JP2000252267A - 下部電極構造およびそれを用いたプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理体上に、良好なプラズマ処理を行うこ
とができる高周波電場を形成することができ、しかも異
常放電が生じない下部電極構造およびそれを用いたプラ
ズマ処理装置を提供すること。 【解決手段】 導電性材料からなる基台２と、この基台
２上に設けられ、ウエハＷが載置される誘電体層４およ
びこの誘電体層４の下に基台２とは電気的に絶縁して設
けられた電極５を有する静電吸着部材３と、電極５に一
端が接続された第１の配線７と、第１の配線７の他端に
接続された直流電源８と、基台２に一端が接続された第
２の配線１０と、第２の配線１０の他端に接続された高
周波電源１１と、第１の配線７と第２の配線１０とを接
続する第３の配線１４と、第３の配線１４上に設けられ
たキャパシタ１３とにより下部電極構造１が構成され
る。この下部電極構造１がチャンバー２１内に配置さ
れ、プラズマ処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板等の被
処理体にエッチング処理等のプラズマ処理を施す際に用
いられる下部電極構造およびそれを用いたプラズマ処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス等の製造プロセスにおい
ては、プラズマエッチングのように高真空下での処理が
多用されている。このような高真空下では、半導体ウエ
ハの保持に真空吸引を利用することができない。そのた
め、従来、ウエハを機械的に保持するメカニカルクラン
プ法が用いられていた。

【０００３】しかしながら、メカニカルクランプ法によ
ると、半導体ウエハを保持する際に、その被処理面にク
ランプの先端を接触させる必要がある。そのため、メカ
ニカルクランプ法を用いた場合、発塵やウエハ表面の汚
染等を生じていた。

【０００４】このような問題を解決するものとして、近
年、静電チャックが広く利用されている。図４に、静電
チャックを有する下部電極構造の一例を概略的に示す。
図４において、下部電極構造１００は、アルミニウムか
らなるサセプタ１０１と、その上に設けられた静電チャ
ック１０２とを有している。静電チャック１０２は、ウ
エハＷの載置面を有する誘電体層１０３と、その誘電体
層１０３中に設けられた平面電極１０４とを有してい
る。サセプタ１０１には、マッチングボックス１０５を
介して高周波電源１０６が接続されている。一方、平面
電極１０４には、ローパスフィルタ１０７を介して直流
電源１０８が接続されている。

【０００５】このような構成の下部電極構造１００にお
いて、サセプタ１０１に高周波電源１０６から高周波電
力を供給するとともに、平面電極１０４に、直流電源１
０８から直流電圧を印加すると、誘電体層１０３上に載
置された半導体ウエハＷと平面電極１０４との間にクー
ロン力等の静電引力が生ずる。その結果、半導体ウエハ
Ｗは誘電体層１０３側に引きつけられ、半導体ウエハＷ
を保持することが可能となる。

【０００６】このような下部電極構造１００は、プラズ
マエッチング装置等のプラズマ処理装置のチャンバー内
に配置され、チャンバーを真空下に保持した状態で上記
高周波電源１０６からサセプタ１０１に高周波電力を供
給することにより、半導体ウエハＷの被処理面近傍に高
周波電界が形成される。そして、チャンバー内に処理ガ
スが導入されると、高周波電界により処理ガスのプラズ
マが形成され、これにより半導体ウエハＷに例えばプラ
ズマエッチング処理が施される。

【０００７】ところが、高周波電源１０６からサセプタ
１０１に供給される高周波の周波数が例えば２ＭＨｚ以
下の場合、半導体ウエハＷとサセプタ１０１との間に介
在する誘電体層１０３が上記高周波の透過を妨げ、半導
体ウエハ上に高周波電界が集中しにくくなりエッチング
特性が低下することがある。特に誘電体層１０３がセラ
ミックで構成される場合、その傾向が顕著である。

【０００８】一方、図４に示す下部電極構造とは別に、
図５に示す下部電極構造が知られている。図５に示す下
部電極構造１１０においては、図４に示す下部電極構造
とは異なり、高周波電源１０６は、マッチングボックス
１０５およびキャパシタ１１１を介して平面電極１０４
に接続されている。すなわち、直流電源１０８からの直
流電圧は、高周波電源１０６からの高周波電圧が重畳さ
れて平面電極１０４に印加される。このような構成の下
部電極構造１１０によれば、図４に示す下部電極構造１
００に比べて、高周波が誘電体層１０３を透過しやすく
なり、半導体ウエハ上に高周波電界を集中させやすくな
る。

【０００９】ところで、高真空下においては、伝熱媒体
が極めて少ないため、常圧よりも熱伝導性が低くなり、
高真空下で処理を行うプラズマ処理では、図５に示すよ
うに、サセプタ１０１に、半導体ウエハＷと誘電体層１
０３との間に熱伝達用のヘリウムガスを供給するヘリウ
ムガス配管１１２が設けられている。このため、高真空
下においても半導体ウエハＷの温度を制御することがで
きる。

【００１０】しかしながら、図５に示す下部電極構造１
１０においては、ヘリウムガスの供給を行った場合にヘ
リウムガス配管１１２内等で異常放電を生じてしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、被処理体上に、良好なプ
ラズマ処理を行うことができる高周波電場を形成するこ
とができ、しかも異常放電が生じない下部電極構造およ
びそれを用いたプラズマ処理装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、被処理体に対してプラズマ処理を施すための下部
電極構造であって、導電性材料からなる基台と、この基
台上に設けられ、被処理体が載置される誘電体層および
この誘電体層の下に前記基台とは電気的に絶縁して設け
られた電極を有する静電吸着部材と、前記静電吸着部材
の電極に一端が接続された第１の配線と、第１の配線の
他端に接続された直流電源と、前記基台に一端が接続さ
れた第２の配線と、第２の配線の他端に接続された高周
波電源と、第１の配線と第２の配線とを接続する第３の
配線と、第３の配線上に設けられたキャパシタとを具備
することを特徴とする下部電極構造が提供される。

【００１３】本発明の第２の観点によれば、導電性材料
からなる基台と、この基台上に設けられ、被処理体が載
置される誘電体層およびこの誘電体層の下に前記基台と
は電気的に絶縁して設けられた電極とを有する静電吸着
部材とを具備し、前記被処理体に対してプラズマ処理を
施す装置に用いるための下部電極構造であって、前記静
電吸着部材の前記電極に直流電圧を印加する直流電源を
含む第１の電源経路と、前記基台に高周波電力を供給す
る電源を含む第２の電源経路と、前記第１の電源経路と
前記第２の電源経路を電気的に繋ぎ、高周波電源側から
前記電極へ前記高周波電力を流入させるためのキャパシ
タを経路上に有する第３の電源経路とを具備することを
特徴とする下部電極構造。

【００１４】本発明の第３の観点によれば、気密に保持
可能であり、被処理体にプラズマ処理を施すチャンバー
と、前記チャンバー内に収容され、被処理体の載置面を
有する下部電極構造と、前記チャンバー内に前記下部電
極構造の載置面に対向するように設けられた上部電極
と、前記チャンバー内を排気する排気手段と、前記チャ
ンバー内に処理ガスを導入する処理ガス供給手段とを具
備し、前記下部電極構造は、導電性材料からなる基台
と、この基台上に設けられ、被処理体の載置面を有する
誘電体層と、この誘電体層の下に前記基台とは電気的に
絶縁して設けられた電極とを有する静電吸着部材と、前
記静電吸着部材の電極に一端が接続された第１の配線
と、第１の配線の他端に接続された直流電源と、前記基
台に一端が接続された第２の配線と、第２の配線の他端
に接続された高周波電源と、第１の配線と第２の配線と
を接続する第３の配線と、第３の配線上に設けられたキ
ャパシタとを有し、前記高周波電源からの高周波電力に
よりチャンバー内に処理ガスのプラズマを形成し、この
プラズマにより被処理体に所定のプラズマ処理を施すこ
とを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。

【００１５】本発明においては、高周波電源は第２の配
線を介して基台に接続されており、基台に高周波電圧が
印加され、一方、静電吸着部材の電極と直流電源とを接
続する第１の配線には、キャパシタを有する第３の配線
を介して高周波電源が接続されるので、静電吸着部材の
電極に印加される直流電圧には、高周波電圧が重畳され
る。したがって、基台だけでなく静電吸着部材の電極に
も高周波電圧が印加されるので、高周波が静電吸着部材
に遮断されることなく有効に透過することができ、被処
理体の上に高周波電界を集中させることができ、良好な
プラズマ処理を実施することができる。

【００１６】また、第３の配線により静電吸着部材と基
台との両方に高周波電圧が印加され、しかも第３の配線
にはキャパシタが介在しているため直流電圧が第２の配
線には重畳されない。したがって、静電吸着部材の電極
および基台に印加される高周波電圧の位相差を極力低減
することで双方の間の電位差を極力小さくすることがで
きるので、基台内の異常放電を防止することができる。
つまり、下部電極構造における異常放電は、隣接する部
材間での電位差が所定値を超えた場合に生ずるものと考
えられ、静電吸着部材の電極に直流電圧を印加し、基台
に高周波電圧を印加した場合、電極と基台との間には周
期的に極めて大きな電位差が形成されるため、異常放電
が生ずる。したがって、上述のようにして、静電吸着部
材の電極と基台との間の電位差を、常時、一定の小さい
範囲内とすることにより、基台内にヘリウムガスのよう
な熱伝達用ガスを供給する配管を設けた場合であって
も、異常放電を防止することができる。

【００１７】本発明において、第２の配線上に設けら
れ、第２の配線と第３の配線との接続点と、前記基台と
の間に介在するキャパシタをさらに具備することが好ま
しい。このようにキャパシタを介在させることにより、
静電吸着部材の電極に印加される高周波と基台に印加さ
れる高周波の位相を調節することができ、これらの位相
差を極力小さくして異常放電を防止することができる。

【００１８】この場合に、静電吸着部材の電極に印加さ
れる高周波と基台に印加される高周波の位相を一致させ
れば異常放電を最も有効に防止することができる。例え
ば、第２の配線に設けるキャパシタおよび第３の配線に
設けるキャパシタとして容量が等しいものを使用するこ
とにより、第２の配線と第３の配線との接続点から平面
電極までのインピーダンスと、この接続点から基台まで
のインピーダンスとを等しくすることができ、静電吸着
部材の電極に印加される高周波と基台に印加される高周
波の位相を一致させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明
の実施形態に係る下部電極構造を概略的に示す図であ
る。図１に示す下部電極構造１は、プラズマエッチング
装置等のプラズマ処理装置のチャンバー内に配置され、
プラズマ形成電極として機能する。この下部電極構造１
は、アルミニウムのような導電性材料からなる基台、す
なわちサセプタ２を有している。サセプタ２上には、誘
電体層４とその中に設けられた平面電極５とを有する静
電チャック（静電吸着部材）３が設けられている。誘電
体層４を構成する材料としては、例えば、セラミックス
や樹脂等を挙げることができるが、本発明は誘電体層４
としてセラミックスを用いた場合に特に有効である。

【００２０】サセプタ２および誘電体層４には、ヘリウ
ム等の熱伝達ガスが通流される上下に延びる配管６が設
けられている。誘電体層４上に載置される被処理基板、
例えば半導体ウエハＷと誘電体層４との間には、誘電体
層４に設けられた多数の孔（図示せず）からヘリウムガ
スのような熱伝達ガスが供給されるようになっている。

【００２１】平面電極５には配線７（第１の配線）の一
端が接続され、この配線７の他端は直流電源８に接続さ
れている。配線７の平面電極５と直流電源８との間に
は、ローパスフィルタ９が設けられている。ローパスフ
ィルタ９は、キャパシタ１６と抵抗１７とで構成されて
いる。一方、サセプタ２には、配線１０（第２の配線）
の一端が接続され、この配線１０の他端は高周波電源１
１に接続されている。また、配線１０のサセプタ２と高
周波電源１１との間には、マッチングボックス１２が設
けられている。

【００２２】配線７と配線１０とは、キャパシタ１３を
有する配線１４（第３の配線）により接続されている。
したがって、直流電源８から平面電極５に印加される直
流電圧には、高周波電源１１からの高周波電圧が重畳さ
れる。すなわち、サセプタ２および平面電極５の双方に
高周波電圧が印加される。一方、キャパシタ１３により
直流電圧は配線１０には重畳されない。

【００２３】上述したように、印加する高周波が２ＭＨ
ｚ以下であれば、従来のようにサセプタ２のみ高周波を
印加する場合には、誘電体層４が半導体ウエハＷの直上
での高周波電界の形成を妨げるが、特に誘電体層４がセ
ラミックスの場合にその傾向が著しい。しかしながら、
このように平面電極５に高周波電圧を印加した場合、誘
電体層４のうち、高周波電界の形成を妨げるのは、平面
電極５と半導体ウエハＷとの間に介在する領域のみであ
り、誘電体層４の平面電極５とサセプタ２との間に介在
する領域は高周波電界の形成に殆ど影響しない。したが
って、平面電極５に高周波電圧を印加した場合、サセプ
タ２のみに高周波電圧を印加した場合に比べて誘電体層
４の影響を低減することができる。すなわち、高周波電
源１１から供給する高周波電力の周波数が２ＭＨｚ以下
であり、誘電体層４がセラミックスの場合においても、
半導体ウエハＷの上に高周波電界を集中させることがで
き、良好な高周波電界を形成することが可能となる。

【００２４】また、従来は、サセプタ２および平面電極
５のいずれか一方に高周波電圧を印加していたため、サ
セプタ２と平面電極５との間の電位差が周期的に変動
し、そのため、この電位差の極大値がしきい値を超えた
場合、配管６において異常放電が生じていた。

【００２５】それに対し、上記のようにサセプタ２およ
び平面電極５の双方に周波数の等しい高周波電圧を印加
し、しかもキャパシタ１３により高周波電源側に直流電
圧が重畳しないようにする場合には、これら高周波電圧
の位相差を十分に低減することにより、サセプタ２と平
面電極５のいずれか一方のみに高周波電圧を印加した場
合に比べ、上記電位差の極大値を低減することができ、
異常放電の発生を防止することが可能となる。

【００２６】サセプタ２に印加する高周波電圧と平面電
極５に印加する高周波電圧との間の位相差は必ずしも０
である必要はないが、この位相差を０とした場合、上記
電位差の極大値を一層低減することができ、サセプタ２
と平面電極５との間の電位差を常に極めて低いレベルに
維持することができ、より有効に異常放電の発生を防止
することが可能となる。

【００２７】サセプタ２に印加する高周波電圧の位相
と、平面電極５に印加する高周波電圧の位相とを一致さ
せるには、配線１０と配線１４との接点からサセプタ２
までのインピーダンスと、配線１０と配線１４との接点
から平面電極５までのインピーダンスとを一致させれば
よい。例えば、配線１０の、配線１４との接点とサセプ
タ２との間に、キャパシタ１３と等しい容量を有するキ
ャパシタ１５を介在させることにより、上記インピーダ
ンスを一致させることができ、それにより、サセプタ２
に印加する高周波電圧と平面電極５に印加する高周波電
圧との間の位相差を０とすることが可能となる。

【００２８】このように、上記下部電極構造１による
と、高周波電源１１から供給する高周波電力の周波数が
２ＭＨｚ以下の場合においても、異常放電を生ずること
なく、良好に高周波電場を形成することができる。例え
ば、高周波電源１１から供給する高周波電力の周波数を
８００ｋＨｚとした場合、フィルタ９を構成するキャパ
シタ１６の容量を１００ｐＦ〜１０００ｐＦ、フィルタ
９を構成する抵抗１７の抵抗値を１．５×１０^６Ω〜３
×１０^６Ω、キャパシタ１３，１５の容量をそれぞれ１
００００ｐＦとすることにより、サセプタ２に印加する
高周波電圧と平面電極５に印加する高周波電圧との間の
位相差を０とし、かつ半導体ウエハＷの上に良好な高周
波電界を形成することができ、プラズマ処理に適用する
場合に良好なプラズマ特性を得ることができる。

【００２９】次に、上述した下部電極構造１を用いたプ
ラズマ処理装置について説明する。図２は、本発明の実
施形態に係るプラズマ処理装置の一例を概略的に示す図
である。なお、図２は、本発明をプラズマエッチング装
置に適用した例を示している。

【００３０】図２において、プラズマエッチング装置２
０は、気密性を有するチャンバー２１を有している。チ
ャンバー２１内の底部には絶縁性の支持板２２が配置さ
れ、支持板２２上には、冷却部材２３およびサセプタ２
が順次積層されている。サセプタ２の上面には、誘電体
層４とその中に埋め込まれた平面電極５とからなる静電
チャック３が設けられており、誘電体層４の上に半導体
ウエハＷが載置される。また、誘電体層４上の半導体ウ
エハＷを囲むようにフォーカスリング２４が配置されて
いる。

【００３１】冷却部材２３には冷媒循環路２５が形成さ
れている。この冷媒循環路２５には、チャンバー２１の
外部から流路２６を経由して冷媒が供給される。冷媒循
環路２５に供給された冷媒は、半導体ウエハＷ等の冷却
に利用された後、流路２７を経由してチャンバー２１の
外部へと排出される。また、支持板２２、冷却部材２
３、サセプタ２、および誘電体層４等には、チャンバー
２１の外部から、誘電体層４と半導体ウエハＷとの間に
ヘリウムガスを供給する配管２８が形成されている。

【００３２】チャンバー２１内の上部には、誘電体層４
と対向する面に多数の孔３０が設けられたシャワーヘッ
ド３１が配置されている。シャワーヘッド３１には、配
管３２，３３を経由してガス供給源３４が接続されてい
る。ガス供給源３４はＣＦ_４のような処理ガスを収容し
ており、そこから配管３３およびシャワーヘッド３１を
介してチャンバー２１内に処理ガスを供給する。配管３
３には、ガス供給源３４側からマスフローコントローラ
３５およびバルブ３６が順次設けられている。なお、シ
ャワーヘッド３１は導電性材料からなり、上部電極とし
て機能する。また、シャワーヘッド３１に処理ガスを供
給する配管３２とチャンバー２１とは、絶縁性部材３７
により電気的に絶縁されている。

【００３３】チャンバー２１の側方には、ゲートバルブ
３８を介してロードロック室３９が隣接して配置されて
いる。ロードロック室３９内には、複数のアームを組み
合わせてなる搬送機構４０が配置されている。この搬送
機構４０は、半導体ウエハＷをロードロック室３９とチ
ャンバー２１との間で搬送するのに使用される。

【００３４】チャンバー２１およびロードロック室３９
には、それぞれ排気口４１，４２が設けられている。チ
ャンバー２１およびロードロック室３９内は、それぞれ
排気口４１，４２からポンプ４３により排気され、チャ
ンバー２１およびロードロック室３９内には所望の減圧
状態が形成される。

【００３５】平面電極５には、配線７の一端が接続さ
れ、この配線７の他端は直流電源８に接続されている。
配線７の平面電極５と直流電源８との間には、ローパス
フィルタ９が設置されている。一方、サセプタ２には、
配線１０の一端が接続され、この配線１０の他端は高周
波電源１１に接続されている。また、配線１０のサセプ
タ２と高周波電源１１との間には、高周波電源１１側か
ら、位相シフト回路５０、増幅器５１、マッチングボッ
クス１２、およびキャパシタ１５が順次設置されてい
る。

【００３６】配線７は、そのローパスフィルタ９と平面
電極５との間の位置で、配線１４と接続されている。配
線１４の他端は、配線１０と、そのマッチングボックス
１２とキャパシタ１５との間の位置で接続されている。
したがって、直流電源８から平面電極５に印加される直
流電圧には、高周波電源１１からの高周波電圧が重畳さ
れる。すなわち、サセプタ２および平面電極５の双方に
高周波電圧が印加される。なお、配線１４は、配線７と
の接点と配線１０との接点との間に、キャパシタ１３を
有しているため、直流電圧は配線１０の高周波電圧には
重畳しない。

【００３７】シャワーヘッド３１には、配線５２の一端
が接続され、配線５２の他端は高周波電源５３に接続さ
れている。シャワーヘッド３１と高周波電源５３との間
には、高周波電源５３側から増幅器５４およびマッチン
グボックス５５が順次設置されている。なお、上記位相
シフト回路５０により、高周波電源１１からサセプタ２
に印加される高周波の位相が、高周波電源５３からシャ
ワーヘッド３１に印加される高周波の位相に対して１８
０°シフトされる。

【００３８】このように構成されたプラズマエッチング
装置２０においては、まず、搬送機構４０を用いて、半
導体ウエハＷをロードロック室３９内からチャンバー２
１内に搬送し、さらに誘電体層４上に載置する。なお、
ロードロック室３９およびチャンバー２１内はポンプ４
５により所定の圧力に減圧されている。

【００３９】次に、高周波電源１１からサセプタ２に周
波数が２ＭＨｚ以下、例えば８００ｋＨｚの高周波電力
を供給する。一方、高周波電源５３は、シャワーヘッド
３１に周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給す
る。なお、この場合、ローパスフィルター９を構成する
キャパシタ１６の容量を１００ｐＦ〜１０００ｐＦ、抵
抗１７の抵抗値を１．５×１０^６Ω〜３×１０^６Ω、キ
ャパシタ１３，１５の容量をそれぞれ１００００ｐＦと
することにより、サセプタ２に印加する高周波電圧と平
面電極５に印加する高周波電圧との間の位相差を０と
し、かつ良好に高周波電場を形成することができる。

【００４０】さらに、上記条件下で、バルブ３６を開放
し、マスフローコントローラ３５で流量を調節しつつガ
ス供給源３４からシャワーヘッド３１に処理ガスを供給
する。この処理ガスは、シャワーヘッド３１とサセプタ
２との間の高周波電界によりプラズマ化される。すなわ
ち、シャワーヘッド３１と半導体ウエハＷとの間にプラ
ズマが形成され、そのプラズマにより半導体ウエハＷの
表面がエッチングされる。

【００４１】このエッチング処理の際に、配管２８を介
して誘電体層４と半導体ウエハＷとの間にヘリウムガス
を供給しつつ、流路２６から冷媒循環路２５に冷媒を供
給する。これにより、半導体ウエハＷの温度を制御する
ことができ、エッチング速度等を高い精度で制御するこ
とができる。

【００４２】次に、図１に示す下部電極構造１を用いた
プラズマ処理装置の他の例について説明する。図３は、
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の他の例を概
略的に示す図である。なお、図３も図２と同様に、本発
明をプラズマエッチング装置に適用した例を示してい
る。また、図３において、図２に示したのと同様の部材
には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００４３】図３に示すプラズマエッチング装置６０と
図２に示すプラズマエッチング装置２０とでは電力の供
給方法が異なっている。すなわち、図３に示すプラズマ
エッチング装置６０においては、サセプタ２およびシャ
ワーヘッド３１の双方に同一の高周波電源１１から高周
波電力が供給される。

【００４４】高周波電源１１から供給される高周波電力
は、可変式のトランス６１により配線１０と配線５２と
に分配される。配線１０に分配された高周波電力は、ロ
ーパスフィルタ６２を経由した後、図２に関して説明し
たのと同様に、サセプタ２および平面電極５に印加され
る。一方、配線５２に分配された高周波電圧は、ローパ
スフィルタ６３を経由した後、シャワーヘッド３１に印
加される。

【００４５】上記プラズマエッチング装置６０を用いた
エッチング処理は、例えば、以下に示す方法により行わ
れる。すなわち、まず、搬送手段４０を用いて、半導体
ウエハＷをロードロック室３９内からチャンバー２１内
に搬送し、さらに誘電体層４上に載置する。なお、ロー
ドロック室３９およびチャンバー２１内はポンプ４５に
より所定の圧力に減圧されている。

【００４６】次に、高周波電源１１からサセプタ２およ
びシャワーヘッド３１に周波数が２ＭＨｚ以下、例えば
３８０ｋＨｚの高周波電力を供給する。なお、この場
合、配線５２に分配する電力と、配線１０に分配する電
力の比は、例えば６：４とする。また、フィルタ９を構
成するキャパシタ１６の容量を１００ｐＦ〜１０００ｐ
Ｆ、抵抗１７の抵抗値を１．５×１０^６Ω〜３×１０^６
Ω、キャパシタ１３，１５の容量をそれぞれ１００００
ｐＦとすることにより、サセプタ２に印加する高周波電
圧と平面電極５に印加する高周波電圧との間の位相差を
０とし、且つ良好に高周波電場を形成することができ
る。

【００４７】このように構成されるプラズマエッチング
装置においても、上記のようにして高周波を供給しつ
つ、バルブ３６を開放して、マスフローコントローラ３
５で流量を調節しつつガス供給源３４からシャワーヘッ
ド３１に反応性ガスを供給することにより、高周波電界
が形成されているシャワーヘッド３１とサセプタ２との
間にプラズマが形成され、半導体ウエハＷの表面がエッ
チングされる。

【００４８】このエッチング処理の際に、配管２８を介
して誘電体層４と半導体ウエハＷとの間にヘリウムガス
を供給しつつ、流路２６から冷媒循環路２５に冷媒を供
給する。これにより、半導体ウエハＷの温度を制御する
ことができ、エッチング速度等を高い精度で制御するこ
とができる。

【００４９】また、図３に示すプラズマエッチング装置
６０によれば、１つの高周波電源で、サセプタ２および
シャワーヘッド３１の双方に高周波電圧を印加すること
ができるので、装置の構成を簡略化することが可能とな
る。

【００５０】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく種々変形が可能である。例えば上記実施の形
態では本発明をプラズマエッチング装置に適用した場合
ついて示したが、これに限らず、プラズマＣＶＤ等、他
のプラズマ処理装置にも適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下部電極構造の基台と平面電極との双方に高周波電圧が
印加されるため、基台のみに高周波電圧を印加した場合
に比べて、より良好に高周波電場を形成することができ
る。

【００５２】また、本発明によれば、下部電極構造の基
台と平面電極との双方に高周波電圧が印加されるため、
基台と平面電極とに印加する高周波電圧の位相差を十分
に低減することができる。したがって、基台と平面電極
との間の電位差を常時低く保つことができ、それによ
り、これらの間の電位差が許容値を超えることにより生
ずる異常放電を防止することが可能となる。

【００５３】すなわち、本発明によれば、被処理体であ
る基板の温度が過剰に上昇するのを防ぎ、異常放電を生
ずることなく良好に高周波電場を形成することが可能な
下部電極構造およびプラズマ処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る下部電極構造を概略的
に示す図。

【図２】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一
例を概略的に示す図。

【図３】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の他
の例を概略的に示す図。

【図４】従来の下部電極構造の一例を概略的に示す図。

【図５】従来の下部電極構造の他の例を概略的に示す
図。

【符号の説明】

１；下部電極構造 ２；サセプタ ３；静電チャック（静電吸着部材） ４；誘電体層 ５；平面電極 ６；配管 ７，１０，１４，５２；配線 ８；直流電源 ９，６２，６３；ローパスフィルタ １１，５３；高周波電源 １２，５５；マッチングボックス １３，１５；キャパシタ ２０，６０；プラズマエッチング装置 ２１；チャンバー ２２；支持板 ２３；冷却部材 ２５；冷媒循環路 ３１；シャワーヘッド ３４；ガス供給源 Ｗ；半導体ウエハ

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体に対してプラズマ処理を施すた
   めの下部電極構造であって、 導電性材料からなる基台と、 この基台上に設けられ、被処理体が載置される誘電体層
   およびこの誘電体層の下に前記基台とは電気的に絶縁し
   て設けられた電極を有する静電吸着部材と、 前記静電吸着部材の電極に一端が接続された第１の配線
   と、 第１の配線の他端に接続された直流電源と、 前記基台に一端が接続された第２の配線と、 第２の配線の他端に接続された高周波電源と、 第１の配線と第２の配線とを接続する第３の配線と、 第３の配線上に設けられたキャパシタとを具備すること
   を特徴とする下部電極構造。
2. 【請求項２】 第２の配線上に設けられ、第２の配線と
   第３の配線との接続点と、前記基台との間に介在するキ
   ャパシタをさらに具備することを特徴とする請求項１に
   記載の下部電極構造。
3. 【請求項３】 前記第２の配線上に設けられたキャパシ
   タと、第３の配線上に設けられたキャパシタとは等しい
   容量を有することを特徴とする請求項２に記載の下部電
   極構造。
4. 【請求項４】 前記直流電源と前記第３の配線上に設け
   られたキャパシタとの間の前記第１の配線上にローパス
   フィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１か
   ら請求項３のいずれか１項に記載の下部電極構造。
5. 【請求項５】 導電性材料からなる基台と、この基台上
   に設けられ、被処理体が載置される誘電体層およびこの
   誘電体層の下に前記基台とは電気的に絶縁して設けられ
   た電極とを有する静電吸着部材とを具備し、前記被処理
   体に対してプラズマ処理を施す装置に用いるための下部
   電極構造であって、 前記静電吸着部材の前記電極に直流電圧を印加する直流
   電源を含む第１の電源経路と、 前記基台に高周波電力を供給する電源を含む第２の電源
   経路と、 前記第１の電源経路と前記第２の電源経路を電気的に繋
   ぎ、高周波電源側から前記電極へ前記高周波電力を流入
   させるためのキャパシタを経路上に有する第３の電源経
   路とを具備することを特徴とする下部電極構造。
6. 【請求項６】 第２の電源経路上に設けられ、第２の電
   源経路と第３の電源経路との接続点と、前記基台との間
   に介在するキャパシタをさらに具備することを特徴とす
   る請求項５に記載の下部電極構造。
7. 【請求項７】 前記第２の電源経路上に設けられたキャ
   パシタと、第３の電源経路上に設けられたキャパシタと
   は等しい容量を有することを特徴とする請求項５に記載
   の下部電極構造。
8. 【請求項８】 前記直流電源と前記第３の電源経路に設
   けられたキャパシタとの間の前記第１の電源経路にロー
   パスフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項
   ５から請求項７のいずれか１項に記載の下部電極構造。
9. 【請求項９】 前記静電吸着部材の誘電体層はセラミッ
   クからなることを特徴とする請求項１から請求項８のい
   ずれか１項に記載の下部電極構造。
10. 【請求項１０】 前記基台の下方から前記基台および前
    記静電吸着部材を介して前記誘電体層と被処理体との間
    に熱伝達ガスを供給するためのガス供給手段を有するこ
    とを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に
    記載の下部電極構造。
11. 【請求項１１】 前記基台を冷却する冷却機構をさらに
    具備することを特徴とする請求項１から請求項１０のい
    ずれか１項に記載の下部電極構造。
12. 【請求項１２】 気密に保持可能であり、被処理体にプ
    ラズマ処理を施すチャンバーと、 前記チャンバー内に収容され、被処理体の載置面を有す
    る下部電極構造と、 前記チャンバー内に前記下部電極構造の載置面に対向す
    るように設けられた上部電極と、 前記チャンバー内を排気する排気手段と、 前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス供給手
    段とを具備し、 前記下部電極構造は、 導電性材料からなる基台と、 この基台上に設けられ、被処理体の載置面を有する誘電
    体層およびこの誘電体層の下に前記基台とは電気的に絶
    縁して設けられた電極を有する静電吸着部材と、 前記静電吸着部材の電極に一端が接続された第１の配線
    と、 第１の配線の他端に接続された直流電源と、 前記基台に一端が接続された第２の配線と、 第２の配線の他端に接続された高周波電源と、 第１の配線と第２の配線とを接続する第３の配線と、 第３の配線上に設けられたキャパシタとを有し、 前記高周波電源からの高周波電力によりチャンバー内に
    処理ガスのプラズマを形成し、このプラズマにより被処
    理体に所定のプラズマ処理を施すことを特徴とするプラ
    ズマ処理装置。
13. 【請求項１３】 第２の配線上に設けられ、第２の配線
    と第３の配線との接続点と、前記基台との間に介在する
    キャパシタをさらに具備することを特徴とする請求項１
    ２に記載のプラズマ処理装置。
14. 【請求項１４】 第２の配線上に設けられたキャパシタ
    と、第３の配線上に設けられたキャパシタとは等しい容
    量を有することを特徴とする請求項１３に記載のプラズ
    マ処理装置。
15. 【請求項１５】 前記静電吸着部材の誘電体層はセラミ
    ックからなることを特徴とする請求項１２から請求項１
    ４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
16. 【請求項１６】 前記基台の下方から前記基台および前
    記静電吸着部材を介して前記誘電体層と被処理体との間
    に熱伝達ガスを供給するためのガス供給手段を有するこ
    とを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか１
    項に記載のプラズマ処理装置。
17. 【請求項１７】 前記基台を冷却する冷却機構をさらに
    具備することを特徴とする請求項１２から請求項１６の
    いずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
18. 【請求項１８】 前記直流電源と前記第３の配線上に設
    けられたキャパシタとの間の前記第１の配線上にローパ
    スフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１
    ２から請求項１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理
    装置。
19. 【請求項１９】 前記対向電極に高周波電力を供給する
    高周波電源をさらに具備することを特徴とする請求項１
    ２から請求項１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理
    装置。