JP2008042117A - プラズマ処理装置用の載置台及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基板に対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることが可能なプラズマ処理装置用の載置台及び、この載置台を備えたプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１用の載置台２は、プラズマ生成用の下部電極２１を兼ねる導電体部材と、この導電体部材の上面中央部を覆うように設けられ、被処理基板を通してプラズマに印加する高周波電界を均一にする下部誘電体層２２（第１の誘電体層）と、導電体部材の表面を伝播した高周波電流が被処理基板（ウエハＷ）の外側に逃げることを抑えるために、導電体部材上に被処理基板の少なくとも周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が１００以上の上部誘電体層２４（第２の誘電体層）と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ処理が施される半導体ウエハ等の被処理基板を載置するための載置台及び、この載置台を備えたプラズマ処理装置に関する。

半導体デバイスの製造工程の中には、ドライエッチングやアッシング等のように処理ガスをプラズマ化して基板の処理を行うものが多数ある。このような処理を行うプラズマ処理装置では、例えば平行平板状の一対の電極を上下に対向させて配置し、これらの電極の間に高周波電力を印加することにより、装置に導入された処理ガスをプラズマ化して、下部側の電極上に載置された半導体ウエハ（以下、ウエハという。）等の被処理基板に処理を施すタイプのものが多用されている。

近年、プラズマ処理においてはプラズマ中のイオンエネルギーが低く、且つ電子密度の高い、「低エネルギー、高密度プラズマ」が要求される処理が多くなってきている。このため、プラズマを発生させる高周波電力の周波数が従来（例えば十数ＭＨ程度）と比べて、例えば１００ＭＨｚと非常に高くなる場合がある。しかしながら印加する電力の周波数を上昇させると、電極表面の中央、即ちウエハの中央に相当する領域で電界強度が強くなる一方で、その周縁部では電界強度が弱くなる傾向がある。このように、電界強度の分布が不均一になると、発生するプラズマの電子密度も不均一となってしまい、ウエハ内の位置によって処理速度等が異なってくるため、面内均一性の良好な処理結果が得られないという問題が生じていた。

このような問題に対し、特許文献１には、例えば一方の電極の対向表面の中央部分にセラミクス等の比誘電率が３．５〜８．５程度の誘電体を埋設して電界強度分布を均一にし、プラズマ処理の面内均一性を向上させたプラズマ処理装置が記載されている。

この誘電体の埋設に関して後述する図３（ｂ）を用いて説明しておくと、下部側の電極をなす導電体部材２１の下部から表面を伝播して上部に達した高周波電流は、ウエハＷの表面に沿って中央に向かいつつ、一部が静電チャック２３側に漏れて静電チャック２３を構成する誘電体２４を抜け、当該誘電体２４と導電体部材２１との界面（導電体部材２１の表面）に沿って外側へ向かう。ここで、プラズマを均一にするための誘電体２２が設けられている部位においては、高周波電流が他の部位よりも深く潜めＴＭモードの空洞円筒共振を発生させ、結果としてウエハＷ面上からプラズマに供給する中央部分の電界を下げることができ、ウエハＷ面内の電界は均一になる。なお、この議論は、静電チャック用の電極膜２５の比抵抗が大きいものとして行っている。

しかし、導電体部材２１の下部から表面を伝播して上部に達した高周波電流及び、静電チャック２３の誘電体２４及びプラズマを均一にするために埋設された誘電体２２の下方から戻ってウエハＷの周縁部に達した高周波電流は、ウエハＷの外側にその一部が逃げてしまう。このため、ウエハＷの周縁部の上方のプラズマの電位が低くなりウエハＷの周縁部のエッチングレートが中央部よりも遅くなり、エッチングの面内不均一の要因となっていた。
特開２００４−３６３５５２号公報：第１５頁第８４段落〜第８５段落

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、被処理基板の周縁部におけるプラズマ処理の速度を高め、これによりプラズマ処理の面内均一性を向上させることが可能なプラズマ処理装置用の載置台及び、この載置台を備えたプラズマ処理装置を提供することにある。

本発明に係るプラズマ処理装置用の載置台は、載置面に被処理基板を載置するためのプラズマ処理装置用の載置台であって、
高周波電源に接続され、プラズマ生成用、またはプラズマ中のイオン引き込み用の電極を兼ねる導電体部材と、
この導電体部材の上面中央部を覆うように設けられ、被処理基板を通してプラズマに印加する高周波電界を均一にする第１の誘電体層と、
前記導電体部材の表面を伝播した高周波電流が被処理基板の外側に逃げることを抑えるためと、より効率良くＴＭモードの空洞円筒共振を発生させるために当該導電体部材上に前記被処理基板の少なくとも周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が１００以上の第２の誘電体層と、を備えたことを特徴とする。

このとき、前記第２の誘電体層は、被処理基板の中央部に対応する位置から周縁部に対応する位置に亘って設けられると共に、この第２の誘電体層には以下の条件を満たす静電チャック用の電極膜が埋設されることが好ましい。
δ／ｔ≧ １，０００
但し、δ＝（２／ωμσ）^１／２、ω＝２πｆ、σ＝１／ρ
但し、ｔ；静電チャック用の電極膜の厚さ、δ；高周波電源から供給される高周波電力に対する静電チャック用の電極膜のスキンデプス、ｆ；高周波電源から供給される高周波電力の周波数、π；円周率、μ；静電チャック用の電極の透磁率、ρ；静電チャック用の電極の比抵抗
また、前記第１の誘電体層の上には、静電チャック用の誘電体層が設けられ、前記第２の誘電体層は、この静電チャック用の誘電体層を囲むように設けられていてもよい。
ここで、第１の誘電体層は、円柱状に形成されＴＭモードの空洞円筒共振を発生させている場合や、その厚さが中央部よりも周縁部の方が小さくなっていることが好ましい。また、高周波電源より供給される高周波電力の周波数は、１３ＭＨｚ以上であることが好適である。

本発明に係るプラズマ処理装置用の載置台によれば、中央部に第１の誘電体を埋設することにより、第１の誘電体内部にＴＭモードの空洞円筒共振を発生させ、その領域の電界強度を下げることにより、いわば山状の電界強度分布の電界強度の大きな領域を平坦化している。また、少なくとも被処理基板の周縁部に対応する位置には、いわば高周波電流の通路となる比誘電率の高い第２の誘電体層を設け、高周波電流が被処理基板の周縁部から外方に放出される現象を緩和させることにより効率よくＴＭモードの空洞円筒共振を発生させている。この結果として、被処理基板面上からプラズマへ供給する中央部の電位を下げることができ、被処理基板面内の電界は均一になるため、プラズマ処理、例えばエッチング処理についての面内均一性を向上させることができる。

本発明に係る載置台をエッチング装置としてのプラズマ処理装置に適用した実施の形態について図１を参照しながら説明する。図１は、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）プラズマ処理装置１の一例を示している。プラズマ処理装置１は、例えば内部が密閉空間となっている真空チャンバーからなる処理容器１１と、この処理容器１１内の底面中央に配設された載置台２と、載置台２の上方にこの載置台２と対向するように設けられた上部電極４１とを備えている。

処理容器１１は小径の円筒状の上部室１１ａと、大径の円筒状の下部室１１ｂとからなる。上部室１１ａと下部室１１ｂとは互いに連通しており、処理容器１１全体は気密に構成されている。上部室１１ａ内には、載置台２や上部電極４１等が格納され、下部室１１ｂ内には載置台２を支えると共に、配管等を収めた支持板１７が格納されている。下部室１１ｂ底面の排気口１２には排気管１３を介して排気装置１４が接続されている。この排気装置１４には図示しない圧力調整部が接続されており、この圧力調整部は図示しない制御部からの信号によって処理容器１１内全体を真空排気して所望の真空度に維持するように構成されている。一方、上部室１１ａの側面には被処理基板であるウエハＷの搬入出口１５が設けられており、この搬入出口１５はゲートバルブ１６によって開閉可能となっている。処理容器１１は、アルミニウム等の導電性の部材から構成され、接地されている。

載置台２は、例えばアルミニウムからなる導電体部材であるプラズマ生成用の下部電極２１と、電界を均一に調整するために下部電極２１の上面中央部を覆うように埋設された誘電体２２と、ウエハＷを固定するための静電チャック２３と、を下方からこの順番に積層した構造となっている。下部電極２１は、支持板１７上に設置された支持台２１ａに絶縁部材３１を介して固定され、処理容器１１に対して電気的に十分浮いた状態になっている。

下部電極２１内には冷媒を通流させるための冷媒流路３２が形成されており、冷媒がこの冷媒流路３２を流れることで下部電極２１が冷却され、静電チャック２３上面の載置面に載置されたウエハＷが所望の温度に冷却されるように構成されている。

また、静電チャック２３には載置面とウエハＷ裏面との間の熱伝達性を高めるための熱伝導性のバックサイドガスを放出する貫通孔３３が設けられている。この貫通孔３３は、下部電極２１内等に形成されたガス流路３４と連通しており、このガス流路３４を介して図示しないガス供給部から供給されたヘリウム（Ｈｅ）等のバックサイドガスが放出されるようになっている。

また、下部電極２１には、例えば周波数が１００ＭＨｚの高周波電力を供給する第１の高周波電源５１ａと、例えば第１の高周波電源５１ａよりも周波数の低い３．２ＭＨｚの高周波電力を供給する第２の高周波電源５１ｂと、が夫々整合器５２ａ、５２ｂを介して接続されている。第１の高周波電源５１ａより供給される高周波電力は、後述する処理ガスをプラズマ化する役割を果たし、第２の高周波電源５１ｂより供給される高周波電力は、ウエハＷにバイアス電力を印加することでプラズマ中のイオンをウエハＷ表面に引き込む役割を果たす。

また下部電極２１の上面外周部には、静電チャック２３を囲むようにフォーカスリング３５が配置されている。フォーカスリング３５はウエハＷの周縁部の外方の領域のプラズマ状態を調整する役割、例えばウエハＷよりもプラズマを広げて、ウエハ面内のエッチング速度の均一性を向上させる役割を果たす。

支持台２１ａの下部外側には支持台２１ａを取り囲むようにバッフル板１８が設けられている。バッフル板１８は、上部室１１ａ内の処理ガスをバッフル板１８と上部室１１ａ壁部との間に形成された隙間を介して下部室１１ｂへ通流させることにより、処理ガスの流れを整える整流板としての役割を果たす。

また、上部電極４１は中空状に形成され、その下面に処理容器１１内へ処理ガスを分散供給するための多数のガス供給孔４２が例えば均等に分散して形成されていることによりガスシャワーヘッドを構成している。また、上部電極４１の上面中央にはガス導入管４３が設けられ、このガス導入管４３は処理容器１１の上面中央を貫通して上流で処理ガス供給源４５に接続されている。この処理ガス供給源４５は、図示しない処理ガス供給量の制御機構を有しており、プラズマ処理装置１に対して処理ガスの供給量の給断及び増減の制御を行うことができるようになっている。また、上部電極４１が上部室１１ａの壁部に固定されることによって、上部電極４１と処理容器１１との間には導電路が形成されている。

さらに、上部室１１ａの周囲には、搬入出口１５の上下に二つのマルチポールリング磁石５６ａ、５６ｂが配置されている。マルチポールリング磁石５６ａ、５６ｂは、複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体のケーシングに取り付けられており、隣接する複数のセグメント柱状磁石同士の向きが互いに逆向きになるように配置されている。これにより磁力線が隣接するセグメント柱状磁石間に形成され、上部電極４１と下部電極２１との間の処理空間の周辺部に磁場が形成され、処理空間へプラズマを閉じこめることができる。なお、マルチポールリング磁石５６ａ、５６ｂを有さない装置構成としてもよい。

以上の装置構成により、プラズマ処理装置１の処理容器１１（上部室１１ａ）内には、下部電極２１と上部電極４１とからなる一対の平行平板電極が形成される。処理容器１１内を真空圧に調整した後、処理ガスを導入して高周波電源５１ａ、５１ｂから高周波電力を供給することにより処理ガスがプラズマ化し、高周波電流は、下部電極２１→プラズマ→上部電極４１→処理容器１１の壁部→アースからなる経路を流れる。プラズマ処理装置１のこのような作用によって、載置台２上に固定されたウエハＷに対してプラズマによるエッチングが施される。

次に、図２を参照して本実施の形態に係る載置台２について詳述する。なお、図２に示した載置台２の縦断側面図では、冷媒流路３２やバックサイドガスの貫通孔３３等の記載を省略してある。

下部電極２１の上面中央部には、図２に示すように第１の誘電体層である下部誘電体層２２が埋設されている。下部誘電体層２２は、その誘電体層２２が埋設された領域における電界強度を弱める機能を有している。下部誘電体層２２は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とする比誘電率（ε_２２）が１０のセラミクスから構成されている。下部誘電体層２２は例えば厚さ５ｍｍ、直径Φ_２２＝２８８ｍｍの円柱形状をなしている。

次に静電チャック２３について説明する。静電チャック２３は、例えば直径が下部電極２１の上面部と同程度の大きさであり、厚さが１ｍｍの円板形状を有しており、上面側と下面側の第２の誘電体層（以下上部誘電体層２４という）の間に例えば厚さが０．３ｍｍ程度の電極膜２５を挟んだ構造となっている。上部誘電体層２４は、比誘電率（ε_２４）が１００以上の誘電率を有する高誘電体によって構成されている。また、電極膜２５は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に炭化モリブデン（ＭｏＣ）を３５ｗｔ％含有させた電極材料により構成され、厚さが１５μｍ、比抵抗が３０Ωｃｍのものが使用されている。ここで、電極膜２５は、高周波電流が電極膜２５を通り抜けることができずに下部誘電体層２２を埋設した効果を発揮できなくなってしまわないように、以下の条件を満たすように構成されている。
δ／ｔ≧ １，０００
但し、δ＝（２／ωμσ）^１／２、ω＝２πｆ、σ＝１／ρ
但し、ｔ；電極膜２５の厚さ［ｍ］、δ；高周波電源５１ａから供給される高周波電力に対する電極膜２５のスキンデプス［ｍ］、ｆ；高周波電源５１ａから供給される高周波電力の周波数、π；円周率、μ；電極膜２５の透磁率［Ｈ／ｍ］、ρ；電極膜２５の比抵抗［Ωｍ］
電極膜２５はスイッチ５３と抵抗５４とを介して高圧直流電源５５に接続されており、高圧直流電源５５から電極膜２５に高圧直流電力が印加されると、静電チャック２３の上部誘電体層２４表面に生じるクーロン力によって、載置面である静電チャック２３上面にウエハＷが静電吸着されるようになっている。

また、上部誘電体層２４は、上述した静電チャック２３の構成部材としてその載置面上にウエハＷを固定する機能に加えて、下部電極２１とウエハＷの周縁部との間で高周波電力を通り易くする機能も有している。即ち、図２（ｂ）に示すように、ウエハＷを載置した状態においては、下部電極２１とウエハＷの周縁部とが上部誘電体層２４を挟み込む構造となる。この部分におけるインピーダンスは上部誘電体層２４のキャパシタンスによって決まるので、上部誘電体層２４のキャパシタンスをＣ_２４、高周波電力の角周波数をωとすると、下部電極２１とウエハＷの周縁部との間のインピーダンス値は、Ｚ_２４＝ｊ（−１／ωＣ_２４）で表される。ここで上部誘電体層２４のキャパシタンスはＣ_２４＝ε_０ε_２４（Ｓ／ｄ）（ε_０：真空の誘電率、Ｓ：周縁部の上部誘電体層２４の面積、ｄ：上部誘電体層２４の厚さ）で決まるので、上述のように比誘電率ε_２４が１００以上の高誘電体材料を使用して上部誘電体層２４を構成することにより、下部電極２１とウエハＷの周縁部との間のインピーダンス値Ｚ_２４が他の領域よりも小さくなって高周波電流が流れ易くなる。高周波電流が流れ易くなったことにより、高周波電流がウエハＷの外側に逃げてしまう現象が抑えられ、上部誘電体層２４がない場合と比べてその領域における電界強度が強められることになる。

実施の形態に係る載置台２を上述のように構成することにより、ウエハＷに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。以下に、考えられる理由について説明する。第１の高周波電源５１ａから供給され、下部電極２１の表面を伝播した高周波電流は、ウエハＷの表面から図３（ａ）に示すようにその一部が静電チャック２３の上部誘電体層２４を介して上部電極２１の表面に流れてリークし、リークしながらウエハＷの中央部へ向かう。中央部には、下部誘電体層２２が埋設されているため、ウエハＷ表面に沿って伝播する高周波電流はこの下部誘電体層２２を通り、下部誘電体層２２と上部電極２１との界面を伝播して外側へ向かう。ここで、静電チャック２３の電極膜２５は、比抵抗が高く、高周波電流に対してδ／ｔ≧１，０００の条件を満たすものを用いているので、ウエハＷ表面の高周波電流はこの電極膜２５を透過することができる。言い換えると、この電極膜２５が存在しても、プラズマからは下部誘電体２２が見えるので、ウエハＷの中央部において高周波電流が下部誘電体２２を透過することによるプラズマ電位の低下作用が損なわれることがない。

そして、この実施の形態では、静電チャック２３を構成する高誘電率の上部誘電体層２４がウエハＷの周縁部に亘って設けられているので、高周波電力から見れば上部電極２１とウエハＷの周縁部とが上部誘電体層２４により短絡された状態となる。これにより、下部電極２１の下部から表面を伝播して上部に達した高周波電流及び、上部誘電体層２４及び下部誘電体層２２の下方から戻ってウエハＷの周縁部に達した高周波電流は、ウエハＷの中心へ向かおうとして下部電極２１からウエハＷを通さず直接プラズマに供給されるＲＦ電力が低減できる。この結果、ウエハＷの周縁部上方を通してＲＦ電力が供給されるため、下部誘電体層２２と相俟ってプラズマ中の電子密度の面内均一性を高めることができる。従って、例えばエッチング処理などのプラズマ処理について面内均一性を向上させることができる。これに対して、比誘電率の高い上部誘電体層２４が存在しない場合には、背景技術にて図３（ｂ）を用いて説明したように、周縁部において高周波電流の一部がウエハＷの外側へ逃げてしまうので、その上方のプラズマの密度が低くなってしまいプラズマ処理の面内均一性を向上させることができない。

また、高誘電率の部材は強誘電性も示すので、静電チャック２３に印加する高圧直流電力を小さくしてもウエハＷに対して従来通りの静電吸着力を発揮することができ、エネルギー効率が向上する。

なお、下部誘電体層２２と上部誘電体層２４との構成は、実施の形態に示したものに限定されない。たとえば、図４に示したように、ウエハＷの周縁部と接触する領域に円環状の上部誘電体層２４を設け、この上部誘電体層２４だけを高誘電体材料で構成してもよい。この場合は、静電チャック２３を構成する誘電体２６は、下部誘電体層２２と同程度の誘電率を有するもので構成してもよく、更には下部誘電体層２２と静電チャック２３とを一体化してもよい。また、図２の実施の形態や、図４の変形例で示した載置台２は、静電チャック機能を備えている場合に限定されず、例えばメカチャックで機械的にウエハＷを固定するタイプの載置台に適用することもできる。

さらに、下部誘電体層２２も実施の形態に示した円柱状ものに限定されず、例えば図５（ａ）に示すようにドーム形状をなすものや、図５（ｂ）に示すように円錐形状をなすものであってもよい。このように、下部誘電体層２２の厚さを中央部よりも周縁部の方が小さくなるようにすることにより、周縁部よりも中央部の電界強度が弱められて、より平坦な分布にすることができる。

このほか、誘電体層として使われるセラミクスの一般的な線膨張率が２×１０^−６／℃〜１１×１０^−６／℃であるため、電極となる導電体部材の線膨張率もこの範囲に近いものを使用することが好ましい。

（シミュレーション）
図１に示すような平行平板型のプラズマ処理装置をモデル化し、シミュレーションを行ってウエハ上の電界強度の分布を推定した。

Ａ．シミュレーション条件
電極膜２５の比抵抗 ：０．２０Ωｍ
ウエハＷの比抵抗 ：０．０５Ωｍ
プラズマの比抵抗 ：１．５Ωｍ
下部誘電体層２２の比誘電率ε_２２：８
上部誘電体層２４の比誘電率ε_２４：各実施例、比較例の設定条件による
印加電力：２ｋＷ（周波数４０ＭＨｚ、１００ＭＨｚの２条件）
ここで、上部誘電体層２４（静電チャック２３）の厚みを１ｍｍ、電極膜２５の厚みを０．３ｍｍ、下部誘電体層２２の厚みを５ｍｍとした。また、下部誘電体層２２の直径が２７８ｍｍ、２８８ｍｍ、２９６ｍｍの３条件についてシミュレーションを行った。

上記の条件において、以下の各実施例、比較例に係る載置台２の載置面に載置されたウエハＷの半径方向の電界強度分布をシミュレーションした。
（実施例１）
上部誘電体層２４の比誘電率をε_２４＝１００に設定した。
（実施例２）
上部誘電体層２４の比誘電率をε_２４＝９００に設定した。
（比較例１）
上部誘電体層２４の比誘電率をε_２４＝１２に設定した。

Ｂ．シミュレーション結果
各実施例、比較例における電界強度分布のシミュレーション結果を図６、図７に示す。図６は、印加した高周波電力の周波数が４０ＭＨｚの場合の各シミュレーション結果を示している。図６（ａ）は、下部誘電体層２２の直径が２７８ｍｍの場合の結果を示し、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、同じく下部誘電体層２２の直径が２８８ｍｍ、２９６ｍｍの場合の結果を夫々示している。各グラフの横軸は、ウエハＷの中央を「０」とした場合の半径方向への中央からの距離［ｍｍ］を示している。縦軸は、「比電界強度（＝シミュレーションの結果得られた各位置における電界強度Ｅ／すべての位置におけるシミュレーション結果の最大値Ｅｍａｘ）」を示している。各シミュレーション結果は、実施例１を丸（●）でプロットし、実施例２を三角（▲）、比較例１を四角（■）で夫々プロットした。

シミュレーションの結果によれば、上部誘電体層２４の比誘電率ε_２４が１００、９００と高い場合には、下部誘電体層２２の直径を変化させた影響を受けずにウエハＷの周縁部の領域で電界強度を強くすることができている（図６（ａ）〜図６（ｃ）の（●）、（▲））。これに対して、上部誘電体層２４の比誘電率ε_２４が１２の場合には下部誘電体層２２の直径によってウエハＷの周縁部の領域で電界強度を強めることができる場合と（図６（ａ）、図６（ｂ）の（■））、電界強度をほとんど強められない場合（図６（ｃ）の（■））とがあることがわかる。また、電界強度を強めることができたとしても、高誘電体材料を使用した場合と比較してその効果は小さいことがわかる。

図７は、印加した高周波電力の周波数が１００ＭＨｚの場合の各シミュレーション結果を示している。図７（ａ）は、下部誘電体層２２の直径が２７８ｍｍの場合の結果を示し、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、同じく下部誘電体層２２の直径が２８８ｍｍ、２９６ｍｍの場合の結果を夫々示している。また、各実施例、比較例のシミュレーション結果は図６と同様の記号によりプロットしている。

シミュレーションの結果によれば、上部誘電体層２４の比誘電率ε_２４が１００、９００と高い場合には、周波数が４０ＭＨｚの結果と同様に、下部誘電体層２２の直径を変化させた影響を受けずにウエハＷの周縁部の領域で電界強度を強くすることができている（図７（ａ）〜図７（ｃ）の（●）、（▲））。これに対して、上部誘電体層２４の比誘電率ε_２４が１２の場合には下部誘電体層２２の直径が２８８ｍｍと２９６ｍｍとの２ケースでウエハＷの周縁部の領域で電界強度を強めることができなかった（図７（ｂ）、図７（ｃ）の（■））。特に、上部誘電体層２４の直径が２９６ｍｍの場合にはウエハＷの周縁部の領域の電界強度が目的とは反対に弱まってしまった（図７（ｃ）の（■））。また、電界強度を強めることができた場合も、高誘電体材料を使用した場合と比較してその効果は小さいことがわかる（図７（ａ）の（■））。なお、比誘電率ε_２４の高い上部誘電体層２４を用いることによりウエハＷの周縁部の領域で電界強度を強くすることができるのは、シミュレーションで例示した周波数の高周波電力を印加した場合に限定されない。例えば、周波数が１３ＭＨｚや２７ＭＨｚの高周波電力を印加した場合であっても同様の効果が得られる。

実施の形態に係る載置台を備えたプラズマ処理装置の一例を示す縦断側面図である。 実施の形態に係る載置台の一例を示す縦断側面図である。 上記載置台の作用を説明するための説明図である。 実施の形態に係る載置台の変形例を示す縦断側面図である。 実施の形態に係る載置台の他の変形例を示す縦断側面図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ プラズマ処理装置
２ 載置台
１１ 処理容器
１１ａ 上部室
１１ｂ 下部室
１２ 排気口
１３ 排気管
１４ 排気装置
１５ 搬入出口
１６ ゲートバルブ
１７ 支持板
１８ バッフル板
２１ 下部電極
２１ａ 支持台
２２ 下部誘電体層（誘電体）
２３ 静電チャック
２４ 上部誘電体層（誘電体）
２５ 電極膜
２６ 誘電体
３１ 絶縁部材
３２ 冷媒流路
３３ 貫通孔
３４ ガス流路
３５ フォーカスリング
４１ 上部電極
４２ ガス供給孔
４３ ガス導入管
４５ 処理ガス供給源
５１ａ 高周波電源（第１の高周波電源）
５１ｂ 高周波電源（第２の高周波電源）
５２ａ、５２ｂ 整合器
５３ スイッチ
５４ 抵抗
５５ 高圧直流電源
５６ａ、５６ｂ マルチポールリング磁石

Claims (7)

1. 載置面に被処理基板を載置するためのプラズマ処理装置用の載置台であって、
   高周波電源に接続され、プラズマ生成用、またはプラズマ中のイオン引き込み用の電極を兼ねる導電体部材と、
   この導電体部材の上面中央部を覆うように設けられ、被処理基板を通してプラズマに印加する高周波電界を均一にする第１の誘電体層と、
   前記導電体部材の表面を伝播した高周波電流が被処理基板の外側に逃げることを抑えるために当該導電体部材上に前記被処理基板の少なくとも周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が１００以上の第２の誘電体層と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置用の載置台。
2. 前記第２の誘電体層は、被処理基板の中央部に対応する位置から周縁部に対応する位置に亘って設けられると共に、この第２の誘電体層には以下の条件を満たす静電チャック用の電極膜が埋設されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置用の載置台。
   δ／ｔ≧ １，０００
   但し、δ＝（２／ωμσ）^１／２、ω＝２πｆ、σ＝１／ρ
   但し、ｔ；静電チャック用の電極膜の厚さ、δ；高周波電源から供給される高周波電力に対する静電チャック用の電極膜のスキンデプス、ｆ；高周波電源から供給される高周波電力の周波数、π；円周率、μ；静電チャック用の電極の透磁率、ρ；静電チャック用の電極の比抵抗
3. 前記第１の誘電体層の上には、静電チャック用の誘電体層が設けられ、前記第２の誘電体層は、この静電チャック用の誘電体層を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置用の載置台。
4. 前記第１の誘電体層は、円柱状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用の載置台。
5. 前記第１の誘電体層の厚さは、中央部よりも周縁部の方が小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用の載置台。
6. 前記高周波電源より供給される高周波電力の周波数は、１３ＭＨｚ以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置用の載置台。
7. 被処理基板に対してプラズマ処理が行われる処理容器と、
   この処理容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
   前記処理容器内に設けられた請求項１ないし６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置用の載置台と、
   この載置台の上方側に当該載置台と対向するように設けられた上部電極と、
   前記処理容器内を真空排気するための手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
   

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