JP5233093B2 - Mounting table for plasma processing apparatus and plasma processing apparatus - Google Patents

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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。   The present invention relates to a mounting table for mounting a substrate to be processed such as a semiconductor wafer subjected to plasma processing, and a plasma processing apparatus including the mounting table.

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。   There are many semiconductor device manufacturing processes for processing a substrate by converting a processing gas into plasma, such as dry etching or ashing. In a plasma processing apparatus that performs such processing, for example, a pair of parallel plate-like electrodes are disposed so as to oppose each other, and high-frequency power is applied between these electrodes, whereby the processing gas introduced into the apparatus is A type of substrate in which a substrate to be processed, such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), which has been converted into plasma and placed on the lower electrode, is processed.

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。   In recent years, in plasma processing, there has been an increase in processing that requires “low energy, high density plasma” in which ion energy in plasma is low and electron density is high. For this reason, the frequency of the high-frequency power for generating plasma may be very high, for example, 100 MHz, compared to the conventional frequency (for example, about ten MH). However, when the frequency of the applied power is increased, the electric field strength tends to increase at the center of the electrode surface, that is, the region corresponding to the center of the wafer, while the electric field strength tends to decrease at the peripheral portion. In this way, when the electric field strength distribution is non-uniform, the electron density of the generated plasma is also non-uniform, and the processing speed and the like vary depending on the position in the wafer. There was a problem that results could not be obtained.

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。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses, for example, that a dielectric having a relative dielectric constant of about 3.5 to 8.5 such as ceramics is embedded in the central portion of the opposing surface of one electrode to determine the electric field strength distribution. A plasma processing apparatus is described which is uniform and improves the in-plane uniformity of the plasma processing.

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。   This dielectric embedding will be described with reference to FIG. 3B described later. The high-frequency current that has propagated through the surface from the lower part of the conductor member 21 that forms the lower electrode and reached the upper part is expressed as follows. A part of the surface of the dielectric chuck 24 leaks to the electrostatic chuck 23 side and passes through the dielectric 24 constituting the electrostatic chuck 23, and the interface between the dielectric 24 and the conductor member 21 (conductor member). 21 surface) toward the outside. Here, in the part where the dielectric 22 for making the plasma uniform is provided, the high-frequency current is deeper than the other part and causes TM mode cavity cylindrical resonance to occur, and as a result, the plasma is generated from above the wafer W surface. The electric field in the central portion supplied to the wafer W can be lowered, and the electric field in the wafer W surface becomes uniform. This discussion is made on the assumption that the specific resistance of the electrode film 25 for electrostatic chuck is large.

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
However, the high-frequency current that has propagated from the bottom of the conductor member 21 to the top and reached the top, the dielectric 24 of the electrostatic chuck 23, and the dielectric 22 embedded in order to make the plasma uniform return from below the wafer. A part of the high-frequency current reaching the peripheral edge of W escapes to the outside of the wafer W. For this reason, the potential of the plasma above the peripheral portion of the wafer W becomes low, and the etching rate of the peripheral portion of the wafer W becomes slower than that of the central portion, which causes a non-uniform etching in-plane.
JP 2004-363552 A: page 15, paragraphs 84 to 85

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。   The present invention has been made based on such circumstances, and the object thereof is to increase the plasma processing speed at the peripheral edge of the substrate to be processed, thereby improving the in-plane uniformity of the plasma processing. Another object of the present invention is to provide a mounting table for a plasma processing apparatus and a plasma processing apparatus including the mounting table.

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、その上面側が前記被処理基板の少なくとも周縁部と接する一方、下面側は前記第1の誘電体層によって覆われていない前記導電部材の周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が前記第1の誘電体層よりも高く、且つ、その値が100以上の第2の誘電体層と、を備え
前記第1の誘電体層の外縁が、前記被処理基板の外縁の内側に位置していることを特徴とする。
また、他の発明は、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に、その上面側が前記被処理基板の少なくとも周縁部と接する一方、下面側は前記第1の誘電体層によって覆われていない前記導電部材の周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が前記第1の誘電体層よりも高い第2の誘電体層と、を備え、
前記被処理基板の横方向の大きさに対する第1の誘電体層の横方向の大きさの比が0より大きく、0.96以下であることを特徴とする。
A mounting table for a plasma processing apparatus according to the present invention is a mounting table for a plasma processing apparatus for mounting a substrate to be processed on a mounting surface,
A conductor member connected to a high-frequency power source and serving also as an electrode for plasma generation or ion attraction in plasma;
A first dielectric layer that is provided so as to cover the central portion of the upper surface of the conductor member and uniformizes a high-frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed;
In order to suppress the high-frequency current propagated on the surface of the conductor member from escaping to the outside of the substrate to be processed and to generate the TM mode cavity cylinder resonance more efficiently, the upper surface side is at least the periphery of the substrate to be processed. The lower surface side is provided in contact with the peripheral portion of the conductive member not covered with the first dielectric layer, and the relative dielectric constant is higher than that of the first dielectric layer, and A second dielectric layer having a value of 100 or more ,
The outer edge of the first dielectric layer is located inside the outer edge of the substrate to be processed .
Another invention is a mounting table for a plasma processing apparatus for mounting a substrate to be processed on a mounting surface,
A conductor member connected to a high-frequency power source and serving also as an electrode for plasma generation or ion attraction in plasma;
A first dielectric layer that is provided so as to cover the central portion of the upper surface of the conductor member and uniformizes a high-frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed;
In order to prevent the high-frequency current propagated on the surface of the conductor member from escaping to the outside of the substrate to be processed, the upper surface side is in contact with at least the peripheral portion of the substrate to be processed, while the lower surface side is the first dielectric layer. A second dielectric layer provided so as to be in contact with a peripheral edge of the conductive member that is not covered by the first dielectric layer, and having a relative dielectric constant higher than that of the first dielectric layer,
The ratio of the lateral size of the first dielectric layer to the lateral size of the substrate to be processed is greater than 0 and not more than 0.96.

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
さらに他の発明は、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、
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
前記第1の誘電体層の外縁が、前記被処理基板の外縁の内側に位置していることを特徴とする。
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。
At this time, the second dielectric layer is provided from a position corresponding to the central portion of the substrate to be processed to a position corresponding to the peripheral portion, and the second dielectric layer satisfies the following conditions. It is preferable that an electrode film for an electrostatic chuck is embedded.
δ / t ≧ 1,000
However, δ = (2 / ωμσ) 1/2 , ω = 2πf, σ = 1 / ρ
Where t is the thickness of the electrode film for the electrostatic chuck, δ is the skin depth of the electrode film for the electrostatic chuck with respect to the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply, f is the frequency of the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply, π: Circumferential ratio, μ: Magnetic permeability of electrode for electrostatic chuck, ρ: Specific resistance of electrode for electrostatic chuck Still another invention is a plasma treatment for mounting a substrate to be processed on a mounting surface. A mounting table for the device,
A conductor member connected to a high-frequency power source and serving also as an electrode for plasma generation or ion attraction in plasma;
A first dielectric layer that is provided so as to cover the central portion of the upper surface of the conductor member and uniformizes a high-frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed;
In order to prevent the high-frequency current that has propagated through the surface of the conductor member from escaping to the outside of the substrate to be processed, it is provided on the conductor member so as to be in contact with at least the peripheral edge of the substrate to be processed, and the relative dielectric constant is 100 or more second dielectric layers,
A dielectric layer for electrostatic chuck is provided on the first dielectric layer, and the second dielectric layer is provided so as to surround the dielectric layer for electrostatic chuck ,
The outer edge of the first dielectric layer is located inside the outer edge of the substrate to be processed .
Here, it is preferable that the first dielectric layer is formed in a columnar shape to generate a TM mode hollow cylindrical resonance, or the thickness thereof is smaller in the peripheral portion than in the central portion. . The frequency of the high frequency power supplied from the high frequency power source is preferably 13 MHz or more.

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。   According to the mounting table for a plasma processing apparatus according to the present invention, the first dielectric is embedded in the central portion, thereby generating a TM mode hollow cylindrical resonance inside the first dielectric, and the electric field in the region. By reducing the strength, the region having a large electric field strength in the mountain-shaped electric field strength distribution is flattened. In addition, a second dielectric layer having a high relative dielectric constant, which serves as a high-frequency current path, is provided at least at a position corresponding to the peripheral edge of the substrate to be processed, so that the high-frequency current is outward from the peripheral edge of the substrate to be processed. By relaxing the phenomenon of emission, TM mode cavity cylinder resonance is efficiently generated. As a result, the potential of the central portion supplied to the plasma from the surface of the substrate to be processed can be lowered, and the electric field in the surface of the substrate to be processed becomes uniform. Can be improved.

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。   An embodiment in which a mounting table according to the present invention is applied to a plasma processing apparatus as an etching apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an example of a RIE (Reactive Ion Etching) plasma processing apparatus 1. The plasma processing apparatus 1 includes, for example, a processing container 11 formed of a vacuum chamber whose inside is a sealed space, a mounting table 2 disposed in the center of the bottom surface in the processing container 11, and the mounting table 2 above the mounting table 2. An upper electrode 41 provided to face the mounting table 2 is provided.

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。   The processing container 11 includes a small-diameter cylindrical upper chamber 11a and a large-diameter cylindrical lower chamber 11b. The upper chamber 11a and the lower chamber 11b communicate with each other, and the entire processing container 11 is configured to be airtight. In the upper chamber 11a, the mounting table 2, the upper electrode 41, and the like are stored, and in the lower chamber 11b, the mounting table 2 is supported and a support plate 17 that stores piping and the like is stored. An exhaust device 14 is connected to the exhaust port 12 on the bottom surface of the lower chamber 11b through an exhaust pipe 13. A pressure adjusting unit (not shown) is connected to the exhaust device 14, and the pressure adjusting unit is configured to evacuate the entire processing container 11 by a signal from a control unit (not shown) to maintain a desired degree of vacuum. Has been. On the other hand, a loading / unloading port 15 for a wafer W, which is a substrate to be processed, is provided on the side surface of the upper chamber 11a. The loading / unloading port 15 can be opened and closed by a gate valve 16. The processing container 11 is made of a conductive member such as aluminum and is grounded.

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。   The mounting table 2 includes a lower electrode 21 for plasma generation, which is a conductor member made of, for example, aluminum, a dielectric 22 embedded so as to cover the center of the upper surface of the lower electrode 21 in order to uniformly adjust the electric field, The electrostatic chuck 23 for fixing the wafer W is stacked in this order from below. The lower electrode 21 is fixed to a support base 21 a installed on the support plate 17 via an insulating member 31, and is in a state of being sufficiently electrically floated with respect to the processing container 11.

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。   A coolant channel 32 for allowing a coolant to flow therethrough is formed in the lower electrode 21, and the coolant flows through the coolant channel 32, whereby the lower electrode 21 is cooled, and the mounting surface on the upper surface of the electrostatic chuck 23. The wafer W placed on the substrate is cooled to a desired temperature.

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。   Further, the electrostatic chuck 23 is provided with a through hole 33 for releasing a heat conductive backside gas for enhancing heat transfer between the mounting surface and the back surface of the wafer W. The through-hole 33 communicates with a gas flow path 34 formed in the lower electrode 21 and the like, and a back side such as helium (He) supplied from a gas supply unit (not shown) through the gas flow path 34. Gas is released.

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。   The lower electrode 21 has a first high-frequency power source 51a that supplies, for example, a high-frequency power having a frequency of 100 MHz, and a second high-frequency power that has a frequency lower than that of the first high-frequency power source 51a, for example. A high-frequency power source 51b is connected via matching units 52a and 52b, respectively. The high-frequency power supplied from the first high-frequency power source 51a plays a role of converting a processing gas, which will be described later, into plasma, and the high-frequency power supplied from the second high-frequency power source 51b applies bias power to the wafer W. It plays a role of drawing ions in the plasma to the surface of the wafer W.

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。   A focus ring 35 is disposed on the outer periphery of the upper surface of the lower electrode 21 so as to surround the electrostatic chuck 23. The focus ring 35 plays a role of adjusting the plasma state in the outer region of the peripheral portion of the wafer W, for example, spreading the plasma more than the wafer W and improving the uniformity of the etching rate within the wafer surface.

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。   A baffle plate 18 is provided outside the lower side of the support base 21a so as to surround the support base 21a. The baffle plate 18 rectifies the flow of the processing gas by flowing the processing gas in the upper chamber 11a to the lower chamber 11b through a gap formed between the baffle plate 18 and the wall of the upper chamber 11a. Play a role as a board.

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。   The upper electrode 41 is formed in a hollow shape, and a gas shower head is formed by, for example, uniformly distributing a large number of gas supply holes 42 for supplying the processing gas into the processing container 11 on the lower surface thereof. Is configured. A gas introduction pipe 43 is provided at the center of the upper surface of the upper electrode 41, and the gas introduction pipe 43 passes through the center of the upper surface of the processing vessel 11 and is connected upstream to the processing gas supply source 45. The processing gas supply source 45 has a processing gas supply amount control mechanism (not shown), and can control supply / disconnection and increase / decrease of the processing gas supply amount to the plasma processing apparatus 1. ing. Further, a conductive path is formed between the upper electrode 41 and the processing container 11 by fixing the upper electrode 41 to the wall portion of the upper chamber 11a.

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。   Furthermore, around the upper chamber 11a, two multipole ring magnets 56a and 56b are arranged above and below the loading / unloading port 15. The multi-pole ring magnets 56a and 56b are arranged such that a plurality of anisotropic segment columnar magnets are attached to a ring-shaped magnetic body casing, and the adjacent segment columnar magnets are opposite to each other. Has been. As a result, magnetic lines of force are formed between adjacent segment columnar magnets, a magnetic field is formed in the peripheral portion of the processing space between the upper electrode 41 and the lower electrode 21, and plasma can be confined in the processing space. In addition, it is good also as an apparatus structure which does not have the multipole ring magnets 56a and 56b.

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。   With the above apparatus configuration, a pair of parallel plate electrodes including the lower electrode 21 and the upper electrode 41 are formed in the processing vessel 11 (upper chamber 11a) of the plasma processing apparatus 1. After the inside of the processing vessel 11 is adjusted to a vacuum pressure, the processing gas is converted into plasma by introducing the processing gas and supplying high frequency power from the high frequency power sources 51a and 51b, and the high frequency current is changed from the lower electrode 21 to the plasma to the upper electrode 41. → The wall of the processing vessel 11 → flows through a path consisting of ground. By such an action of the plasma processing apparatus 1, the wafer W fixed on the mounting table 2 is etched by plasma.

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。   Next, the mounting table 2 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. In addition, in the longitudinal side view of the mounting table 2 shown in FIG. 2, descriptions of the refrigerant flow path 32 and the backside gas through-hole 33 are omitted.

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)を主成分とする比誘電率(ε22)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Φ22=288mmの円柱形状をなしている。 A lower dielectric layer 22 which is a first dielectric layer is embedded in the center of the upper surface of the lower electrode 21 as shown in FIG. The lower dielectric layer 22 has a function of weakening the electric field strength in the region where the dielectric layer 22 is embedded. The lower dielectric layer 22 is made of ceramics having a relative dielectric constant (ε 22 ) whose main component is alumina (Al 2 O 3 ), for example. The lower dielectric layer 22 has, for example, a cylindrical shape with a thickness of 5 mm and a diameter Φ 22 = 288 mm.

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(ε24)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)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。
Next, the electrostatic chuck 23 will be described. The electrostatic chuck 23 has, for example, a disk shape with a diameter approximately the same as that of the upper surface portion of the lower electrode 21 and a thickness of 1 mm, and second dielectric layers on the upper surface side and the lower surface side. For example, an electrode film 25 having a thickness of about 0.3 mm is sandwiched between (hereinafter referred to as the upper dielectric layer 24). The upper dielectric layer 24 is composed of a high dielectric material having a dielectric constant (ε 24 ) of 100 or more. The electrode film 25 is made of an electrode material in which 35 wt% of molybdenum carbide (MoC) is contained in alumina (Al 2 O 3 ), for example, and has a thickness of 15 μm and a specific resistance of 30 Ωcm. Here, the electrode film 25 is configured to satisfy the following conditions so that the high frequency current cannot pass through the electrode film 25 and the effect of embedding the lower dielectric layer 22 cannot be exhibited. Yes.
δ / t ≧ 1,000
However, δ = (2 / ωμσ) 1/2 , ω = 2πf, σ = 1 / ρ
Where t: thickness [m] of the electrode film 25, δ: skin depth [m] of the electrode film 25 with respect to the high frequency power supplied from the high frequency power supply 51a, f: frequency of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 51a, π; circumference, μ; permeability of electrode film 25 [H / m], ρ; specific resistance of electrode film 25 [Ωm]
The electrode film 25 is connected to a high-voltage DC power supply 55 via a switch 53 and a resistor 54, and when high-voltage DC power is applied to the electrode film 25 from the high-voltage DC power supply 55, the upper dielectric layer of the electrostatic chuck 23. The wafer W is electrostatically attracted to the upper surface of the electrostatic chuck 23 which is a mounting surface by the Coulomb force generated on the surface 24.

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C24、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、Z24=j(−1/ωC24)で表される。ここで上部誘電体層24のキャパシタンスはC24=εε24(S/d)(ε: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ε24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Z24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。 Further, the upper dielectric layer 24 serves as a component of the electrostatic chuck 23 described above, and in addition to the function of fixing the wafer W on the mounting surface, the high frequency power between the lower electrode 21 and the peripheral portion of the wafer W. It also has a function to make it easier to pass through. That is, as shown in FIG. 2B, when the wafer W is placed, the lower electrode 21 and the peripheral portion of the wafer W sandwich the upper dielectric layer 24. Since the impedance in this portion is determined by the capacitance of the upper dielectric layer 24, if the capacitance of the upper dielectric layer 24 is C 24 and the angular frequency of the high frequency power is ω, the impedance between the lower electrode 21 and the peripheral edge of the wafer W is set. The impedance value is represented by Z 24 = j (−1 / ωC 24 ). Here, the capacitance of the upper dielectric layer 24 is C 24 = ε 0 ε 24 (S / d) (ε 0 : dielectric constant of vacuum, S: area of the upper dielectric layer 24 at the peripheral portion, d: upper dielectric layer 24), the upper dielectric layer 24 is formed using a high dielectric material having a relative dielectric constant ε 24 of 100 or more as described above, whereby the lower electrode 21 and the peripheral portion of the wafer W are formed. the impedance value Z 24 between the high-frequency current is likely to flow is smaller than the other regions. Since the high-frequency current easily flows, the phenomenon that the high-frequency current escapes to the outside of the wafer W is suppressed, and the electric field strength in that region is increased as compared with the case where the upper dielectric layer 24 is not provided.

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。   By configuring the mounting table 2 according to the embodiment as described above, the in-plane uniformity of plasma processing on the wafer W can be improved. The possible reasons are described below. A part of the high-frequency current supplied from the first high-frequency power source 51 a and propagated through the surface of the lower electrode 21 from the surface of the wafer W is shown in FIG. 3A, and the upper dielectric layer 24 of the electrostatic chuck 23. And flows to the surface of the upper electrode 21 via, and leaks toward the center of the wafer W while leaking. Since the lower dielectric layer 22 is embedded in the central portion, the high frequency current propagating along the surface of the wafer W passes through the lower dielectric layer 22 and passes through the interface between the lower dielectric layer 22 and the upper electrode 21. Propagate to the outside. Here, the electrode film 25 of the electrostatic chuck 23 has a high specific resistance and uses a material satisfying the condition of δ / t ≧ 1,000 with respect to the high-frequency current. It can penetrate the membrane 25. In other words, even if the electrode film 25 is present, the lower dielectric 22 can be seen from the plasma, so that the plasma potential lowering action caused by the high-frequency current passing through the lower dielectric 22 at the center of the wafer W is impaired. There is nothing.

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。   In this embodiment, since the upper dielectric layer 24 having a high dielectric constant constituting the electrostatic chuck 23 is provided over the periphery of the wafer W, the upper electrode 21 and the wafer W are viewed from the high frequency power. Are in a state where they are short-circuited by the upper dielectric layer 24. As a result, the high-frequency current that has propagated from the bottom of the lower electrode 21 to the top and reached the top, and the high-frequency current that has returned from below the top dielectric layer 24 and the bottom dielectric layer 22 to the peripheral edge of the wafer W are The RF power supplied directly to the plasma without passing through the wafer W from the lower electrode 21 so as to go to the center of the wafer W can be reduced. As a result, RF power is supplied through the upper peripheral edge of the wafer W, so that in-plane uniformity of the electron density in the plasma can be enhanced in combination with the lower dielectric layer 22. Therefore, for example, in-plane uniformity can be improved for plasma processing such as etching processing. On the other hand, when the upper dielectric layer 24 having a high relative dielectric constant does not exist, as described with reference to FIG. , The density of the plasma above it becomes low, and the in-plane uniformity of the plasma treatment cannot be improved.

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。   In addition, since the high dielectric constant member also exhibits ferroelectricity, the conventional electrostatic attraction force can be exerted on the wafer W even if the high-voltage DC power applied to the electrostatic chuck 23 is reduced. Efficiency is improved.

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。   The configurations of the lower dielectric layer 22 and the upper dielectric layer 24 are not limited to those shown in the embodiment. For example, as shown in FIG. 4, an annular upper dielectric layer 24 may be provided in a region in contact with the peripheral edge of the wafer W, and only the upper dielectric layer 24 may be made of a high dielectric material. In this case, the dielectric 26 constituting the electrostatic chuck 23 may be configured to have a dielectric constant comparable to that of the lower dielectric layer 22, and further, the lower dielectric layer 22, the electrostatic chuck 23, May be integrated. Further, the mounting table 2 shown in the embodiment of FIG. 2 and the modification of FIG. 4 is not limited to the case where it has an electrostatic chuck function. For example, a type in which the wafer W is mechanically fixed by a mechanical chuck. It can also be applied to the mounting table.

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。   Further, the lower dielectric layer 22 is not limited to the cylindrical shape shown in the embodiment. For example, the lower dielectric layer 22 has a dome shape as shown in FIG. 5A or a conical shape as shown in FIG. It may be what constitutes. Thus, by making the thickness of the lower dielectric layer 22 smaller in the peripheral portion than in the central portion, the electric field intensity in the central portion is weakened more than in the peripheral portion, so that the distribution is more flat. be able to.

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。 In addition, since the general linear expansion coefficient of ceramics used as the dielectric layer is 2 × 10 −6 / ° C. to 11 × 10 −6 / ° C., the linear expansion coefficient of the conductor member serving as an electrode is also in this range. It is preferable to use a material close to.

(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。
(simulation)
A parallel plate type plasma processing apparatus as shown in FIG. 1 was modeled, and a simulation was performed to estimate the electric field intensity distribution on the wafer.

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ε22:8
上部誘電体層24の比誘電率ε24: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。
A. Simulation conditions
Specific resistance of electrode film 25: 0.20 Ωm
Specific resistance of wafer W: 0.05Ωm
Plasma resistivity: 1.5Ωm
Relative dielectric constant ε 22 of the lower dielectric layer 22 : 8
The relative dielectric constant epsilon 24 of the upper dielectric layer 24: each of the embodiments, applied by the setting conditions of Comparative Example Power: 2 kW (frequency 40 MHz, 2 conditions 100 MHz)
Here, the thickness of the upper dielectric layer 24 (electrostatic chuck 23) was 1 mm, the thickness of the electrode film 25 was 0.3 mm, and the thickness of the lower dielectric layer 22 was 5 mm. In addition, a simulation was performed for three conditions in which the diameter of the lower dielectric layer 22 was 278 mm, 288 mm, and 296 mm.

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ε24=100に設定した。
(実施例2)
上部誘電体層24の比誘電率をε24=900に設定した。
(比較例1)
上部誘電体層24の比誘電率をε24=12に設定した。
Under the above conditions, the electric field strength distribution in the radial direction of the wafer W placed on the placement surface of the placement table 2 according to each of the following examples and comparative examples was simulated.
Example 1
The relative dielectric constant of the upper dielectric layer 24 was set to ε 24 = 100.
(Example 2)
The relative dielectric constant of the upper dielectric layer 24 was set to ε 24 = 900.
(Comparative Example 1)
The relative dielectric constant of the upper dielectric layer 24 was set to ε 24 = 12.

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。
B. Simulation Results FIG. 6 and FIG. 7 show the simulation results of the electric field intensity distribution in each example and comparative example. FIG. 6 shows each simulation result when the frequency of the applied high frequency power is 40 MHz. 6A shows the results when the diameter of the lower dielectric layer 22 is 278 mm, and FIGS. 6B and 6C show the same results when the diameter of the lower dielectric layer 22 is 288 mm and 296 mm. The results are shown respectively. The horizontal axis of each graph indicates the distance [mm] from the center in the radial direction when the center of the wafer W is “0”. The vertical axis represents “specific electric field strength (= electric field strength E at each position obtained as a result of simulation / maximum value Emax of simulation results at all positions)”. In each simulation result, Example 1 is plotted with a circle (●), Example 2 is plotted with a triangle (▲), and Comparative Example 1 is plotted with a square (■).

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ε24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ε24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。 According to simulation results, when the relative dielectric constant epsilon 24 of the upper dielectric layer 24 is high, 100, 900, the wafer W without being affected with varying diameter of the lower dielectric layer 22 of the peripheral portion The electric field strength can be increased in the region ((●) and (▲) in FIGS. 6A to 6C). In contrast, when the dielectric constant epsilon 24 of the upper dielectric layer 24 is 12 and if you can enhance the electric field intensity in the region of the periphery of the wafer W by the diameter of the lower dielectric layer 22 (FIG. 6 It can be seen that (a), (■) in FIG. 6 (b), and the electric field strength can hardly be increased ((■) in FIG. 6 (c)). It can also be seen that even if the electric field strength can be increased, the effect is small compared to the case where a high dielectric material is used.

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。   FIG. 7 shows each simulation result when the frequency of the applied high-frequency power is 100 MHz. FIG. 7A shows the results when the diameter of the lower dielectric layer 22 is 278 mm, and FIGS. 7B and 7C show the same results when the diameter of the lower dielectric layer 22 is 288 mm and 296 mm. The results are shown respectively. Moreover, the simulation result of each Example and a comparative example is plotted with the same symbol as FIG.

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ε24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ε24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ε24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。 According to simulation results, when the relative dielectric constant epsilon 24 of the upper dielectric layer 24 is high, 100, 900, as well as the results frequency is 40 MHz, the effect of changing the diameter of the lower dielectric layer 22 Without receiving, the electric field strength can be increased in the peripheral area of the wafer W ((●), (▲) in FIGS. 7A to 7C). In contrast, enhance the electric field intensity in the region of the peripheral portion of the wafer W in 2 cases between the diameter of the lower dielectric layer 22 is 288mm and 296mm when the relative dielectric constant epsilon 24 of the upper dielectric layer 24 is 12 (Fig. 7 (b), Fig. 7 (c) (■)). In particular, when the diameter of the upper dielectric layer 24 is 296 mm, the electric field strength in the peripheral region of the wafer W is weakened contrary to the purpose ((■) in FIG. 7C). It can also be seen that even when the electric field strength can be increased, the effect is small compared to the case where a high dielectric material is used ((■) in FIG. 7A). The use of the upper dielectric layer 24 having a high relative permittivity ε 24 can increase the electric field strength in the peripheral region of the wafer W when high-frequency power having the frequency illustrated in the simulation is applied. It is not limited. For example, the same effect can be obtained even when high frequency power having a frequency of 13 MHz or 27 MHz is applied.

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。It is a vertical side view which shows an example of the plasma processing apparatus provided with the mounting base which concerns on embodiment. 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。It is a vertical side view which shows an example of the mounting base which concerns on embodiment. 上記載置台の作用を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the said mounting stand. 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。It is a vertical side view which shows the modification of the mounting base which concerns on embodiment. 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。It is a vertical side view which shows the other modification of the mounting base which concerns on embodiment. 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。It is a characteristic view which shows the result of the Example performed in order to confirm the effect of this invention. 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。It is a characteristic view which shows the result of the Example performed in order to confirm the effect of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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

W Wafer 1 Plasma processing apparatus 2 Mounting table 11 Processing vessel 11a Upper chamber 11b Lower chamber 12 Exhaust port 13 Exhaust pipe 14 Exhaust device 15 Carry-in / out port 16 Gate valve 17 Support plate 18 Baffle plate 21 Lower electrode 21a Support table 22 Lower dielectric layer (Dielectric)
23 Electrostatic chuck 24 Upper dielectric layer (dielectric)
25 Electrode film 26 Dielectric 31 Insulating member 32 Refrigerant flow path 33 Through hole 34 Gas flow path 35 Focus ring 41 Upper electrode 42 Gas supply hole 43 Gas introduction pipe 45 Process gas supply source 51a High frequency power supply (first high frequency power supply)
51b High frequency power supply (second high frequency power supply)
52a, 52b Matching device 53 Switch 54 Resistance 55 High-voltage DC power supply 56a, 56b Multipole ring magnet

Claims (8)

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、その上面側が前記被処理基板の少なくとも周縁部と接する一方、下面側は前記第1の誘電体層によって覆われていない前記導電部材の周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が前記第1の誘電体層よりも高く、且つ、その値が100以上の第2の誘電体層と、を備え
前記第1の誘電体層の外縁が、前記被処理基板の外縁の内側に位置していることを特徴とするプラズマ処理装置用の載置台。
A mounting table for a plasma processing apparatus for mounting a substrate to be processed on a mounting surface,
A conductor member connected to a high-frequency power source and serving also as an electrode for plasma generation or ion attraction in plasma;
A first dielectric layer that is provided so as to cover the central portion of the upper surface of the conductor member and uniformizes a high-frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed;
In order to prevent the high-frequency current propagated on the surface of the conductor member from escaping to the outside of the substrate to be processed, the upper surface side is in contact with at least the peripheral portion of the substrate to be processed, while the lower surface side is the first dielectric layer. A second dielectric layer that is provided so as to be in contact with the peripheral edge of the conductive member that is not covered by the first dielectric layer, has a relative dielectric constant higher than that of the first dielectric layer, and has a value of 100 or more; equipped with a,
A mounting table for a plasma processing apparatus , wherein an outer edge of the first dielectric layer is located inside an outer edge of the substrate to be processed .
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、その上面側が前記被処理基板の少なくとも周縁部と接する一方、下面側は前記第1の誘電体層によって覆われていない前記導電部材の周縁部と接するようにして設けられ、比誘電率が前記第1の誘電体層よりも高い第2の誘電体層と、を備え、
前記被処理基板の横方向の大きさに対する第1の誘電体層の横方向の大きさの比が0より大きく、0.96以下であることを特徴とするプラズマ処理装置用の載置台。
A mounting table for a plasma processing apparatus for mounting a substrate to be processed on a mounting surface,
A conductor member connected to a high-frequency power source and serving also as an electrode for plasma generation or ion attraction in plasma;
A first dielectric layer that is provided so as to cover the central portion of the upper surface of the conductor member and uniformizes a high-frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed;
In order to prevent the high-frequency current propagated on the surface of the conductor member from escaping to the outside of the substrate to be processed, the upper surface side is in contact with at least the peripheral portion of the substrate to be processed, while the lower surface side is the first dielectric layer. A second dielectric layer provided so as to be in contact with a peripheral edge of the conductive member that is not covered by the first dielectric layer, and having a relative dielectric constant higher than that of the first dielectric layer,
A mounting table for a plasma processing apparatus, wherein a ratio of a horizontal size of the first dielectric layer to a horizontal size of the substrate to be processed is greater than 0 and 0.96 or less.
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または2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
The second dielectric layer is provided from a position corresponding to the central portion of the substrate to be processed to a position corresponding to the peripheral portion, and the second dielectric layer has an electrostatic chuck that satisfies the following conditions: The mounting table for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an electrode film is embedded.
δ / t ≧ 1,000
However, δ = (2 / ωμσ) 1/2 , ω = 2πf, σ = 1 / ρ
Where t is the thickness of the electrode film for the electrostatic chuck, δ is the skin depth of the electrode film for the electrostatic chuck with respect to the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply, f is the frequency of the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply, π: Circumference ratio, μ: Magnetic permeability of electrode for electrostatic chuck, ρ: Specific resistance of electrode for electrostatic chuck
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、
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
前記第1の誘電体層の外縁が、前記被処理基板の外縁の内側に位置していることを特徴とするプラズマ処理装置用の載置台。
A mounting table for a plasma processing apparatus for mounting a substrate to be processed on a mounting surface,
A conductor member connected to a high-frequency power source and serving also as an electrode for plasma generation or ion attraction in plasma;
A first dielectric layer that is provided so as to cover the central portion of the upper surface of the conductor member and uniformizes a high-frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed;
In order to prevent the high-frequency current that has propagated through the surface of the conductor member from escaping to the outside of the substrate to be processed, it is provided on the conductor member so as to be in contact with at least the peripheral edge of the substrate to be processed, and the relative dielectric constant is 100 or more second dielectric layers,
A dielectric layer for electrostatic chuck is provided on the first dielectric layer, and the second dielectric layer is provided so as to surround the dielectric layer for electrostatic chuck ,
A mounting table for a plasma processing apparatus , wherein an outer edge of the first dielectric layer is located inside an outer edge of the substrate to be processed .
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4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. The mounting table for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first dielectric layer is formed in a columnar shape. 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4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. The mounting table for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a thickness of the first dielectric layer is smaller in a peripheral portion than in a central portion. 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。   The mounting table for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a frequency of the high-frequency power supplied from the high-frequency power source is 13 MHz or more. 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7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。
A processing container in which plasma processing is performed on a substrate to be processed;
A processing gas introduction section for introducing a processing gas into the processing container;
A mounting table for a plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, provided in the processing container;
An upper electrode provided on the upper side of the mounting table so as to face the mounting table;
And a means for evacuating the inside of the processing vessel.
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