JP5348848B2

JP5348848B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP5348848B2
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Inventors: 陽平山澤
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Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2013-11-20
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Description

本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に電極に高周波を印加してプラズマを生成する容量結合型のプラズマ処理装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマがよく利用されている。従来より、枚葉式のプラズマ処理装置、特にプラズマエッチング装置の中では、大口径プラズマを容易に実現できる容量結合型のプラズマ処理装置が主流となっている。

一般に、容量結合型プラズマ処理装置は、真空チャンバとして構成される処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を載置し、両電極のいずれか一方に高周波電圧を印加する。この高周波電圧によって両電極間に形成される電界により電子が加速され、電子と処理ガスとの衝突電離によってプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望の微細加工たとえばエッチング加工が施される。ここで、高周波を印加される側の電極は整合器内のブロッキングキャパシタを介して高周波電源に接続されるため、カソード（陰極）として働く。基板を支持する下部電極に高周波を印加してこれをカソードとするカソードカップル方式は、下部電極に生じる自己バイアス電圧を利用してプラズマ中のイオンを基板にほぼ垂直に引き込むことにより、異方性エッチングを可能としている。
特開２００４−９６０６６

枚葉式プラズマプロセスの歩留まりを上げるには、基板中心部と基板周辺（エッジ）部との間でプロセス特性のばらつきを極力小さくする必要がある。ところが、容量結合型プラズマ処理装置においては、基板およびプラズマの大口径化に伴ってプラズマ密度分布が半径方向で不均一になりやすく、通常はプラズマ密度が基板中心部で相対的に高く基板周辺部で相対的に低くなりやすい。このようなプラズマ密度の不均一性はプロセス特性のばらつきの原因となり、ひいては製造歩留まりの低下につながる。このため、プラズマ密度分布を均一化する技術あるいは任意のプロファイルに制御できる技術が求められている。

従来より、プラズマ密度分布を制御するために、アノード（陽極）側の電極つまり対向電極を直接接地する代わりに可変のインピーダンス（電極インピーダンス）を介して接地する技法が知られている。この方式は、電極インピーダンスを可変して電極直下または直上の電流密度を逆方向に可変し、これによって電極半径方向における電流密度分布ひいてはプラズマ密度分布を制御するものではあるが、実際にはインピーダンス変化量を十分大きくしても、周辺の接地電位部が低インピーダンスの経路として存在し、そこを通じて多くの電流が流れてしまうために、プラズマ密度分布の変化は僅かであり、つまり制御の効き目が小さく、十分な効果が得られないという課題があった。特に、ＲＦパワーを大きくするほど、この問題が顕著に現れる。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、電極インピーダンス制御機能の効き目を改善して、プラズマ密度分布の制御を効果的に行えるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内に電気的にフローティング状態で取り付けられ、被処理基板を載置する高周波電極と、前記高周波電極に処理ガスのプラズマを生成するのに適した周波数を有する第１の高周波を印加する第１の高周波電源と、前記処理容器で処理空間を挟んで前記高周波電極と向かい合って電気的にフローティング状態で取り付けられる対向電極と、前記対向電極のおもて面から接地電位部までの高周波伝送路のインピーダンスを任意に可変制御するためのインピーダンス制御部と、前記高周波電極から見て前記処理空間を挟んで前記対向電極の周囲に接地状態で設けられる導電性の対向接地電位部と、前記処理空間と前記対向接地電位部との間のインピーダンスを高めるために、前記対向接地電位部の表面を覆う誘電体板と、前記高周波電極と前記対向電極および前記誘電体板との間の前記処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部とを有し、前記第１の高周波電源より前記高周波電極を介して前記処理空間に放射される高周波電流の一部は前記対向電極に入射して前記高周波伝送路を通ってグランドへ流れ、他の一部は前記誘電体板を介して前記対向接地電位部に入射してグランドへ流れ、他の一部は前記処理容器の側壁へ入射してグランドへ流れ、前記インピーダンス制御部において前記高周波伝送路のインピーダンスが制御されることにより、前記基板上でプラズマ密度分布のプロファイルが制御される。

上記の装置構成においては、容量結合の処理空間内で生成した処理ガスのプラズマは四方に拡散し、第１の高周波電源より高周波電極を介して処理空間に放射される高周波電流の一部は対向電極に入射して高周波伝送路を通ってグランドへ流れ、他の一部は誘電体板を介して対向接地電位部に入射してグランドへ流れ、他の一部は処理容器の側壁へ入射してグランドへ流れる。対向接地電位部の表面を誘電体板が覆っているので、上記のように処理空間ないしプラズマを通過する電流の流れにおいて、直接的には対向接地電位部表面のインピーダンスを高くすることができ、あるいは相対的にインピーダンスを可変にする電極の影響（働き）を大きくすることができる。このことにより、インピーダンス制御部において対向電極のおもて面から接地電位部までの高周波伝送路のインピーダンスを可変に制御することで、対向電極直下または直上の領域におけるプラズマ密度の制御（上げ下げ）を局所的かつ効果的に行い、ひいては被処理基板上の処理空間におけるプラズマ密度分布のプロファイルを任意に制御することができる。

本発明の好適な一態様によれば、誘電体板が対向接地電位部の表面に密着して取り付けられる。この場合、誘電体板が対向接地電位部の表面に樹脂製のボルトで取り付けられてよい。

また、別の好適な一態様として、誘電体板の板厚を電極半径方向で変化させてもよく、たとえば電極半径方向外側に向かって誘電体板の板厚を次第に減少させる部分を有する構成にしてよい。このように、誘電体板の板厚を変化させることで、対向接地電位部表面のインピーダンスを二次元的に変化させることができる。

本発明における誘電体板は、セラミック板等も可能であるが、比誘電率が低くて耐プラズマ性に優れる石英板が特に好ましい。

本発明の好適な一態様によれば、高周波電極上に被処理基板が載置される。この場合、好ましくは、対向電極および対向接地電位部にガス噴出孔を形成し、処理ガス供給部がガス噴出孔を介して処理空間に処理ガスを導入する構成とすることができる。

また、好適な一態様として、対向電極と対向接地電位部とをリング状の絶縁体で電気的に分離する構成を採ることができる。また、高周波電極に周波数の異なる第１および第２の高周波を重畳して印加する方式も可能である。

また、本発明においては、誘電体板が、処理容器の側壁の表面を覆う延長部分を有する構成も好ましい。かかる構成により、処理容器側壁表面のインピーダンスも高くし、電極インピーダンス制御機能の効き目を一層向上させることができる。

本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用により、電極インピーダンス制御機能の効き目を改善し、プラズマ密度分布の制御を効果的に行うことができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、カソードカップルの容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。

チャンバ１０内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板状のサセプタ１２が下部電極かつ高周波電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で、つまり電気的にフローティング状態で支持されている。この筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の底に排気口２０が設けられている。この排気口２０には排気管２２を介して排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には半導体ウエハＷの搬入出口が設けられ、その外側に該ウエハ搬入出口を開閉するゲートバルブ２６が取り付けられている。

サセプタ１２には、高周波電源２８がＲＦケーブル３０、マッチングユニット３２および給電棒３４を介して電気的に接続されている。ここで、高周波電源２８は、プラズマ生成およびサセプタ１２上の半導体ウエハＷへのイオンの引き込みに寄与する所定の周波数たとえば１３．５６ＭＨｚの第１高周波を出力する。ＲＦケーブル３０は、たとえば同軸ケーブルからなる。マッチングユニット３２には、高周波電源２８側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路が収容されるとともに、オートマッチング用のＲＦセンサ、コントローラ、ステッピングモータ等も備わっている。

サセプタ１２は半導体ウエハＷよりも一回り大きな直径または口径を有している。サセプタ１２の主面つまり上面は、ウエハＷと略同形状（円形）かつ略同サイズの中心領域つまりウエハ載置部と、このウエハ載置部の外側に延在する環状の周辺部とに半径方向で２分割されており、ウエハ載置部の上には処理対象の半導体ウエハＷが載置され、環状周辺部の上に半導体ウエハＷの口径よりも僅かに大きな内径を有するフォーカスリング３６が取り付けられる。このフォーカスリング３６は、半導体ウエハＷの被エッチング材に応じて、たとえばＳi，ＳiＣ，Ｃ，ＳiＯ2の中のいずれかの材質で構成されている。

サセプタ１２上面のウエハ載置部には、ウエハ吸着用の静電チャック３８が設けられている。この静電チャック３８は、膜状または板状の誘電体３９の中にシート状またはメッシュ状の導電体４０を入れたもので、サセプタ１２の上面に一体形成または一体固着されており、導電体４０にはチャンバ１０の外に配置される直流電源４２がスイッチ４４および被覆電線４６を介して電気的に接続されている。直流電源４２より印加される直流電圧により、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック３８上に吸着保持できるようになっている。

サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室４８が設けられている。この冷媒室４８には、チラーユニット（図示せず）より配管５０，５２を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック３８上の半導体ウエハＷの温度を制御できる。さらに、ウエハ温度の精度を一層高めるために、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管５４およびサセプタ１２内部のガス通路５６を介して静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間に供給される。

チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って、かつサセプタ１２と同軸上に上部電極または対向電極５８が非接地で、つまり電気的にフローティング状態で取り付けられている。より詳細には、チャンバ１０の天井中心部に円形の開口部が形成され、この開口部に円板形の対向電極５８がリング状の絶縁体６０を介して嵌め込まれている。この対向電極５８は、サセプタ１２の中心部と真正面に向かい合う電極板６２と、この電極板６２をその背後（上）から支持する電極支持体６４とで構成されている。電極板６２はたとえばＳi、ＳiＣあるいはＣからなり、電極支持体６４はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。

対向電極５８の裏面または背面は、導体棒６６およびインピーダンス制御部６８を介してグランド電位に接続（接地）されている。インピーダンス制御部６８は、たとえば、少なくとも１つの可変リアクタンス素子を含む可変のインピーダンス回路を有しており、たとえばステップ・モータ等のアクチエータにより該可変リアクタンス素子のインピーダンスを可変し、インピーダンス回路全体のインピーダンスつまり電極インピーダンスＺを任意の値に選定または調節できるように構成されている。なお、導体棒６６の周囲または半径方向外側には、円筒状の絶縁体６５を介して円筒状の接地導体６７が設けられている。

チャンバ１０の天井面において、対向電極５８の半径方向外側つまりリング状絶縁体６０の周囲には、チャンバ１０の側壁と一体に形成され、かつサセプタ１２と対向する環状の対向接地電位部７０が延在している。サセプタ１２と対向電極５８および対向接地電位部７０との間のギャップがプラズマ生成空間ないし処理空間ＰＳとなる。

この実施形態においては、対向接地電位部７０の表面（下面）をこれと密着して覆うように誘電体板たとえば石英板７２がたとえばベスベル（商品名）等の樹脂からなるボルト７４で着脱可能に取り付けられている。この石英板７２の作用については後に詳述する。

対向電極５８および対向接地電位部７０には、チャンバ１０内の上記処理空間ＰＳに処理ガスを導入するためのシャワーヘッド機構が設けられている。より詳細には、対向電極５８および対向接地電位部７０には、それぞれの内部にガス室７６，７８が形成され、それらのガス室７６，７８から処理空間ＰＳ側に抜けるガス吐出孔８０，８２が形成されている。ここで、中心部のガス吐出孔８０は、対向電極５８の電極支持板６４および電極板６２を上から下に垂直に貫通している。また、周辺部のガス吐出孔８２は、対向接地電位部７０および石英板７２を上から下に垂直に貫通している。

両ガス室７６，７８には、プラズマ処理中に処理ガス供給部８４より所定の処理ガスがガス供給管８６，８８を介して供給される。ガス供給管８６，８８にそれぞれ設けられている流量制御弁９０，９２により、両ガス室７６，７８に供給する処理ガスの流量比を任意に調整できるようになっている。

このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２４、高周波電源２８、直流電源４２のスイッチ４４、チラーユニット（図示せず）、インピーダンス制御部６８、伝熱ガス供給部（図示せず）および処理ガス供給部８４等の個々の動作および装置全体の動作（シーケンス）は、たとえばマイクロコンピュータを含む装置制御部（図示せず）によって制御される。

このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ２６を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３８の上に載置する。そして、処理ガス供給部８４よりガス供給管８６，８８、ガス室７６，７８およびガス吐出孔８０，８２を介してエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内の処理空間ＰＳに導入し、排気装置２４によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、高周波電源２８をオンにして高周波を所定のパワーで出力させ、この高周波をＲＦケーブル３０、マッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ（下部電極）１２に給電ないし印加する。また、スイッチ４４をオンにし、静電吸着力によって、静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を閉じ込める。シャワーヘッド機構のガス吐出孔８０，８２より吐出されたエッチングガスは両電極１２，（５８，７０）間で高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷの主面の膜がエッチングされる。

次に、このプラズマエッチング装置における本発明の特徴的な作用について説明する。上述したように、このプラズマエッチング装置は、サセプタ１２と同軸上で対向する上部電極つまり対向電極５８を接地電位のチャンバ１０から電気的に分離して、対向電極５８と接地電位部との間にインピーダンス制御部６８を接続するとともに、対向電極５８の周囲に延在する環状のチャンバ天井周辺部つまり対向接地電位部７０の表面を石英板７２で覆っている。この石英板７２の厚さは、後述する作用効果を十分に発揮するうえで、１０ｍｍ以上が好ましい。

ここで、インピーダンス制御部６８は、対向電極５８とグランドとの間の電極インピーダンスＺを可変制御することで、対向電極５８直下のプラズマ密度分布を上げ下げ（制御）することができる。一方、石英板７２は、処理空間ＰＳと対向接地電位部７０との間のインピーダンスを高める効果を奏する。処理空間ＰＳと対向接地電位部７０との間のインピーダンスが低いと、大部分の電流は対向接地電位部７０を通じて流れるため、対向電極５８のインピーダンス（電極インピーダンスＺ）を高くしようが低くしようが、電流の流れを大きく変えることができない。しかしながら、処理空間ＰＳと対向接地電位部７０との間のインピーダンスを高くすると、少なくない量の電流が対向電極５８を通じて流れるため、対向電極５８のインピーダンス（電極インピーダンスＺ）を高くしたり低くしたりすれば、それは電流の流れに大きく影響するようになる。

このことにより、インピーダンス制御部６８により対向電極５８直下のプラズマ密度を上げ下げする際に、それによって対向接地電位部７０直下のプラズマ密度分布の受ける影響を抑制することができる。なお、石英板７２を対向接地電位部７０に固定しているボルト７４は樹脂製なので、異常放電等を起こすおそれはない。

図２および図３につき、本発明の作用を図解で説明する。高周波電源２８からの高周波がサセプタ１２に印加されると、サセプタ１２と対向電極５８との間の高周波放電、サセプタ１２と対向接地電位部７０との間の高周波放電およびサセプタ１２とチャンバ１０の側壁との間の高周波放電によって処理空間ＰＳ内で処理ガスのプラズマが生成する。生成したプラズマは四方に、特に上方および半径方向外側に拡散し、プラズマ中の電流の一部は対向電極５８からインピーダンス制御部６８を通ってグランドへ流れ、残りの電流は対向接地電位部７０やチャンバ１０の側壁等を通ってグランドへ流れる。対向接地電位部７０には、プラズマからの電流が石英板７２を介して入射または流入する。ここで、石英板７２は面状の固定コンデンサとみなすことができる。

図２に示すように、インピーダンス制御部６８において電極インピーダンスＺを低くすると、対向電極５８による電流の引き込みが増大して、対向電極５８直下のプラズマ密度が高くなる方向に変化する。もっとも、上記のようにプラズマが四方に拡散するので、対向電極５８直下よりは少ないものの、対向接地電位部７０の直下でも相当な密度で電流ないしプラズマが存在する。

次に、図３に示すように、インピーダンス制御部６８において電極インピーダンスＺを高くすると、対向電極５８による電流の引き込みが減少して、対向電極５８直下のプラズマ密度が低くなる方向に変化する。以上のように、電極インピーダンスＺを変化させると、プラズマ中の電流の流れ方、すなわちプラズマ密度を変化させることができる。

図４に、この実施形態における電極インピーダンス制御の作用の一例を実験データで示す。この実験例は、インピーダンス制御部６８における可変リアクタンス素子を可変コンデンサで構成し、その３０以上のインピーダンス・ポジション（回転角指示値に相当）で電子密度を測定したもののうち、３つのポジション［４００］、［９６０］、［９８０］における電子密度分布を表したものである。この中で［９６０］と［９８０］は変化が最も大きくなるインピーダンス・ポジションに相当する。なお、３００ｍｍのウエハ口径を想定し、対向電極５８の直径を１６０ｍｍに選定している。

図４に示すように、インピーダンス・ポジションを［９６０］に選んだ場合は、電子密度が中心部の領域できわだって高く、全体的に高低差の大きい急峻な山形の分布となる。より詳細には、エッジ部で約５×１０¹⁰／ｃｍ^-3であるのに対して、中心部ではその約３倍つまり約１５×１０¹⁰／ｃｍ^-3ある。これに対して、インピーダンス・ポジションを［９８０］に選んだ場合の電子密度は、中心部で大きく低下する一方で、エッジ部の低下は僅かであり、中心部とエッジ部との差が顕著に低減し、全体的にほぼフラットな分布になる。より詳細には、最も高い中心部では約５×１０¹⁰／ｃｍ^-3、最も低いエッジ部では約３×１０¹⁰／ｃｍ^-3であり、ウエハ領域（−１５０ｍｍ〜１５０ｍｍ）上の電子密度は約３×１０¹⁰／ｃｍ^-3〜約５×１０¹⁰／ｃｍ^-3の範囲内に収まっている。このように、インピーダンス制御部６８における電極インピーダンス制御により、電子密度分布のプロファイルを大きく変化させることが可能であり、略フラットな特性にすることも容易である。

図５に、比較例として、この実施形態において石英板７２を省いた場合の電極インピーダンス制御の作用の一例を示す。図４の場合と同様に、３０以上のインピーダンス・ポジションで電子密度を測定したもののうち、４つのポジション［４００］、［９３５］、［９７０］、［３１００］における電子密度を表したものである。［９３５］と［９７０］は変化が最も大きくなるインピーダンス・ポジションに相当する。図示のように、電子密度は中心部がエッジ部の約２倍以上の高さで突出する全体的に山形の分布を示し、しかもこのプロファイル（特に中心部）の変化幅は非常に小さい。このように、石英板７２を設けない場合は、対向接地電位部７０表面のインピーダンスが低いため、インピーダンス制御部６８による電極インピーダンス制御の効き目が小さく、電子密度分布のプロファイルを任意に変化させることは非常に困難であり、略フラットな特性にすることも望めないことがわかる。

以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは決してなく、種々の変形が可能である。

たとえば、石英板７２の板厚を電極半径方向で変化させる構成も好適に採用することができる。図６に示す例は、石英板７２の板厚を対向電極５８寄りで最も大きくし、電極半径方向外側に向かって次第に減少するように構成している。かかる構成は、対向接地電位部７０において対向電極５８寄りのインピーダンスを最も大きくし、電子密度分布の制御に関してインピーダンス制御部６８による電極インピーダンス制御の及ぶ領域つまり対向電極５８直下の領域とその他（周囲）の領域との間の境界をより強調することができる。なお、対向電極５８の直径を半導体ウエハＷの口径と略同じ、あるいはそれより大きくすることも可能である。

図７に、別の実施形態によるプラズマエッチング装置の構成を示す。この装置構成には、２つの変形例が含まれている。１つは、石英板７２をチャンバ１０天井面の対向接地電位部７０からチャンバ１０側壁まで延長させている点である。かかる構成によれば、石英板７２の側壁延長部７２ａによりチャンバ１０側壁表面のインピーダンスも高めることが可能であり、これによってインピーダンス制御部６８による電子電流密度分布ないしプラズマ密度分布の制御性を一層向上させることができる。なお、石英板７２を他の材質の誘電体板たとえばアルミナ・セラミック板で代用することも可能である。

別の変形例は、いわゆる下部２周波重畳印加方式によりサセプタ１２に周波数の異なる２つの高周波を印加する点である。より詳細には、プラズマ密度の制御に適した所定の周波数たとえば６０ＭＨｚの第１高周波を出力する第１の高周波電源１００と、サセプタ１２に生成される自己バイアス電圧ひいては半導体ウエハＷに引き込まれるイオンのエネルギーの制御に適した所定の周波数たとえば１３．５６ＭＨｚの第２高周波を出力する第２の高周波電源１０２とが備えられている。第１の高周波電源１００より出力される第１高周波は、ＲＦケーブル１０４、マッチングユニット３２および下部給電棒３４を介してサセプタ１２に印加される。第２の高周波電源１０２より出力される第２高周波は、ＲＦケーブル１０６、マッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ１２に印加される。マッチングユニット３２には、第１高周波用の整合回路と第２高周波用の整合回路とが内蔵されている。インピーダンス制御部６８は、第１高周波用の第１可変インピーダンス回路と第２高周波用の第２可変インピーダンス回路とを有しており、第１可変インピーダンス回路の電極インピーダンスＺ₁および第２可変インピーダンス回路の電極インピーダンスＺ₂をそれぞれ独立に可変制御できるように構成されている。

本発明は、上記実施形態におけるようなプラズマエッチング装置に限定されるものではなく、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。

本発明の一実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。実施形態における電極インピーダンス制御の作用を模式的に示す図である。実施形態における電極インピーダンス制御の作用を模式的に示す図である。実施形態における電極インピーダンス制御の作用の一例を実験データ（電子密度分布）で示す図である。比較例における電極インピーダンス制御の作用の一例を実験データ（電子密度分布）で示す図である。実施形態の一変形例によるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。別の実施形態によるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１０チャンバ（処理容器）
１２サセプタ（下部電極）
２４排気装置
２８高周波電源
５８対向電極
６８インピーダンス制御部
７０対向接地電位部
７２石英板（誘電体板）
７４ボルト
８４処理ガス供給部
１００，１０２高周波電源

Claims

真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内に電気的にフローティング状態で取り付けられ、被処理基板を載置する高周波電極と、
前記高周波電極に処理ガスのプラズマを生成するのに適した周波数を有する第１の高周波を印加する第１の高周波電源と、
前記処理容器で処理空間を挟んで前記高周波電極と向かい合って電気的にフローティング状態で取り付けられる対向電極と、
前記対向電極のおもて面から接地電位部までの高周波伝送路のインピーダンスを任意に可変制御するためのインピーダンス制御部と、
前記高周波電極から見て前記処理空間を挟んで前記対向電極の周囲に接地状態で設けられる導電性の対向接地電位部と、
前記処理空間と前記対向接地電位部との間のインピーダンスを高めるために、前記対向接地電位部の表面を覆う誘電体板と、
前記高周波電極と前記対向電極および前記誘電体板との間の前記処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と
を有し、
前記第１の高周波電源より前記高周波電極を介して前記処理空間に放射される高周波電流の一部は前記対向電極に入射して前記高周波伝送路を通ってグランドへ流れ、他の一部は前記誘電体板を介して前記対向接地電位部に入射してグランドへ流れ、他の一部は前記処理容器の側壁へ入射してグランドへ流れ、
前記インピーダンス制御部において前記高周波伝送路のインピーダンスが制御されることにより、前記基板上でプラズマ密度分布のプロファイルが制御される、
プラズマ処理装置。
前記誘電体板が前記対向接地電位部の表面に密着して取り付けられる、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体板が前記対向接地電位部の表面に樹脂製のボルトで取り付けられる、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体板の板厚を電極半径方向で変化させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体板が石英板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記対向電極、前記対向接地電位部および前記誘電体板にガス噴出孔が形成され、前記処理ガス供給部が前記ガス噴出孔を介して前記処理空間に前記処理ガスを導入する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記対向電極と前記対向接地電位部とを電気的に分離するリング状の絶縁体を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記高周波電極に、前記基板に引き込まれるイオンのエネルギーを制御するのに適した周波数を有する第２の高周波を印加する第２の高周波電源を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体板が、前記処理容器の側壁の表面を覆う延長部分を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体板が、１０ｍｍ以上の厚さを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。