JP5125024B2 - 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
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Description
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と共に、その外縁が前記載置面に載置される被処理基板の外縁よりも内側に位置するように設けられ、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ための誘電体層と、
この誘電体層の上に積層され、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た静電チャックと、を備えたことを特徴とする。
δ/z≧ 1,000
但し、δ=(2/ωμσ)1/2、ω=2πf、σ=1/ρ
但し、z;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膜の透磁率、ρ;静電チャック用の電極膜の比抵抗
δ/z≧ 1,000
但し、δ=(2/ωμσ)1/2、ω=2πf、σ=1/ρ
但し、z;電極膜35の厚さ[m]、δ;高周波電源61aから供給される高周波電力に対する電極膜35のスキンデプス[m]、f;高周波電源61aから供給される高周波電力の周波数、π;円周率、μ;電極膜35の透磁率[H/m]、ρ;電極膜35の比抵抗[Ωm]
(数1)
(数2)
電極膜35の厚み方向をz軸にとり、下部電極31側を正として上記の式を解くと、z軸方向の電界強度は(数3)で表される。
(数3)
ここで、E0は電極膜35に入射する電界の電界強度、Kは以下の(数4)で表されるパラメータである。
(数4)
Kを用いて(数3)を書き換えると、
(数5)
となる。
(数6)
(数7)
この(数7)より、高周波電力の電界が電極膜35を透過する透過率「E/E0」は、(数8)に示すように「exp(-z/δ)」に比例するので、「z/δ」の値が「0」に近づくほど電界の透過率は1.0(100%)に近づく。
(数8)
また、高周波電力の周波数が高いほどスキンデプスは小さくなるので(δ∝(1/ω)1/2=(1/2πf)1/2)、高周波電力の周波数を高くした場合にはこの影響を打ち消すために比抵抗等のより大きな電極材料を使用する必要がある。
静電チャック33の構成が異なる載置台3を作成し、その違いが実際のプラズマ処理に及ぼす影響について調べた。
実験には図1に示すような平行平板型のプラズマ処理装置2を用いた。そして、レジスト膜を塗布したウエハWを載置台2の載置面に載置して、プラズマを発生させレジスト膜のアッシング処理を行った。処理容器21内の圧力は0.7Pa(5mTorr)、処理ガスはO2ガス(100sccmで供給)、プラズマ生成用の高周波電力は周波数100MHz、2kWとした。この条件において、図2で説明したものと略同じ構成の載置台3について、以下に示す各参照例、実施例及び比較例のように静電チャック33の構成を変化させ、ウエハWに対して所定時間アッシング処理を行った後、ウエハW上の所定の測定点についてレジスト膜の膜厚を測定し、アッシング速度を算出した。また、参照例、実施例、比較例の各埋め込み誘電体層32は、図2に示した直径Φ2=100mm、厚さt2=5mmのものを使用した。
(参照例)
静電チャック33が設置されておらず、電極膜35の無い載置台を用いて実験を行った。
(実施例1)
比抵抗30Ωcm、厚さ15μmの電極材料(Al2O3にMoCを35wt%含有させたもの)を用いて、δ/z≧1,000の条件を満たす電極膜35(δ/z=1,837.8)を作成し実験を行った。
(比較例1)
比抵抗0.01Ωcm、厚さ15μmの電極材料(Al2O3にMoCを40wt%含有させたもの)を用いて、δ/z≧1,000の条件を満たしていない電極膜35(δ/z=33.6)を作成し実験を行った。
図5は、ウエハW上の各測定点におけるアッシング速度をプロットした結果を示している。図5(a)は参照例、図5(b)は実施例1、図5(c)は比較例1の載置台についての実験結果を夫々示している。ここで各グラフの横軸は、図2に示した方向に座標軸を設定した場合において、X軸方向(図に向かって左右方向、右側を正とする)及び、Y軸方向(図に向かって手前から奥の方向、奥側を正とする)へのウエハWの中央からの距離[mm]を示している。また、縦軸はアッシング速度[nm/min]を示している。各実験結果について、X軸方向のアッシング速度をひし形(◆)でプロットし、Y軸方向を三角(△)でプロットしている。また、グラフ中に記載した数値は、各実験条件におけるアッシング速度の平均値と、この平均値に対する実験結果の相対的な変化幅[%]とを示している。
W ウエハ
2 プラズマ処理装置
3 載置台
21 処理容器
21a 上部室
21b 下部室
22 排気口
23 排気管
24 排気装置
25 搬入出口
26 ゲートバルブ
27 支持ケース
28 バッフル板
31 下部電極
31a 支持台
32 誘電体層
33 静電チャック
34 誘電体層
35 電極膜
41 絶縁部材
42 冷媒流路
43 貫通孔
44 ガス流路
45 フォーカスリング
51 上部電極
52 ガス供給孔
53 ガス導入管
55 処理ガス供給源
61a 第1の高周波電源(高周波電源)
61b 第2の高周波電源(高周波電源)
62a、62b 整合器
63 スイッチ
64 抵抗
65 高圧直流電源
66a、66b マルチポールリング磁石
Claims (5)
- 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と共に、その外縁が前記載置面に載置される被処理基板の外縁よりも内側に位置するように設けられ、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ための誘電体層と、
この誘電体層の上に積層され、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た静電チャックと、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。
δ/z≧ 1,000
但し、δ=(2/ωμσ)1/2、ω=2πf、σ=1/ρ
但し、z;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膜の透磁率、ρ;静電チャック用の電極膜の比抵抗 - 前記誘電体層は、円柱状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置用の載置台。
- 前記誘電体層の厚さは、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に記載のプラズマ処理装置用の載置台。
- 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3のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置用の載置台。
- 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4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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