專利名稱：等離子體處理裝置用的載置臺(tái)及等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于載置被實(shí)施等離子體處理的半導(dǎo)體晶片等被處理體的載置臺(tái)以及具有該載置臺(tái)的等離子體處理裝置。

背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體設(shè)備的制造工序中，大多以干式蝕刻和灰化(ashing)等使處理氣體等離子體化并進(jìn)行基板的處理。在進(jìn)行這種處理的等離子體裝置中，多使用如下裝置，例如將平行平板狀的一對(duì)電極上下相對(duì)地配置，并在電極之間施加高頻電力，由此，可將導(dǎo)入裝置的處理氣體等離子體化，然后在載置于下部側(cè)電極上的半導(dǎo)體晶片(下面，簡(jiǎn)稱為晶片)等被處理體上實(shí)施處理。
最近，在等離子體處理中，要求使等離子體中的離子能量低且電子密度高的“低能量、高密度等離子體”的處理越來越多。因此，產(chǎn)生等離子體的高頻電力的頻率，與以往(例如十幾MHz左右)相比，成為例如100MHz顯著提高。然而，如果提升施加的電力的頻率，那么在相當(dāng)于電極表面中央即晶片中央的區(qū)域上，電場(chǎng)強(qiáng)度變強(qiáng)，而另一方面，在其周緣部上電場(chǎng)強(qiáng)度卻有變?nèi)醯内厔?shì)。如上所述電場(chǎng)強(qiáng)度的分布不均勻，則產(chǎn)生的等離子體的電子密度也將變得不均勻。因晶片內(nèi)的位置而導(dǎo)致處理速度有所不同，所以發(fā)生無法得到面內(nèi)均勻性良好的處理結(jié)果的問題。
對(duì)于這種問題，在專利文獻(xiàn)1中記載了一種等離子體處理裝置，例如將陶瓷等的電介質(zhì)層埋設(shè)于一方的電極的相對(duì)表面的中央部分，使電場(chǎng)強(qiáng)度分布變均勻，以提高等離子體處理的面內(nèi)均勻性。
關(guān)于該電介質(zhì)層的埋設(shè)利用圖6(a)進(jìn)行說明。在利用高頻電源13向等離子體處理裝置1的下部電極11施加高頻電力時(shí)，由于趨膚效應(yīng)，在下部電極11的表面?zhèn)鞑ゲ⒌竭_(dá)上部的高頻電流，沿著晶片W的表面流向中央，一部分從下部電極11側(cè)泄漏，然后在下部電極11內(nèi)流向外側(cè)。這里，在設(shè)置有用于使等離子體均勻化的電介質(zhì)層14的部位上，高頻電流潛入得比其他部位深，產(chǎn)生TM模式的空腔圓筒諧振，結(jié)果，能夠降低從晶片W表面上向等離子體供給的中央部分的電場(chǎng)，從而使晶片W面內(nèi)的電場(chǎng)變得均勻。另外，圖中的12表示上部電極，PZ表示等離子體。
而且，多在減壓后的真空氛圍內(nèi)進(jìn)行等離子體處理。在這種情況下，如圖6(b)所示，多使用靜電卡盤15固定晶片W。靜電卡盤15，例如在通過熱噴涂而形成的位于下表面?zhèn)群蜕媳砻鎮(zhèn)鹊膬蓚€(gè)電介質(zhì)層之間，夾有導(dǎo)電性的電極膜16。于是，利用高壓直流電源17向該電極膜16施加高壓直流電力，利用在電介質(zhì)層表面生成的庫侖力，來靜電吸附晶片W并進(jìn)行固定。
然而，在埋設(shè)有用于降低等離子體電位的電介質(zhì)層14的下部電極11之上設(shè)置有靜電卡盤15并進(jìn)行晶片W的等離子體處理時(shí)，高頻電流透不能過靜電卡盤15的電極膜16，在電極膜16上發(fā)生向外側(cè)的流動(dòng)。換言之，由于靜電卡盤用的電極膜16的存在，不能從等離子體看到電介質(zhì)層14，不能實(shí)現(xiàn)降低埋設(shè)有靜電卡盤15的區(qū)域的等離子體電位的效果。結(jié)果，成為晶片W的中央部的上方的等離子體電位高，周緣部的電位低的狀態(tài)，使晶片W的中央部和周緣部的處理速度不同，因而成為蝕刻等的等離子體處理中的面內(nèi)不均勻的主要原因。
專利文獻(xiàn)1日本國特開2004-363552號(hào)公報(bào)，第15頁第84段～第85段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述問題而提出，目的在于，提供一種等離子體處理裝置用的載置臺(tái)以及具有該載置臺(tái)的等離子體處理裝置，能夠提高等離子體中的電場(chǎng)強(qiáng)度的面內(nèi)均勻性，并能夠?qū)暹M(jìn)行面內(nèi)均勻性較高的等離子體處理。
本發(fā)明的等離子體處理裝置用的載置臺(tái)是用于在載置面上載置被處理基板的等離子體處理裝置用的載置臺(tái)，其特征在于，包括 導(dǎo)電體部件，與高頻電源連接，兼作等離子體生成或等離子體中的離子注入用的電極； 電介質(zhì)層，設(shè)置為覆蓋該導(dǎo)電體部件的上表面中央部，使通過被處理基板向等離子體施加的高頻電場(chǎng)均勻化；以及 靜電卡盤，層疊在上述電介質(zhì)層之上，并埋設(shè)有滿足以下條件的靜電卡盤用的電極膜， 上述電極膜滿足以下條件 δ/z≥1000， 其中，δ＝(2/ωμσ)1/2，ω＝2πf，σ＝1/ρ 其中，z為靜電卡盤用的電極膜的厚度；δ為與從高頻電源供給的高頻電力對(duì)應(yīng)的靜電卡盤用的電極膜的趨膚深度；f為從高頻電源供給的高頻電力的頻率；π為圓周率；μ為靜電卡盤用的電極膜的磁導(dǎo)率；ρ為靜電卡盤用的電極膜的電阻率。
這里，所述電介質(zhì)層，成形為圓柱狀，在產(chǎn)生TM模式的空腔圓筒共振的情況下，其厚度周緣部可以小于中央部。另外，從高頻電源供給的高頻電力的頻率，優(yōu)選為13MHz以上。
根據(jù)本發(fā)明，由于使用了滿足“δ/z≥1000”條件的靜電卡盤用的電極膜，所以，在晶片等被處理基板上傳播的高頻電流能夠透過該電極膜，潛入到電介質(zhì)層的下方，該電介質(zhì)層將通過被處理基板向等離子體施加的高頻電場(chǎng)均勻化。結(jié)果，在設(shè)有靜電卡盤的情況下，由于利用上述電介質(zhì)層能夠產(chǎn)生TM模式的空腔圓筒共振，因而，能夠降低從晶片面上向等離子體供給的中央部分的電場(chǎng)，也就是說，能夠使山狀的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的電場(chǎng)強(qiáng)度的大區(qū)域平坦化。結(jié)果，能夠提高等離子體處理例如蝕刻處理的面內(nèi)均勻性。



圖1是具有本發(fā)明實(shí)施方式的載置臺(tái)的等離子體處理裝置的一個(gè)示例的縱剖側(cè)面圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式的載置臺(tái)的一個(gè)示例的縱剖側(cè)面圖。
圖3是用于對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的靜電卡盤用的電極膜的作用進(jìn)行評(píng)價(jià)的特性圖。
圖4是表示實(shí)施方式的載置臺(tái)的變形例的縱剖側(cè)面圖。
圖5是表示為確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)施例的結(jié)果的特性圖。
圖6是用于對(duì)具有載置臺(tái)的等離子體處理裝置的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說明的說明圖。
符號(hào)說明 PZ等離子體 W晶片 2等離體處理裝置 3載置臺(tái) 21處理容器 21a上部室 21b下部室 22排氣口 23排氣管 24排氣裝置 25搬入搬出口 26閘閥 27支撐殼體 28隔板 31下部電極 31a支撐臺(tái) 32電介質(zhì)層 33靜電卡盤 34電介質(zhì)層 35電極膜 41絕緣部件 42冷卻介質(zhì)流路 43貫通孔 44氣體流路 45聚焦環(huán) 51上部電極 52氣體供給孔 53氣體導(dǎo)入管 55處理氣體供給源 61a第1高頻電源(高頻電源) 61b第2高頻電源(高頻電源) 62a、62b耦合器 63開關(guān) 64電阻 65高壓直流電源 66a、66b多極磁環(huán)
具體實(shí)施例方式 參照?qǐng)D1，對(duì)將本發(fā)明的載置臺(tái)使用于作為蝕刻裝置的等離子體處理裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示RIE(活性離子蝕刻ReactiveIon Etching)等離子體處理裝置2的一個(gè)示例。等離子體處理裝置2，例如具有由內(nèi)部為密閉空間的真空腔室構(gòu)成的處理容器21，在該處理容器21內(nèi)的底面中央配設(shè)的載置臺(tái)3，以及在載置臺(tái)3的上方與該載置臺(tái)3相對(duì)設(shè)置的上部電極51。
處理容器21由小直徑的圓筒狀的上部室21a和大直徑的圓筒狀的下部室21b構(gòu)成。上部室21a和下部室21b互相連通，并且整個(gè)處理容器21氣密地構(gòu)成。在上部室21a內(nèi)，容納有載置臺(tái)3和上部電極51。在下部室21b內(nèi)，容納有支撐載置臺(tái)3并收容配管等的支撐殼體27。在下部室21b底面的排氣口22上，通過排氣管23連接有排氣裝置24。該排氣裝置24連接有圖中未顯示的壓力調(diào)整部，該壓力調(diào)整部根據(jù)來自圖中未顯示的控制部的信號(hào)，對(duì)整個(gè)處理容器21內(nèi)進(jìn)行真空排氣，維持在所期望的真空度。另一方面，在上部室21a的側(cè)面上設(shè)置有作為被處理基板的晶片W的搬入搬出口25，該搬入搬出口25可以通過閘閥26進(jìn)行開關(guān)。另外，處理容器21由鋁等導(dǎo)電材料構(gòu)成，并接地。
載置臺(tái)3，從下方開始依次層疊有，例如由鋁等形成的作為導(dǎo)電體部件的等離子體生成用的下部電極31，為將電場(chǎng)調(diào)整均勻而埋設(shè)以覆蓋下部電極31的上表面中央部的電介質(zhì)層32，用于固定晶片W的靜電卡盤33。下部電極31，通過絕緣部件41被固定在設(shè)置于支撐殼體27上的支撐臺(tái)31a，并與處理容器21充分電絕緣。
在下部電極31內(nèi)形成有用于流通冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)流路42，通過在該冷卻流路42中流通冷卻介質(zhì)，使下部電極31冷卻，并使載置在靜電卡盤33上表面的載置面上的晶片W冷卻到所期望的溫度。
另外，在靜電卡盤33上設(shè)置有貫通孔43，該貫通孔43放出用于使載置面和晶片W背面之間的熱傳導(dǎo)性提高的熱傳導(dǎo)性的內(nèi)側(cè)氣體(back side gas)。該貫通孔43與形成在下部電極31內(nèi)等的氣體流路44連通，通過該氣體流路44，放出從圖中未顯示的氣體供給部供給的氦氣(He)等的內(nèi)側(cè)氣體。
在下部電極31上通過各個(gè)匹配器62a、62b連接有供給例如頻率為100MHz的高頻電力的第1高頻電源61a，以及供給頻率低于第1高頻電源61a例如為3.2MHz的高頻電力的第2高頻電源61b。從第1高頻電源61a供給的高頻電力用于使后述的處理氣體等離子體化，從第2高頻電源61b供給的高頻電力用于通過向晶片W施加偏置電力而使等離子體中的離子引入到晶片W表面。
另外，在下部電極31的上表面外周部，包圍靜電卡盤33而配置有聚焦環(huán)45。聚焦環(huán)45用于調(diào)整晶片W的周緣部的外部區(qū)域的等離子體狀態(tài)，用于例如將等離子體擴(kuò)展得廣于晶片W，提高晶片面內(nèi)的蝕刻速度的均勻性。
在支撐臺(tái)31a的下部外側(cè)設(shè)置有隔板28且包圍支撐臺(tái)31a。隔板28，使上部室21a內(nèi)的處理氣體經(jīng)過形成在隔板28和上部室21a壁部之間的空隙向下部室21b流通，由此發(fā)揮對(duì)處理氣體的流動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的整流板的作用。
另外，上部電極51形成為中空狀，在其下表面均勻地分散形成有用于向處理容器21內(nèi)分散供給處理氣體的多個(gè)氣體供給孔52，從而構(gòu)成氣體噴淋頭。在該上部電極51的上表面中央設(shè)有氣體導(dǎo)入管53，該氣體導(dǎo)入管53貫通處理容器21的上表面中央，在上流與處理氣體供給源55連接。該處理氣體供給源55，具有圖中未顯示的處理氣體供給量的控制機(jī)構(gòu)，能夠?qū)Φ入x子體處理裝置2的處理氣體的供給量的通斷及增減進(jìn)行控制。另外，通過將上部電極51固定在上部室21a的壁部，能夠在上部電極51和處理容器21之間形成導(dǎo)電通路。
而且，在上部室21a的周圍，在閘閥26的上下配置有兩個(gè)多極磁環(huán)66a、66b。多極磁環(huán)66a、66b，由多個(gè)各向異性的扇形柱狀磁石安裝成環(huán)狀的磁性體的框體而構(gòu)成，鄰接的多個(gè)扇形柱狀磁石彼此互相逆向配置。由此，使磁力線形成在鄰接的扇形柱狀磁石之間，并在上部電極51和下部電極31之間的處理空間的周邊部形成磁場(chǎng)，可將等離子體封閉在處理空間中。另外，也可以構(gòu)成沒有多極磁環(huán)66a、66b的裝置。
利用以上的裝置構(gòu)成，在等離子體處理裝置2的處理容器21(上部室21a)內(nèi)，形成有由下部電極31和上部電極51構(gòu)成的一對(duì)平行平板電極。調(diào)整處理容器21內(nèi)至真空壓強(qiáng)后，通過導(dǎo)入處理氣體并從高頻電源61a、61b供給高頻電力，使處理氣體等離子體化，并且高頻電流，流過由下部電極31→等離子體→上部電極51→處理容器21的壁部→接地所構(gòu)成的通路。通過等離子體處理裝置2的這種作用，對(duì)固定在載置臺(tái)3上的晶片W實(shí)施利用等離子體的蝕刻。
接著，參照?qǐng)D2，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的載置臺(tái)3。另外，在圖2所示的載置臺(tái)3的縱剖側(cè)面圖中，省略了冷卻介質(zhì)流路42和內(nèi)側(cè)氣體的氣體流路44等。
在下部電極31的上表面中央部，如上所述埋設(shè)有電介質(zhì)層32。電介質(zhì)層32使埋設(shè)有該電介質(zhì)層32的區(qū)域中的等離子體電位降低。電介質(zhì)層32由例如以氧化鋁(Al2O3)為主成分的相對(duì)介電常數(shù)為10的陶瓷構(gòu)成。電介質(zhì)層32具有例如厚度t2＝5mm、直徑Φ2＝100mm的圓柱形狀。
接著對(duì)靜電卡盤33進(jìn)行說明。靜電卡盤33，例如具有直徑與下部電極31的上面部相同大小、厚度為1mm的圓板形狀，在上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)鹊碾娊橘|(zhì)層34之間夾有電極膜35。靜電卡盤33的電介質(zhì)層34，通過向電極膜35噴涂相對(duì)介電常數(shù)為8左右的介電常數(shù)的陶瓷而形成。
電極膜35，例如由在氧化鋁(Al2O3)中含有35wt％碳化鉬(MoC)的電極材料構(gòu)成，厚度為15μm，電阻率為30Ωcm。電極膜35通過開關(guān)63和電阻64與高壓直流電源65連接。在從高壓直流電源65向電極膜35施加高壓直流電力時(shí)，則利用在靜電卡盤33的電介質(zhì)層34表面生成的庫侖力，使晶片W靜電吸附于載置面即靜電卡盤33上表面。
這里，埋設(shè)于靜電卡盤33的電極膜35，其構(gòu)成滿足以下條件，以使避免高頻電流不能透過電極膜35而發(fā)揮不了埋設(shè)電介質(zhì)層32的效果。
δ/z≥1000 其中，δ＝(2/ωμσ)1/2，ω＝2πf，σ＝1/ρ 其中，z為電極膜35的厚度[m]；δ為與從高頻電源61a供給的高頻電力對(duì)應(yīng)的電極膜35的趨膚深度[m]；f為從高頻電源61a供給的高頻電力的頻率；π為圓周率；μ為電極膜35的磁導(dǎo)率[H/m]；ρ為電極膜35的電阻率[Ωm]。
接著，對(duì)于靜電卡盤33的電極膜35說明設(shè)定上述條件的根據(jù)，根據(jù)麥克斯韋方程，在電極膜35中由高頻電力形成的電場(chǎng)E和磁通量密度D如式1、式2表示。
式1 ×H＝D/t+σE 式2 ×E＝-μ(H/t) 取電極膜35的厚度方向?yàn)閆軸，取下部電極31側(cè)為其正方向，則z軸方向的電場(chǎng)強(qiáng)度由式3表示。
式3 E＝E0exp(-iωt)exp(iKz) 這里，E0為入射到電極膜35的電場(chǎng)強(qiáng)度，K為下面的式4所表示的參數(shù)。
式4 K＝(ωμσ/2)1/2+i(ωμσ/2)1/2 將K代入式3，則 式5 E＝E0exp(-iωt)exp{i(ωμσ/2)1/2z}exp{-(ωμσ/2)1/2z} 這里，由于“(2/ωμσ)1/2”相當(dāng)于與高頻電力對(duì)應(yīng)的電極膜35的趨膚深度，所以如式6所示，用δ代替該數(shù)值，得到式7。
式6 δ＝(2/ωμσ)1/2 式7 E＝E0exp(-iωt)exp(iz/δ)exp(-z/δ) 從式7可知，高頻電力的電場(chǎng)透過電極膜35的透過率“E/E0”，如式8所示，與“exp(-z/δ)”成比例，所以“z/δ”的值越接近“0”，電場(chǎng)的透過率越接近于1.0(100％)。
式8 E/E0∝exp(-z/δ) 即，對(duì)于“z/δ”的倒數(shù)“δ/z”來說，該值越大，電場(chǎng)的透過率越高。所以，通過使相對(duì)于電極膜35的厚度“z”的趨膚深度“δ＝(2/ωμσ)1/2”相對(duì)增大，可以使來自晶片W側(cè)的高頻電流的絕大部分透過到電介質(zhì)層32側(cè)。因此，在頻率一定的情況下，通過使用例如電阻率“ρ＝1/σ”大的(傳導(dǎo)率“σ”小)的電極材料，能夠增大“δ/z”的值。另外，通過減小電極膜35的厚度“z”，也能夠增大“δ/z”的值。
另外，由于高頻電力的頻率越高趨膚深度越小(δ∝(1/ω)1/2＝(1/2πf)1/2)，所以，在增大高頻電力的頻率的情況下，為了消除該影響，必須使用電阻率等更大的電極材料。
圖3是以“δ/z”為參數(shù)，將計(jì)算電極膜35中的電場(chǎng)的透過率“E/E0”后的結(jié)果制成圖表。根據(jù)圖3，通過使“δ/z”為1000以上，可以使電場(chǎng)的透過率達(dá)到“0.999以上”(99.9％以上)。如果99.9％以上的電場(chǎng)能夠透過電極膜35，則能夠充分地從等離子體看到接觸埋設(shè)在下部電極31上的電介質(zhì)層32，從而能夠發(fā)揮降低埋設(shè)有電介質(zhì)層32的區(qū)域的等離子體的電位的作用。
下面，對(duì)上述實(shí)施方式的載置臺(tái)3的作用進(jìn)行說明。從第1高頻電源61a供給，并在下部電極31的表面?zhèn)鞑サ母哳l電流，其一部分從晶片W的表面向靜電卡盤33側(cè)泄漏。這時(shí)，通過使埋設(shè)在靜電卡盤33內(nèi)的電極膜35構(gòu)成為滿足條件“δ/z≥1000”，則能夠使入射到電極膜35的高頻電流的99.9％以上透過。結(jié)果，由于高頻電流能夠到達(dá)電介質(zhì)層32，因此，高頻電流在該部位上潛入得比其他部位更深，從而能夠使埋設(shè)有電介質(zhì)層32的區(qū)域的等離子體的電位降低。
根據(jù)在以上說明的作用，即使在利用靜電卡盤33來固定晶片W這種類型的載置臺(tái)3中，也不會(huì)因電極膜35的存在使利用電介質(zhì)層32降低等離子體電位的作用發(fā)生損失。由此，在沒有發(fā)揮電介質(zhì)層32的效果的情況下，使成為山狀的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的峰值，因發(fā)揮其效果而平坦化，所以，對(duì)于等離子體中的電子密度能夠獲得高的面內(nèi)均勻性，例如能夠提高對(duì)于蝕刻處理等的等離子體處理的面內(nèi)均勻性。
而且，電介質(zhì)層的構(gòu)成并不限定于本實(shí)施方式中的圓柱形，例如可以為圖4(a)所示的半球形，或圖4(b)所示的圓錐形。如此，通過將電介質(zhì)層32的厚度設(shè)定為周緣部比中央部薄，能夠使中央部的電場(chǎng)強(qiáng)度弱于周緣部，而能夠得到更平坦的分布。
并且，靜電卡盤33的類型，也不限定于以噴涂的氧化鋁構(gòu)成用于產(chǎn)生庫侖力的電介質(zhì)層。本發(fā)明也可以使用例如，以氮化鋁等陶瓷板作為電介質(zhì)層并在該陶瓷板內(nèi)埋入電極膜的靜電卡盤。上述類型的靜電卡盤，由于多利用粘合劑與下部電極31相結(jié)合，所以，為了允許來自晶片W表面的高頻電流能夠透過粘合劑層(接合層)，必須使用電阻率大的粘合劑。
另外，由于使用作電介質(zhì)層的陶瓷的通常的線膨脹率為2×10-6/℃～11×10-6/℃，所以優(yōu)選成為電極的導(dǎo)電體部件的線膨脹率也接近該范圍。
實(shí)施例 (實(shí)驗(yàn)1) 對(duì)靜電卡盤33的構(gòu)成不同的載置臺(tái)3進(jìn)行制作，調(diào)查其不同對(duì)實(shí)際的等離子體處理帶來的影響。
A.實(shí)驗(yàn)方法 在實(shí)驗(yàn)中，使用如圖1所示的平行平板型等離子體處理裝置2。然后，將涂有抗蝕劑膜的晶片W載置在載置臺(tái)2的載置面上，產(chǎn)生等離子體并進(jìn)行抗蝕劑的灰化(ashing)處理。使處理容器21內(nèi)的壓力為0.7Pa(5mTorr)，處理氣體為氧氣(以100sccm進(jìn)行供給)，等離子體生成用的高頻電力為，頻率100MHz，2kW。在該條件中，關(guān)于構(gòu)成與圖2所示的載置臺(tái)3，如以下的各參照例、實(shí)施例、以及比較例所示，使靜電卡盤33改變，對(duì)晶片W進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的灰化處理后，在晶片W的指定的測(cè)定點(diǎn)上測(cè)量抗蝕劑的膜厚，計(jì)算灰化速度。另外，參照例、實(shí)施例、比較例的各埋入的電介質(zhì)層32，如圖2所示的直徑Φ2＝100mm、厚度t2＝5mm。
靜電卡盤33的構(gòu)成如下所述。
(參照例) 不設(shè)置靜電卡盤33，使用無電極膜35的載置臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(實(shí)施例1) 使用電阻率為30Ωcm、厚度為15μm的電極材料(在Al2O3中含有35wt％MoC)，制作滿足條件δ/z≥1000的電極膜35(δ/z＝1837.8)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(比較例1) 使用電阻率為0.01Ωcm、厚度為15μm的電極材料(在Al2O3中含有40wt％MoC)，制備不滿足條件δ/z≥1000的電極膜35(δ/z＝33.6)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
B.實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖5是晶片W上的各測(cè)定點(diǎn)的灰化速度的曲線示意圖。圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)分別是參照例、實(shí)施例1、比較例1的關(guān)于載置臺(tái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在圖2所示的方向上設(shè)定坐標(biāo)軸，在這里，各圖的橫軸表示從晶片W的中央到X軸方向(面對(duì)圖左右方向，右側(cè)為正向)以及Y軸方向(面對(duì)圖前后方向，里側(cè)為正向)的距離[mm]。另外，縱軸表示灰化速度[nm/min]。在各試驗(yàn)結(jié)果中，X軸方向的灰化速度以“◆”形狀制圖，Y軸方向的灰化速度以“△”形狀制圖。并且，曲線圖中記載的數(shù)值是各實(shí)驗(yàn)條件中的灰化速度的平均值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)于該平均值的相對(duì)變化幅度[％]。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在全部的條件(參照例、實(shí)施例1、比較例1)中，看不到因X軸和Y軸的軸方向的不同而引起的灰化速度的差異，灰化速度在半徑方向上相對(duì)于晶片W的中央對(duì)稱分布。在參照例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，如圖5(a)所示，在晶片W中央的區(qū)域沒有灰化速度的峰值。這是因?yàn)?，由于沒有設(shè)置靜電卡盤33，晶片W和電介質(zhì)層32之間沒有電極膜35，所以在埋設(shè)有電介質(zhì)層32的區(qū)域的上方，發(fā)揮使等離子體的電位降低的作用，能夠使在沒有發(fā)揮電介質(zhì)層32的效果時(shí)成為山狀的電場(chǎng)強(qiáng)度分布的峰值平坦化。
在實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，如圖5(b)所示，灰化速度的分布的形狀和相對(duì)于該平均值的變化幅度，與參照例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致相同。這是因?yàn)椋词乖诰琖和電介質(zhì)層32之間存在電極膜35，通過使用埋設(shè)了滿足條件“δ/z≥1000”的電極膜35的靜電卡盤33，成為能夠從等離子體看到電介質(zhì)層32的狀態(tài)，從而發(fā)揮使埋設(shè)有電介質(zhì)層32的區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度降低的作用。
與此相對(duì)，在比較例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，如圖5(c)所示，灰化速度分布的形狀是，在晶片W的中央?yún)^(qū)域?yàn)樽畲蟮纳綘罘植?。另外，相?duì)于灰化速度平均值的變化幅度為25％，與參照例和實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(18.6％～18.8％)相比，變化較大，面內(nèi)均勻性較差。這是因?yàn)椋ㄟ^使用埋設(shè)不滿足條件“δ/z≥1000”的電極膜35的靜電卡盤33，不能從等離子體看到電介質(zhì)層32，無法發(fā)揮由電介質(zhì)層32使電場(chǎng)強(qiáng)度降低的作用。
權(quán)利要求
1.一種用于在載置面上載置被處理基板的等離子體處理裝置用載置臺(tái)，其特征在于，包括
導(dǎo)電體部件，與高頻電源連接，兼作等離子體生成或等離子體中的離子注入用的電極；
電介質(zhì)層，設(shè)置為覆蓋該導(dǎo)電體部件的上表面中央部，使通過被處理基板向等離子體施加的高頻電場(chǎng)均勻化；以及
靜電卡盤，層疊在所述電介質(zhì)層之上，并埋設(shè)有滿足以下條件的靜電卡盤用的電極膜，
所述電極膜滿足以下條件
δ/z≥1000，
其中，δ＝(2/ωμσ)1/2，ω＝2πf，σ＝1/ρ
其中，z為靜電卡盤用的電極膜的厚度；δ為與從高頻電源供給的高頻電力對(duì)應(yīng)的靜電卡盤用的電極膜的趨膚深度；f為從高頻電源供給的高頻電力的頻率；π為圓周率；μ為靜電卡盤用的電極膜的磁導(dǎo)率；ρ為靜電卡盤用的電極膜的電阻率。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置用的載置臺(tái)，其特征在于
所述電介質(zhì)層形成為圓柱狀。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置用的載置臺(tái)，其特征在于
所述電介質(zhì)層的厚度，周緣部小于中央部。
4.如權(quán)利要求1～3中的任何一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置用的載置臺(tái)，其特征在于
從所述高頻電源供給的高頻電力的頻率為13MHz以上。
5.一種等離子體處理裝置，其特征在于，具有
對(duì)被處理基板進(jìn)行等離子體處理的處理容器，
向該處理容器內(nèi)導(dǎo)入處理氣體的處理氣體導(dǎo)入部，
設(shè)置在所述處理容器內(nèi)的、如權(quán)利要求1～4中的任何一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置用的載置臺(tái)，
在該載置臺(tái)的上方側(cè)與該載置臺(tái)相對(duì)而設(shè)置的上部電極，和
用于對(duì)所述處理容器內(nèi)進(jìn)行真空排氣的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種等離子體處理裝置用的載置臺(tái)及具有該載置臺(tái)的等離子體處理裝置，該載置臺(tái)能夠降低被處理基板中央部的等離子體電場(chǎng)強(qiáng)度，由此能夠提高等離子體處理的面內(nèi)均勻性。等離子體處理裝置(2)用的載置臺(tái)(3)，包括導(dǎo)電體部件，兼作等離子體生成用等的下部電極(31)；電介質(zhì)層(32)，覆蓋該導(dǎo)電體部件的上表面中央部并通過被處理基板(晶片W)使施加在等離子體的高頻電場(chǎng)均勻化；以及靜電卡盤(33)，在該電介質(zhì)層(32)上層疊并埋設(shè)有靜電卡盤用的電極膜(35)。在此，電極膜35滿足條件δ/z≥1000(z，電極膜(35)的厚度；δ，電極膜(35)相對(duì)于從高頻電源(61a)供給的高頻電力的趨膚深度)。
文檔編號(hào)H01L21/67GK101123201SQ200710140388
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者松山昇一郎, 檜森慎司, 松浦淳 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社