electrode film 113b may be applied with a DC voltage from the DC power supply 32 to control the plasma sheath on the edge ring 112.
  • the electrode layer 113a and the electrode film 113b may be applied with a pulsed DC voltage from the DC power supply 32 to improve the etching shape by controlling the plasma.
  • the electrode layer 113a and the electrode film 113b may be used as a heater electrode for temperature control of the edge ring 112 and an electrode for potential control of the edge ring 112.
  • the RF power supply 31 shown in FIG. 1 may be coupled to the electrode layer 113a and the electrode film 113b to supply an RF signal (RF power).
  • the second RF generating unit 31b of the RF power supply 31 may be coupled to the electrode layer 113a and the electrode film 113b to supply a bias RF signal (bias RF power).
  • FIGS. 5A to 5C are schematic vertical cross-sectional views showing an example of a substrate support 11 according to a modified example.
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a flow path in the substrate support 11 of Figures 5A to 5C.
  • the flow path 1110a formed in the first portion 1110c and the flow path 1110a formed in the second portion 1110d are integrated.
  • the first portion 1110c and the second portion 1110d of the base 1110 are separate, with a gap 1112 between them.
  • the first portion 1110c and the second portion 1110d are supported by a base support (not shown) that supports the base 1110.
  • the flow path 1110a formed in the first portion 1110c and the flow path 1110b formed in the second portion 1110d are separate entities.
  • FIG. 6 shows an example of a cross section of the base 1110 cut laterally at plane A-A in FIG. 5A.
  • a spiral flow path 1110a is formed in the first portion 1110c that is on the inside of the gap 1112, and an annular flow path 1110b is formed in the second portion 1110d that is on the outside of the gap 1112. Since the flow paths 1110a and 1110b are separate flow paths, the temperature of the first portion 1110c and the second portion 1110d can be controlled independently and separately.
  • an edge ring 112 is formed on the inner and outer surfaces of the side of the second portion 1110d by deposition (e.g., thermal spraying) from the top surface of the second portion 1110d to height a shown in FIG. 5A, that is, the height of the step portion.
  • the edge ring 112 of FIG. 5A is composed of an upper surface portion 112a, a step portion 112d, and an outer surface portion 112c.
  • an edge ring 112 is formed on the inner and outer surfaces of the side of the second portion 1110d by deposition (e.g., thermal spraying) from the top surface of the second portion 1110d to height b shown in FIG. 5B, i.e., approximately the center of the height of the second portion 1110d.
  • the edge ring 112 of FIG. 5B is composed of an upper surface portion 112a, a step portion 112d, an inner surface portion 112b, and an outer surface portion 112c, and the inner surface portion 112b and the outer surface portion 112c cover part of the inner and outer surfaces of the second portion 1110d.
  • an edge ring 112 is formed on the inner and outer surfaces of the side of the second portion 1110d by deposition (e.g., thermal spraying) from the top surface of the second portion 1110d to height c shown in FIG. 5C, that is, the height of the bottom of the second portion 1110d.
  • the edge ring 112 of FIG. 5C is composed of an upper surface portion 112a, a step portion 112d, an inner surface portion 112b, and an outer surface portion 112c, and the inner surface portion 112b and the outer surface portion 112c cover the entire inner and outer surfaces of the second portion 1110d.
  • the side of the edge ring 112 is formed by deposition (e.g., thermal spraying) to any height between the step portion formed on the inner side of the second portion 1110d and the bottom of the second portion 1110d.
  • the electrostatic chuck 1111 is placed on the upper surface of the first portion 1110c.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method of using the edge ring 112 according to an embodiment.
  • step S1 the edge ring 112 is produced by forming a film (e.g., thermal spraying) on the upper surface of the second portion 1110d and a part of the side surface of the second portion 1110d.
  • step S2 the substrate support portion 11 on which the edge ring 112 is formed (e.g., thermal sprayed) is placed in the plasma processing device 1.
  • step S3 the control device 2 transports the substrate W into the plasma processing chamber 10, places it on the substrate support 11, supplies the desired gas from the gas supply unit 20, and supplies RF power from the power supply 30 to generate plasma, thereby performing the desired plasma processing on the substrate W.
  • step S4 the control device 2 detects wear of the edge ring 112.
  • One example of a method for detecting wear of the edge ring 112 is to measure correlation information between the usage time of RF power and the degree of wear (thickness) of the edge ring 112 in advance, and store the correlation information in the memory unit 2a2. In this way, the control device 2 can detect the degree of wear of the edge ring 112 from the usage time of RF power.
  • a detection sample substrate may be prepared in advance by plasma processing, and the wear of the edge ring 112 may be detected using the detection sample substrate.
  • the edge shape of the detection sample substrate for example, processed by plasma etching, changes depending on the degree of wear of the edge ring 112.
  • the degree of wear of the edge ring 112 can be detected according to the deviation between the edge shape of the detection sample substrate after processing and the edge shape of a reference sample substrate processed by plasma etching using an unworn edge ring 112.
  • step S5 the control device 2 determines whether correction is possible by applying a DC voltage to the electrode layer 113.
  • control device 2 determines in step S5 that correction is possible, in step S6, it controls the DC voltage applied to the electrode layer 113 and corrects the sheath thickness on the edge ring 112 in accordance with the wear of the edge ring 112. This adjusts the ion incidence angle in the vertical direction, and the process returns to step S3, where the substrate W can be plasma-processed while correcting the edge shape machined on the substrate W.
  • step S7 the substrate support 11 is removed from the plasma processing device 1 and the edge ring 112 is regenerated (recoated) by re-deposition (e.g., re-spraying).
  • re-deposition e.g., re-spraying
  • the upper surface portion 112a and the outer surface portion 112c of the edge ring 112 can be depositioned (e.g., sprayed) while still in a worn state.
  • deposition e.g., spraying
  • the step portion 112d and the inner surface portion 112b of the edge ring 112 is difficult due to the narrow gap 1112. Therefore, it is preferable to peel the electrostatic chuck 1111 from the base 1110 before deposition (e.g., spraying).
  • step S2 and reposition the regenerated edge ring 112 in the plasma processing device 1, and perform the plasma processing of the substrate in step S3 and subsequent processing.
  • the method for correcting wear of the edge ring 112 includes a step of detecting wear of the edge ring 112, a step of determining whether correction is possible by applying a DC voltage to the electrode layer 113 based on the detection result, a step of correcting the wear of the edge ring 112 by controlling the DC voltage to the electrode layer 113 if it is determined that correction is possible, and a step of regenerating the edge ring 112 by re-deposition (e.g., re-spraying) if it is determined that correction is impossible.
  • re-deposition e.g., re-spraying
  • the edge ring 112 described above can provide an edge ring 112 with reduced thermal resistance and good thermal conductivity.
  • a wear compensation method according to wear of the edge ring 112 can improve the edge shape of the substrate and further extend the life of the edge ring 112.
  • the substrate processing apparatus to which the contents of this disclosure are applicable may be a substrate processing apparatus other than the plasma processing apparatus 1.
  • the edge ring 112 may be formed by any method other than thermal spraying, so long as it is a film-formed structure.
  • it may be formed by CVD, PVD, sol-gel, or additive manufacturing technology (3D printing technology).
  • the above disclosed embodiments include, for example, the following aspects.
  • Appendix 1 a plasma processing chamber; a base disposed within the plasma processing chamber and having a first portion for disposing an electrostatic chuck on an upper surface thereof, and a second portion surrounding the first portion and having an upper surface higher than the first portion; an edge ring formed by deposition on an upper surface of the second portion and a part of a side surface of the second portion;
  • a plasma processing apparatus comprising: (Appendix 2) A portion of the side surface of the second portion is a portion of an inner surface and an outer surface of the second portion that are continuous with the upper surface of the second portion. 2.
  • a side surface of the edge ring is formed by deposition up to a height between a step portion formed on an inner surface of the second portion and a bottom portion of the second portion; 3.
  • the plasma processing apparatus according to claim 2. (Appendix 4) an upper surface of the second portion and a part of a side surface of the second portion are surfaces exposed to plasma; 4.
  • the plasma processing apparatus according to claim 1 (Appendix 5) the edge ring is formed of the same deposition material on a top surface of the second portion and a side surface of the second portion; 5.
  • the edge ring is formed of different deposition materials on a top surface of the second portion and a side surface of the second portion; 5.
  • the plasma processing apparatus according to claim 1 .
  • the edge ring is formed on an upper surface of the second portion via an electrode layer that is enclosed in a first insulator; 7.
  • the plasma processing apparatus according to claim 1 (Appendix 8) a power supply terminal penetrating the inside of the second portion and the electrode layer are connected; 8.
  • the plasma processing apparatus according to claim 7. (Appendix 9) An insulator made of an insulating material is disposed in the through hole of the second portion; A power supply terminal penetrating the inside of the insulator is connected to the electrode layer. 9.
  • a substrate support comprising: (Appendix 18) a plasma processing chamber; a base disposed within the plasma processing chamber and having a first portion for disposing an electrostatic chuck on an upper surface thereof, and a second portion surrounding the first portion and having an upper surface higher than the first portion; an edge ring formed by film deposition on an upper surface of the second portion and a part of a side surface of the second portion, the upper surface of the second portion being disposed via an electrode layer contained in a first insulator, the edge ring comprising: detecting wear of the edge ring; determining whether or not the wear of the edge ring can be corrected by applying a DC voltage to the electrode layer based on the detected result
  • the present invention is not limited to the configurations shown here, including combinations of the configurations and other elements in the above embodiments. These aspects can be modified without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form. Furthermore, the matters described in the multiple embodiments can be configured in other ways without contradiction, and can be combined without contradiction.
  • a capacitively coupled plasma device is described as an example, but the present invention is not limited to this and may be applied to other plasma devices.
  • an inductively coupled plasma (ICP) device may be used instead of the capacitively coupled plasma device.
  • the inductively coupled plasma device includes an antenna and a lower electrode.
  • the lower electrode is disposed in the substrate support, and the antenna is disposed at the top or upper part of the chamber.
  • the RF generator is coupled to the antenna, and the DC generator is coupled to the lower electrode.
  • the RF generator is coupled to the upper electrode of the capacitively coupled plasma device or the antenna of the inductively coupled plasma device. That is, the RF generator is coupled to the plasma processing chamber 10.
  • Plasma processing apparatus Control device 2a Computer 2a1 Processing unit 2a2 Memory unit 2a3 Communication interface 10 Plasma processing chamber 11 Substrate support unit 13 Shower head 21 Gas source 20 Gas supply unit 30 Power supply 31 RF power supply 31a First RF generator 31b Second RF generator 32a First DC generator 32b Second DC generator 40 Exhaust system 111 Main body 112 Edge ring 1110 Base 1110c First portion 1110d Second portion 1111 Electrostatic chuck

Landscapes

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  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

熱抵抗を低減し、熱伝導性を向上させたエッジリングを提供する。　プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成されるエッジリングと、を備える、プラズマ処理装置が提供される。

Description

プラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法
　本開示は、プラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法に関する。
　例えば、特許文献１は、載置台とフォーカスリング（エッジリング）との間に伝熱シートを設ける基板処理装置を開示している。例えば、特許文献２は、静電チャックとフォーカスリングとの間に伝熱ガスを供給する基板処理装置を開示している。
特開２０１９－２１７０７号公報 特開２０１９－２１６１７６号公報
　本開示は、熱抵抗を低減し、熱伝導性を向上させたエッジリングを有するプラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法を提供する。
　本開示の一の態様によれば、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成されるエッジリングと、を備える、プラズマ処理装置が提供される。
　一の側面によれば、熱抵抗を低減し、熱伝導性を向上させたエッジリングを有するプラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法を提供することができる。
一実施形態に係るプラズマ処理システムの一例を示す図。 参考例１のエッジリングを有する基板支持部の一例を示す縦断面模式図。 参考例２のエッジリングを有する基板支持部の一例を示す縦断面模式図。 一実施形態に係るエッジリングを有する基板支持部の一例を示す縦断面模式図。 参考例１，２のエッジリング及び基板の温度の一例を示す図。 一実施形態に係るエッジリング及び基板の温度の一例を示す図。 エッジリング、電極層及び給電構造の実施例１を示す図。 エッジリング、電極層及び給電構造の実施例２を示す図。 変形例に係る基板支持部の一例を示す縦断面模式図。 変形例に係る基板支持部の一例を示す縦断面模式図。 変形例に係る基板支持部の一例を示す縦断面模式図。 図５Ａ～図５Ｃの基板支持部内の流路の一例を示す横断面模式図。 一実施形態に係るエッジリングの消耗補正方法の一例を示すフローチャート。
　以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　［プラズマ処理システム］
　以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
　プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御装置２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１とプラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
　基板支持部１１は、本体部１１１及びエッジリング１１２を有するリングアセンブリを含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリを支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置され、特に、リングアセンブリのうちエッジリング１１２は成膜（例えば、溶射）により環状領域１１１ｂ上に形成される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリを支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
　一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリは、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
　リングアセンブリは、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、エッジリング１１２と少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリング１１２は、導電性材料又は絶縁材で形成され、カバーリングは、絶縁材で形成される。
　また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
　シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ　Ｇａｓ　Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
　ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
　電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
　一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
　第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
　また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
　種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
　排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
　制御装置２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御装置２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御装置２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御装置２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御装置２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
　［基台］
　基台１１１０は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置され、静電チャック１１１１を上面に配置する第１の部分１１１０ｃと、第１の部分１１１０ｃの周囲を囲む第２の部分１１１０ｄとを有する。第１の部分１１１０ｃは、本体部１１１の基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａに対応する基台１１１０の部分である。第１の部分１１１０ｃの上面は、接着剤１１１３（図２Ｃ、図３等）を介して静電チャック１１１１が接合されている。第２の部分１１１０ｄは、本体部１１１のエッジリング１１２（リングアセンブリ）を支持するための環状領域１１１ｂに対応する基台１１１０の部分である。第２の部分１１１０ｄの上面は、第１の部分１１１０ｃの上面よりも高い。
　［エッジリング］
　エッジリング１１２は、第２の部分１１１０ｄの上面と、第２の部分１１１０ｄの側面の一部に成膜（例えば、溶射）により形成されている。エッジリング１１２が成膜形成される側面の一部は、第２の部分１１１０ｄの上面に続く第２の部分１１１０ｄの内側面及び外側面の一部である。
　第１の部分１１１０ｃの上面に設けられた静電チャック１１１１と第２の部分１１１０ｄの間には隙間１１１２が設けられている。第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄとは基台１１１０の底部で一体になっている。第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄに形成される流路１１１０ａは一体であり、例えば渦巻き状である。ただし、流路１１１０ａの形状は、これに限らず、放射状等であってもよい。熱温調媒体は、第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄに形成された流路１１１０ａを循環し、基板Ｗ及びエッジリング１１２を冷却する。
　図２Ａ～図２Ｅを参照しながら、参考例のエッジリング１１２’の構成と比較して一実施形態に係るエッジリング１１２の構成について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは参考例のエッジリング１１２’を有する基板支持部、図２Ｃは一実施形態に係るエッジリング１１２を有する基板支持部の一例を示す縦断面模式図である。図２Ｄは、参考例１，２のエッジリング１１２’及び基板Ｗの温度の一例を示す図である。図２Ｅは、一実施形態に係るエッジリング１１２及び基板Ｗの温度の一例を示す図である。
　基板Ｗにプラズマ処理を行う際のＲＦ電力の高パワー化に伴い、プラズマからエッジリングへの入熱が大きくなっている。このため、エッジリングの温度制御性のさらなる向上への要求が高まり、エッジリングへ入熱した熱の抜熱技術が重要になっている。
　例えば、図２Ａに示す参考例１のエッジリング１１２’を有する基板支持部では、エッジリング１１２’下方の静電チャック１１１１の静電電極（図示せず）に直流電圧を供給することによってエッジリング１１２’を静電チャック１１１１に吸着する。そして、伝熱ガスライン２１０からエッジリング１１２’の裏面と静電チャック１１１１のエッジリング支持面との間に伝熱ガスの一例であるヘリウム（Ｈｅ）ガスを充填し、これにより、エッジリング１１２’へ入熱した熱を抜熱する。しかし、基台１１１０と静電チャック１１１１との間の接着剤１１１３と伝熱ガスの熱伝導が不十分な場合は、熱抵抗が大きくなる。これにより、図２Ａに示す構造では、図２Ｄに示すようにエッジリング１１２’の温度は、基板（Ｗａｆｅｒ）の温度よりも高くなる。
　図２Ｂに示す参考例２のエッジリング１１２’を有する基板支持部では、エッジリング１１２’を基台１１１０上に伝熱シート２１１で貼り付け、これにより、エッジリング１１２’へ入熱した熱を抜熱する。しかし、伝熱シート２１１の熱伝導が不十分な場合は、熱抵抗が大きくなる。これにより、図２Ｂに示す構造では、図２Ｄに示すようにエッジリング１１２’の温度は、基板（Ｗａｆｅｒ）の温度よりも高くなる。
　これに対して、図２Ｃに示す一実施形態に係るエッジリング１１２は、成膜（例えば、溶射）を用いて基台１１１０の第２の部分１１１０ｄ上に形成される。これにより、図２Ａ及び図２Ｂに示す接着剤１１１３、伝熱ガス、伝熱シート等の熱抵抗の大きい構造と比較して、熱抵抗を低減し、熱伝導性の高いエッジリング１１２を提供できる。
　これにより、エッジリング１１２を薄く形成し、接着剤等を不要とし、第２の部分１１１０ｄの基台１１１０の高さを基板Ｗの高さまで高くすることができる。これにより、第２の部分１１１０ｄの流路１１１０ａの高さを第１の部分１１１０ｃの流路１１１０ａの高さよりも高くし、第２の部分１１１０ｄの流路１１１０ａをプラズマに近づけることができる。このため、熱温調媒体を流路１１１０ａに流したときに、図２Ａ及び図２Ｂに示す参考例１、２よりもエッジリング１１２の抜熱性能を向上させることができる。これにより、図２Ｃに示す一実施形態では、図２Ｅに示すようにエッジリング１１２の温度は、基板（Ｗａｆｅｒ）の温度よりも低くなり、エッジリング１１２をより低温化することができる。
　エッジリング１１２の成膜材料（溶射材料）は、エッジリング１１２がプラズマに暴露されたときに、消耗してパーティクルが発生し難い材料が選択される。プラズマ耐性のあるエッジリング１１２の成膜材料（溶射材料）としては、基板Ｗと同一材料のシリコン（Ｓｉ）でもよく、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）又はタングステンカーバイト（ＷＣ）でもよい。これらの材料は、プラズマに暴露されたときにいずれも消耗し難く、パーティクルが発生し難いため、成膜（例えば溶射）によってエッジリング１１２を形成する材料に適している。
　エッジリング１１２は、絶縁のために陽極酸化処理（アルマイト処理）を施した基台１１１０上に成膜（例えば、溶射）で形成してもよい。エッジリング１１２は、絶縁材を成膜（例えば、溶射）した基台１１１０上に成膜（例えば、溶射）で形成してもよい。
　［電極及び給電構造］
　図２Ｃに示した一実施形態に係る基台１１１０の第２の部分１１１０ｄに配置されるエッジリング１１２、電極及び給電構造について、図３及び図４を参照しながら説明する。
　（実施例１）
　図３は、エッジリング１１２、電極及び給電構造の実施例１を示す図である。なお、以下の説明において、エッジリング１１２は溶射で形成される場合を一例に説明する。実施例１では、エッジリング１１２は、基台１１１０の第２の部分１１１０ｄの上面に環状に溶射された上面部分１１２ａを有する。更に、エッジリング１１２は、上面に続く内側面の段差部に溶射された段差部分１１２ｄと、段差部分１１２ｄから隙間１１１２の底部の高さまで溶射された内側面部分１１２ｂと、上面に続く外側面に溶射された外側面部分１１２ｃとを有する。内側面部分１１２ｂ及び外側面部分１１２ｃは同じ高さまで溶射されているが、これに限らず、異なる高さまで溶射されてもよい。エッジリング１１２の上面部分１１２ａ及びエッジリング１１２の側面部分の一部は、プラズマに暴露され易い面である。図３の例では、エッジリング１１２の側面部分の一部は、内側面部分１１２ｂ、外側面部分１１２ｃ及び段差部分１１２ｄである。
　エッジリング１１２の上面部分１１２ａと、エッジリング１１２の側面部分の一部とはＳｉ、ＳｉＣ、ＷＣのいずれかであって同一の溶射材料で形成されてもよいし、異なる溶射材料で形成されてもよい。例えば、エッジリング１１２の上面部分１１２ａをＳｉＣ、Ｓｉ又はＷＣのいずれかで形成し、内側面部分１１２ｂ、外側面部分１１２ｃ及び段差部分１１２ｄをＳｉＣ、Ｓｉ又はＷＣのうち上面部分１１２ａの材料以外の材料で形成してもよい。上面部分１１２ａと外側面部分１１２ｃと内側面部分１１２ｂ及び段差部分１１２ｄとを別々の材料で形成してもよい。
　エッジリング１１２の溶射は、上面部分１１２ａだけに形成され、側面に形成しなくてもよい。ただし、基台１１１０の側面のプラズマに暴露される部分からパーティクルが発生する可能性があるため、第２の部分１１１０ｄの上面だけでなく側面にもエッジリング１１２を溶射形成することが好ましい。
　図３の実施例１では、エッジリング１１２の上面部分１１２ａは第１の絶縁体１１５で覆われた電極層１１３ａを介して第２の部分１１１０ｄの上面に形成されている。第１の絶縁体１１５は溶射又は構造物（バルク）により形成され、電極層１１３ａを内包する。第１の絶縁体１１５は、シート状であってもよい。第１の絶縁体１１５の材料は、アルミナ又はイットリアであってもよい。
　電極層１１３ａは、第２の部分１１１０ｄの内部を貫通する給電端子１１４ａと接続されてもよい。この場合、第２の部分１１１０ｄに形成された貫通孔１１１０ｅにセラミック部材で形成された筒状の碍子１１６を挿入し、碍子１１６内に給電端子１１４ａを貫通させて電極層１１３ａと接続し、ＤＣ電源３２から電極層１１３ａへの給電を行ってもよい。給電端子１１４ａは、第１の絶縁体１１５から下向きに露出する接触部１１３ｂ１により電極層１１３ａと接続される。
　電極層１１３ａは環状に形成され、環状のエッジリング１１２の上面部分１１２ａと同心円状に形成される。実施例１では、給電端子１１４ａ及び電極層１１３ａは導電性の構造物で形成されている。給電端子１１４ａ及び電極層１１３ａの材料は、同一でもよく、異なっていてもよい。
　給電端子１１４ａは、第２の部分１１１０ｄの上面から下面まで厚さ方向に棒状（線状）に形成され、円周方向に複数本設けられている。よって、電極層１１３ａの接触部１１３ｂ１は、給電端子１１４ａに対応して円周方向に複数露出するように形成されている。
　実施例１のエッジリング１１２の製作では、隙間１１１２が狭いため、段差部分１１２ｄ及び内側面部分１１２ｂの溶射は、接着剤１１１３により静電チャック１１１１を基台１１１０上に接着する前に行う。上面部分１１２ａ及び外側面部分１１２ｃの溶射は、静電チャック１１１１が基台１１１０上に接着される前であっても、接着された後であってもよい。上面部分１１２ａ及び外側面部分１１２ｃの溶射は、第１の絶縁体１１５に内包された電極層１１３ａの配置後に行う。
　図４は、エッジリング１１２、電極及び給電構造の実施例２を示す図である。なお、以下の説明において、エッジリング１１２は溶射で形成される場合を一例に説明する。実施例２では、エッジリング１１２は、環状の上面部分１１２ａと、第２の部分１１１０ｄの上面に続く段差部及び内側面に溶射された段差部分１１２ｄ及び内側面部分１１２ｂと、上面に続く外側面に溶射された外側面部分１１２ｃとを有する。実施例２では、内側面部分１１２ｂ及び外側面部分１１２ｃは、第２の部分１１１０ｄの側面の異なる高さまで溶射されている。外側面部分１１２ｃは段差部分１１２ｄの高さまで溶射形成され、内側面部分１１２ｂは、隙間１１１２の底部の高さまで溶射形成される。
　第２の部分１１１０ｄの外側面には、第２の絶縁膜１１７ａ、１１７ｂの溶射膜に内包され、溶射形成された給電電極膜１１４ｂが形成され、給電電極膜１１４ｂが電極膜１１３ｂと接続されている。電極層１１３ａ及び電極膜１１３ｂを総称して電極層１１３ともいう。
　実施例２では、電極及び給電構造はすべて溶射により形成されている。つまり、第１の絶縁膜１１５ａ、１１５ｂ、電極膜１１３ｂ、給電電極膜１１４ｂ、第２の絶縁膜１１７ａ、１１７ｂは溶射形成されている。
　実施例２のエッジリング１１２の製作では、段差部分１１２ｄ及び内側面部分１１２ｂの溶射は、接着剤１１１３により静電チャック１１１１を基台１１１０に接着する前に行う。上面部分１１２ａ及び外側面部分１１２ｃの溶射は、静電チャック１１１１が基台１１１０上に接着される前であっても、接着された後であってもよい。上面部分１１２ａ及び外側面部分１１２ｃの溶射は、給電電極膜１１４ｂ、電極膜１１３ｂ及びその周辺の溶射後に行う。
　給電電極膜１１４ｂ及びその周辺の製作では、最初に第２の部分１１１０ｄの外側面に第２の絶縁膜１１７ａを溶射形成する。第２の絶縁膜１１７ａの溶射後、給電電極膜１１４ｂを溶射し、第２の絶縁膜１１７ｂを溶射する。第２の絶縁膜１１７ａ、１１７ｂは、アルミナ又はイットリアであってもよい。給電電極膜１１４ｂはアルミニウム等の金属の溶射材により、第２の絶縁膜１１７ａ、１１７ｂの溶射膜に内包されるように溶射形成される。第２の絶縁膜１１７ａ、１１７ｂは、第２の絶縁体の一例である。
　電極膜１１３ｂ及びその周辺の製作では、給電電極膜１１４ｂ及びその周辺の溶射後、最初に第２の部分１１１０ｄの上面及び電極膜１１３ｂ及びその周辺上に第１の絶縁膜１１５ａを溶射形成する。第１の絶縁膜１１５ａの溶射後、電極膜１１３ｂを溶射し、第１の絶縁膜１１５ｂを溶射する。電極膜１１３ｂは、円周方向に環状に溶射形成される。
　電極膜１１３ｂは、アルミニウム等の金属の溶射材により、第１の絶縁膜１１５ａ、１１５ｂの溶射膜に内包されるように溶射形成される。第１の絶縁膜１１５ａ、１１５ｂは、第１の絶縁体の一例である。電極膜１１３ｂの一部は電極膜１１３ｂの下層の第１の絶縁膜１１５ａから下向きに露出する接触部１１３ｂ１を有するように形成される。給電電極膜１１４ｂは、接触部１１３ｂ１により電極膜１１３ｂと接続される。第１の絶縁膜１１５ａと第２の絶縁膜１１７ａ、１１７ｂの材料は、同一でもよく、異なっていてもよい。実施例２では、第２の絶縁膜１１７ｂはプラズマ空間に露出するため、パーティクルが発生し難い材料であってアルミナ、イットリア等のプラズマ耐性がある絶縁材が好ましい。
　給電電極膜１１４ｂは、第２の部分１１１０ｄの上面から下面まで厚さ方向に棒状（線状）に形成され、円周方向に複数本設けられている。よって、電極膜１１３ｂの接触部１１３ｂ１は、給電電極膜１１４ｂに対応して円周方向に複数露出するように溶射形成されている。ただし、給電電極膜１１４ｂは、第２の部分１１１０ｄの上面から下面まで厚さ方向に全周にわたって形成されてもよい。
　ただし、実施例２の電極及び給電構造の製作方法はこれに限らない。例えば、第２の部分１１１０ｄの上面及び外周に第１の絶縁膜１１５ａ及び第２の絶縁膜１１７ａを一体で成膜する。その上に、電極膜１１３ｂ及び給電電極膜１１４ｂを一体成膜し、さらに上に、第１の絶縁膜１１５ｂ及び第２の絶縁膜１１７ｂを一体成膜し、さらにエッジリング１１２を成膜してもよい。
　なお、実施例１の電極と実施例２の電極とを組み合わせて第２の部分１１１０ｄに複数の電極層を形成するハイブリッド構造にしてもよい。また、実施例１、２に示すエッジリング１１２及びその他の溶射膜の厚さは、１０μｍ～５ｍｍである。溶射膜の厚さの下限値は加工制限から定まる値であり、上限値は溶射膜の割れ防止の観点から定まる値である。
　電極層１１３ａ及び電極膜１１３ｂには、エッジリング１１２上のプラズマシースの制御等のためにＤＣ電源３２から直流電圧を印加してもよい。また、電極層１１３ａ及び電極膜１１３ｂには、プラズマの制御によりエッチングの加工形状を良くするために、ＤＣ電源３２からの直流電圧をパルス化して印加してもよい。電極層１１３ａ及び電極膜１１３ｂは、エッジリング１１２の温度コントロールのためのヒータ電極、エッジリング１１２の電位コントロールのための電極として使用してもよい。図１に示すＲＦ電源３１が電極層１１３ａ及び電極膜１１３ｂに結合され、ＲＦ信号（ＲＦ電力）を供給してもよい。例えば、ＲＦ電源３１の第２のＲＦ生成部３１ｂが電極層１１３ａ及び電極膜１１３ｂに結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を供給することが一例として挙げられる。
　［変形例に係る基板支持部］
　次に、変形例に係る基板支持部１１について、図５Ａ～図５Ｃ及び図６を参照しながら説明する。図５Ａ～図５Ｃは、変形例に係る基板支持部１１の一例を示す縦断面模式図である。図６は、図５Ａ～図５Ｃの基板支持部１１内の流路の一例を示す横断面模式図である。
　図１に示す基板支持部１１では、第１の部分１１１０ｃに形成される流路１１１０ａと、第２の部分１１１０ｄに形成される流路１１１０ａとは一体である。これに対して、図５Ａ～図５Ｃの基板支持部１１は、基台１１１０の第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄとは別体であり、その間に隙間１１１２を有する。第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄとは、基台１１１０を支持する基台支持部（図示せず）により支持されている。
　よって、図５Ａ～図５Ｃの基板支持部１１では、第１の部分１１１０ｃに形成された流路１１１０ａと、第２の部分１１１０ｄに形成された流路１１１０ｂとは別体である。
　図６は、図５ＡのＡ－Ａ面で基台１１１０を横方向に切断したときの断面の一例を示す。第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄの間には環状の隙間１１１２がある。隙間１１１２よりも内側の第１の部分１１１０ｃには渦巻状の流路１１１０ａが形成され、隙間１１１２よりも外側の第２の部分１１１０ｄには環状の流路１１１０ｂが形成されている。流路１１１０ａと流路１１１０ｂとは別流路であるため、第１の部分１１１０ｃと第２の部分１１１０ｄとの温度制御を独立して別々に行うことができる。
　図５Ａの基板支持部１１では、第２の部分１１１０ｄの側面には、第２の部分１１１０ｄの上面から図５Ａに示す高さａ、つまり、段差部の高さまで内側面及び外側面にエッジリング１１２が成膜（例えば、溶射）で形成される。図５Ａのエッジリング１１２は、上面部分１１２ａ、段差部分１１２ｄ、外側面部分１１２ｃから構成されている。
　図５Ｂの基板支持部１１では、第２の部分１１１０ｄの側面には、第２の部分１１１０ｄの上面から図５Ｂに示す高さｂ、つまり、第２の部分１１１０ｄの高さの略中央まで内側面及び外側面にエッジリング１１２が成膜（例えば、溶射）で形成される。図５Ｂのエッジリング１１２は、上面部分１１２ａ、段差部分１１２ｄ、内側面部分１１２ｂ、外側面部分１１２ｃから構成され、内側面部分１１２ｂ及び外側面部分１１２ｃは、第２の部分１１１０ｄの内側面及び外側面の一部を覆っている。
　図５Ｃの基板支持部１１では、第２の部分１１１０ｄの側面には、第２の部分１１１０ｄの上面から図５Ｃに示す高さｃ、つまり、第２の部分１１１０ｄの底部の高さまで内側面及び外側面にエッジリング１１２が成膜（例えば、溶射）で形成される。図５Ｃのエッジリング１１２は、上面部分１１２ａ、段差部分１１２ｄ、内側面部分１１２ｂ、外側面部分１１２ｃから構成され、内側面部分１１２ｂ及び外側面部分１１２ｃは、第２の部分１１１０ｄの内側面及び外側面の全部を覆っている。
　以上から、エッジリング１１２の側面は、第２の部分１１１０ｄの内側面に形成された段差部と第２の部分１１１０ｄの底部との間のいずれかの高さまで成膜（例えば、溶射）で形成される。エッジリング１１２が、成膜（例えば、溶射）で形成された後、第１の部分１１１０ｃの上面に静電チャック１１１１が配置される。
　［エッジリングの消耗補正方法］
　プラズマ処理装置１を使用したエッジリング１１２の使用方法について、図７を参照しながら説明する。図７は、一実施形態に係るエッジリング１１２の使用方法の一例を示すフローチャートである。
　以上に説明したように、図７の使用方法では、まず、ステップＳ１において、成膜（例えば、溶射）により第２の部分１１１０ｄの上面及び第２の部分１１１０ｄの側面の一部に成膜（例えば、溶射）することによりエッジリング１１２を製作する。次に、ステップＳ２において、エッジリング１１２が成膜（例えば、溶射）された基板支持部１１をプラズマ処理装置１に配置する。
　次に、ステップＳ３において、制御装置２は、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０内に搬入し、基板支持部１１に載置し、ガス供給部２０から所望のガスを供給し、電源３０からＲＦ電力を供給することでプラズマを生成し、基板Ｗに所望のプラズマ処理を施す。
　次に、ステップＳ４において、制御装置２は、エッジリング１１２の消耗を検知する。エッジリング１１２の消耗の検知方法の一例としては、事前にＲＦ電力の使用時間とエッジリング１１２の消耗度合い（厚さ）の相関情報とを予め測定しておき、その相関情報を記憶部２ａ２に記憶しておいてもよい。これによれば、制御装置２は、ＲＦ電力の使用時間から、エッジリング１１２の消耗度合いを検知することができる。
　エッジリング１１２の消耗の検知方法の他の例としては、プラズマ処理により検知用サンプル基板を事前に作成し、検知用サンプル基板を使用してエッジリング１１２の消耗を検知してもよい。エッジリング１１２の消耗の程度によって例えばプラズマエッチング処理した検知用サンプル基板のエッジ形状が変わる。処理後の検知用サンプル基板のエッジ形状と、消耗していないエッジリング１１２を使用してプラズマエッチング処理した基準用サンプル基板のエッジ形状とのずれに応じて、エッジリング１１２の消耗度合いを検知することができる。
　ステップＳ４においてエッジリング１１２の消耗を検知した結果に基づき、ステップＳ５において、制御装置２は、電極層１１３への直流電圧の印加により補正が可能かを判定する。
　ステップＳ５において、制御装置２は、補正が可能であると判定すると、ステップＳ６において、電極層１１３へ印加する直流電圧を制御し、エッジリング１１２の消耗に応じてエッジリング１１２上のシース厚を補正する。これにより、イオンの入射角度を垂直方向に調整し、ステップＳ３に戻り、基板Ｗに加工されるエッジ形状を補正しながら、基板Ｗをプラズマ処理することができる。
　ステップＳ５において、制御装置２は、補正が不可能であると判定すると、ステップＳ７において、基板支持部１１をプラズマ処理装置１から搬出し、再成膜（例えば、再溶射）によりエッジリング１１２を再生する（リコート）する。リコート時、エッジリング１１２の上面部分１１２ａ及び外側面部分１１２ｃは消耗状態のまま成膜（例えば、溶射）できる。しかし、エッジリング１１２の段差部分１１２ｄ及び内側面部分１１２ｂの成膜（例えば、溶射）は、隙間１１１２が狭いため成膜（例えば、溶射）が困難である。よって、静電チャック１１１１を基台１１１０から剥がしてから成膜（例えば、溶射）することが好ましい。
　ステップＳ２に戻り、再生後のエッジリング１１２をプラズマ処理装置１に再配置し、ステップＳ３の基板のプラズマ処理及びそれ以降の処理を実行する。
　以上によれば、エッジリング１１２の消耗補正方法は、エッジリング１１２の消耗を検知する工程と、検知した結果に基づき、電極層１１３への直流電圧の印加により補正が可能かを判定する工程と、補正が可能と判定された場合、電極層１１３への直流電圧を制御することによりエッジリング１１２の消耗を補正する工程と、補正が不可能と判定された場合、再成膜（例えば、再溶射）によりエッジリング１１２を再生する工程とを含む。
　以上に説明したエッジリング１１２によれば、熱抵抗を低減し、熱伝導のよいエッジリング１１２を提供することができる。また、エッジリング１１２の消耗に応じた消耗補正方法により、基板のエッジ形状を改善し、更にエッジリング１１２の寿命を延長させることができる。
　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、様々な追加、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。
　例えば、本開示の内容が適用される基板処理装置は、プラズマ処理装置１以外の基板処理装置であってもよい。
　また、エッジリング１１２は、成膜構造である限り、溶射以外の如何なる方法により形成されてもよい。例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ゾルゲル、積層造形技術（３Ｄプリンティング技術）により形成されていてもよい。
　以上に開示された実施形態は、例えば、以下の態様を含む。
（付記１）
　プラズマ処理チャンバと、
　前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、
　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成されるエッジリングと、
　を備える、プラズマ処理装置。
（付記２）
　前記第２の部分の側面の一部は、前記第２の部分の上面に続く前記第２の部分の内側面及び外側面の一部である、
　付記１に記載のプラズマ処理装置。
（付記３）
　前記エッジリングの側面は、前記第２の部分の内側面に形成された段差部と前記第２の部分の底部との間のいずれかの高さまで成膜により形成されている、
　付記２に記載のプラズマ処理装置。
（付記４）
　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とは、プラズマに暴露される面である、
　付記１～３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記５）
　前記エッジリングは、前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面とにおいて同一の成膜材料で形成されている、
　付記１～４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記６）
　前記エッジリングは、前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面とにおいて異なる成膜材料で形成されている、
　付記１～４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記７）
　前記第２の部分の上面は第１の絶縁体に内包される電極層を介して前記エッジリングが形成されている、
　付記１～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記８）
　前記第２の部分の内部を貫通する給電端子と前記電極層とが接続されている、
　付記７に記載のプラズマ処理装置。
（付記９）
　前記第２の部分の貫通孔に絶縁体の碍子を配置し、
　前記碍子の内部を貫通する給電端子と前記電極層とが接続されている、
　付記８に記載のプラズマ処理装置。
（付記１０）
　前記第２の部分の外側面には、第２の絶縁体に内包され、成膜により形成された給電電極膜が設けられ、前記給電電極膜が前記電極層と接続されている、
　付記７に記載のプラズマ処理装置。
（付記１１）
　前記給電電極膜は、前記第２の部分の上面から下面まで厚さ方向に沿って形成され、円周方向に沿って複数個所に設けられている、
　付記１０に記載のプラズマ処理装置。
（付記１２）
　前記電極層は、成膜により円周方向に環状に形成されている、
　付記７に記載のプラズマ処理装置。
（付記１３）
　前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は成膜により形成されている、
　付記１０に記載のプラズマ処理装置。
（付記１４）
　前記第１の部分に形成される流路と、前記第２の部分に形成される流路とは、一体である、
　付記１～１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記１５）
　前記第１の部分に形成される流路と、前記第２の部分に形成される流路とは、別体である、
　付記１～１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記１６）
　前記第１の部分の上面に配置される静電チャックを備える、
　付記１～１５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
（付記１７）
　静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、
　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成されるエッジリングと、
　を備える、基板支持部。
（付記１８）
　プラズマ処理チャンバと、
　前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、
　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成され、前記第２の部分の上面は第１の絶縁体に内包される電極層を介して配置されるエッジリングと、を備えるプラズマ処理装置を使用したエッジリングの消耗補正方法であって、
　前記エッジリングの消耗を検知する工程と、
　前記検知した結果に基づき、前記電極層への直流電圧の印加により前記エッジリングの消耗に対する補正が可能かを判定する工程と、
　前記補正が可能と判定された場合、前記電極層への直流電圧を調整することにより前記エッジリングの消耗を補正する工程と、
　前記補正が不可能と判定された場合、再成膜により前記エッジリングを再生する工程と、
　を含むエッジリングの消耗補正方法。
　なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。また、複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
　例えば、上記実施形態では、容量結合型のプラズマ装置を例に説明したが、これに限定されるものではなく、他のプラズマ装置に適用されてもよい。例えば、容量結合型のプラズマ装置に代えて、誘導結合型のプラズマ（Inductively-coupled　plasma：ＩＣＰ）装置が用いられてもよい。この場合、誘導結合型のプラズマ装置は、アンテナ及び下部電極を含む。下部電極は、基板支持部内に配置され、アンテナは、チャンバの上部又は上方に配置される。そして、ＲＦ生成器は、アンテナに結合され、ＤＣ生成器は、下部電極に結合される。従って、ＲＦ生成器は、容量結合型のプラズマ装置の上部電極、又は、誘導結合型のプラズマ装置のアンテナに結合される。即ち、ＲＦ生成器は、プラズマ処理チャンバ１０に結合される。
　尚、本願は、２０２３年２月２８日に出願した日本国特許出願２０２３－２９９９４号に基づく優先権を主張するものであり、これらの日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
１　　　　　プラズマ処理装置
２　　　　　制御装置
２ａ　　　　コンピュータ
２ａ１　　　処理部
２ａ２　　　記憶部
２ａ３　　　通信インターフェース
１０　　　　プラズマ処理チャンバ
１１　　　　基板支持部
１３　　　　シャワーヘッド
２１　　　　ガスソース
２０　　　　ガス供給部
３０　　　　電源
３１　　　　ＲＦ電源
３１ａ　　　第１のＲＦ生成部
３１ｂ　　　第２のＲＦ生成部
３２ａ　　　第１のＤＣ生成部
３２ｂ　　　第２のＤＣ生成部
４０　　　　排気システム
１１１　　　本体部
１１２　　　エッジリング
１１１０　　基台
１１１０ｃ　第１の部分
１１１０ｄ　第２の部分
１１１１　　静電チャック

Claims (18)

  1. 　プラズマ処理チャンバと、
    　前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、
    　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成されるエッジリングと、
    　を備える、プラズマ処理装置。
  2. 　前記第２の部分の側面の一部は、前記第２の部分の上面に続く前記第２の部分の内側面及び外側面の一部である、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記エッジリングの側面は、前記第２の部分の内側面に形成された段差部と前記第２の部分の底部との間のいずれかの高さまで成膜により形成されている、
    　請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とは、プラズマに暴露される面である、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記エッジリングは、前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面とにおいて同一の成膜材料で形成されている、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記エッジリングは、前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面とにおいて異なる成膜材料で形成されている、
    　請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記第２の部分の上面は第１の絶縁体に内包される電極層を介して前記エッジリングが形成されている、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記第２の部分の内部を貫通する給電端子と前記電極層とが接続されている、
    　請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記第２の部分の貫通孔に絶縁体の碍子を配置し、
    　前記碍子の内部を貫通する給電端子と前記電極層とが接続されている、
    　請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記第２の部分の外側面には、第２の絶縁体に内包され、成膜により形成された給電電極膜が設けられ、前記給電電極膜が前記電極層と接続されている、
    　請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記給電電極膜は、前記第２の部分の上面から下面まで厚さ方向に沿って形成され、円周方向に沿って複数個所に設けられている、
    　請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 　前記電極層は、成膜により円周方向に環状に形成されている、
    　請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  13. 　前記第１の絶縁体及び前記第２の絶縁体は成膜により形成されている、
    　請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  14. 　前記第１の部分に形成される流路と、前記第２の部分に形成される流路とは、一体である、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  15. 　前記第１の部分に形成される流路と、前記第２の部分に形成される流路とは、別体である、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  16. 　前記第１の部分の上面に配置される静電チャックを備える、
    　請求項１～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  17. 　静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、
    　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成されるエッジリングと、
    　を備える、基板支持部。
  18. 　プラズマ処理チャンバと、
    　前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、静電チャックを上面に配置する第１の部分と、前記第１の部分の周囲を囲み、上面において前記第１の部分よりも高い第２の部分と、を有する基台と、
    　前記第２の部分の上面と前記第２の部分の側面の一部とに成膜により形成され、前記第２の部分の上面は第１の絶縁体に内包される電極層を介して配置されるエッジリングと、を備えるプラズマ処理装置を使用したエッジリングの消耗補正方法であって、
    　前記エッジリングの消耗を検知する工程と、
    　前記検知した結果に基づき、前記電極層への直流電圧の印加により前記エッジリングの消耗に対する補正が可能かを判定する工程と、
    　前記補正が可能と判定された場合、前記電極層への直流電圧を調整することにより前記エッジリングの消耗を補正する工程と、
    　前記補正が不可能と判定された場合、再成膜により前記エッジリングを再生する工程と、
    　を含むエッジリングの消耗補正方法。
PCT/JP2024/005764 2023-02-28 2024-02-19 プラズマ処理装置、基板支持部及びエッジリングの消耗補正方法 WO2024181204A1 (ja)

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