(57)【特許請求の範囲】
【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、
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と、
を具備し、
前記第２の配線上に設けられたキャパシタと前記第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下部電極構造。
【請求項２】
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に記載の下部電極構造。
【請求項３】
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又は請求項２に記載の下部電極構造。
【請求項４】
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３のいずれか１項に記載の下部電極構造。
【請求項５】
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４のいずれか１項に記載の下部電極構造。
【請求項６】
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プラズマ処理装置であって、
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、
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と、
を有し、
前記第２の配線上に設けられたキャパシタと前記第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プラズマ処理装置。
【請求項７】
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６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
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６または請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
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６から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
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６から請求項９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
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６から請求項１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【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１０８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１００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１０３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１１０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、
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と、
を具備し、
前記第２の配線上に設けられたキャパシタと前記第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下部電極構造が提供される。
【００１４】
本発明の第２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プラズマ処理装置であって、
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、
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と、
を有し、
前記第２の配線上に設けられたキャパシタと前記第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】
また、第２の配線上に、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が設けられているので、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】
さらに、この場合に、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ので、異常放電を最も有効に防止することができる。
【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、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２ＭＨｚ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１．５×１０６Ω〜３×１０６Ω、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２０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２３、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ＣＦ４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３３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１８０°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。
【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１．５×１０６Ω〜３×１０６Ω、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〜１０００ｐＦ、抵抗１７の抵抗値を１．５×１０６Ω〜３×１０６Ω、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、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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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