WO2018163935A1 - ウエハ支持台 - Google Patents

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WO2018163935A1
WO2018163935A1 PCT/JP2018/007542 JP2018007542W WO2018163935A1 WO 2018163935 A1 WO2018163935 A1 WO 2018163935A1 JP 2018007542 W JP2018007542 W JP 2018007542W WO 2018163935 A1 WO2018163935 A1 WO 2018163935A1
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wafer
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朋大 高橋
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日本碍子株式会社
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    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks

Definitions

  • the present invention relates to a wafer support.
  • Patent Document 1 discloses, as this type of wafer support, a circular RF electrode and an annular RF electrode embedded in a ceramic base so that the depths from the wafer mounting surface are different from each other. It is disclosed. A flat plate upper electrode is disposed at a position facing the wafer placement surface of the wafer support. Then, plasma is generated by applying high-frequency power between the parallel plate electrodes composed of the plate upper electrode and the RF electrodes of the wafer support. Patent Document 1 describes that when plasma is generated, the plasma density distribution can be satisfactorily controlled by applying different high-frequency powers to the circular conducting RF electrode and the annular RF electrode.
  • the distance between the flat plate upper electrode and the circular RF electrode and the distance between the flat plate upper electrode and the annular RF electrode are different, and the dielectric between the wafer mounting surface and the circular RF electrode.
  • the thickness of the layer (ceramic substrate) and the thickness of the dielectric layer between the wafer mounting surface and the annular RF electrode are also different. Therefore, it has been difficult to control the plasma density distribution well.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to make it possible to easily control the density distribution of plasma.
  • the wafer support of the present invention employs the following configuration.
  • the wafer support of the present invention is A wafer support base in which an RF electrode and a heater electrode are embedded in this order from the wafer mounting surface side inside a disk-shaped ceramic substrate having a wafer mounting surface,
  • the RF electrode is constituted by a plurality of RF zone electrodes formed for each zone on the same plane,
  • the plurality of RF zone electrodes and the heater electrode are respectively independent of a plurality of RF zone electrode conductors and heater electrode conductors provided on the outside of the surface of the ceramic substrate opposite to the wafer mounting surface. It is connected, Is.
  • the plurality of RF zone electrodes and heater electrodes are independent of the plurality of RF zone electrode conductors and heater electrode conductors provided outside the surface of the ceramic substrate opposite to the wafer mounting surface. Connected. Therefore, different high frequency power can be supplied for each RF zone electrode, and the plasma density distribution can be controlled well.
  • the RF electrode is composed of a plurality of RF zone electrodes formed for each zone on the same plane. For this reason, the distance between the flat plate upper electrode disposed above the wafer support and each RF zone electrode is the same, and the thickness of the ceramic substrate (dielectric layer) between the wafer mounting surface and each RF zone electrode is the same. The thickness is the same. Therefore, it is possible to easily control the plasma density distribution to be good.
  • the shape and number of RF zone electrodes can be determined arbitrarily.
  • the RF electrode includes, as the plurality of RF zone electrodes, a circular electrode concentric with the ceramic substrate, or an electrode obtained by dividing the circular electrode into a plurality of parts, and further outside the circular electrode.
  • the ceramic base and one or more concentric annular electrodes or an electrode obtained by dividing at least one of the annular electrodes into a plurality of parts may be included. Since the density distribution of the plasma is often different between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the ceramic substrate, the circular electrode (or electrode obtained by dividing the circular electrode into a plurality of portions) and one or more circular electrodes (or circular electrodes) Is preferably divided into a plurality of divided electrodes).
  • the RF zone electrode may be provided with a circular electrode concentric with the ceramic substrate, and one or more annular electrodes concentric with the ceramic substrate outside the circular electrode.
  • a pair of semicircular electrodes obtained by dividing a ceramic base and a concentric circular electrode into halves, and one or more annular electrodes concentric with the ceramic base may be provided outside both the semicircular electrodes.
  • the annular electrode may be divided into a plurality.
  • the wafer support of the present invention includes a hollow ceramic shaft joined to a central region of the surface of the ceramic base opposite to the wafer mounting surface, and the plurality of RF zone electrode conductors and heater electrodes A conductor is disposed inside the ceramic shaft, and among the plurality of RF zone electrodes, the one provided at a position outside the central region where the ceramic shaft is projected onto the ceramic substrate is the RF zone electrode corresponding to itself.
  • the jumper may be provided on a plane that is farther from the wafer mounting surface than the plane on which the RF electrode is provided, inside the ceramic substrate.
  • the RF zone electrode of the position remove
  • two or more RF zone electrodes among the plurality of RF zone electrodes are provided at positions deviating from the central region, and the jumpers provided for the two or more RF zone electrodes are provided on the same plane. It may be done.
  • the thickness of the ceramic substrate is reduced compared to the case where each jumper is provided at a different depth.
  • the jumper may be provided on the same plane as the heater electrode in a non-contact state with the heater electrode. In this way, the thickness of the ceramic substrate can be reduced.
  • the heater electrode is composed of a plurality of heater zone electrodes that are the same as or different from the number of the RF zone electrodes, and the heater electrode conductor is provided on each of the plurality of heater zone electrodes. You may be comprised by the conductor for heater zone electrodes connected independently. In this way, since different electric power can be supplied for each heater zone electrode, variations in film forming property for each zone can be compensated and adjusted by adjusting the heater temperature.
  • at least one heater zone electrode may be arranged in a gap between the RF zone electrodes when the ceramic substrate is viewed from the wafer mounting surface. When the RF power to be applied is increased, it is advantageous to increase the gap interval to suppress RF interference.
  • the plasma density decreases in the gap portion where no RF electrode exists, and the in-plane plasma density becomes nonuniform. There is. Therefore, by arranging the heater zone electrode in the gap region, it is possible to compensate and adjust the film forming variation caused by the nonuniformity of the plasma density by adjusting the temperature distribution, that is, the heater temperature.
  • the plurality of RF zone electrodes and the plurality of heater zone electrodes may be arranged to coincide with each other when the ceramic substrate is viewed from the wafer mounting surface. If it carries out like this, each RF zone electrode can be individually temperature-controlled by the heater zone electrode corresponding to it.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a plasma generator 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. BB sectional drawing of FIG.
  • FIG. The perspective view which shows arrangement
  • FIG. The perspective view which shows arrangement
  • FIG. 1 is a perspective view of the plasma generator 10
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. FIG.
  • the plasma generator 10 includes a wafer support 20 and an upper electrode 50.
  • the wafer support 20 is used to support and heat a wafer W that is subjected to CVD or etching using plasma, and is attached to the inside of a semiconductor process chamber (not shown).
  • the wafer support 20 includes a ceramic base 22 and a hollow ceramic shaft 29.
  • the ceramic substrate 22 is a disk-shaped member made of ceramic (for example, made of alumina or aluminum nitride) as shown in FIG.
  • the ceramic substrate 22 includes a wafer placement surface 22a on which the wafer W can be placed.
  • a ceramic shaft 29 is joined to the center of the surface (back surface) 22b of the ceramic base 22 opposite to the wafer mounting surface 22a.
  • the RF electrode 23, the jumper 27, and the heater electrode 30 are embedded in the ceramic base 22 so as to be separated from each other.
  • the RF electrode 23, the jumper 27, and the heater electrode 30 are embedded in this order from the side closer to the wafer mounting surface 22a.
  • the RF electrode 23 is provided in parallel to the wafer placement surface 22a (including the case of being substantially parallel, the same applies hereinafter).
  • the RF electrode 23 includes a first RF zone electrode 24 provided in a zone inside a circle 21 (see FIG. 3) having a predetermined radius (here, half or more of the radius of the ceramic substrate 22) from the center of the ceramic substrate 22, and the circle. 21 and a second RF zone electrode 25 provided in the outer zone.
  • the first RF zone electrode 24 is a circular electrode that is concentric with the ceramic substrate 22.
  • the second RF zone electrode 25 is an annular electrode that is provided outside the first RF zone electrode 24 and is concentric with the ceramic substrate 22.
  • the first RF zone electrode 24 is provided so as to overlap with a circular central region 22c (a two-dot chain line in FIGS. 2 and 3) in which the ceramic shaft 29 is projected onto the ceramic base 22, but the second RF zone electrode 25 is , Provided at a position deviating from the central region 22c.
  • the first and second RF zone electrodes 24 and 25 are both made of a conductive mesh sheet.
  • the first RF zone electrode 24 has an electrode terminal 24a connected to the center of the back surface.
  • the electrode terminal 24 a is provided so as to be exposed to the outside from the back surface 22 b of the ceramic substrate 22.
  • the first RF zone electrode 24 is connected to the first RF zone electrode conductor 34 via the electrode terminal 24a.
  • the first RF zone electrode conductor 34 is connected to the first AC power supply 44 through the hollow interior of the ceramic shaft 29 and the lower opening.
  • the second RF zone electrode 25 is connected to the second RF zone electrode conductor 35 corresponding to itself (second RF zone electrode 25) via a jumper 27.
  • the upper ends of the cylindrical internal terminals 25a and 25a are connected to two points slightly deviated from the diameter direction on the back surface of the second RF zone electrode 25.
  • the jumper 27 is a conductive and belt-like mesh sheet parallel to the wafer mounting surface 22 a, and the electrode terminal 24 a and the first RF zone electrode conductor between the RF electrode 23 and the heater electrode 30 in the ceramic substrate 22. 34 is arranged so as not to interfere with.
  • the jumper 27 has an electrode terminal 27a connected to the center of the back surface.
  • the electrode terminal 27 a is provided so as to be exposed to the outside from the back surface 22 b of the ceramic substrate 22.
  • the jumper 27 is connected to the second RF zone electrode conductor 35 through the electrode terminal 27a.
  • the second RF zone electrode conductor 35 is connected to the second AC power supply 45 through the hollow interior of the ceramic shaft 29 and the lower opening.
  • the heater electrode 30 is provided in parallel with the wafer placement surface 22a.
  • the heater electrode 30 is within a circle having a diameter slightly smaller than the diameter of the ceramic substrate 22, and one of the two electrode terminals 30a and 30b disposed near the center of the circle is within the circle.
  • the coil is wired to the other electrode terminal 30b in the manner of one-stroke writing over almost the entire surface.
  • Each electrode terminal 30a, 30b is connected to the power supply 48 via the wiring members 38, 38 (heater electrode conductor).
  • the material of the RF electrode 23, the jumper 27, and the heater electrode 30 may be the same or different. Although it will not specifically limit if it has electroconductivity as a material, For example, Mo, W, Nb, Mo compound, W compound, or Nb compound is mentioned. Among these, those having a small difference in thermal expansion coefficient from the ceramic substrate 22 are preferable.
  • the ceramic shaft 29 is a cylindrical member made of the same ceramic as the ceramic substrate 22.
  • the upper end surface of the ceramic shaft 29 is joined to the back surface 22b of the ceramic base 22 by diffusion bonding or TCB (Thermalcompressionbonding).
  • TCB refers to a known method in which a metal bonding material is sandwiched between two members to be bonded, and the two members are pressure bonded while heated to a temperature equal to or lower than the solidus temperature of the metal bonding material.
  • the upper electrode 50 is fixed to an upper position (for example, a ceiling surface of a chamber not shown) facing the wafer mounting surface 22a of the ceramic substrate 22.
  • the upper electrode 50 is connected to the ground.
  • the plasma generator 10 is placed in a chamber (not shown), and the wafer W is placed on the wafer placement surface 22a. Then, high frequency power is supplied from the first AC power supply 44 to the first RF zone electrode 24, and high frequency power is supplied from the second AC power supply 45 to the second RF zone electrode 25. By doing so, plasma is generated between the parallel plate electrodes composed of the upper electrode 50 and the RF electrode 23 embedded in the ceramic substrate 22, and the wafer W is subjected to CVD film formation or etching using the plasma.
  • the temperature of the wafer W is obtained based on a detection signal of a thermocouple (not shown), and the voltage applied to the heater electrode 30 is controlled so that the temperature becomes a set temperature (for example, 350 ° C. or 300 ° C.).
  • the first and second RF zone electrodes 24 and 25 have different high frequency powers (for example, different wattage powers at the same frequency, different wattage powers at different frequencies, or different frequencies). Different wattage power, etc.) can be supplied, and the plasma density distribution can be well controlled.
  • the first and second RF zone electrodes 24 and 25 are formed on the same plane. Therefore, the distance between the upper electrode 50 disposed above the wafer support 20 and each RF zone electrode 24, 25 is the same, and the ceramic between the wafer mounting surface 22a and each RF zone electrode 24, 25 is the same.
  • the substrate 22 has the same thickness (the thickness of the dielectric layer). Therefore, it is possible to easily control the plasma density distribution to be good.
  • the RF electrode 23 is connected to the inner peripheral circular electrode (first RF zone electrode 24) and the outer peripheral side as described above. It is preferable to divide it into an annular electrode (second RF zone electrode 25).
  • the second RF zone electrode 25 deviated from the central region 22 c where the ceramic shaft 29 is projected on the ceramic base 22 is wired to the RF zone electrode conductor 35 corresponding to the second RF zone electrode 25 using the jumper 27. be able to.
  • the RF electrode 23 is configured by the first and second RF zone electrodes 24 and 25 on the same plane, but the RF electrode may be configured by three or more RF zone electrodes on the same plane.
  • FIG. 5 shows an example in which the RF electrode 123 is composed of first to third RF zone electrodes 124 to 126 on the same plane.
  • the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the wiring members 38 and 38 and the power source 48 of the heater 30 are omitted.
  • the first RF zone electrode 124 is a circular electrode concentric with the ceramic base 22, and the second and third RF zone electrodes 125 and 126 are circular electrodes concentric with the ceramic base 22.
  • the first RF zone electrode 124 is provided so as to overlap with a circular central region 22 c (a two-dot chain line in FIGS. 2 and 3) in which the ceramic shaft 29 is projected onto the ceramic base 22.
  • the first RF zone electrode 124 is connected to the first RF zone electrode conductor 134 via the electrode terminal 124 a connected to the center of the back surface, and is further connected to the first AC power supply 144.
  • the second and third RF zone electrodes 125 and 126 are provided at positions away from the central region 22c.
  • the second RF zone electrode 125 is connected to the jumper 127 via two internal terminals 125a.
  • the jumper 127 is connected to the second RF zone electrode conductor 135 via the electrode terminal 127a and further connected to the second AC power source 145.
  • the third RF zone electrode 126 is connected to the jumper 128 via two internal terminals 126a.
  • the jumper 128 is connected to the third RF zone electrode conductor 136 via the electrode terminal 128a and further connected to the third AC power source 146. Yes.
  • the two jumpers 127 and 128 are provided on the same plane.
  • the plane on which the two jumpers 127 and 128 are provided is located between the plane on which the RF electrode 123 is provided and the plane on which the heater electrode 30 is provided.
  • the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the plasma density distribution can be controlled better.
  • the jumpers 127 and 128 are provided on the same plane, the thickness of the ceramic base 22 is reduced compared to the case where the jumpers 127 and 128 are provided at different depths. When the thickness of the ceramic substrate 22 is reduced, the heat capacity thereof is reduced, so that the temperature adjustment of the ceramic substrate 22 and thus the temperature of the wafer can be quickly performed.
  • the jumper 27 and the heater electrode 30 are provided at different depths of the ceramic base 22, but the jumper 27 and the heater electrode 30 are on the same plane in the ceramic base 22 as shown in FIG. It may be provided.
  • the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the wiring members 38 and 38 and the power supply 48 of the heater 30 are omitted. In this way, the thickness of the ceramic substrate 22 can be further reduced.
  • the heater electrode 130 of FIG. 7 includes a first heater zone electrode 131 provided in a circular zone inside a circle 133 having a predetermined radius (for example, half or more of the radius of the ceramic substrate 22) from the center of the ceramic substrate 22,
  • the second heater zone electrode 132 is provided in the annular zone outside the circle 133.
  • the first heater zone electrode 131 consists of one electrode terminal 131a of the two electrode terminals 131a and 131b arranged near the center of the ceramic substrate 22 and the other electrode terminal in the manner of one stroke over almost the entire surface of the circular zone.
  • a coil is wired up to 131b.
  • Each electrode terminal 131a, 131b is connected to the 1st power supply 141 via the wiring member.
  • the second heater zone electrode 132 extends from one electrode terminal 132a of the two electrode terminals 132a and 132b disposed near the center of the ceramic substrate 22 to the annular zone and then substantially the entire surface of the annular zone.
  • the coil is wired in the manner of one stroke, and returned to the other electrode terminal 132b.
  • Each electrode terminal 132a, 132b is connected to the 2nd power supply 142 via the wiring member.
  • the first and second RF zones when the ceramic substrate 22 is viewed from the wafer mounting surface 22a may be disposed in the gap G between the electrodes 24 and 25.
  • the RF power to be applied is increased, it is advantageous to reduce the RF interference by increasing the gap G.
  • the plasma density is reduced in the gap G where the RF electrode is not present, and the in-plane plasma density is reduced. May be uniform.
  • the first RF zone electrode 24 is the first when the ceramic substrate 22 is viewed from the wafer mounting surface W as shown in FIG.
  • the first heater zone electrode 131 may be arranged so that the second RF zone electrode 25 coincides with the second heater zone electrode 132. In this way, the temperature of each of the RF zone electrodes 24 and 25 can be individually controlled by the heater zone electrodes 131 and 132 corresponding thereto.
  • the RF electrode 23 is composed of the first RF zone electrode 24 that is a circular electrode and the second RF zone electrode 25 that is an annular electrode, but the second RF zone electrode 25 that is an annular electrode is divided into a plurality of parts.
  • an AC power supply may be individually connected to each divided electrode, or the first RF zone electrode 24 that is a circular electrode may be divided into a plurality of parts and an AC power supply may be individually connected to each divided electrode.
  • FIG. 10 illustrates a case where the second RF zone electrode 25 constituting the RF electrode 23 is divided into three arc-shaped electrodes 251 to 253.
  • FIG. 11 illustrates a case where the second RF zone electrode 25 constituting the RF electrode 23 is divided into three arc-shaped electrodes 251 to 253 and the first RF zone electrode 24 is further divided into two semicircular electrodes 241 and 242. .
  • the two internal terminals 25a, 25a for connecting the second RF zone electrode 25 and the jumper 27 are provided at positions slightly deviated from the diameter of the ceramic base 22, but are provided on the diameter of the ceramic base 22. Also good. In that case, as shown in FIG. 12, the jumper 27 may be bent so that the jumper 27 does not interfere with the electrode terminal 24a.
  • the second RF zone electrode 25 and the jumper 27 are connected via the internal terminals 25a and 25a. However, even if the second RF zone electrode 25 and the jumper 27 are connected via the single internal terminal 25a. Good. In this way, the length of the jumper 27 can be made to be the same length (shortened) as the radius of the ceramic substrate 22.
  • the first and second RF zone electrodes 24 and 25 and the jumper 27 are all formed of a conductive mesh sheet.
  • the first and second RF zone electrodes 24 and 25 and the jumper 27 are not particularly limited to the mesh sheet.
  • a sheet (such as a metal foil) may be used.
  • the wafer W may be attracted to the wafer mounting surface 22a by applying a voltage to the RF electrode 23.
  • an electrostatic electrode may be further embedded in the ceramic substrate 22, and the wafer W may be attracted to the wafer mounting surface 22a by applying a voltage to the electrostatic electrode.
  • the method for manufacturing the wafer support 20 is not particularly limited thereto, and the wafer support 20 is formed by another known manufacturing method. It may be manufactured.
  • the wafer support 20 may be manufactured according to the manufacturing method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-89694.
  • the present invention can be used when plasma processing a wafer.
  • Plasma generator 20 Wafer support, 21 yen, 22 Ceramic substrate, 22a Wafer mounting surface, 22b Back surface, 22c Central region, 23 RF electrode, 24 1st RF zone electrode, 24a electrode terminal, 25 2nd RF zone electrode, 25a internal terminal, 27 jumper, 27a electrode terminal, 29 ceramic shaft, 30 heater electrode, 30a, 30b electrode terminal, 34 first RF zone electrode conductor, 35 second RF zone electrode conductor, 38 wiring member, 44 first AC power supply 45 second AC power supply, 48 power supply, 50 upper electrode, 123 RF electrode, 124 first RF zone electrode, 124a electrode terminal, 125 second RF zone electrode, 125a internal terminal, 126 third RF zone electrode, 126a internal terminal, 127, 128 , 127a, 128a electrode terminal, 130 heater electrode, 131 first heater zone electrode, 131a, 131b electrode terminal, 132 second heater zone electrode, 132a, 132b electrode terminal, 133 yen, 134 first RF zone electrode conductor, 135 2

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Abstract

ウエハ支持台20は、ウエハ載置面22aを有する円板状のセラミック基体22の内部にRF電極23とヒータ電極30とがウエハ載置面22a側からこの順に埋設されたものである。RF電極23は、同一平面上のゾーンごとに形成された複数のRFゾーン電極24,25によって構成されている。複数のRFゾーン電極24,25及びヒータ電極30は、セラミック基体22の裏面22bの外側に設けられた複数のRFゾーン電極用導体34,35及び配線部材38,38にそれぞれ独立して接続されている。

Description

ウエハ支持台
 本発明は、ウエハ支持台に関する。
 ウエハ支持台としては、ウエハ載置面を有する円板状のセラミック基体の内部にRF電極とヒータ電極とがウエハ載置面側からこの順に埋設されたものが知られている。例えば、特許文献1には、この種のウエハ支持台として、セラミックス基体内においてウエハ搭載面からの深さが互いに異なるように埋設されている円形状RF電極及び円環状RF電極を備えたものが開示されている。このウエハ支持台のウエハ載置面に対向する位置には平板上部電極が配置される。そして、その平板上部電極とウエハ支持台の両RF電極とからなる平行平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる。特許文献1には、プラズマを発生させる際に、円形状導RF電極と円環状RF電極にそれぞれ異なる高周波電力を印加することによってプラズマの密度分布を良好にコントロールできると説明されている。
特許第5896595号公報
 しかしながら、プラズマを発生させる際、平板上部電極と円形状RF電極との距離及び平板上部電極と円環状RF電極との距離が異なるし、ウエハ載置面と円形状RF電極との間の誘電体層(セラミック基体)の厚さとウエハ載置面と円環状RF電極との間の誘電体層の厚さも異なる。そのため、プラズマの密度分布を良好にコントロールするのが難しかった。
 本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、プラズマの密度分布を容易にコントロールできるようにすることを目的の一つとする。
上述した目的の少なくとも1つを達成するため、本発明のウエハ支持台は以下の構成を採用した。
 すなわち、本発明のウエハ支持台は、
 ウエハ載置面を有する円板状のセラミック基体の内部にRF電極とヒータ電極とが前記ウエハ載置面側からこの順に埋設されたウエハ支持台であって、
 前記RF電極は、同一平面上のゾーンごとに形成された複数のRFゾーン電極によって構成され、
 前記複数のRFゾーン電極及び前記ヒータ電極は、前記セラミック基体の前記ウエハ載置面とは反対側の面の外側に設けられた複数のRFゾーン電極用導体及びヒータ電極用導体にそれぞれ独立して接続されている、
 ものである。
 このウエハ支持台では、複数のRFゾーン電極及びヒータ電極は、セラミック基体のウエハ載置面とは反対側の面の外側に設けられた複数のRFゾーン電極用導体及びヒータ電極用導体にそれぞれ独立して接続されている。そのため、RFゾーン電極ごとに異なる高周波電力を供給することができ、プラズマの密度分布を良好にコントロールすることができる。ここで、RF電極は、同一平面上のゾーンごとに形成された複数のRFゾーン電極によって構成されている。そのため、ウエハ支持台の上方に配置される平板上部電極と各RFゾーン電極との距離はすべて同じであり、ウエハ載置面と各RFゾーン電極との間のセラミック基体の厚さ(誘電体層の厚さ)もすべて同じである。そのため、プラズマの密度分布を良好になるように容易にコントロールすることができる。なお、RFゾーン電極の形状や数は任意に決定することができる。
 本発明のウエハ支持台において、前記RF電極は、前記複数のRFゾーン電極として、前記セラミック基体と同心円状の円形電極か前記円形電極を複数に分割した電極を含み、更に、前記円形電極の外側に前記セラミック基体と同心円の1以上の円環電極か前記円環電極の少なくとも1つを複数に分割した電極とを含むようにしてもよい。セラミック基体の内周部分と外周部分とではプラズマの密度分布が異なることが多いため、このように円形電極(又は円形電極を複数に分割した電極)と1以上の円環電極(又は円環電極を複数に分割した電極)とに分けることが好ましい。例えば、RFゾーン電極として、セラミック基体と同心円状の円形電極と、その円形電極の外側にセラミック基体と同心円の1以上の円環電極を設けてもよい。あるいは、セラミック基体と同心円状の円形電極を半分に分けた一対の半円形電極と、その両半円形電極の外側にセラミック基体と同心円の1以上の円環電極を設けてもよい。あるいは、円環電極を複数に分割してもよい。
 本発明のウエハ支持台は、前記セラミック基体の前記ウエハ載置面とは反対側の面の中央領域に接合された中空のセラミックシャフトを備え、前記複数のRFゾーン電極用導体及び前記ヒータ電極用導体は前記セラミックシャフトの内部に配置され、前記複数のRFゾーン電極のうち前記セラミック基体に前記セラミックシャフトを投影した中央領域から外れた位置に設けられたものは、自身に対応する前記RFゾーン電極用導体とジャンパを介して接続され、前記ジャンパは、前記セラミック基体の内部であって前記RF電極が設けられた平面よりも前記ウエハ載置面から離れた平面上に設けられていてもよい。こうすれば、セラミック基体の中央領域から外れた位置のRFゾーン電極については、ジャンパを利用してそのRFゾーン電極に対応するRFゾーン電極用導体に配線することができる。この場合、前記複数のRFゾーン電極のうち2以上のRFゾーン電極が前記中央領域から外れた位置に設けられており、前記2以上のRFゾーン電極ごとに設けられる前記ジャンパは同一平面上に設けられていてもよい。こうすれば、各ジャンパを異なる深さに設けた場合に比べてセラミック基体の厚さが薄くなる。セラミック基体の厚さが薄くなると、その熱容量が小さくなるため、セラミック基体の温度調整ひいてはウエハの温度調整を迅速に行うことができる。また、前記ジャンパは、前記ヒータ電極と同一平面に前記ヒータ電極と非接触な状態で設けられていてもよい。こうすれば、セラミック基体の厚さを薄くすることができる。
 本発明のウエハ支持台において、前記ヒータ電極は、前記RFゾーン電極の数と同数又は異なる数の複数のヒータゾーン電極によって構成され、前記ヒータ電極用導体は、前記複数のヒータゾーン電極のそれぞれに独立して接続されるヒータゾーン電極用導体によって構成されていてもよい。こうすれば、ヒータゾーン電極ごとに異なる電力を供給することができるため、ゾーンごとの製膜性のバラツキをヒーター温度の調整で補償・調整できる。この場合、前記セラミック基体を前記ウエハ載置面から見たときに前記RFゾーン電極同士の間のギャップには少なくとも1つの前記ヒータゾーン電極が配置されていてもよい。印加するRF電力を大きくした場合、ギャップ間隔を大きくとるとRFの干渉を抑制でき有利であるが、RF電極の存在しないギャップ部分でプラズマ密度が減少し面内のプラズマ密度が不均一になることがある。そこで、そのギャップ領域にヒータゾーン電極を配置することにより、プラズマ密度の不均一から生じる製膜性のバラツキを温度分布すなわちヒーター温度の調整で補償・調整することができ、有効である。あるいは、前記セラミック基体を前記ウエハ載置面から見たときに前記複数のRFゾーン電極と前記複数のヒータゾーン電極とが一致するように配置されていてもよい。こうすれば、各RFゾーン電極をそれに対応するヒータゾーン電極により個別に温度制御することができる。
プラズマ発生装置10の概略構成を示す斜視図。 図1のA-A断面図。 図1のB-B断面図。 RF電極23、ジャンパ27及びヒータ電極30の配置を示す斜視図。 RF電極123、ジャンパ127,128及びヒータ電極30の配置を示す斜視図。 別例のRF電極23、ジャンパ27及びヒータ電極30の配置を示す斜視図。 ヒータ電極130の斜視図。 RF電極23及びヒータ電極130の配置を示す斜視図。 RF電極23及びヒータ電極130の配置を示す斜視図。 RF電極23の別例を示す平面図。 RF電極23の別例を示す平面図。 ジャンパ27の別例を示す断面図。
 本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図1はプラズマ発生装置10の斜視図、図2は図1のA-A断面図、図3は図1のB-B断面図、図4はRF電極23、ジャンパ27及びヒータ電極30の配置を示す斜視図である。
 プラズマ発生装置10は、図1に示すように、ウエハ支持台20と、上部電極50とを備えている。
 ウエハ支持台20は、プラズマを利用してCVDやエッチングなどを行うウエハWを支持して加熱するために用いられるものであり、図示しない半導体プロセス用のチャンバの内部に取り付けられる。このウエハ支持台20は、セラミック基体22と、中空のセラミックシャフト29とを備えている。
 セラミック基体22は、図2に示すように、セラミック製(例えばアルミナ製とか窒化アルミニウム製)の円板状部材である。このセラミック基体22は、ウエハWを載置可能なウエハ載置面22aを備えている。セラミック基体22のウエハ載置面22aとは反対側の面(裏面)22bの中央には、セラミックシャフト29が接合されている。セラミック基体22には、図2~図4に示すように、RF電極23とジャンパ27とヒータ電極30とが、それぞれ離間した状態で埋設されている。RF電極23とジャンパ27とヒータ電極30は、ウエハ載置面22aに近い方からこの順に埋設されている。
 RF電極23は、ウエハ載置面22aと平行(実質的に平行な場合を含む、以下同じ)に設けられている。RF電極23は、セラミック基体22の中心から所定半径(ここではセラミック基体22の半径の半分以上)の円21(図3参照)の内側のゾーンに設けられた第1RFゾーン電極24と、その円21の外側のゾーンに設けられた第2RFゾーン電極25とで構成されている。第1RFゾーン電極24は、セラミック基体22と同心円状の円形電極である。第2RFゾーン電極25は、第1RFゾーン電極24の外側に離間して設けられ、セラミック基体22と同心円状の円環電極である。第1RFゾーン電極24は、セラミック基体22にセラミックシャフト29を投影した円形の中央領域22c(図2及び図3の2点鎖線)に重複するように設けられているが、第2RFゾーン電極25は、中央領域22cから外れた位置に設けられている。第1及び第2RFゾーン電極24,25は、いずれも導電性のメッシュシートで構成されている。
 第1RFゾーン電極24は、図2に示すように、裏面中央に電極端子24aが接続されている。電極端子24aは、セラミック基体22の裏面22bから外部に露出するように設けられている。第1RFゾーン電極24は、電極端子24aを介して第1RFゾーン電極用導体34に接続されている。第1RFゾーン電極用導体34は、セラミックシャフト29の中空内部及び下部開口を経て第1交流電源44に接続されている。
 第2RFゾーン電極25は、図2に示すように、自身(第2RFゾーン電極25)に対応する第2RFゾーン電極用導体35とジャンパ27を介して接続されている。具体的には、第2RFゾーン電極25の裏面のうち直径方向からやや外れた2点に、円柱状の内部端子25a,25aの上端が接続されている。ジャンパ27は、ウエハ載置面22aと平行な導電性で帯状のメッシュシートであり、セラミック基体22の内部のうちRF電極23とヒータ電極30との間で電極端子24aや第1RFゾーン電極用導体34と干渉しないように配置されている。ジャンパ27は、裏面中央に電極端子27aが接続されている。電極端子27aは、セラミック基体22の裏面22bから外部に露出するように設けられている。ジャンパ27は、電極端子27aを介して第2RFゾーン電極用導体35に接続されている。第2RFゾーン電極用導体35は、セラミックシャフト29の中空内部及び下部開口を経て第2交流電源45に接続されている。
 ヒータ電極30は、ウエハ載置面22aと平行に設けられている。ヒータ電極30は、セラミック基体22の直径よりもわずかに小さい直径の円内で、その円の中心付近に配置された2つの電極端子30a,30bのうちの一方の電極端子30aからその円内のほぼ全面にわたって一筆書きの要領で他方の電極端子30bまでコイルを配線したものである。各電極端子30a,30bは、配線部材38,38(ヒータ電極用導体)を介して電源48に接続されている。
 RF電極23、ジャンパ27及びヒータ電極30の材質は、同じであっても異なっていてもよい。材質としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、Mo、W、Nb、Mo化合物、W化合物又はNb化合物が挙げられる。このうち、セラミック基体22との熱膨張係数差の小さいものが好ましい。
 セラミックシャフト29は、セラミック基体22と同じセラミックからなる円筒状部材である。セラミックシャフト29の上部端面は、セラミック基体22の裏面22bに拡散接合やTCB(Thermalcompressionbonding)により接合されている。TCBとは、接合対象の2つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で2つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。
 上部電極50は、図1に示すように、セラミック基体22のウエハ載置面22aと対向する上方位置(例えば図示しないチャンバの天井面)に固定されている。この上部電極50は、グランドに接続されている。
 次に、プラズマ発生装置10の使用例について説明する。図示しないチャンバ内にプラズマ発生装置10を配置し、ウエハ載置面22aにウエハWを載置する。そして、第1RFゾーン電極24に第1交流電源44から高周波電力を供給し、第2RFゾーン電極25に第2交流電源45から高周波電力を供給する。こうすることにより、上部電極50とセラミック基体22に埋設されたRF電極23とからなる平行平板電極間にプラズマが発生し、そのプラズマを利用してウエハWにCVD成膜を施したりエッチングを施したりする。また、図示しない熱電対の検出信号に基づいてウエハWの温度を求め、その温度が設定温度(例えば350℃とか300℃)になるようにヒータ電極30へ印加する電圧を制御する。
 以上詳述したウエハ支持台20では、第1及び第2RFゾーン電極24,25にそれぞれ異なる高周波電力(例えば同じ周波数で異なるワット数の電力とか、異なる周波数で同じワット数の電力とか、異なる周波数で異なるワット数の電力など)を供給することができ、プラズマの密度分布を良好にコントロールすることができる。ここで、第1及び第2RFゾーン電極24,25は同一平面上に形成されている。そのため、ウエハ支持台20の上方に配置される上部電極50と各RFゾーン電極24,25との距離はすべて同じであり、ウエハ載置面22aと各RFゾーン電極24,25との間のセラミック基体22の厚さ(誘電体層の厚さ)もすべて同じである。そのため、プラズマの密度分布を良好になるように容易にコントロールすることができる。
 また、セラミック基体22の内周部分と外周部分とではプラズマの密度分布が異なることが多いため、上述したようにRF電極23を内周側の円形電極(第1RFゾーン電極24)と外周側の円環電極(第2RFゾーン電極25)とに分けることが好ましい。
 更に、セラミック基体22にセラミックシャフト29を投影した中央領域22cから外れた第2RFゾーン電極25については、ジャンパ27を利用してその第2RFゾーン電極25に対応するRFゾーン電極用導体35に配線することができる。
 なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
 例えば、上述した実施形態では、RF電極23を同一平面上の第1及び第2RFゾーン電極24,25で構成したが、RF電極を同一平面上の3つ以上のRFゾーン電極で構成してもよい。図5に、RF電極123を、同一平面上の第1~第3RFゾーン電極124~126で構成した例を示す。図5中、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。なお、図5では、ヒータ30の配線部材38,38や電源48は省略した。第1RFゾーン電極124は、セラミック基体22と同心円状の円形電極であり、第2及び第3RFゾーン電極125,126は、セラミック基体22と同心円の円環電極である。第1RFゾーン電極124は、セラミック基体22にセラミックシャフト29を投影した円形の中央領域22c(図2及び図3の2点鎖線)と重複するように設けられている。第1RFゾーン電極124は、裏面中央に接続された電極端子124aを介して第1RFゾーン電極用導体134に接続され、更に第1交流電源144に接続されている。第2及び第3RFゾーン電極125,126は、中央領域22cから外れた位置に設けられている。第2RFゾーン電極125は2つの内部端子125aを介してジャンパ127に接続され、ジャンパ127は電極端子127aを介して第2RFゾーン電極用導体135に接続され、更に第2交流電源145に接続されている。第3RFゾーン電極126は2つの内部端子126aを介してジャンパ128に接続され、ジャンパ128は電極端子128aを介して第3RFゾーン電極用導体136に接続され、更に第3交流電源146に接続されている。2つのジャンパ127,128は、同一平面上に設けられている。2つのジャンパ127,128が設けられた平面は、RF電極123が設けられた平面とヒータ電極30が設けられた平面との間に位置している。この図5の構成でも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。特に、第1~第3RFゾーン電極124~126にそれぞれ異なる高周波電力を供給することができるため、プラズマの密度分布をより良好にコントロールすることができる。また、各ジャンパ127,128を同一平面上に設けたため、各ジャンパ127,128を異なる深さに設ける場合に比べてセラミック基体22の厚さが薄くなる。セラミック基体22の厚さが薄くなると、その熱容量が小さくなるため、セラミック基体22の温度調整ひいてはウエハの温度調整を迅速に行うことができる。
 上述した実施形態では、ジャンパ27とヒータ電極30とをセラミック基体22の異なる深さに設けたが、図6に示すように、ジャンパ27とヒータ電極30とをセラミック基体22内の同一平面上に設けてもよい。図6中、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。なお、図6では、ヒータ30の配線部材38,38や電源48は省略した。こうすれば、セラミック基体22の厚さを更に薄くすることができる。
 上述した実施形態において、ヒータ電極30の代わりに、RFゾーン電極の数と同数又は異なる数の複数のヒータゾーン電極によって構成されたヒータ電極を用いてもよい。例えば、図7のヒータ電極130は、セラミック基体22の中心から所定半径(例えばセラミック基体22の半径の半分以上)の円133の内側の円形ゾーンに設けられた第1ヒータゾーン電極131と、その円133の外側の円環ゾーンに設けられた第2ヒータゾーン電極132とで構成されている。第1ヒータゾーン電極131は、セラミック基体22の中心付近に配置された2つの電極端子131a,131bのうちの一方の電極端子131aからその円形ゾーンのほぼ全面にわたって一筆書きの要領で他方の電極端子131bまでコイルを配線したものである。各電極端子131a,131bは、配線部材を介して第1電源141に接続されている。第2ヒータゾーン電極132は、セラミック基体22の中心付近に配置された2つの電極端子132a,132bのうちの一方の電極端子132aからその円環ゾーンに延び出したあとその円環ゾーンのほぼ全面にわたって一筆書きの要領でコイルを配線し、他方の電極端子132bに戻したものである。各電極端子132a,132bは、配線部材を介して第2電源142に接続されている。こうすれば、第1及び第2ヒータゾーン電極131,132のそれぞれに異なる電力を供給することができるため、ゾーンごとの製膜性のバラツキをヒーター温度の調整で補償・調整できる。
 このように上述した実施形態でヒータ電極30の代わりにヒータ電極130を採用した場合において、図8に示すように、セラミック基体22をウエハ載置面22aから見たときに第1及び第2RFゾーン電極24,25同士の間のギャップGには第1及び第2ヒータゾーン電極131,132の一方(図8では第2ヒータゾーン電極132)が配置されていてもよい。印加するRF電力を大きくした場合、ギャップGの間隔を大きくとるとRFの干渉を抑制でき有利であるが、RF電極の存在しないギャップGの部分でプラズマ密度が減少し面内のプラズマ密度が不均一になることがある。そこで、そのギャップGの領域にヒータゾーン電極131,132の一方を配置することにより、プラズマ密度の不均一から生じる製膜性のバラツキを温度分布すなわちヒーター温度の調整で補償・調整することができ、有効である。
 あるいは、上述した実施形態でヒータ電極30の代わりにヒータ電極130を採用した場合において、図9に示すように、セラミック基体22をウエハ載置面Wから見たときに第1RFゾーン電極24が第1ヒータゾーン電極131と一致し、第2RFゾーン電極25が第2ヒータゾーン電極132と一致するように配置してもよい。こうすれば、各RFゾーン電極24,25をそれに対応するヒータゾーン電極131,132により個別に温度制御することができる。
 上述した実施形態では、RF電極23は円形電極の第1RFゾーン電極24と円環電極の第2RFゾーン電極25とで構成したたが、円環電極である第2RFゾーン電極25を複数に分割して各分割電極に個別に交流電源を接続してもよいし、円形電極である第1RFゾーン電極24を複数に分割して各分割電極に個別に交流電源を接続してもよい。こうすれば、プラズマの密度分布を更に良好になるように容易にコントロールすることができる。図10に、RF電極23を構成する第2RFゾーン電極25を3つの円弧状電極251~253に分割した場合を例示する。図11に、RF電極23を構成する第2RFゾーン電極25を3つの円弧状電極251~253に分割し、更に第1RFゾーン電極24を2つの半円形電極241,242に分割した場合を例示する。
 上述した実施形態では、第2RFゾーン電極25とジャンパ27とを接続する2つの内部端子25a,25aをセラミック基体22の直径からやや外れた位置に設けたが、セラミック基体22の直径上に設けてもよい。その場合、図12に示すように、ジャンパ27が電極端子24aと干渉しないようにジャンパ27を湾曲させればよい。
 上述した実施形態では、内部端子25a,25aを介して第2RFゾーン電極25とジャンパ27とを接続したが、1つの内部端子25aを介して第2RFゾーン電極25とジャンパ27とを接続してもよい。こうすれば、ジャンパ27の長さをセラミック基体22の半径と同程度の長さにする(短くする)ことができる。
 上述した実施形態では、第1及び第2RFゾーン電極24,25やジャンパ27は、いずれも導電性のメッシュシートで構成したが、特にメッシュシートに限定されるものではなく、例えば導電性の一様なシート(金属箔など)を用いてもよい。
 上述した実施形態において、RF電極23に電圧を印加することによりウエハWをウエハ載置面22aに吸引するようにしてもよい。また、セラミック基体22に更に静電電極を埋設し、その静電電極に電圧を印加することによりウエハWをウエハ載置面22aに吸引してもよい。
 上述した実施形態では、ウエハ支持台20の製造方法の一例を示したが、ウエハ支持台20の製造方法は特にこれに限定されるものではなく、他の公知の製造方法によってウエハ支持台20を製造してもよい。例えば特開2012-89694号公報に記載された製造方法に準じてウエハ支持台20を製造してもよい。
 本出願は、2017年3月6日に出願された米国仮出願第62/467430号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
 本発明は、ウエハをプラズマ処理する際に利用可能である。
10 プラズマ発生装置、20 ウエハ支持台、21 円、22 セラミック基体、22a ウエハ載置面、22b 裏面、22c 中央領域、23 RF電極、24 第1RFゾーン電極、24a 電極端子、25 第2RFゾーン電極、25a 内部端子、27 ジャンパ、27a 電極端子、29 セラミックシャフト、30 ヒータ電極、30a,30b 電極端子、34 第1RFゾーン電極用導体、35 第2RFゾーン電極用導体、38 配線部材、44 第1交流電源、45 第2交流電源、48 電源、50 上部電極、123 RF電極、124 第1RFゾーン電極、124a 電極端子、125 第2RFゾーン電極、125a 内部端子、126 第3RFゾーン電極、126a 内部端子、127,128 ジャンパ、127a,128a 電極端子、130 ヒータ電極、131 第1ヒータゾーン電極、131a,131b 電極端子、132 第2ヒータゾーン電極、132a,132b 電極端子、133 円、134 第1RFゾーン電極用導体、135 第2RFゾーン電極用導体、136 第3RFゾーン電極用導体、141 第1電源、142 第2電源、144 第1交流電源、145 第2交流電源、146 第3交流電源、241,242 半円形電極、251~253 円弧状電極。

Claims (8)

  1.  ウエハ載置面を有する円板状のセラミック基体の内部にRF電極とヒータ電極とが前記ウエハ載置面側からこの順に埋設されたウエハ支持台であって、
     前記RF電極は、同一平面上のゾーンごとに形成された複数のRFゾーン電極によって構成され、
     前記複数のRFゾーン電極及び前記ヒータ電極は、前記セラミック基体の前記ウエハ載置面とは反対側の面の外側に設けられた複数のRFゾーン電極用導体及びヒータ電極用導体にそれぞれ独立して接続されている、
     ウエハ支持台。
  2.  前記RF電極は、前記複数のRFゾーン電極として、前記セラミック基体と同心円状の円形電極か前記円形電極を複数に分割した電極を含み、更に、前記円形電極の外側に前記セラミック基体と同心円の1以上の円環電極か前記円環電極の少なくとも1つを複数に分割した電極とを含む、
     請求項1に記載のウエハ支持台。
  3.  請求項1又は2に記載のウエハ支持台であって、
     前記セラミック基体の前記ウエハ載置面とは反対側の面の中央領域に接合された中空のセラミックシャフト
     を備え、
     前記複数のRFゾーン電極用導体及び前記ヒータ電極用導体は前記セラミックシャフトの内部に配置され、
     前記複数のRFゾーン電極のうち前記セラミック基体に前記セラミックシャフトを投影した中央領域から外れた位置に設けられたものは、自身に対応する前記RFゾーン電極用導体とジャンパを介して接続され、
     前記ジャンパは、前記セラミック基体の内部であって前記RF電極が設けられた平面よりも前記ウエハ載置面から離れた平面上に設けられている、
     ウエハ支持台。
  4.  前記複数のRFゾーン電極のうち2以上のRFゾーン電極が前記中央領域から外れた位置に設けられており、
     前記2以上のRFゾーン電極ごとに設けられる前記ジャンパは同一平面上に設けられている、
     請求項3に記載のウエハ支持台。
  5.  前記ジャンパは、前記ヒータ電極と同一平面に前記ヒータ電極と非接触な状態で設けられている、
     請求項3又は4に記載のウエハ支持台。
  6.  前記ヒータ電極は、前記RFゾーン電極の数と同数又は異なる数の複数のヒータゾーン電極によって構成され、
     前記ヒータ電極用導体は、前記複数のヒータゾーン電極のそれぞれに独立して接続されるヒータゾーン電極用導体によって構成されている、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のウエハ支持台。
  7.  前記セラミック基体を前記ウエハ載置面から見たときに前記RFゾーン電極同士の間のギャップには少なくとも1つの前記ヒータゾーン電極が配置されている、
     請求項6に記載のウエハ支持台。
  8.  前記セラミック基体を前記ウエハ載置面から見たときに前記複数のRFゾーン電極と前記複数のヒータゾーン電極とが一致するように配置されている、
     請求項6に記載のウエハ支持台。
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