KR100924855B1 - Loading table for plasma processing apparatus and plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
플라즈마 중의 전계 강도의 면 내 균일성을 향상하고, 기판에 대하여 면 내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 탑재대 및, 이 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.Provided are a mounting table for a plasma processing apparatus capable of improving the in-plane uniformity of electric field strength in plasma and performing a plasma treatment having high in-plane uniformity with respect to a substrate, and a plasma processing apparatus including the mounting table.
플라즈마 처리 장치(1)용 탑재대(2)는, 플라즈마 생성용 등의 하부 전극(21)을 겸하는 도전체 부재와, 이 도전체 부재의 상면 중앙부를 덮도록 마련되고, 피처리 기판(웨이퍼 W)을 통하여 플라즈마에 인가하는 고주파 전계를 균일하게 하기 위한 유전체층(22)과, 이 유전체층(22)의 위에 적층되고, 그 사이를 고주파가 통과할 수 있도록 탑재대의 직경 방향으로 서로 이간하여 복수로 분할된 전극막이 매설된 정전 척을 구비하고 있다. 여기서, 상기 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리는, 분할된 전극막(23b, 23d) 사이의 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리의 바로 아래 또는 그보다 바깥쪽에 위치하고, 분할된 전극막(23b, 23d)은 서로 고주파에 대하여 절연되어 있다.The mounting table 2 for the plasma processing apparatus 1 is provided so as to cover the conductor member serving as the lower electrode 21 for plasma generation and the upper center portion of the conductor member, and the substrate to be processed (wafer W). The dielectric layer 22 for uniformizing the high frequency electric field applied to the plasma through the layer and the dielectric layer 22, and are divided into a plurality of parts separated from each other in the radial direction of the mounting table so that the high frequency can pass therebetween. An electrostatic chuck in which the electrode film is embedded is provided. Here, the outer edge of the dielectric layer 22 is located just below or outside the inner edge of the separation region 23c between the divided electrode films 23b and 23d, and the divided electrode films 23b and 23d. Are insulated from each other by high frequency.
Description
본 발명은, 플라즈마 처리가 실시되는 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 탑재하기 위한 탑재대 및, 이 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.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.
반도체 디바이스의 제조 공정 중에는, 드라이 에칭이나 애싱 등과 같이 처리 가스를 플라즈마화하여 기판의 처리를 행하는 경우가 많다. 이러한 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에서는, 예컨대, 평행 평판 형상인 한 쌍의 전극을 상하로 대향시켜 배치하고, 이들 전극 사이에 고주파를 인가함으로써 장치에 도입된 처리 가스를 플라즈마화하여, 하부측의 전극상에 탑재된 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함) 등의 피처리 기판에 처리를 실시하는 타입이 많이 이용되고 있다.In the manufacturing process of a semiconductor device, a process gas is often plasma-processed like dry etching or ashing, and a process of a board | substrate is performed in many cases. In the plasma processing apparatus performing such a treatment, for example, a pair of electrodes having a parallel flat plate face up and down, and a high frequency is applied between these electrodes to plasma the processing gas introduced into the apparatus, thereby lowering the electrodes on the lower side. BACKGROUND ART A type of processing a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) mounted thereon is often used.
최근, 플라즈마 처리에서는 플라즈마 중의 이온 에너지가 낮고, 또한 전자 밀도가 높은, 「저에너지, 고밀도 플라즈마」가 요구되는 처리가 많아지고 있다. 이 때문에, 플라즈마를 발생시키는 고주파의 주파수가 종래(예컨대, 십 수 ㎒ 정도)에 비하여, 예컨대, 100㎒로 매우 높아지는 경우가 있다. 그러나 고주파의 주 파수를 상승시키면, 전극 표면의 중앙, 즉, 웨이퍼의 중앙에 상당하는 영역에서 전계 강도가 강해지는 한편으로, 그 가장자리에서는 전계 강도가 약해지는 경향이 있다. 이와 같이, 전계 강도의 분포가 불균일하게 되면, 발생하는 플라즈마의 전자 밀도도 불균일하게 되어버리고, 웨이퍼 내의 위치에 따라 처리 속도 등이 달라지므로, 면 내 균일성이 양호한 처리 결과를 얻을 수 없다고 하는 문제가 발생하고 있었다.In recent years, in plasma processing, the processing which requires "low energy, high density plasma" with low ion energy in a plasma and high electron density is increasing. For this reason, the frequency of the high frequency which generates a plasma may become very high, for example, 100 MHz compared with the conventional (for example, about tens of MHz). However, when the frequency of high frequency is increased, the electric field strength tends to be strong at the center of the electrode surface, i.e., the center of the wafer, while the electric field strength tends to be weak at the edge. In this way, if the distribution of the electric field intensity is nonuniform, the electron density of the generated plasma also becomes nonuniform, and the processing speed and the like vary depending on the position in the wafer. Was occurring.
이러한 문제에 대하여, 특허문헌 1에는, 예컨대, 한쪽 전극의 대향 표면의 중앙 부분에 세라믹스 등의 유전체층을 매설하여 전계 강도 분포를 균일하게 하여, 플라즈마 처리의 면 내 균일성을 향상시킨 플라즈마 처리 장치가 기재되어 있다.In response to such a problem,
이 유전체층의 매설에 관하여 도 13(a)를 이용하여 설명한다. 플라즈마 처리 장치(9)의 하부 전극(91)에 고주파 전원(93)에서 고주파를 인가하면, 표피 효과에 의해 하부 전극(91)의 표면을 전파하여 상부에 도달한 고주파는, 웨이퍼 W의 표면을 따라 중앙을 향하면서, 일부가 하부 전극(91)측으로 누설되고, 그 후 하부 전극(91) 내를 바깥쪽을 향하여 흐른다. 여기서, 플라즈마를 균일하게 하기 위한 유전체층(94)이 마련되어 있는 부위에서는, 고주파가 다른 부위보다 깊이 잠기는 TM 모드의 원통형 공동 공진(cylindrical cavity resonance)을 발생시켜, 결과적으로 웨이퍼 W 면상으로부터 플라즈마에 공급하는 중앙 부분의 전계를 낮출 수 있어, 웨이퍼 W 면 내의 전계는 균일해진다. 또, 도면 중의 참조 번호 92는 상부 전극을 나타내고, PZ는 플라즈마를 나타내고 있다.The embedding of this dielectric layer will be described with reference to Fig. 13A. When a high frequency is applied from the high
그런데 플라즈마 처리는 감압하의 진공 분위기에서 행해지는 경우가 많고, 이러한 경우에는, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 W의 고정에 정전 척(95)을 이용하는 경우가 많다. 정전 척(95)은, 예컨대, 알루미나 등을 용사하여 형성되는 하면측과 상면측의 두 유전체층 사이에, 도전성 전극막(96)을 끼운 구조를 갖고 있다. 그리고, 이 전극막(96)에 고압 직류 전원(97)에서 고압 직류 전력을 인가하여 유전체층 표면에 발생하는 쿨롱력을 이용함으로써 웨이퍼 W를 정전 흡착하여 고정하고 있다.By the way, plasma processing is often performed in a vacuum atmosphere under reduced pressure, and in such a case, the
그런데, 플라즈마의 전위를 낮추기 위한 유전체층(94)이 매설된 하부 전극(91)의 위에 정전 척(95)을 설치하여 웨이퍼 W의 플라즈마 처리를 행하면, 고주파가 정전 척(95)의 전극막(96)을 투과할 수 없어 전극막(96)에서 바깥쪽으로 향하는 흐름이 발생하여 버린다. 다시 말하면, 정전 척용 전극막(96)이 존재하므로 플라즈마로부터는 유전체층(94)을 볼 수 없게 되어 버려, 정전 척(95)이 매설된 영역의 플라즈마의 전위를 낮추기 위한 효과를 발휘할 수 없게 되어 버린다. 이 결과, 웨이퍼 W의 중앙부의 위쪽의 플라즈마의 전위가 높고, 가장자리의 전위가 낮은 상태가 되며, 웨이퍼 W의 중앙부와 가장자리에서 처리 속도가 서로 달라져 버리므로, 에칭 등의 플라즈마 처리에서의 면 내 불균일의 요인이 되고 있었다.By the way, when the
(특허문헌 1) 일본 공개 특허 공보 제 2004-363552호 : 제 15 페이지 제 84 단락∼제 85 단락(Patent Document 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-363552:
본 발명은, 이러한 사정에 근거하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 플라즈마 중의 전계 강도의 면 내 균일성을 향상하여, 기판에 대하여 면 내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 탑재대 및, 이 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.This invention is made | formed based on such a situation, The objective is the mounting table for plasma processing apparatuses which can improve the in-plane uniformity of the electric field intensity in plasma, and can perform the plasma process with high in-plane uniformity with respect to a board | substrate. And it is providing the plasma processing apparatus provided with this mounting table.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치용 탑재대는, 탑재면에 피처리 기판을 탑재하기 위한 플라즈마 처리 장치용 탑재대로서, 고주파 전원에 접속되고, 플라즈마 생성용, 또는 플라즈마 중의 이온 도입용 전극을 겸하는 도전체 부재와, 이 도전체 부재의 상면 중앙부를 덮도록 마련되고, 피처리 기판을 통하여 플라즈마에 인가하는 고주파 전계를 균일하게 하기 위한 유전체층과, 이 유전체층의 위에 적층되고, 그 사이를 고주파가 통과할 수 있도록 탑재대의 직경 방향으로 서로 이간하여 복수로 분할된 전극막이 매설된 정전 척을 구비하되, 상기 유전체층의 바깥쪽 가장자리는, 분할된 전극막 사이의 이간 영역의 안쪽 가장자리의 바로 아래 또는 그보다 바깥쪽에 위치하고, 분할된 전극막은 서로 고주파에 대하여 절연되어 있는 것을 특징으로 한다.The 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 on a mounting surface, the conductor being connected to a high frequency power source and serving as an electrode for plasma generation or an ion introduction electrode in the plasma. A dielectric layer is provided to cover the member, and a central portion of the upper surface of the conductor member to uniformize the high frequency electric field applied to the plasma through the substrate, and a high frequency can pass therebetween. And an electrostatic chuck embedded with a plurality of divided electrode films spaced apart from each other in the radial direction of the mounting table, wherein an outer edge of the dielectric layer is located directly below or outside the inner edge of the separation region between the divided electrode films. The divided electrode films are insulated from each other by high frequency.
또한, 상기 유전체층은, 아래의 것일수록 바깥쪽 가장자리가 안쪽이 되도록 복수 단 적층되고, 상기 전극막의 분할 수는, 유전체층의 단 수보다 적어도 하나 많아지도록 구성하여도 좋다.The dielectric layer may be stacked in a plurality of stages such that the outer edge thereof is inward as the lower one, and the number of divisions of the electrode film may be at least one larger than the number of stages of the dielectric layer.
이 밖에, 같은 타입의 탑재대에, 탑재대의 중앙부에 상당하는 위치에 구멍이 형성된 전극막이 매설된 정전 척을 구비하되, 상기 유전체층은, 이 구멍의 아래쪽에 위치하는 구성으로 하여도 좋다.In addition, the same type of mounting table is provided with an electrostatic chuck in which an electrode film with a hole is formed at a position corresponding to the center of the mounting table, and the dielectric layer may be disposed below the hole.
여기서, 상기 유전체층은, 원기둥 형상으로 형성되어 TM 모드 원통형 공동 공진을 발생시키고 있는 경우나, 그 두께가 중앙부보다 가장자리 쪽이 작게 구성되어 있어도 좋다. 또한, 고주파 전원에서 공급되는 고주파 전력의 주파수는, 13㎒ 이상인 것이 적합하다.Here, the dielectric layer may be formed in a cylindrical shape to generate a TM mode cylindrical cavity resonance, or may be configured such that the thickness thereof is smaller than the center portion. The frequency of the high frequency power supplied from the high frequency power supply is preferably 13 MHz or more.
본 발명에 의하면, 분할된 전극막 사이에 이간 영역이 마련되어 있거나, 탑재대의 중앙부에 상당하는 위치에서 전극막에 구멍이 형성되어 있거나 함으로써, 웨이퍼 등의 피처리 기판상을 전파하는 고주파가 이들 이간 영역이나 구멍을 빠져나갈 수 있다. 이들 영역을 빠져나간 고주파는, TM 모드의 원통형 공동 공진을 발생시키고, 피처리 기판을 통하여 플라즈마에 인가하는 고주파 전계를 균일하게 하기 위한 유전체층의 아래쪽으로 들어가는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 정전 척을 마련한 경우에서도 상기 유전체층을 활용하여 TM 모드의 원통형 공동 공진을 발생시킬 수 있으므로, 피처리 기판의 면상으로부터 플라즈마에 공급하는 중앙 부분의 전계를 낮추는 것이 가능하게 되며, 말하자면, 산 형상의 전계 강도 분포의 전계 강도가 큰 영역을 평탄화할 수 있다. 이 결과, 플라즈마 처리, 예컨대, 에칭 처리에 대한 면 내 균일성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the separation region is provided between the divided electrode films, or the hole is formed in the electrode film at a position corresponding to the center portion of the mounting table, so that the high frequency waves propagating on the substrate to be processed, such as a wafer, are these separation regions. Or through the hole. The high frequency that has exited these regions can cause the cylindrical cavity resonance of the TM mode to enter the lower portion of the dielectric layer for uniformizing the high frequency electric field applied to the plasma through the substrate to be processed. As a result, even when the electrostatic chuck is provided, the cylindrical cavity resonance of the TM mode can be generated by utilizing the dielectric layer, so that it is possible to lower the electric field of the central portion supplied to the plasma from the surface of the substrate to be processed. The area | region where the electric field intensity of a shape electric field intensity distribution is large can be planarized. As a result, in-plane uniformity with respect to a plasma process, for example, an etching process, can be improved.
본 발명에 따른 탑재대를 에칭 장치로서의 플라즈마 처리 장치에 적용한 실시 형태에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 RIE(Reactive Ion Etching) 플라즈마 처리 장치(1)의 일례를 나타내고 있다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 예컨대, 내부가 밀폐 공간으로 되어 있는 진공 챔버로 이루어지는 처리 용기(11)와, 이 처리 용기(11) 내의 저면 중앙에 배치된 탑재대(2)와, 탑재대(2)의 위쪽에 이 탑재대(2)와 대향하도록 마련된 상부 전극(31)을 구비하고 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment which applied the mounting table which concerns on this invention to the plasma processing apparatus as an etching apparatus is demonstrated, referring FIG. 1 illustrates an example of a reactive ion etching (RIE)
처리 용기(11)는 직경이 작은 원통 형상의 상부실(11a)과, 직경이 큰 원통 형상의 하부실(11b)로 이루어진다. 상부실(11a)과 하부실(11b)은 서로 연통하고 있으며, 처리 용기(11) 전체는 기밀로 구성되어 있다. 상부실(11a) 내에는, 탑재대(2)나 상부 전극(31) 등이 격납되고, 하부실(11b) 내에는 탑재대(2)를 지탱하고 또한, 배관 등이 들어간 지지 케이스(17)가 격납되어 있다. 하부실(11b) 저면의 배기구(12)에는, 배기관(13)을 거쳐 배기 장치(14)가 접속되어 있다. 이 배기 장치(14)에는 도시하지 않은 압력 조정부가 접속되어 있으며, 이 압력 조정부는 도시하지 않은 제어부로부터의 신호에 따라 처리 용기(11) 내 전체를 진공 배기하여 소망하는 진공도로 유지하도록 구성되어 있다. 한편, 상부실(11a)의 측면에는 피처리 기판인 웨이퍼 W의 반입출구(15)가 마련되어 있으며, 이 반입출구(15)는 게이트 밸브(16)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 처리 용기(11)는, 알루미늄 등의 도전 성 부재로 구성되고, 접지되어 있다.The
탑재대(2)는, 예컨대, 알루미늄으로 이루어지는 도전체 부재인 플라즈마 생성용 하부 전극(21)과, 전계를 균일하게 조정하기 위해 하부 전극(21)의 상면 중앙부를 덮도록 매설된 유전체층(22)과, 웨이퍼 W를 고정하기 위한 정전 척(23)을 아래쪽으로부터 이 순번으로 적층한 구조로 되어 있다. 하부 전극(21)은, 지지 케이스(17)상에 설치된 지지대(21a)에 절연 부재(24)를 사이에 두고 고정되고, 처리 용기(11)에 대하여 전기적으로 충분히 뜬 상태로 되어 있다.The mounting table 2 includes, for example, a
하부 전극(21) 내에는 냉매를 통류시키기 위한 냉매 유로(26)가 형성되어 있으며, 냉매가 이 냉매 유로(26)를 흐름으로써 하부 전극(21)이 냉각되고, 탑재면상에 탑재된 웨이퍼 W가 소망하는 온도로 냉각되도록 구성되어 있다.In the
또한, 정전 척(23)에는 탑재면과 웨이퍼 W의 이면 사이의 열전달성을 높이기 위한 열전도성 백사이드 가스를 방출하는 관통 구멍(25)이 마련되어 있다. 이 관통 구멍(25)은, 하부 전극(21) 내 등에 형성된 가스 유로(27)와 연통하고 있으며, 이 가스 유로(27)를 거쳐 도시하지 않은 가스 공급부로부터 공급된 헬륨(He) 등의 백사이드 가스가 방출되도록 되어 있다.The
또한 하부 전극(21)은, 예컨대, 주파수가 100㎒인 고주파를 공급하는 제 1 고주파 전원(41a)과, 제 1 고주파 전원(41a)보다 주파수가 낮은, 예컨대, 3.2㎒인 고주파를 공급하는 제 2 고주파 전원(41b)이 각각 정합기(42a, 42b)를 거쳐 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(41a)에서 공급되는 고주파는, 후술하는 처리 가스를 플라즈마화하는 역할을 담당하고, 제 2 고주파 전원(41b)에서 공급되는 고주파는, 웨이퍼 W에 바이어스 전력을 인가함으로써 플라즈마 중의 이온을 웨이퍼 W 표면에 도입하는 역할을 담당한다.Further, the
또한 하부 전극(21)의 상면 바깥 둘레 부분에는, 정전 척(23)을 둘러싸도록 포커스 링(28)이 배치되어 있다. 포커스 링(28)은 웨이퍼 W의 가장자리 바깥쪽의 영역의 플라즈마 상태를 조정하는 역할, 예컨대, 웨이퍼 W보다 플라즈마를 넓혀, 웨이퍼 면 내의 에칭 속도의 균일성을 향상시키는 역할을 담당한다.In addition, a
지지대(21a)의 하부 바깥쪽에는 탑재대(2)를 둘러싸도록 배플판(18)이 마련되어 있다. 배플판(18)은, 상부실(11a) 내의 처리 가스를 배플판(18)과 상부실(11a) 벽부 사이에 형성된 틈을 거쳐 하부실(11b)로 통류시킴으로써, 처리 가스의 흐름을 조정하는 정류판으로서의 역할을 담당한다.The
또한, 상부 전극(31)은 중공 형상으로 형성되고, 그 하면에 처리 용기(11) 내로 처리 가스를 분산 공급하기 위한 다수의 가스 공급 구멍(32)이, 예컨대, 균등하게 분산하여 형성되어 있음으로써 가스 샤워헤드를 구성하고 있다. 상부 전극(31)의 상면 중앙에는 가스 도입관(33)이 마련되고, 이 가스 도입관(33)은 처리 용기(11)의 상면 중앙을 관통하여 상류에서 처리 가스 공급원(35)에 접속되어 있다. 이 처리 가스 공급원(35)은, 도시하지 않은 처리 가스 공급량 제어 기구를 갖고 있으며, 플라즈마 처리 장치(1)에 대하여 처리 가스 공급량의 공급 중단 및 증감의 제어를 행할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상부 전극(31)이 상부실(11a)의 벽부에 고정됨으로써, 상부 전극(31)과 처리 용기(11) 사이에는 도전로가 형성되어 있다.In addition, the
또한, 상부실(11a)의 주위에는, 반입출구(15)의 상하로 두 개의 멀티폴(multipole) 링 자석(47a, 47b)이 배치되어 있다. 멀티폴 링 자석(47a, 47b)은, 복수의 이방성 세그먼트 막대 자석이 링 형상 자성체의 케이싱에 부착되어 있으며, 인접하는 복수의 세그먼트 막대 자석끼리의 방향이 서로 역방향이 되도록 배치되어 있다. 이에 따라 자력선이 인접하는 세그먼트 막대 자석 사이에 형성되고, 상부 전극(31)과 하부 전극(21) 사이의 처리 공간의 주변부에 자장이 형성되어, 처리 공간에 플라즈마를 가둘 수 있다. 또, 멀티폴 링 자석(47a, 47b)을 갖지 않는 장치 구성으로 하여도 좋다.In addition, two
이상의 각 장치 구성에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)의 처리 용기(11)(상부실(11a)) 내에는, 하부 전극(21)과 상부 전극(31)으로 이루어지는 한 쌍의 평행 평판 전극이 형성된다. 처리 용기(11) 내를 소정의 압력으로 조정한 후, 처리 가스를 도입하여 고주파 전원(41a, 41b)으로부터 고주파를 공급함으로써 처리 가스가 플라즈마화하고, 고주파는, 하부 전극(21)→플라즈마→상부 전극(31)→처리 용기(11)의 벽부→어스로 이루어지는 경로를 흐른다. 플라즈마 처리 장치(1)의 이러한 작용에 의해, 탑재대(2)상에 고정된 웨이퍼 W에 대하여 플라즈마에 의한 에칭이 실시된다.By the above-mentioned each apparatus structure, a pair of parallel flat electrode which consists of the
다음으로, 도 2, 도 3을 참조하여 본 실시 형태에 따른 탑재대(2)에 대하여 상술한다. 또, 도 2에 나타낸 탑재대(2)의 종단 측면도에서는, 냉매 유로(26)나 백사이드 가스의 관통 구멍(25) 등의 기재를 생략하고 있다.Next, with reference to FIG. 2, FIG. 3, the mounting table 2 which concerns on this embodiment is explained in full detail. In addition, in the longitudinal side view of the mounting table 2 shown in FIG. 2, description of the refrigerant |
하부 전극(21)의 상면 중앙부에는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 유전체 층(22)이 매설되어 있다. 유전체층(22)은, 그 유전체층(22)이 매설된 영역에서의 플라즈마의 전위를 낮추는 기능을 갖고 있다. 유전체층(22)은, 예컨대, 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하는 비유전률이 10인 세라믹스로 구성되어 있다. 유전체층(22)은, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 두께 tD=5㎜, 직경 ΦD=240㎜인 원반 형상을 갖고 있다.The
다음으로 정전 척에 대하여 설명한다. 정전 척(23)은, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 알루미나 등을 용사하여 형성되는 하면측과 상면측의 절연막(23a) 사이에, 전극막을 둔 구조를 갖고 있다. 전극막은, 저항률이 대략 1.0×10-4Ωm인 전극 재료에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태에서 정전 척(23)은, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 원형의 제 1 전극막(23b)과, 전극막이 없는 이간 영역(23c)을 사이에 두고 제 1 전극막(23b)을 둘러싸도록 설치된 고리 형상의 제 2 전극막(23d)으로 구성되어 있다. 즉, 이들 전극막(23b, 23d)은, 탑재대(2)의 직경 방향으로 서로 이간하여 복수로 분할되어 있는 것이 된다. 여기서, 예컨대, 제 1 전극막(23b)은 직경 ΦC1=158㎜, 제 2 전극막(23d)은 내경 ΦC2=162㎜, 외경 ΦC3=298㎜로 구성되어 있다.Next, the electrostatic chuck will be described. As shown in Fig. 2A, the
전극막(23b, 23d)은, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 각각 고임피던스 회로(43a, 43b)에 접속되어 고주파적으로 독립한 회로가 되어 있으며, 공통의 스위치(44)와 저항(45)을 거쳐 고압 직류 전원(46)에 접속되어 있다. 고압 직류 전원(46)으로부터 전극막(23b, 23d)에 고압 직류 전력이 인가되면, 정전 척(23)의 표 면에 발생하는 쿨롱력에 의해, 탑재면인 정전 척(23) 상면에 웨이퍼 W가 정전 흡착된다. 고임피던스 회로(43a, 43b)는, 하부 전극(21)에 공급되는 고주파에 대하여 고임피던스가 되는 회로(로우패스 필터 : LPF)이며, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 전극막(23b, 23d)이 공통의 고압 직류 전원(46)에 접속되어 있으므로, 이들 전극막(23b, 23d) 사이를 고주파에 대하여 절연하기 위해 마련되어 있다. 또, 전극막(23b, 23d)을 고주파에 대하여 절연하는 수법은 상술한 예에 한정되지 않고, 예컨대, 전극막(23b, 23d)의 각각에 고압 직류 전원과 고임피던스 회로(LPF)를 마련하더라도 좋다. 또한, 2개의 전극막(23b, 23d)을 인덕터 성분이 되는 전극막의 패턴에 의해 접속하고, 예컨대, 바깥쪽의 전극막(23)만을 고임피던스 회로(43a)를 거쳐 고압 직류 전원(46)에 접속함으로써, 각각의 전극막(23b, 23d) 사이를 고주파에 대하여 절연하도록 구성하여도 좋다.As shown in Fig. 2A, the
하부 전극(21), 유전체층(22), 정전 척(23)을 적층한 상태에서, 유전체층(22)과 정전 척(23)의 전극막(23b, 23d)의 위치 관계는, 도 2(b)의 확대 종단면도에 나타내는 바와 같이, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 전극막(23b)의 바깥쪽 가장자리보다 바깥쪽에 위치하도록 설정되어 있다. 즉, 웨이퍼 W의 탑재면에 대한 유전체층(22) 수직 투영면과 같은 전극막(23b, 23d)의 수직 투영면을 탑재면측에서 보면, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리는, 분할된 전극막(23b, 23d) 사이의 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리보다 바깥쪽에 위치하고 있다.In the state where the
상술한 실시 형태에 따른 탑재대(2)의 작용에 대하여 이하에 설명한다. 제 1 고주파 전원(41a)으로부터 공급되고, 하부 전극(21)의 표면을 전파한 고주파 전류는, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W의 표면으로부터, 그 일부가 정전 척(23)측으로 누설된다. 이 때, 정전 척(23) 내에 매설되어 있는 전극막(23b, 23d)이 분할되고, 직경 방향으로 서로 이간한 상태에서 매설되어 있음으로써, 도면 중의 화살표에 나타내는 바와 같이 고주파가 유전체층(22)에 도달하는 것이 가능하게 된다. 유전체층(22)이 매설된 영역에서는, 고주파가 다른 영역보다 깊이 잠겨, 그 영역의 플라즈마의 전위를 낮출 수 있다.The operation of the mounting table 2 according to the above-described embodiment will be described below. The high frequency current supplied from the first high
이상에 설명한 작용에 의해, 정전 척(23)에 의해 웨이퍼 W를 고정하는 타입의 탑재대(2)이더라도, 유전체층(22)을 이용하여 플라즈마의 전위를 저하시키는 작용이 전극막(23b, 23d)의 존재에 의해 손상되지 않는다. 이에 따라, 유전체층(22)의 효과가 발휘되지 않는 경우에는 산 형상이 되어 버리는 전계 강도 분포의 피크를, 그 효과가 발휘됨으로써 평탄화할 수 있으므로, 플라즈마 중의 전자 밀도에 대하여 높은 면 내 균일성을 얻을 수 있어, 예컨대, 에칭 처리 등의 플라즈마 처리에 대한 면 내 균일성을 향상시킬 수 있다.By the above-described action, even in the mounting table 2 of the type which fixes the wafer W by the
여기서, 유전체층(22)에 의해 전계를 균일하게 하는 효력을 발휘할 수 있도록 하기 위해서는, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리보다 바깥쪽에 위치하고 있으면 좋다. 따라서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 유전체층(22)의 직경을 짧게 하여, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리와 바깥쪽 가장자리 사이에 위치하는 구조의 탑재대(2)도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.In this case, the outer edge of the
다음으로, 실시 형태 2에 따른 탑재대(2)의 구조에 대하여 설명한다. 실시 형태 2는, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리의 바로 아래에 위치하고 있는 점이, 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리보다 바깥쪽에 위치하고 있는 실시 형태 1과 다르다.Next, the structure of the mounting table 2 which concerns on
구체적으로 설명하면, 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이, 유전체층(22)과 제 1 전극막(23b)의 사이즈가 대략 같아지도록 형성되어 있으며, 이들의 중앙부가 일치하도록 탑재대(2)가 조립되어 있다. 이 결과, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리의 바로 아래에 위치하는 것이 된다.Specifically, for example, as shown in FIG. 6, the sizes of the
이와 같이, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리의 바로 아래에 위치함으로써, 도 4(b) 중의 화살표에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W의 표면으로부터의 고주파가 유전체층(22)에 도달하는 것이 가능하게 된다. 유전체층(22)이 매설된 영역에서는, 고주파가 다른 영역보다 깊이 잠겨, 그 영역의 플라즈마의 전위를 낮출 수 있다. 또한, 균일한 플라즈마를 형성시킨다고 하는 점에서는, 정전 척(23)이 제 2 전극막(23d)을 갖고 있지 않아도 좋다.As described above, since the outer edge of the
또한, 플라즈마의 전위를 낮추기 위한 유전체층은 1단으로 한정되지 않고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 제 1 유전체층(22a)의 아래쪽에, 제 2 유전체층(22b)을 더 매설하여, 제 2 유전체층(22b)의 바깥쪽 가장자리가 제 1 유전체층(22a)의 바깥쪽 가장자리보다 안쪽이 되는 구성의 탑재대(2)로 하여도 좋다. 이에 따라, 유전체층의 효과가 발휘되지 않는 경우에는 산 형상이 되는 전계 강도 분포의 피크가 커지는 영역에서, 고주파를 보다 깊이 잠기게 하는 것이 가능하게 되 어, 보다 평탄한 전계 강도 분포로 할 수 있다. 유전체층(22a, 22b)을 2단으로 하는 경우에는, 전극막(23b, 23d, 23f)을 3개로 분할하여 이간 영역(23c, 23e)이 2개가 되도록 하여, 각각의 유전체층(22a, 22b)의 바깥쪽 가장자리가 각 이간 영역(23c, 23e)의 안쪽 가장자리의 바로 아래 또는 그보다 바깥쪽에 위치하도록 구성하면 좋다. 또, 유전체층을 적층하는 단 수는 2단으로 한정되는 것이 아니고, 3단 이상 적층한 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 전극막의 분할 수를 유전체층의 단 수보다 적어도 하나 많게 하면 좋다.In addition, the dielectric layer for lowering the potential of the plasma is not limited to one stage, and as shown in FIG. 7, for example, the
또한, 실시 형태의 변형예로서, 정전 척의 전극막(23b)을 도 8에 나타내는 바와 같이 탑재대의 중앙에 상당하는 위치에 구멍이 형성된 형상으로 하고, 이 구멍의 아래쪽에 유전체층(22)이 위치하는 구성으로 하여도 좋다.In addition, as a modification of the embodiment, the
또한, 유전체층(22)의 구성은 상술한 실시 형태에 나타낸 원기둥 형상인 것에 한정되지 않고, 예컨대, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이 돔 형상을 이루는 것이나, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 원추 형상을 이루는 것이라도 좋다. 이와 같이, 유전체층(22)의 두께를 중앙부보다 둘레 부분 쪽이 작아지도록 함으로써, 둘레 부분보다 중앙부의 전계 강도를 약하게 할 수 있고, 보다 평탄한 분포로 할 수 있다. 이 때, 전극막을 3개 이상으로 분할하여, 복수의 이간 영역을 마련하도록 구성하여도 좋다.In addition, the structure of the
이 밖에, 유전체층으로서 사용되는 세라믹스의 일반적인 선팽창률이 2×10-6/℃∼11×10-6/℃이므로, 전극이 되는 도전체 부재의 선팽창률도 이 범위에 가까 운 것을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, since the general coefficient of linear expansion of the ceramics used as the dielectric layer is 2 × 10 −6 / ° C. to 11 × 10 −6 / ° C., it is preferable to use the one whose linear expansion coefficient of the conductor member serving as the electrode is also close to this range. Do.
[실시예]EXAMPLE
(시뮬레이션 1)(Simulation 1)
도 1에 나타내는 평행 평판형 플라즈마 처리 장치를 모델화하여, 시뮬레이션을 행하여 웨이퍼상의 전계 강도의 분포를 추정했다.The parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG. 1 was modeled, and simulation was performed to estimate the distribution of the electric field strength on the wafer.
A. 시뮬레이션 조건A. Simulation Conditions
전극막(23b, 23d)의 저항률 : 1.0×10-6ΩmResistivity of the
웨이퍼 W의 저항률 : 5.0×10-2ΩmResistivity of Wafer W: 5.0 × 10 −2 μm
플라즈마의 저항률 : 1.5Ωm Plasma Resistivity: 1.5Ωm
유전체층(22)의 비유전률 ε : 10 Dielectric constant ε of dielectric layer 22: 10
인가 전력 : 2㎾(주파수 40㎒, 100㎒의 2조건) Applied power: 2 ㎾ (2 conditions of frequency 40MHz, 100MHz)
상기의 조건에서, 이하의 각 실시예, 비교예에 따른 탑재대(2)의 탑재면에 탑재된 웨이퍼 W의 반경 방향의 전계 강도 분포를 시뮬레이션 했다.Under the above conditions, the electric field intensity distribution in the radial direction of the wafer W mounted on the mounting surface of the mounting table 2 according to the following Examples and Comparative Examples was simulated.
(실시예 1)(Example 1)
도 10(a)에 나타낸 바와 같이, 실시 형태 2에서 설명한 것과 마찬가지의 구성을 갖는 탑재대(2)에 대한 시뮬레이션을 행했다.As shown to Fig.10 (a), the mounting table 2 which has a structure similar to what was demonstrated in
여기서, 제 1 전극막(23b)의 직경 ΦC1=158㎜, 제 2 전극막(23d)은 내경 ΦC2=162㎜, 외경 ΦC3=298㎜, 유전체층의 직경 ΦD=158㎜로 했다.Here, the diameter Φ C1 = 158 mm of the
(실시예 2)(Example 2)
도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 실시 형태 1에서 설명한 것과 마찬가지의 구성을 갖는 탑재대(2)에 대한 시뮬레이션을 행했다.As shown in FIG. 10 (b), the mounting table 2 having the same configuration as that described in
여기서, 제 1 전극막(23b), 제 2 전극막(23d)의 사이즈는 실시예 1과 마찬가지로 하고, 유전체층(22)의 직경을 ΦD=240㎜로 했다.Here, the sizes of the
(비교예 1)(Comparative Example 1)
도 10(c)에 나타내는 바와 같이, 유전체층(22)이 매설되어 있지 않고, 정전 척(23)의 전극막(23b)이 분할되어 있지 않은 구성의 탑재대(2)에 대한 시뮬레이션을 행했다.As shown in FIG.10 (c), the mounting
(비교예 2)(Comparative Example 2)
도 10(d)에 나타내는 바와 같이, 유전체층(22)이 매설되어 있지만, 전극막(23b)이 분할되어 있지 않은 구성의 탑재대(2)에 대한 시뮬레이션을 행했다. 또, 유전체층(22)의 직경은 ΦD=160㎜로 했다.As shown in Fig. 10 (d), the mounting table 2 having the structure in which the
(비교예 3)(Comparative Example 3)
도 10(e)에 나타내는 바와 같이, 실시예 1이나 실시예 2와 마찬가지로 전극막(23b, 23d)이 분할되어 있지만, 유전체층(22)의 직경이 전극막(23b)보다 작으므로, 유전체층(22)의 바깥쪽 가장자리가 이간 영역(23c)의 안쪽 가장자리보다 안쪽에 위치하는 구성의 탑재대(2)에 대한 시뮬레이션을 행했다.As shown in Fig. 10E, the
여기서, 제 1 전극막(23b), 제 2 전극막(23d)의 사이즈는 실시예 1과 마찬가지로 하고, 유전체층(22)의 직경을 ΦD=100㎜로 했다.Here, the sizes of the
B. 시뮬레이션 결과B. Simulation Results
각 실시예, 비교예에서의 전계 강도 분포의 시뮬레이션 결과를 도 11에 나타낸다. 도 11(a)는 인가한 고주파의 주파수가 40㎒인 경우의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도 11(b)는 마찬가지로 주파수가 100㎒인 경우의 결과를 나타내고 있다. 각 그래프의 가로축은, 웨이퍼 W의 중앙을 「0」으로 한 경우의 반경 방향으로의 중앙으로부터의 거리[㎜]를 나타내고 있다. 세로축은, 「비전계 강도(=시뮬레이션의 결과 얻어진 각 위치에서의 전계 강도 E/모든 위치에서의 시뮬레이션 결과의 최대치 Emax)」를 나타내고 있다. 각 시뮬레이션 결과는, 실시예 1을 삼각(△)으로 플롯하고, 실시예 2를 역삼각(▼), 비교예 1을 마름모(◇), 비교예 2를 사각(■), 비교예 3을 원(●)으로 각각 플롯했다.The simulation result of the electric field intensity distribution in each Example and a comparative example is shown in FIG. Fig. 11A shows a simulation result when the applied high frequency frequency is 40 MHz. Similarly, Fig. 11B shows the result when the frequency is 100 MHz. The horizontal axis of each graph shows the distance [mm] from the center in the radial direction when the center of the wafer W is made "0". The vertical axis represents "electric field strength (= maximum field strength E max at each position obtained as a result of the simulation / simulation results at all positions)." Each simulation result plots Example 1 by a triangle (△), Example 2 by inverse triangle (▼), Comparative Example 1 by rhombus (◇), Comparative Example 2 by square (■), and Comparative Example 3 Plot each as (●).
시뮬레이션의 결과에 의하면, 유전체층(22)이 매설되어 있지 않은 비교예 1 에서는, 고주파가 40㎒, 100㎒인 어느 쪽의 조건에 대해서도 웨이퍼 W의 중앙 영역의 전계 강도가 최대가 되는 전계 강도 분포가 되었다(도 11(a), (b) (◇)). 또한, 유전체층(22)이 매설되어 있지만, 전극막(23b)이 분할되어 있지 않은 비교예 2(■)나, 전극막(23b, 23d)이 분할되어 있지만, 유전체층(22)의 직경이 전극막(23b)보다 작은 비교예 3(●)의 시뮬레이션 결과도, 비교예 1과 마찬가지로 웨이퍼 W의 중앙 영역의 전계 강도가 최대가 되는 전계 강도 분포가 되어 버리고 있다. 이 결과는, 웨이퍼 W와 유전체층(22) 사이에 정전 척의 전극막(23b)이 있음으로써, 유전체층(22)을 볼 수 없는 상태가 되며, 유전체층(22)에 의해 플라즈마의 전위를 낮추는 작용이 발휘될 수 없게 되어 버리는 것을 나타내고 있다고 말할 수 있다.According to the results of the simulation, in Comparative Example 1 in which the
이들 비교예에 대하여, 실시 형태 2에 상당하는 비교예 1의 시뮬레이션 결과에서는, 고주파의 주파수가 40㎒인 경우는, 웨이퍼 W 중앙으로부터의 거리가 120㎜ 전후인 바깥쪽 가장자리에 가까운 영역에서 전계 강도가 최대가 되는 전계 강도 분포가 되고 있다(도 11(a)의 (△)). 또한, 고주파의 주파수가 100㎒인 경우는, 웨이퍼 W의 중앙 영역과 웨이퍼 W 중앙으로부터의 거리가 100㎜ 전후인 바깥쪽 가장자리에 가까운 영역의 두 영역에서 전계 강도가 최대가 되고 있다(도 11(b)의 (△)). 또한, 실시 형태 1에 상당하는 실시예 2의 시뮬레이션 결과도, 각각의 주파수(40㎒, 100㎒)에서 실시예 1과 대략 같은 전계 분포가 되고 있다(도 11(a), (b)의 (▼)).For these comparative examples, in the simulation results of Comparative Example 1 corresponding to the second embodiment, when the frequency of the high frequency is 40 MHz, the electric field strength in the region near the outer edge where the distance from the center of the wafer W is about 120 mm Is the maximum electric field intensity distribution ((Δ) in Fig. 11 (a)). In addition, when the frequency of the high frequency is 100 MHz, the electric field strength is maximized in two regions, the center region of the wafer W and the region near the outer edge where the distance from the center of the wafer W is about 100 mm. () of b). In addition, the simulation result of Example 2 corresponding to
실시예 1, 2의 시뮬레이션 결과에서는, 비교예 1∼3에서 볼 수 있는 웨이퍼 W의 중앙 영역의 전계 강도만이 높아지는 전계 강도 분포는 볼 수 없다. 이는, 웨 이퍼 W와 유전체층(22) 사이에 정전 척의 전극막(23b)이 있어도, 이간 영역(23c)을 사이에 두고 하부 전극(21)에 매설된 유전체층(22)이 플라즈마로부터 볼 수 있도록 되며, 유전체층(22)이 매설된 영역의 플라즈마의 전위를 낮추는 작용을 발휘하는 것이 가능하게 되어 있는 것을 나타내고 있다고 생각할 수 있다.In the simulation results of Examples 1 and 2, the electric field intensity distribution in which only the electric field intensity of the center region of the wafer W seen in Comparative Examples 1 to 3 is increased is not seen. This is so that even if there is an
(실험 1)(Experiment 1)
(시뮬레이션 1)의 실시예 1, 2 및 비교예 2, 3에서 나타낸 것과 같은 구조를 갖는 탑재대(2)를 작성하고, 각 탑재대(2)의 구조의 차이점이 실제의 플라즈마 처리에 미치는 영향에 대하여 조사했다.The effect of the difference in the structure of each mounting table 2 on the actual plasma processing was created, and the mounting table 2 which has a structure as shown in Example 1, 2 of (Simulation 1), and Comparative Examples 2, 3 was created. Investigated.
A. 실험 방법A. Experimental Method
실험에서는, 도 1에 나타내는 평행 평판형 플라즈마 처리 장치에 도 10의 실시예 1, 2 및 비교예 2, 3에 나타낸 각 탑재대(2)를 끼워 넣은 것을 이용했다. 그리고, 레지스트막을 도포한 웨이퍼 W를 탑재대(2)의 탑재면에 탑재하고, 플라즈마를 발생시켜 레지스트막의 애싱 처리를 행했다. 처리 용기(11) 내의 압력은 0.7㎩(5mTorr), 처리 가스는 O2 가스(100sccm으로 공급), 플라즈마 생성용 고주파는 주파수 100㎒, 2㎾로 했다. 소정 시간 애싱 처리를 행한 후, 웨이퍼 W상의 소정의 측정점에 대하여 레지스트막의 막 두께를 측정하고, 단위 시간당 애싱 속도를 산출했다.In the experiment, those in which the mounting tables 2 shown in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 and 3 of FIG. 10 were inserted into the parallel plate type plasma processing apparatus shown in FIG. 1 were used. And the wafer W which apply | coated the resist film was mounted on the mounting surface of the mounting table 2, plasma was produced and the ashing process of the resist film was performed. The pressure in the
B. 실험 결과B. Experimental Results
도 12는 웨이퍼 W상의 각 측정점에서 실험 결과로부터 산출한 애싱 속도를 플롯한 결과를 나타내고 있다. 도 12(a), (b)는 비교예 2, 비교예 3의 탑재대(2)에 대한 실험 결과를 각각 나타내고, 도 12(c), (d)는 실시예 1, 실시예 2의 탑재대(2)에 대한 실험 결과를 각각 나타내고 있다. 여기서 각 그래프의 가로축은, 도 10(a)에 나타낸 방향으로 좌표축을 설정한 경우에서, X축 방향(도면을 따라 좌우 방향, 우측을 정으로 함) 및, Y축 방향(도면을 따라 자기 앞에서 안쪽의 방향, 안쪽을 정으로 함)으로의 웨이퍼 W의 중앙으로부터의 거리[㎜]를 나타내고 있다. 또한, 세로축은 애싱 속도[㎚/min]를 나타내고 있다. 각 실험 결과에 대하여, X축 방향의 애싱 속도를 마름모(◆)로 플롯하고, Y축 방향을 삼각(△)으로 플롯하고 있다. 또한, 그래프 중에 기재한 숫자는, 각 실험 조건에서의 애싱 속도의 평균치와, 이 평균치에 대한 실험 결과의 상대적인 변화폭[%]을 나타내고 있다.FIG. 12 shows the results of plotting the ashing speed calculated from the experimental results at each measurement point on the wafer W. FIG. 12 (a) and 12 (b) show the experimental results for the mounting table 2 of Comparative Example 2 and Comparative Example 3, respectively. FIGS. 12 (c) and 12 (d) show the mounting of Example 1 and Example 2. FIG. The experimental results for the table 2 are shown, respectively. Here, in the case where the coordinate axis is set in the direction shown in Fig. 10 (a), the horizontal axis of each graph is the X-axis direction (left and right directions along the drawing, and the right side is positive), and the Y-axis direction (in front of itself along the drawings). The distance [mm] from the center of the wafer W to the inner direction and the inner side is defined. In addition, the vertical axis | shaft has shown the ashing speed [nm / min]. For each experimental result, the ashing speed in the X-axis direction is plotted with a rhombus and the Y-axis direction is plotted with a triangular (Δ). In addition, the number described in the graph has shown the average value of the ashing speed in each experimental condition, and the relative change width [%] of the experimental result with respect to this average value.
실험 결과에 의하면, 모든 조건(비교예 2, 비교예 3, 실시예 1, 실시예 2)에서, X축과 Y축의 축 방향의 차이에 따른 애싱 속도의 차이는 볼 수 없고, 애싱 속도는 웨이퍼 W의 중앙에 대하여 직경 방향으로 대칭적인 분포가 되었다. 도 12(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 비교예 2, 비교예 3의 실험 결과에서는, 웨이퍼 W의 중앙 영역의 애싱 속도가 최대가 되는 분포가 되었다. 이는, 전극막(23b)이 분할되어 있지 않고 이간 영역(23c)이 형성되어 있지 않음으로써 플라즈마로부터 유전체층(22)을 볼 수 없는 상태가 되며, 유전체층(22)에 의해 플라즈마의 전위를 낮추는 작용이 발휘되지 않았기 때문이라고 말할 수 있다.According to the experimental results, under all conditions (Comparative Example 2, Comparative Example 3, Example 1, Example 2), the difference in the ashing speed due to the difference in the axial direction between the X axis and the Y axis is not seen, and the ashing speed is measured in the wafer. There was a symmetrical distribution in the radial direction with respect to the center of W. As shown to Fig.12 (a), (b), in the experiment result of the comparative example 2 and the comparative example 3, the ashing speed of the center area | region of the wafer W became the largest distribution. This is because the
이에 대하여 실시예 1, 실시예 2의 실험 결과에서는, 도 12(c), (d)에 나타내는 바와 같이 웨이퍼 W의 중앙 영역에 애싱 속도의 피크는 볼 수 없다. 또한, 애싱 속도의 변화폭도 비교예 2나 비교예 3(27.6%∼28.5%)과 비교해 대략 절반으로 저하하고 있다(12.7%∼14.7%). 이는, 상기 각 실시예에 대한 전계 강도 분포의 시뮬레이션 결과와도 경향이 일치하고 있으며, 웨이퍼 W와 유전체층(22) 사이에 정전 척의 전극막(23b)이 있어도, 이간 영역(23c)을 사이에 두고 하부 전극(21)에 매설된 유전체층(22)이 플라즈마로부터 볼 수 있도록 되며, 유전체층(22)이 매설된 영역의 플라즈마의 전위를 낮추는 작용이 발휘되고, 유전체층(22)의 효과가 발휘되고 있지 않은 경우에는 산 형상이 되어 버리는 전계 강도 분포의 피크를 평탄화할 수 있었던 결과라고 말할 수 있다. 또한, 이러한 효과를 얻을 수 있는 조건은 시뮬레이션이나 실험에서 예시한 주파수의 고주파 전력을 인가한 경우에 한정되지 않는다. 예컨대, 주파수가 13㎒나 27㎒인 고주파 전력을 인가한 경우이더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.In contrast, in the experimental results of Examples 1 and 2, the peak of the ashing speed cannot be seen in the center region of the wafer W as shown in Figs. 12 (c) and (d). Moreover, the change width of the ashing speed is also reduced by approximately half compared with Comparative Example 2 or Comparative Example 3 (27.6% to 28.5%) (12.7% to 14.7%). This tends to coincide with the simulation results of the electric field intensity distribution for each of the above-described embodiments. Even if there is an
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 종단 측면도,BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The longitudinal side view which shows an example of the plasma processing apparatus provided with the mounting base which concerns on
도 2는 실시 형태 1에 따른 탑재대의 일례를 나타내는 종단 측면도,2 is a vertical side view showing an example of the mounting table according to the first embodiment;
도 3은 정전 척의 전극막의 형상이나, 플라즈마의 전위를 낮추기 위한 유전체층의 형상 등을 설명하기 위한 설명도,3 is an explanatory diagram for explaining the shape of an electrode film of an electrostatic chuck, the shape of a dielectric layer for lowering the potential of plasma, and the like;
도 4는 실시 형태에 따른 탑재대의 작용을 설명하기 위한 설명도,4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the mounting table according to the embodiment;
도 5는 실시 형태 1에 따른 탑재대의 변형예를 나타내는 설명도,5 is an explanatory diagram showing a modification of the mounting table according to the first embodiment;
도 6은 실시 형태 2에 따른 탑재대의 일례를 나타내는 종단 측면도,6 is a longitudinal side view showing an example of the mounting table according to the second embodiment;
도 7은 유전체층을 복수 단 적층한 탑재대의 일례를 나타내는 설명도,7 is an explanatory diagram showing an example of a mounting table in which a plurality of dielectric layers are laminated;
도 8은 실시 형태에 따른 전극막의 변형예를 설명하기 위한 설명도,8 is an explanatory diagram for illustrating a modification of the electrode film according to the embodiment;
도 9는 실시 형태에 따른 유전체층의 변형예를 설명하기 위한 설명도,9 is an explanatory diagram for explaining a modification of the dielectric layer according to the embodiment;
도 10은 전계 강도 분포의 시뮬레이션을 행한 각 탑재대의 구성을 나타내는 종단 측면도,10 is a vertical side view showing the configuration of each mounting table in which the electric field intensity distribution is simulated;
도 11은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실시예의 결과를 나타내는 특성도,11 is a characteristic diagram showing a result of an example performed to confirm the effect of the present invention;
도 12는 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 실시예의 결과를 나타내는 특성도,12 is a characteristic diagram showing a result of an example performed to confirm the effect of the present invention;
도 13은 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치의 종래예를 설명하기 위한 설명도이다.It is explanatory drawing for demonstrating the prior art example of the plasma processing apparatus provided with the mounting table.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
PZ : 플라즈마 W : 웨이퍼PZ: Plasma W: Wafer
1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 탑재대1
9 : 플라즈마 처리 장치 11 : 처리 용기9
11a : 상부실 11b : 하부실11a:
12 : 배기구 13 : 배기관12
14 : 배기 장치 15 : 반입출구14
16 : 게이트 밸브 17 : 지지 케이스16
18 : 배플판 21 : 하부 전극18
21a : 지지대 22 : 유전체층21a: support 22: dielectric layer
22a : 제 1 유전체층 22b : 제 2 유전체층22a: first
23 : 정전 척 23a : 절연막23
23b : 전극막(제 1 전극막) 23c : 이간 영역(제 1 이간 영역)23b: electrode film (first electrode film) 23c: separation region (first separation region)
23d : 전극막(제 2 전극막) 23e : 제 2 이간 영역23d: electrode film (second electrode film) 23e: second separation region
23f : 제 3 전극막 24 : 절연 부재23f: third electrode film 24: insulating member
25 : 관통 구멍 26 : 냉매 유로25 through
27 : 가스 유로 28 : 포커스 링27: gas passage 28: focus ring
31 : 상부 전극 32 : 가스 공급 구멍31
33 : 가스 도입관 35 : 처리 가스 공급원33
41a : 고주파 전원(제 1 고주파 전원)41a: High frequency power supply (first high frequency power supply)
41b : 고주파 전원(제 2 고주파 전원)41b: high frequency power supply (second high frequency power supply)
42a, 42b : 정합기 43a, 43b : 고임피던스 회로42a, 42b:
44 : 스위치 45 : 저항44
46 : 고압 직류 전원 47a, 47b : 멀티폴 링 자석46: high
91 : 하부 전극 92 : 상부 전극91: lower electrode 92: upper electrode
93 : 고주파 전원 94 : 유전체층93: high frequency power supply 94: dielectric layer
95 : 정전 척 96 : 전극막95: electrostatic chuck 96: electrode film
97 : 고압 직류 전원97: high voltage DC power
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