CN105379428A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

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Abstract

等离子体处理装置包括：形成有使内部空间与处理空间连通的连通孔的电介质部件；隔着内部空间的第一电极和第二电极；将第一处理气体供给到内部空间的第一气体供给机构；第一高频电源，其将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其将第一等离子体中的自由基和第一处理气体导入至处理空间；第二高频电源，其供给第二高频电力，生成第一处理气体的第二等离子体，并将离子引入至被处理体；和控制部，其控制第一高频电力的全部电功率的大小，调整第二等离子体中的自由基量，控制第一高频电力的比率，调整第二等离子体中的离子量。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域
本发明的各个方面和实施方式涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术
在半导体的制造工艺中，广泛地进行以薄膜的堆积或蚀刻等为目的的等离子体处理。为了得到高功能且高性能的半导体，期望对被处理体的被处理面进行均匀的等离子体处理。
在等离子体处理中，生成处理气体的等离子体。等离子体中包含离子或自由基等活性种。通过被处理体的被处理面与包含离子和自由基的等离子体发生反应来进行等离子体处理。
近年来，提出有一种等离子体处理装置，在半导体的制造工艺中，在用于对被处理体进行等离子体处理的处理容器内，配置形成有多个贯通孔的栅极电极，利用栅极电极将处理容器的内部分割成两个空间。
该等离子体处理装置中，将被处理体载置于配置在作为栅极电极的下方空间的处理空间中的载置台上，向作为比栅极电极更靠上方空间的等离子体生成空间内供给等离子体处理所用的处理气体。然后，等离子体处理装置通过向等离子体生成空间内供给高频电力，来生成被供给到等离子体生成空间的处理气体的等离子体。然后，等离子体处理装置通过对处理空间进行减压，将在等离子体生成空间内生成的等离子体中的自由基和处理气体从等离子体生成空间经由栅极电极导入至处理空间。然后，等离子体处理装置通过对载置台供给偏置用的高频电力，生成被导入至处理空间的处理气体的等离子体，并将所生成的等离子体中的离子引入到载置台上的被处理体。由此，能够调整等离子体中的自由基密度，并且对被处理体实施均匀的等离子体处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－67737号公报
专利文献2：日本特表平7－500459号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，在上述的技术中存在以下问题，即，难以分别独立地调整用于获得被处理体的所期望的处理特性的等离子体中的离子密度和自由基密度。
即，在上述的技术中，在等离子体生成空间内生成的等离子体与在处理空间内生成的等离子体之间不形成鞘而成为相同电位的等离子体。因此，在上述的技术中，难以为了获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或CD(CriticalDimension，临界尺寸)等所期望的处理特性而分别独立地调整离子密度和自由基密度。
用于解决技术问题的技术方案
本发明涉及的等离子体处理装置，在一个实施方式中，包括：形成处理空间的处理容器；载置被处理体的载置台，其配置于处理空间；电介质部件，其以封闭处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与处理空间连通的连通孔；第一电极和第二电极，其形成于电介质部件内，隔着内部空间相对；第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到内部空间；第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成供给到内部空间的第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其通过对处理空间进行减压，将第一等离子体中的自由基和第一处理气体从内部空间经由连通孔导入至处理空间；第二高频电源，其通过对载置台供给第二高频电力，生成导入至处理空间的第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至被处理体；控制部，其通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。
发明效果
根据本发明的等离子体处理装置的一个方式，起到如下效果：能够分别独立地调整用于获得被处理体的所期望的处理特性的、处理空间内的等离子体中的离子密度和自由基密度。
附图说明
图1为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的概略截面图。
图2为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的一例流程的流程图。
图3为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的另一例流程的流程图。
图4为用于表示控制分别供给到上侧电极和下侧电极的等离子体生成电力的比率的情况的图。
图5为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的变形例的概略截面图。
图6为用于说明图5所示的电介质部件的一例构造的概略平面图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的等离子体处理装置和等离子体处理方法的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于本实施方式。各实施方式能够在处理内容不矛盾的范围内适当组合。
本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，包括：形成处理空间的处理容器；载置被处理体的载置台，其配置于处理空间；电介质部件，其以封闭处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与处理空间连通的连通孔；第一电极和第二电极，其形成于电介质部件内，隔着内部空间相对；第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到内部空间；第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成被供给到内部空间的第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其通过对处理空间进行减压，将第一等离子体中的自由基和第一处理气体从内部空间经由连通孔导入至处理空间；第二高频电源，其通过对载置台供给第二高频电力，生成导入至处理空间的第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至被处理体；控制部，其通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。
此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，电介质部件的内部空间在被处理体的径向被分割而形成同心圆状的多个小空间，多个小空间分别经由连通孔与处理空间连通，第一电极和第二电极形成于电介质部件内的、分别与多个小空间对应的位置，分别隔着多个小空间中的1个小空间相对，控制部通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整分别从多个小空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整在被处理体的径向上的第二等离子体中的自由基量的分布，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整分别从多个小空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整在被处理体的径向上的第二等离子体中的离子量的分布。
此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，控制部还调整分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的相位差。
此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，控制部将分别供给到第一电极和第二电极的高频电力的相位差调整到180°。
此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，还包括将第二处理气体供给到处理空间的第二气体供给机构，第二高频电源通过对载置台供给第二高频电力，生成供给到处理空间的第一处理气体和第二处理气体的第三等离子体，将该第三等离子体中的离子引入至被处理体，控制部还间歇地控制第二高频电源的接通/断开，在将第二高频电源控制成断开的期间，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子激活被处理体的表面，生成激活后的被处理体的表面与被导入至处理空间的第一等离子体中的自由基的反应物，在将第二高频电源控制成接通的期间，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第三等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第三等离子体中的离子量，利用调整了自由基量和离子量的第三等离子体对反应物进行蚀刻。
此外，本发明的等离子体处理方法，在一个实施方式中，等离子体处理装置包括：形成处理空间的处理容器；载置被处理体的载置台，其配置于处理空间；电介质部件，其以封闭处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与处理空间连通的连通孔；第一电极和第二电极，其形成于电介质部件内，隔着内部空间相对；第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到内部空间；第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成供给到内部空间的第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其通过对处理空间进行减压，将第一等离子体中的自由基和第一处理气体从内部空间经由连通孔导入至处理空间；和第二高频电源，其通过对载置台供给第二高频电力，生成导入至处理空间的第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至被处理体，在等离子体处理方法中，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。
(第一实施方式)
图1为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的概略截面图。如图1所示，第一实施方式涉及的等离子体处理装置具有气密地构成且为接地电位的处理容器1。处理容器1形成用于进行等离子体处理的处理空间S。该处理容器1呈圆筒状，例如由在表面形成有阳极氧化被膜的铝等构成。在处理容器1内的处理空间S中，配置有水平地载置作为被处理体的半导体晶片W的载置台2。
关于载置台2，其基材2a由导电性金属、例如铝等构成，具有作为下部电极的功能。该载置台2隔着绝缘板3被作为导体的支承台4支承。此外，在载置台2的上方的外周例如设置有由单晶硅、SiC、石英形成的聚焦环5。而且，以包围载置台2和支承台4的周围的方式设置有例如由石英、氧化铝等构成的圆筒状的内壁部件3a。
在载置台2的上表面设置有用于静电吸附半导体晶片W的静电卡盘6。该静电卡盘6通过使电极6a位于绝缘体6b之间而构成，电极6a与直流电源12连接。而且，通过从直流电源12将直流电压施加于电极6a，利用库仑力来吸附半导体晶片W。
在载置台2的内部形成有制冷剂流路2b，制冷剂流路2b与制冷剂入口配管2c、制冷剂出口配管2d连接。而且，通过使热传导液等制冷剂在制冷剂流路2b中循环，能够将支承台4和载置台2控制成规定的温度。此外，以贯穿载置台2等的方式设置有背面侧气体供给配管30，用于向半导体晶片W的背面侧供给氦气等冷热传递用气体(背面侧气体)。该背面侧气体供给配管30与未图示的背面侧气体供给源连接。采用这样的结构，能够将由静电卡盘6吸附保持于载置台2的上表面的半导体晶片W控制成规定的温度。
在载置台2的上方，以与载置台2平行地相对的方式、换言之与被载置台2支承的半导体晶片W相对的方式设置有电介质部件16。电介质部件16以封闭处理空间S的方式隔着绝缘性部件45安装于处理容器1。在电介质部件16形成有内部空间和使内部空间与处理空间S连通的连通孔。具体而言，电介质部件16例如由氧化铝、陶瓷、石英和硅等物质形成，具有上部电介质部件16a和可拆卸地安装于上部电介质部件16a的圆板形状的下部电介质部件16b。
上部电介质部件16a形成为直径与下部电介质部件16b相同的圆盘形状。在上部电介质部件16a的内部形成有圆形的作为内部空间的气体扩散室16c。在气体扩散室16c的下表面设置有作为贯通孔的多个气体通流孔16d。
在下部电介质部件16b以与上部电介质部件16a的气体通流孔16d重合的方式设置有在厚度方向上贯穿下部电介质部件16b的多个气体导入孔16e。下部电介质部件16b的气体导入孔16e和上部电介质部件16a的气体通流孔16d构筑使气体扩散室16c与处理空间S连通的连通孔。通过这样的结构，被供给到气体扩散室16c的处理气体经由气体通流孔16d和气体导入孔16e呈喷淋状地被分散供给到处理容器1内的处理空间S中。以下，将气体通流孔16d和气体导入孔16e称为“连通孔”为宜。
在电介质部件16(上部电介质部件16a)形成有用于将处理气体导入气体扩散室16c的气体导入口16f。气体导入口16f与气体供给配管17连接，气体供给配管17的基端与第一气体供给源18连接。另外，在气体供给配管17设置有用于开闭气体供给配管17的阀17a、未图示的流量调整器(MFC：MassFlowController，质量流量控制器)等。
第一气体供给源18将第一处理气体经由气体供给配管17和气体导入口16f供给到气体扩散室16c。例如在对抗蚀剂膜、防反射膜、有机膜、氧化膜、氮化膜、低介电常数膜、氮化钛、硅等进行等离子体蚀刻处理的情况下，第一气体供给源18将CF类气体、CHF类气体、O2、Cl2、HBr、Ar、H2、He等作为第一处理气体供给到气体扩散室16c。此外，例如，在进行按原子层单元蚀刻被处理膜的ALE(AtomicLayerEtching，原子层蚀刻)处理的情况下，第一气体供给源18将Cl2等作为第一处理气体供给到气体扩散室16c。由第一气体供给源18供给到气体扩散室16c的第一处理气体经由连通孔被供给到处理容器1内的处理空间S。第一气体供给源18是第一气体供给机构的一例。
在电介质部件16形成有贯通孔16g，该贯通孔16g在厚度方向上贯穿上部电介质部件16a和下部电介质部件16b到达处理容器1内的处理空间S。气体供给配管19与贯通孔16g连接，气体供给配管19的基端与第二气体供给源20连接。另外，在气体供给配管19设置有用于开闭气体供给配管19的阀19a、未图示的流量调整器(MFC)等。
第二气体供给源20将第二处理气体经由气体供给配管19和贯通孔16g供给到处理空间S。例如，在进行ALE处理的情况下，第二气体供给源20将Ar等作为第二处理气体供给到处理空间S。第二气体供给源20是第二气体供给机构的一例。另外，第二处理气体可以是与第一处理气体相同的气体，也可以是与第一气体不同的气体。
在电介质部件16(上部电介质部件16a)的内部形成有上侧电极21和下侧电极22。上侧电极21和下侧电极22隔着气体扩散室16c相对。上侧电极21和下侧电极22例如通过喷镀钼等导电性物质、并进一步在其上喷镀电介质部件物质而埋设在电介质部件16的内部。
上侧电极21和下侧电极22经由电力分配器23与第一高频电源10a连接。第一高频电源10a例如将1MHz以下频率的高频电力、优选为400kHz的高频电力经由电力分配器23供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者。更详细而言，第一高频电源10a将高频电力经由电力分配器23供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者，由此生成从第一气体供给源18供给到气体扩散室16c的第一处理气体的等离子体。以下，将从第一高频电源10a经由电力分配器23供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者的高频电力简称为“等离子体生成电力”。此外，以下将使用等离子体生成电力在气体扩散室16c生成的第一处理气体的等离子体简称为“第一等离子体”。
电力分配器23将从第一高频电源10a输入的等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22。电力分配器23的等离子体生成电力的分配所用的分配比率、换言之从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率是可变的。电力分配器23的分配比率的控制值例如由后述的控制部60输入。即，电力分配器23使用由控制部60输入的分配比率的控制值，将从第一高频电源10a输入的等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22。
此外，电力分配器23具有调整从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的相位差的功能。由电力分配器23调整的等离子体生成电力的相位差的控制值例如由控制部60输入。即，电力分配器23使用由控制部60输入的等离子体生成电力的相位差的控制值，调整从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的相位差。
此外，载置台2的基材2a经由匹配器11b与第二高频电源10b连接。第二高频电源10b例如将400kHz～27MHz频率的高频电力、优选为13MHz的高频电力经由匹配器11b供给到载置台2。更详细而言，第二高频电源10b将高频电力供给到载置台2，由此生成被导入至处理空间S的第一处理气体的等离子体，并将所生成的第二等离子体中的离子引入至半导体晶片W。以下，可将从第二高频电源10b被供给到载置台2高频电力简称为“偏置电力”。此外，以下将使用偏置电力在处理空间S生成的第一处理气体的等离子体简称为“第二等离子体”。
另外，在进行ALE处理的情况下，第二高频电源10b进行以下的处理。即，除了第一处理气体之外，还从第二气体供给源20向处理空间S供给Ar等第二处理气体。第二高频电源10b通过向载置台2供给偏置电力来生成等离子体，并将生成的等离子体中的离子引入至半导体晶片W。以下，将使用偏置电力在处理空间S生成的第一处理气体和第二处理气体的等离子体简称为“第三等离子体”。
在处理容器1的底部形成有排气口71，该排气口71经由排气管72与排气装置73连接。排气装置73具有真空泵，通过使该真空泵工作，将处理容器1内的处理空间S减压至规定的压力。更详细而言，排气装置73将处理空间S减压，由此将在气体扩散室16c生成的第一等离子体中的自由基和处理气体从气体扩散室16c经由连通孔(气体通流孔16d和气体导入孔16e)导入至处理空间S。排气装置73是减压机构的一例。
在处理容器1的侧壁设置有半导体晶片W的搬入搬出口74，在该搬入搬出口74设置有用于开闭该搬入搬出口74的闸阀75。
图中76、77是可自由拆装的沉积物屏蔽件。沉积物屏蔽件76、77沿处理腔室1的内壁面设置，具有防止蚀刻副产物(沉积物)附着在处理容器1内的作用。
上述结构的等离子体蚀刻装置，由控制部60总体控制其动作。该控制部60设置有具有CPU来控制等离子体蚀刻装置各部的处理控制器61、用户接口62和存储部63。
用户接口62由工序管理者为了管理等离子体蚀刻装置而进行指令的输入操作的键盘、将等离子体蚀刻装置的运行状况可视化显示的显示器等构成。
在存储部63中收纳有方案，该方案存储有用于通过处理控制器61的控制实现由等离子体蚀刻装置执行的各种处理的控制程序(软件)、处理条件数据等。并且，根据需要，基于来自用户接口62的指示等从存储部63调出任意的方案并使其由处理控制器61执行，从而在处理控制器61的控制下，在等离子体蚀刻装置进行所期望的处理。另外，控制程序、处理条件数据等的方案，能够使用存储在计算机可读取的计算机存储介质(例如，硬盘、CD、软盘、半导体存储器等)等中的状态的方案(程序)，或者也能够从其它的装置例如通过专用线路随时传送以在线利用。
例如，控制部60控制等离子体处理装置的各部，来执行后述的等离子体处理。列举详细的一例，则在对有机膜进行等离子体蚀刻处理的情况下，控制部60进行以下的处理。即，控制部60通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整经由连通孔从气体扩散室16c供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量，并基于该自由基来调整第二等离子体中的自由基量。此外，控制部60通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，使第一等离子体中的电子从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S，利用该电子来调整第二等离子体中的离子量。第一等离子体和第二等离子体具有不同的电位。在第一等离子体的上部侧形成有阳极鞘，在等离子体的下部侧形成有阴极鞘。此外，在第二等离子体的上部侧形成有阳极鞘，在等离子体的下部侧形成有阴极鞘。即，第一等离子体的阴极鞘和第二等离子体的阳极鞘相邻。第一等离子体中的电子利用第一等离子体的阴极鞘与第二等离子体的阳极鞘之间的电位差来加速，使其作为电子束导入第二等离子体中。通过控制从上述第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，能够容易地调整该第一等离子体的阴极鞘的大小。其结果，能够容易地调整电子束的入射能量和第二等离子体中的离子量。此外，通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，能够容易地调整第一等离子体中的自由基量。这样，能够独立地通过第一高频电源10a的全部电功率大小的控制来控制自由基量，能够独立地通过比率的控制来控制离子量，从而能够利用这样的等离子体获得所期望的处理特性。这里，处理特性包含等离子体的等离子体处理速度(蚀刻率、沉积率)或晶片W面内的均匀性和器件的形状等。
此外，列举其它例子，控制部60在进行ALE处理的情况下进行以下的处理。即，控制部60间歇地控制第二高频电源10b的接通/断开。而且，控制部60在将第二高频电源10b控制成断开(OFF)的期间内，通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量。此外，通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，使第一等离子体中的电子加速从气体扩散室16c经由连通孔向处理空间S，作为电子束射入。利用该电子激活被处理体的表面，生成激活后的被处理体的表面与被导入至处理空间S的第一等离子体中的自由基的反应物。然后，控制部60在将第二高频电源10b控制成接通(ON)的期间，通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第三等离子体中的自由基量。此外，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，将第一等离子体中的电子从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S，利用该电子来调整第一处理气体和第二处理气体的第三等离子体中的离子量，利用调整了离子量的第三等离子体对反应物进行蚀刻。这里，间歇地控制第二高频电源10b的接通/断开相当于是例如交替反复地进行由第二高频电源10b进行的偏置电力的供给/停止供给。
接着，说明第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的一例流程。图2为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的一例流程的流程图。在图2所示的例子中，示出了对有机膜进行等离子体蚀刻处理的情况下的等离子体处理的流程。
如图2所示，等离子体处理装置将处理容器1内的处理空间S和气体扩散室16c减压(步骤S101)。然后，等离子体处理装置将第一处理气体供给到电介质部件16的气体扩散室16c(步骤S102)。例如，等离子体处理装置将CF类气体和/或CHF类气体等作为处理气体供给到电介质部件16的气体扩散室16c。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60将第一处理气体从第一气体供给源18供给到电介质部件16的气体扩散室16c。
然后，等离子体处理装置减压至处理空间S与气体扩散室16c的压力差稳定(步骤S103)。例如，处理容器1内的处理空间S的压力为电介质部件16的气体扩散室16c的压力的1/10倍以下，优选为将处理容器1内的处理空间S减压至1/100倍以下。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60使用排气装置73对处理容器1内的处理空间S进行减压。此时，预先调整处理空间S与气体扩散室16c之间的连通孔的直径，进行减压，使得当进行了减压时在处理空间S和气体扩散室16c生成稳定的压力差。通过该减压，将在气体扩散室16c生成的第一等离子体中的自由基和第一处理气体从气体扩散室16c经由连通孔导入至处理空间S。
然后，等离子体处理装置对载置台2供给偏置电力(步骤S104)。例如等离子体处理装置对载置台2供给13MHz的高频电力作为偏置电力。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60通过从第二高频电源10b向载置台2供给偏置电力，生成导入至处理空间S的第一处理气体的第二等离子体，将生成的第二等离子体中的离子引入至半导体晶片W。
然后，等离子体处理装置将等离子体生成电力供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者(步骤S105)。例如，等离子体处理装置将400kHz的高频电力作为等离子体生成电力供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60通过将等离子体生成电力从第一高频电源10a经由电力分配器23供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者，生成供给到气体扩散室16c的第一处理气体的第一等离子体。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量。这样，第二等离子体中的自由基密度由分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小控制。
然后，等离子体处理装置控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率(步骤S106)。例如，等离子体处理装置使用将等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22的电力分配器23，控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。第一等离子体与第二等离子体的电位不同，利用该第一等离子体的鞘和第二等离子体的鞘将电子加速，形成电子束射入第二等离子体。此时，控制部60将(供给到上侧电极21的等离子体生成电力)：(供给到下侧电极22的等离子体生成电力)＝P1：P2作为电力分配器23的分配比率的控制值输出到电力分配器23。例如，控制部60输出使P2相对于P1增大的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越大，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越增加。其结果，与存在于处理空间S的处理气体中的气体原子碰撞的电子数增加，在处理空间S生成的第二等离子体中的离子量增加。此外，例如控制部60输出使P2相对于P1减小的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越减小，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越减少。其结果，与存在于处理空间S的处理气体中的气体原子碰撞的电子数减少，在处理空间S生成的第二等离子体中的离子量减少。这样，第二等离子体中的离子密度通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率来控制。这样，能够分别独立地调整用于获得被处理体(半导体晶片W)的所期望的处理特性的、处理空间内的第二等离子体中的离子密度和自由基密度。
另外，控制部60也可以在控制了分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率之后，进一步调整分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的相位差。在这种情况下，控制部60使用电力分配器23调整成等离子体生成电力的相位差。例如，控制部60将180°作为由电力分配器23调整的等离子体生成电力的相位差的控制值输出到电力分配器23。其结果，不变更供给到上侧电极21的等离子体生成电力和供给到下侧电极22的等离子体生成电力的总和，而能够在气体扩散室效率良好地生成第一等离子体。
接着，对第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的流程的另一例进行说明。图3为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的另一例流程的流程图。在图3所示的例子中，示出了进行ALE处理的情况下的等离子体处理的流程。
如图3所示，等离子体处理装置对处理容器1内的处理空间S和气体扩散室16c进行减压(步骤S201)。然后，等离子体处理装置将第一处理气体供给到电介质部件16的气体扩散室16c(步骤S202)。例如，等离子体处理装置将Cl2等作为第一处理气体供给到电介质部件16的气体扩散室16c。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60将第一处理气体从第一气体供给源18供给到电介质部件16的气体扩散室16c。
然后，等离子体处理装置将第二处理气体供给到处理容器1内的处理空间S(步骤S203)。例如，等离子体处理装置将Ar等作为第二处理气体供给到处理容器1内的处理空间S。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60将第二处理气体从第二气体供给源20供给到处理容器1内的处理空间S。
然后，等离子体处理装置减压至处理空间S与气体扩散室16c的压力差稳定为止(步骤S204)。例如，处理容器1内的处理空间S的压力为电介质部件16的气体扩散室16c的压力的1/10倍以下，优选将处理容器1内的处理空间S减压至1/100倍以下。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60使用排气装置73对处理容器1内的处理空间S进行减压。此时，预先调整处理空间S与气体扩散室16c之间的连通孔的直径，进行减压，使得减压时在处理空间S和气体扩散室16c生成稳定的压力差。通过该减压，在气体扩散室16c生成的第一等离子体中的自由基和第一处理气体从气体扩散室16c经由连通孔导入至处理空间S。
然后，等离子体处理装置将等离子体生成电力供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者(步骤S205)。例如，等离子体处理装置将400kHz的高频电力作为等离子体生成电力供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60通过将等离子体生成电力从第一高频电源10a经由电力分配器23供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者，生成被供给到气体扩散室16c的第一处理气体的第一等离子体。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量。这样，第二等离子体中的自由基密度由分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小控制。
然后，等离子体处理装置停止向载置台2供给偏置电力(步骤S206)。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60将第二高频电源10b控制成断开。
然后，等离子体处理装置控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率(步骤S207)。例如，等离子体处理装置使用将等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22的电力分配器23，控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60在将第二高频电源10b控制成断开的期间通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量，利用该电子激活半导体晶片W的表面，生成激活后的半导体晶片W的表面与导入至处理空间S的第一等离子体中的自由基的反应物。此时，控制部60将(供给到上侧电极21的等离子体生成电力)：(供给到下侧电极22的等离子体生成电力)＝P1：P2作为电力分配器23的分配比率的控制值，输出到电力分配器23。例如，控制部60输出使P2相对于P1增大的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越大，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越增加。其结果，用于激活半导体晶片W表面的电子数增加，反应物的厚度按原子层单位增加。此外，例如，控制部60输出使P2相对于P1减小的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越减小，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越减少。其结果，激活半导体晶片W表面的电子数减少，反应物的厚度按原子层单位减少。
另外，控制部60也可以在控制了分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率之后，进一步调整分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的相位差。在这种情况下，控制部60使用电力分配器23调整成等离子体生成电力的相位差。例如，控制部60将180°作为由电力分配器23调整的等离子体生成电力的相位差的控制值输出到电力分配器23。其结果，不变更供给到上侧电极21的等离子体生成电力和供给到下侧电极22的等离子体生成电力的总和(全部电功率的大小)，而能够在气体扩散室中效率良好地生成第一等离子体。
然后，等离子体处理装置对载置台2供给偏置电力(步骤S208)。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60将第二高频电源10b控制成接通。即，控制部60通过对载置台2供给偏置电力，生成被供给到处理空间S的第一处理气体和第二处理气体(Cl2或Ar等)的第三等离子体，将所生成的第三等离子体中的离子引入至半导体晶片W。此时，为了提高Ar离子的効果，可以使Cl2气体与Ar气体的流量比率为1：100左右。
然后，等离子体处理装置控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率(步骤S209)。例如，等离子体处理装置使用将等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22的电力分配器23，控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率。
列举更详细的一例进行说明。等离子体处理装置的控制部60在将第二高频电源10b控制成接通的期间通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量，利用该电子来调整第三等离子体中的离子量，并且利用调整了离子量的第三等离子体对反应物进行蚀刻。此时，控制部60将(供给到上侧电极21的等离子体生成电力)：(供给到下侧电极22的等离子体生成电力)＝P1：P2作为电力分配器23的分配比率的控制值，输出到电力分配器23。例如，控制部60输出使P2相对于P1增大的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越大，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越增加。于是，与存在于处理空间S的第一处理气体和第二处理气体中的气体原子碰撞的电子数增加，在处理空间S生成的第三等离子体中的离子量增加。其结果，对反应物的蚀刻深度按原子层单位增加。此外，例如控制部60输出使P2相对于P1减小的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越减小，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越减少。于是，与存在于处理空间S的第一处理气体和第二处理气体中的气体原子碰撞的电子数减少，在处理空间S生成的第三等离子体中的离子量减少。其结果，对反应物的蚀刻深度按原子层单位减少。
另外，控制部60也可以在控制了分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率之后，进一步调整分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的相位差。在这种情况下，控制部60使用电力分配器23调整成等离子体生成电力的相位差。例如，控制部60将180°作为由电力分配器23调整的等离子体生成电力的相位差的控制值输出到电力分配器23。其结果，不变更供给到上侧电极21的等离子体生成电力和供给到下侧电极22的等离子体生成电力的总和，而能够在气体扩散室效率良好地生成第一等离子体。
然后，等离子体处理装置在对第二高频电源10b的接通控制/断开控制的反复次数没有达到规定次数的情况(步骤S210，否)下，使处理返回到步骤S205。另一方面，等离子体处理装置在对第二高频电源10b的接通控制/断开控制的反复次数达到了规定次数的情况(步骤S210，是)下，使等离子体处理结束。
以上，根据第一实施方式，通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量。此外，通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。因此，根据第一实施方式，能够分别独立地将处理空间S的等离子体中的自由基量和离子量调整成适当的量。其结果，根据第一实施方式，能够与自由基密度独立地调整用于获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或CD等的所期望的处理特性的离子密度。
这里，作为比较例，设想利用形成有多个贯通孔的栅极电极将处理容器的内部分割成用于生成等离子体的等离子体生成空间和用于对被处理体进行等离子体处理的处理空间这两个空间的情况。然而，在比较例中，在等离子体生成空间的等离子体与在处理空间生成的等离子体之间不形成鞘，而成为相同电位的等离子体。因此，在比较例中，难以独立于自由基密度地调整用于获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或CD等的所期望的处理特性的离子密度。
图4为用于表示控制分别供给到上侧电极和下侧电极的等离子体生成电力的全部电功率的大小或控制比率的情况的图。在图4中，横轴表示处理空间S的等离子体中的自由基量Γnr与处理空间S的等离子体中的离子量Γni之比(Γnr/Γni)，纵轴表示EtchYield(蚀刻产量)，即表示相对于1个离子削除了几个构成被处理体表面的原子的参数。EtchYield与等离子体处理中所说的等离子体处理速度(蚀刻速率)具有正相关性。即，EtchYield由离子量和自由基量的相互反应决定。另外，图4所示的Γnr/Γni与EtchYield的对应关系的详情记载在“R.A.Gottscho,GaseousElectronicsConference&AmericanPhysicalSociety,Nov,2011”中，因此这里省略其说明。
在控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22等离子体生成电力的全部电功率的大小的情况下，调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量，能够利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量。此外，在控制从第一高频电源10a供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率的情况下，使第一等离子体中的电子从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S，能够利用该电子调整第二等离子体中的离子量。即，在该情况下，能够自由地变更处理空间S的等离子体中的自由基量Γnr与处理空间S的等离子体中的离子量Γni之比(Γnr/Γni)。因此，如图4所示，伴随Γnr/Γni的变更，能够将EtchYield调节成最佳的值。其结果，能够获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或CD等的所期望的处理特性。例如，使EtchYield为一定(使蚀刻速率为一定)，想要在晶片W的面内均匀地进行蚀刻的情况下，增大第二等离子体中的自由基量Γnr与离子量Γni之比(Γnr/Γni)即可。
这样，与利用栅极电极将处理容器的内部分割成等离子体生成空间和处理空间的情况相比，根据第一实施方式，能够容易获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或CD等的所期望的处理特性。
此外，在第一实施方式中，间歇地控制第二高频电源10b的接通/断开，在将第二高频电源10b控制成断开的期间通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量，利用该电子激活被处理体的表面，生成激活后的被处理体的表面与被导入至处理空间S的第一等离子体中的自由基的反应物。然后，在第一实施方式中，在将第二高频电源10b控制成接通的期间通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整从气体扩散室16c经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量，利用该电子来调整第三等离子体中的离子量，并且利用调整了离子量的第三等离子体对反应物进行蚀刻。其结果，在进行ALE处理的情况下，也能够分别独立地调整用于获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或CD等的所期望的处理特性的离子密度和自由基密度。
(变形例)
接着，对第一实施方式涉及的等离子体处理装置的变形例进行说明。图5为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的变形例的概略截面图。图6为用于说明图5所示的电介质部件的一例构造的概略平面图。变形例的等离子体处理装置仅在电介质部件16的构造、上侧电极21和下侧电极22的配置方式、以及控制部60的处理内容等方面与图1所示的等离子体处理装置不同，其它结构与图1相同。因此，对于与图1所示的等离子体处理装置相同的结构，省略说明。
如图5和图6所示，在变形例的等离子体处理装置中，在电介质部件16的上部电介质部件16a的气体扩散室16c内设置有1个以上的环状分隔壁24。1个以上的环状分隔壁24分别沿着电介质部件16的径向、换言之半导体晶片W的径向配置在不同的位置。在图6中，环状分隔壁24由沿着半导体晶片W的径向从中心侧起的第一环状分隔壁24a、第二环状分隔壁24b和第三环状分隔壁24c表示。由此，上部电介质部件16a的气体扩散室16c沿着半导体晶片W的径向从中心侧起被分割成第一气体扩散室16c－1、第二气体扩散室16c－2、第三气体扩散室16c－3和第四气体扩散室16c－4。这样，上部电介质部件16a的气体扩散室16c沿着半导体晶片W的径向被分割而形成同心圆状的多个小空间。
另外，环状分隔壁24的个数为1个以上即可，没有特别限制，例如如图6所示，可以是3个，也可以是2个，也可以是4个以上。
在第一气体扩散室16c－1、第二气体扩散室16c－2、第三气体扩散室16c－3和第四气体扩散室16c－4各自的下表面设置有作为贯通孔的多个气体通流孔16d。
在下部电介质部件16b以与上部电介质部件16a的气体通流孔16d重合的方式设置有在厚度方向上贯穿下部电介质部件16b的多个气体导入孔16e。下部电介质部件16b的气体导入孔16e和上部电介质部件16a的气体通流孔16d构成使气体扩散室16c与处理空间S连通的连通孔。由此，第一气体扩散室16c－1、第二气体扩散室16c－2、第三气体扩散室16c－3和第四气体扩散室16c－4分别经由连通孔与处理空间S连通。通过这样的结构，被供给到气体扩散室16c的第一处理气体经由气体通流孔16d和气体导入孔16e呈喷淋状地被分散供给到处理容器1内的处理空间S。以下，可将气体通流孔16d和气体导入孔16e称为“连通孔”。
在电介质部件16(上部电介质部件16a)形成有用于将处理气体分别导入4个气体扩散室(第一气体扩散室16c－1、第二气体扩散室16c－2、第三气体扩散室16c－3和第四气体扩散室16c－4)的4个气体导入口16f。4个气体导入口16f分别与从气体供给配管17分支而成的4个分支配管连接，气体供给配管17的基端与第一气体供给源18连接。另外，在从气体供给配管17分支而成的4个分支配管分别设置有用于开闭气体供给配管17的阀17a、未图示的流量调整器(MFC：MassFlowController，质量流量控制器)等。
在电介质部件16形成有多个贯通孔16g，该多个贯通孔16g在厚度方向上贯穿上部电介质部件16a、环状分隔壁24和下部电介质部件16b到达处理容器1内的处理空间S。从气体供给配管19分支而成的多个分支配管分别与多个贯通孔16g连接，气体供给配管19的基端与第二气体供给源20连接。另外，在从气体供给配管19分支而成的多个分支配管分别设置有用于开闭气体供给配管19的阀19a、未图示的流量调整器(MFC)等。
此外，在电介质部件16(上部电介质部件16a)的内部的、分别与4个气体扩散室对应的位置形成有多对上侧电极21和下侧电极22。上侧电极21和下侧电极22的各对分别隔着4个气体扩散室中的1个气体扩散室相对。
上侧电极21和下侧电极22的各对分别经由多个电力分配器23中的1个电力分配器23与第一高频电源10a连接。第一高频电源10a分别经由多个电力分配器23中的1个电力分配器23，对上侧电极21和下侧电极22的各对所包含的上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者供给高频电力。更详细而言，通过第一高频电源10a分别经由多个电力分配器23对上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者供给高频电力，独立地生成从第一气体供给源18供给到4个气体扩散室的第一处理气体的等离子体。以下，将从第一的高频电源10a分别经由多个电力分配器23供给到上侧电极21和下侧电极22中的至少任一者的高频电力简称为“等离子体生成电力”。此外，以下将使用等离子体生成电力在4个气体扩散室独立地生成的第一处理气体的等离子体简称为“第一等离子体”。
多个电力分配器23分别将从第一高频电源10a输入的等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22。分别经由多个电力分配器23的用于等离子体生成电力分配的全部电功率的大小和分配比率、换言之从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小和比率是可变的。多个电力分配器23中的每一个电力分配器23的全部电功率的大小和分配比率的控制值例如由后述的控制部60分别输入。即，多个电力分配器23分别使用由控制部60输入的全部电功率的大小和分配比率的控制值，将从第一高频电源10a输入的等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22。
变形例中的控制部60通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整分别从4个气体扩散室经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量。此外，变形例中的控制部60通过控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整分别从4个气体扩散室经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量。利用该自由基和电子，调整沿着半导体晶片W的径向的第二等离子体中的自由基量和离子量的分布。例如，控制部60使用将等离子体生成电力分配到上侧电极21和下侧电极22的电力分配器23，来控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小和比率。
列举更详细的一例进行说明。控制部60通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小，来调整分别从4个气体扩散室经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量。此时，控制部60将多个电力分配器23中的每一个电力分配器23的全部电功率的大小作为控制值分别输出到多个电力分配器23。这样，第二等离子体中的自由基密度由分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小控制。由此，能够调整沿着半导体晶片W的径向的第二等离子体中的自由基量的分布。此外，控制部60通过控制分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的比率，来调整分别从4个气体扩散室经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。此时，控制部60将(供给到上侧电极21的等离子体生成电力)：(供给到下侧电极22的等离子体生成电力)＝P1：P2作为多个电力分配器23中的每一个电力分配器23的分配比率的控制值，分别输出到多个电力分配器23。例如，控制部60输出使P2相对于P1增大的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越大，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越增加。其结果，与存在于处理空间S的处理气体中的气体原子碰撞的电子数增加，在处理空间S生成的第二等离子体中的离子量增加。此外，例如控制部60输出使P2相对于P1减小的电力分配器23的分配比率的控制值。P2相对于P1越减小，从气体扩散室16c经由连通孔移动到处理空间S的第一等离子体中的电子数越减少。其结果，与存在于处理空间S的处理气体中的气体原子碰撞的电子数减少，在处理空间S生成的第二等离子体中的离子量减少。由此，能够调整沿着半导体晶片W的径向的第二等离子体中的离子量的分布。
根据变形例的等离子体处理装置，能够分别独立地控制从第一高频电源10a分别供给到上侧电极21和下侧电极22的等离子体生成电力的全部电功率的大小和比率。此外，根据变形例的等离子体处理装置，分别从4个气体扩散室经由连通孔供给到处理空间S的第一等离子体中的自由基量和电子量。由此，分别独立地调整沿着半导体晶片W的径向的第二等离子体中的自由基量和离子量的分布。其结果，根据变形例的等离子体处理装置，能够独立地调整沿着半导体晶片W的径向的自由基密度和离子密度的分布。
附图标记说明
W半导体晶片
S处理空间
1处理容器
2载置台
10a第一高频电源
10b第二高频电源
16电介质部件
16a上部电介质部件
16b下部电介质部件
16c气体扩散室
16d气体通流孔
16e气体导入孔
18第一气体供给源
20第二气体供给源
21上侧电极
22下侧电极
23电力分配器
60控制部
73排气装置

Claims (6)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
形成处理空间的处理容器；
载置被处理体的载置台，其配置于所述处理空间；
电介质部件，其以封闭所述处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与所述处理空间连通的连通孔；
第一电极和第二电极，其形成于所述电介质部件内，隔着所述内部空间相对；
第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到所述内部空间；
第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到所述第一电极和所述第二电极中的至少任一者，生成供给到所述内部空间的所述第一处理气体的第一等离子体；
减压机构，其通过对所述处理空间进行减压，将所述第一等离子体中的自由基和所述第一处理气体从所述内部空间经由所述连通孔导入至所述处理空间；
第二高频电源，其通过对所述载置台供给第二高频电力，生成导入至所述处理空间的所述第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至所述被处理体；和
控制部，其通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从所述内部空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整所述第二等离子体中的自由基量，
通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的比率，来调整从所述内部空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的电子量，利用该电子调整所述第二等离子体中的离子量。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电介质部件的所述内部空间在所述被处理体的径向被分割而形成同心圆状的多个小空间，
所述多个小空间分别经由所述连通孔与所述处理空间连通，
所述第一电极和所述第二电极形成于所述电介质部件内的、分别与所述多个小空间对应的位置，分别隔着所述多个小空间中的1个小空间相对，
所述控制部通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的全部电功率的大小，来调整分别从所述多个小空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整在所述被处理体的径向上的所述第二等离子体中的自由基量的分布，
通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的比率，来调整分别从所述多个小空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的电子量，利用该电子调整在所述被处理体的径向上的所述第二等离子体中的离子量的分布。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述控制部还调整分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的相位差。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述控制部将分别供给到所述第一电极和所述第二电极的高频电力的相位差调整到180°。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括将第二处理气体供给到所述处理空间的第二气体供给机构，
所述第二高频电源通过对所述载置台供给所述第二高频电力，生成供给到所述处理空间的所述第一处理气体和所述第二处理气体的第三等离子体，将该第三等离子体中的离子引入至所述被处理体，
所述控制部还间歇地控制所述第二高频电源的接通/断开，
在将所述第二高频电源控制成断开的期间，通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的比率，来调整从所述内部空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的电子量，利用该电子激活所述被处理体的表面，生成激活后的所述被处理体的表面与被导入至所述处理空间的所述第一等离子体中的自由基的反应物，
在将所述第二高频电源控制成接通的期间，通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的比率，来调整从所述内部空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的电子量，利用该电子调整所述第三等离子体中的离子量，利用调整了离子量的所述第三等离子体对所述反应物进行蚀刻。
6.一种使用等离子体处理装置的等离子体处理方法，其特征在于：
所述等离子体处理装置包括：
形成处理空间的处理容器；
载置被处理体的载置台，其配置于所述处理空间；
电介质部件，其以封闭所述处理空间的方式安装于所述处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与所述处理空间连通的连通孔；
第一电极和第二电极，其形成于所述电介质部件内，隔着所述内部空间相对；
第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到所述内部空间；
第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到所述第一电极和所述第二电极中的至少任一者，生成供给到所述内部空间的所述第一处理气体的第一等离子体；
减压机构，其通过对所述处理空间进行减压，将所述第一等离子体中的自由基和所述第一处理气体从所述内部空间经由所述连通孔导入至所述处理空间；和
第二高频电源，其通过对所述载置台供给第二高频电力，生成导入至所述处理空间的所述第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至所述被处理体，
在所述等离子体处理方法中，
通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从所述内部空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整所述第二等离子体中的自由基量，
通过控制分别供给到所述第一电极和所述第二电极的所述第一高频电力的比率，来调整从所述内部空间经由所述连通孔供给到所述处理空间的所述第一等离子体中的电子量，利用该电子调整所述第二等离子体中的离子量。
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