JP2003297810A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ密度の均一化を達成することがで
きるプラズマ処理装置を提供するプラズマ処理装置を提
供する。 【解決手段】 プラズマエッチング処理装置１におけ
るプラズマ処理容器２は、その上部の頂部における下向
きの凹部４を閉鎖する上方に凸であるドーム形状の上部
電極１２と、上部電極１２における頂部の下方に位置す
る下部電極１４とを有し、下部電極１４に対向する上部
電極１２の高さは、外側から中央部にかけて高くなる。
きるプラズマ処理装置を提供するプラズマ処理装置を提
供する。 【解決手段】 プラズマエッチング処理装置１におけ
るプラズマ処理容器２は、その上部の頂部における下向
きの凹部４を閉鎖する上方に凸であるドーム形状の上部
電極１２と、上部電極１２における頂部の下方に位置す
る下部電極１４とを有し、下部電極１４に対向する上部
電極１２の高さは、外側から中央部にかけて高くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に関し、特に被処理体である半導体ウエハにプラズマ処
理を施すプラズマ処理装置に関する。
に関し、特に被処理体である半導体ウエハにプラズマ処
理を施すプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの製造プロセスで
は、被処理体である半導体ウエハに対して、エッチング
やスパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズ
マ処理が施されている。
は、被処理体である半導体ウエハに対して、エッチング
やスパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズ
マ処理が施されている。
【０００３】このようなプラズマ処理を施すためのプラ
ズマ処理装置としては、種々のものが用いられるが、特
に、下記の容量結合型平行平板プラズマ処理装置が主に
用いられる。
ズマ処理装置としては、種々のものが用いられるが、特
に、下記の容量結合型平行平板プラズマ処理装置が主に
用いられる。
【０００４】この容量結合型平行平板プラズマ処理装置
（図６）は、半導体ウエハ６０をその内部チャンバ（以
下「チャンバ」という。）６１においてプラズマ処理す
る円筒形状の真空容器と、当該チャンバ６１内の上部に
配置された上部電極６２及び同下部に配置された下部電
極６３からなる一対の平行平板電極とを備える。
（図６）は、半導体ウエハ６０をその内部チャンバ（以
下「チャンバ」という。）６１においてプラズマ処理す
る円筒形状の真空容器と、当該チャンバ６１内の上部に
配置された上部電極６２及び同下部に配置された下部電
極６３からなる一対の平行平板電極とを備える。
【０００５】当該容量結合型平行平板プラズマ処理装置
は、上部電極６２と対向するように下部電極６３に載置
された半導体ウエハ６０に対してプラズマ処理を施す。
このプラズマ処理を施すためのプラズマは、チャンバ６
１内に導入された処理ガスから平行平板電極間に形成さ
れた高周波電界によって生成される。
は、上部電極６２と対向するように下部電極６３に載置
された半導体ウエハ６０に対してプラズマ処理を施す。
このプラズマ処理を施すためのプラズマは、チャンバ６
１内に導入された処理ガスから平行平板電極間に形成さ
れた高周波電界によって生成される。
【０００６】当該容量結合型平行平板プラズマ処理装置
によって半導体ウエハ６０上の膜、例えば酸化膜をエッ
チングする場合には、チャンバ６１内を中圧にして、中
密度プラズマを生成することにより最適ラジカル制御を
可能とし、これにより適切なプラズマ状態を得た上で、
安定性および再現性の高いエッチングを実現している。
によって半導体ウエハ６０上の膜、例えば酸化膜をエッ
チングする場合には、チャンバ６１内を中圧にして、中
密度プラズマを生成することにより最適ラジカル制御を
可能とし、これにより適切なプラズマ状態を得た上で、
安定性および再現性の高いエッチングを実現している。
【０００７】このとき、半導体ウエハ６０上で生成され
たプラズマは、両極性拡散によって上部電極６２、チャ
ンバ側壁６４及び排気プレート６５等のグランドに向か
って等方的に拡散し、拡散されたプラズマは、グランド
に到達すると高周波リターン電流を発生し、該高周波リ
ターン電流はグランドから下部電極６３に還流する。
たプラズマは、両極性拡散によって上部電極６２、チャ
ンバ側壁６４及び排気プレート６５等のグランドに向か
って等方的に拡散し、拡散されたプラズマは、グランド
に到達すると高周波リターン電流を発生し、該高周波リ
ターン電流はグランドから下部電極６３に還流する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャン
バ６１では、下部電極６３上の半導体ウエハ６０から上
部電極６２までの距離に対して半導体ウエハ６０からチ
ャンバ側壁６４までの距離が長いのが一般的であり、生
成されたプラズマの等方的な拡散により、チャンバ側壁
６４方向への拡散度合が大きくなり、その結果、チャン
バ側壁６４方向に存在する半導体ウエハ６０の周縁部に
おけるプラズマ密度が、上部電極６２に対向する半導体
ウエハ６０の中心部におけるプラズマ密度よりも小さく
なってチャンバ６１内におけるプラズマ密度が不均一化
し、半導体ウエハ６０のエッチンググレード分布も不均
一となる問題がある。
バ６１では、下部電極６３上の半導体ウエハ６０から上
部電極６２までの距離に対して半導体ウエハ６０からチ
ャンバ側壁６４までの距離が長いのが一般的であり、生
成されたプラズマの等方的な拡散により、チャンバ側壁
６４方向への拡散度合が大きくなり、その結果、チャン
バ側壁６４方向に存在する半導体ウエハ６０の周縁部に
おけるプラズマ密度が、上部電極６２に対向する半導体
ウエハ６０の中心部におけるプラズマ密度よりも小さく
なってチャンバ６１内におけるプラズマ密度が不均一化
し、半導体ウエハ６０のエッチンググレード分布も不均
一となる問題がある。
【０００９】また、プラズマ密度の不均一化の要因とし
ては、上述したプラズマの等方的な拡散に起因するもの
の他に、高周波電力が印加される平行平板電極における
電極表面のインダクタンス及びプラズマからの反射波で
ある高調波により電極表面に生成される定在波による半
導体ウエハ６０の径方向に関する高周波電界分布の不均
一に起因するものが知られている。
ては、上述したプラズマの等方的な拡散に起因するもの
の他に、高周波電力が印加される平行平板電極における
電極表面のインダクタンス及びプラズマからの反射波で
ある高調波により電極表面に生成される定在波による半
導体ウエハ６０の径方向に関する高周波電界分布の不均
一に起因するものが知られている。
【００１０】この高周波電界分布の不均一を解消するこ
とによってプラズマ密度の不均一化を解消する装置とし
ては、特開２０００−３２３４５６号公報に記載された
プラズマ処理装置が知られている。
とによってプラズマ密度の不均一化を解消する装置とし
ては、特開２０００−３２３４５６号公報に記載された
プラズマ処理装置が知られている。
【００１１】このプラズマ処理装置は、上部電極とし
て、導電体又は半導体で構成された外側部分及び誘電体
部材又は高抵抗部材で構成された中央部分からなる電極
板を有し、当該上部電極に高周波電力が印加される。
て、導電体又は半導体で構成された外側部分及び誘電体
部材又は高抵抗部材で構成された中央部分からなる電極
板を有し、当該上部電極に高周波電力が印加される。
【００１２】このプラズマ処理装置では、中央部分が誘
電体部材の場合には、その容量成分により電極板のプラ
ズマと接する面の径方向のインダクタンス成分を打ち消
すことができ、また、高抵抗部材の場合には、そこで多
くの高周波電力がジュール熱として消費されるので、電
極板のプラズマと接する面における中央部の電界強度の
低下により高周波電界分布が均一となってプラズマ密度
の均一化を達成することができる。
電体部材の場合には、その容量成分により電極板のプラ
ズマと接する面の径方向のインダクタンス成分を打ち消
すことができ、また、高抵抗部材の場合には、そこで多
くの高周波電力がジュール熱として消費されるので、電
極板のプラズマと接する面における中央部の電界強度の
低下により高周波電界分布が均一となってプラズマ密度
の均一化を達成することができる。
【００１３】しかしながら、上述した特開２０００−３
２３４５６号公報記載のプラズマ処理装置において、高
周波電力が印加される上部電極は外側部分と中央部分と
材質が異なるので、外側部分と中央部分との間における
電位差が生じやすく、これによる異常放電の発生によ
り、上部電極の消耗が速いという問題があり、一般的に
用いることができるものではなかった。
２３４５６号公報記載のプラズマ処理装置において、高
周波電力が印加される上部電極は外側部分と中央部分と
材質が異なるので、外側部分と中央部分との間における
電位差が生じやすく、これによる異常放電の発生によ
り、上部電極の消耗が速いという問題があり、一般的に
用いることができるものではなかった。
【００１４】本発明の目的は、プラズマ密度の均一化を
達成することができるプラズマ処理装置を提供すること
にある。
達成することができるプラズマ処理装置を提供すること
にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収
容すると共に処理ガスが導入される真空容器と、前記真
空容器の内部に配設され、前記被処理体を載置するディ
スク形状の下部電極と、前記真空容器において前記下部
電極の上方に配設される上部電極とを有し、前記被処理
体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前
記下部電極に対する前記上部電極の高さが、前記下部電
極における外側から中心にかけて高くなることを特徴と
する。
に、請求項１記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収
容すると共に処理ガスが導入される真空容器と、前記真
空容器の内部に配設され、前記被処理体を載置するディ
スク形状の下部電極と、前記真空容器において前記下部
電極の上方に配設される上部電極とを有し、前記被処理
体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前
記下部電極に対する前記上部電極の高さが、前記下部電
極における外側から中心にかけて高くなることを特徴と
する。
【００１６】請求項１記載のプラズマ処理装置によれ
ば、下部電極に対する上部電極の高さが外側から中心に
かけて高くなるので、生成されたプラズマの等方的な拡
散において、上部電極方向への拡散度合を大きくするこ
とができ、もって、上部電極に対向する被処理体の中心
部におけるプラズマ密度を小さくすることができ、プラ
ズマ密度の均一化を達成することができる。
ば、下部電極に対する上部電極の高さが外側から中心に
かけて高くなるので、生成されたプラズマの等方的な拡
散において、上部電極方向への拡散度合を大きくするこ
とができ、もって、上部電極に対向する被処理体の中心
部におけるプラズマ密度を小さくすることができ、プラ
ズマ密度の均一化を達成することができる。
【００１７】請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求
項１記載のプラズマ処理装置において、前記上部電極
は、上方に凸である窪みを少なくとも１つ有することを
特徴とする。
項１記載のプラズマ処理装置において、前記上部電極
は、上方に凸である窪みを少なくとも１つ有することを
特徴とする。
【００１８】請求項２記載のプラズマ処理装置によれ
ば、上部電極は、上方に凸である窪みを少なくとも１つ
有するので、所定の距離の調整を容易に行うことがで
き、もって、プラズマ密度の不均一の発生を容易に防ぐ
ことができる。
ば、上部電極は、上方に凸である窪みを少なくとも１つ
有するので、所定の距離の調整を容易に行うことがで
き、もって、プラズマ密度の不均一の発生を容易に防ぐ
ことができる。
【００１９】請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求
項２記載のプラズマ処理装置において、前記窪みは、円
筒形状、ドーム形状及び円錐形状からなる群から選択さ
れた１つの形状を呈することを特徴とする。
項２記載のプラズマ処理装置において、前記窪みは、円
筒形状、ドーム形状及び円錐形状からなる群から選択さ
れた１つの形状を呈することを特徴とする。
【００２０】請求項３記載のプラズマ処理装置によれ
ば、窪みは、円筒形状、ドーム形状及び円錐形状からな
る群から選択された１つの形状を呈するので、窪みを容
易に形成することができる。
ば、窪みは、円筒形状、ドーム形状及び円錐形状からな
る群から選択された１つの形状を呈するので、窪みを容
易に形成することができる。
【００２１】また、上記目的を達成するために、請求項
４記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収容すると共
に処理ガスが導入される真空容器と、前記真空容器の内
部に配設され、前記被処理体を載置するディスク形状の
下部電極と、前記真空容器において前記下部電極の上方
に配設される上部電極と、高周波電力を供給する高周波
電源とを有し、前記被処理体にプラズマ処理を施すプラ
ズマ処理装置において、前記高周波電源は前記下部電極
に前記高周波電力を供給し、前記上部電極は、その中央
部に配設された高抵抗部と、該高抵抗部の周囲に配設さ
れると共に前記高抵抗部より抵抗が小さい導電部とを有
することを特徴とする。
４記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収容すると共
に処理ガスが導入される真空容器と、前記真空容器の内
部に配設され、前記被処理体を載置するディスク形状の
下部電極と、前記真空容器において前記下部電極の上方
に配設される上部電極と、高周波電力を供給する高周波
電源とを有し、前記被処理体にプラズマ処理を施すプラ
ズマ処理装置において、前記高周波電源は前記下部電極
に前記高周波電力を供給し、前記上部電極は、その中央
部に配設された高抵抗部と、該高抵抗部の周囲に配設さ
れると共に前記高抵抗部より抵抗が小さい導電部とを有
することを特徴とする。
【００２２】請求項４記載のプラズマ処理装置によれ
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において導電部と高抵抗部との間における
電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上部電極
の消耗を抑制することができることに加え、上部電極
は、その中央部に配設された高抵抗部と、該高抵抗部の
周囲に配設されると共に高抵抗部より抵抗が小さい導電
部とを有するので、該高抵抗部における高周波リターン
電流の抑制により、当該高抵抗部の表面上におけるプラ
ズマ密度を減少させて、当該高抵抗部に対向する被処理
体の中心部におけるプラズマ密度を低下させ、もって被
処理体上におけるプラズマ密度の均一化を達成すること
ができる。
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において導電部と高抵抗部との間における
電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上部電極
の消耗を抑制することができることに加え、上部電極
は、その中央部に配設された高抵抗部と、該高抵抗部の
周囲に配設されると共に高抵抗部より抵抗が小さい導電
部とを有するので、該高抵抗部における高周波リターン
電流の抑制により、当該高抵抗部の表面上におけるプラ
ズマ密度を減少させて、当該高抵抗部に対向する被処理
体の中心部におけるプラズマ密度を低下させ、もって被
処理体上におけるプラズマ密度の均一化を達成すること
ができる。
【００２３】請求項５のプラズマ処理装置は、請求項４
のプラズマ処理装置において、前記高抵抗部を形成する
材料は、Ａｌ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2か
らなる群から選択された１つであることを特徴とする。
のプラズマ処理装置において、前記高抵抗部を形成する
材料は、Ａｌ、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2か
らなる群から選択された１つであることを特徴とする。
【００２４】請求項５のプラズマ処理装置によれば、高
抵抗部を形成する材料は、Ａｌ、Ｓｉ及びＳｉＣ等の高
抵抗体からなる群又はＡｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2等の誘電体
からなる群から選択された１つであるので、高抵抗部に
おける高周波リターン電流の抑制を確実に達成できると
共に、これらの材料は安価に入手できるため、もって確
実且つ安価にプラズマ密度の均一化を達成することがで
きる。
抵抗部を形成する材料は、Ａｌ、Ｓｉ及びＳｉＣ等の高
抵抗体からなる群又はＡｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2等の誘電体
からなる群から選択された１つであるので、高抵抗部に
おける高周波リターン電流の抑制を確実に達成できると
共に、これらの材料は安価に入手できるため、もって確
実且つ安価にプラズマ密度の均一化を達成することがで
きる。
【００２５】さらに、上記目的を達成するために、請求
項６記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収容すると
共に処理ガスが導入される真空容器と、前記真空容器の
内部に配設され、前記被処理体を載置するディスク形状
の下部電極と、前記真空容器において前記下部電極の上
方に配設される上部電極と、高周波電力を供給する高周
波電源とを有し、前記被処理体にプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理装置において、前記高周波電源は前記下部電
極に前記高周波電力を供給し、前記上部電極は、その中
央部に配設された内側電極部と、該内側電極部の周囲に
配設された外側電極部と、該外側電極部及び前記内側電
極部の間に介在する絶縁部と、前記内側電極部及び前記
外側電極部の間に接続されたインピーダンス部とを有す
ることを特徴とする。
項６記載のプラズマ処理装置は、被処理体を収容すると
共に処理ガスが導入される真空容器と、前記真空容器の
内部に配設され、前記被処理体を載置するディスク形状
の下部電極と、前記真空容器において前記下部電極の上
方に配設される上部電極と、高周波電力を供給する高周
波電源とを有し、前記被処理体にプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理装置において、前記高周波電源は前記下部電
極に前記高周波電力を供給し、前記上部電極は、その中
央部に配設された内側電極部と、該内側電極部の周囲に
配設された外側電極部と、該外側電極部及び前記内側電
極部の間に介在する絶縁部と、前記内側電極部及び前記
外側電極部の間に接続されたインピーダンス部とを有す
ることを特徴とする。
【００２６】請求項６記載のプラズマ処理装置によれ
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において内側電極部と外側電極部との間に
おける電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上
部電極の消耗を抑制することができることに加え、上部
電極は、その中央部に配設された内側電極部と、該内側
電極部の周囲に配設された外側電極部と、該外側電極部
及び内側電極部の間に介在する絶縁部と、内側電極部及
び外側電極部の間に接続されたインピーダンス部とを有
するので、該内側電極部３７における高周波リターン電
流の抑制により、当該内側電極部３７の表面上における
プラズマ密度を減少させて、当該内側電極部３７に対向
する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を低下さ
せ、もって被処理体上におけるプラズマ密度の均一化を
達成することができる。
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において内側電極部と外側電極部との間に
おける電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上
部電極の消耗を抑制することができることに加え、上部
電極は、その中央部に配設された内側電極部と、該内側
電極部の周囲に配設された外側電極部と、該外側電極部
及び内側電極部の間に介在する絶縁部と、内側電極部及
び外側電極部の間に接続されたインピーダンス部とを有
するので、該内側電極部３７における高周波リターン電
流の抑制により、当該内側電極部３７の表面上における
プラズマ密度を減少させて、当該内側電極部３７に対向
する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を低下さ
せ、もって被処理体上におけるプラズマ密度の均一化を
達成することができる。
【００２７】請求項７記載のプラズマ処理装置は、請求
項６記載のプラズマ処理装置において、前記インピーダ
ンス部は可変インピーダンス素子であることを特徴とす
る。
項６記載のプラズマ処理装置において、前記インピーダ
ンス部は可変インピーダンス素子であることを特徴とす
る。
【００２８】請求項７記載のプラズマ処理装置によれ
ば、インピーダンス部は可変インピーダンス素子である
ので、当該インピーダンス部の抵抗値を変化させること
により、内側電極部における高周波リターン電流を変化
させ、当該内側電極部の表面上におけるプラズマ密度を
変化させることができ、その結果、当該内側電極部に対
向する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を制御す
ることができ、プラズマ密度の均一化を容易に達成する
ことができる。
ば、インピーダンス部は可変インピーダンス素子である
ので、当該インピーダンス部の抵抗値を変化させること
により、内側電極部における高周波リターン電流を変化
させ、当該内側電極部の表面上におけるプラズマ密度を
変化させることができ、その結果、当該内側電極部に対
向する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を制御す
ることができ、プラズマ密度の均一化を容易に達成する
ことができる。
【００２９】請求項８記載のプラズマ処理装置は、請求
項７記載のプラズマ処理装置において、前記可変インピ
ーダンス素子は、可変インダクタンス及び可変コンデン
サからなる群から選択された１つであることを特徴とす
る。
項７記載のプラズマ処理装置において、前記可変インピ
ーダンス素子は、可変インダクタンス及び可変コンデン
サからなる群から選択された１つであることを特徴とす
る。
【００３０】請求項８記載のプラズマ処理装置によれ
ば、可変インピーダンス素子は、可変インダクタンス及
び可変コンデンサからなる群から選択された１つである
ので、容易に抵抗を変化できると共に、これらは安価に
入手でき、もって容易且つ安価にプラズマ密度の均一化
を達成することができる。
ば、可変インピーダンス素子は、可変インダクタンス及
び可変コンデンサからなる群から選択された１つである
ので、容易に抵抗を変化できると共に、これらは安価に
入手でき、もって容易且つ安価にプラズマ密度の均一化
を達成することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係るプラズマ処理装置を詳述する。
に係るプラズマ処理装置を詳述する。
【００３２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
【００３３】図１において、プラズマエッチング処理装
置１は、所定の直径の第１の円筒をなす下部と、該第１
の円筒よりも直径が小さい第２の円筒をなす上部とを有
してなるプラズマ処理容器２を備える。プラズマ処理容
器２には、その上部において環状の永久磁石３が外嵌さ
れている。
置１は、所定の直径の第１の円筒をなす下部と、該第１
の円筒よりも直径が小さい第２の円筒をなす上部とを有
してなるプラズマ処理容器２を備える。プラズマ処理容
器２には、その上部において環状の永久磁石３が外嵌さ
れている。
【００３４】また、プラズマ処理容器２は、その上部の
頂部内側に下向きの凹部４を有し、その下部の底部に開
口５を有する。このプラズマ処理容器２は導電性材料か
らなる。
頂部内側に下向きの凹部４を有し、その下部の底部に開
口５を有する。このプラズマ処理容器２は導電性材料か
らなる。
【００３５】プラズマ処理容器２において、底部の開口
５は、該底部から立設されたステンレス等の導電性材料
製のベローズ７を介して排気プレート９等によって閉鎖
されている。ベローズ７は、プラズマ処理容器２の底部
に立設された第１のベローズカバー８と、第１のベロー
ズカバー８に嵌合するように排気プレート９に固定され
た第２のベローズカバー１０とによって保護される。頂
部の凹部４は、複数の孔１１があけられ、且つ上方に凸
であるドーム形状の上部電極１２で閉鎖されている。
５は、該底部から立設されたステンレス等の導電性材料
製のベローズ７を介して排気プレート９等によって閉鎖
されている。ベローズ７は、プラズマ処理容器２の底部
に立設された第１のベローズカバー８と、第１のベロー
ズカバー８に嵌合するように排気プレート９に固定され
た第２のベローズカバー１０とによって保護される。頂
部の凹部４は、複数の孔１１があけられ、且つ上方に凸
であるドーム形状の上部電極１２で閉鎖されている。
【００３６】排気プレート９は、複数の通気孔１３を有
するリング状の円盤であり、その中央部にディスク形状
の下部電極１４を有すると共に、プラズマ処理容器２の
内部を、上部におけるチャンバ１５と、下部における排
気室１６に画成する。このとき、上部電極１２及び排気
プレート９は、プラズマ処理容器２の内壁と共にチャン
バ１５の壁部を構成する。
するリング状の円盤であり、その中央部にディスク形状
の下部電極１４を有すると共に、プラズマ処理容器２の
内部を、上部におけるチャンバ１５と、下部における排
気室１６に画成する。このとき、上部電極１２及び排気
プレート９は、プラズマ処理容器２の内壁と共にチャン
バ１５の壁部を構成する。
【００３７】下部電極１４の中央部はドーム形状の上部
電極１２における頂部の下方に位置している。これによ
り、下部電極１４に対向する上部電極１２の高さは外側
から中央部にかけて高くなる。
電極１２における頂部の下方に位置している。これによ
り、下部電極１４に対向する上部電極１２の高さは外側
から中央部にかけて高くなる。
【００３８】また、下部電極１４の下面には、プラズマ
処理容器２の下方から延びると共に、酸化処理されたＡ
ｌ等の導電性材料製の管状部材１７と、管状部材１７内
に収容されていると共に下部電極１４を上下方向に昇降
させる昇降軸１８が固定されている。下部電極１４は、
その下面及び側面が電極保護部材１９で保護され、さら
に電極保護部材１９は、その下面及び側面が導電性部材
２０で覆われている。昇降軸１８には高周波電源６が接
続されている。
処理容器２の下方から延びると共に、酸化処理されたＡ
ｌ等の導電性材料製の管状部材１７と、管状部材１７内
に収容されていると共に下部電極１４を上下方向に昇降
させる昇降軸１８が固定されている。下部電極１４は、
その下面及び側面が電極保護部材１９で保護され、さら
に電極保護部材１９は、その下面及び側面が導電性部材
２０で覆われている。昇降軸１８には高周波電源６が接
続されている。
【００３９】下部電極１４の上面周囲にはインシュレー
タリング２１が配され、インシュレータリング２１の内
側において下部電極１４の上面には、静電チャック２２
が配されている。また、インシュレータリング２１の上
にはフォーカスリング２３が配され、フォーカスリング
２３の内側において静電チャック２２の上には、下部電
極１４の中央部において被処理物としての半導体ウエハ
２４が載置される。
タリング２１が配され、インシュレータリング２１の内
側において下部電極１４の上面には、静電チャック２２
が配されている。また、インシュレータリング２１の上
にはフォーカスリング２３が配され、フォーカスリング
２３の内側において静電チャック２２の上には、下部電
極１４の中央部において被処理物としての半導体ウエハ
２４が載置される。
【００４０】プラズマ処理容器２は、その頂部にガス供
給口２５を有し、このガス供給口には流量調整弁２６及
び開閉弁２７を介してチャンバ１５内への処理ガス供給
のためのガス供給源２８が接続され、且つその底部に排
気口２９を有し、この排気口２９には、チャンバ１５内
を真空引きする真空ポンプ３０が接続されている。
給口２５を有し、このガス供給口には流量調整弁２６及
び開閉弁２７を介してチャンバ１５内への処理ガス供給
のためのガス供給源２８が接続され、且つその底部に排
気口２９を有し、この排気口２９には、チャンバ１５内
を真空引きする真空ポンプ３０が接続されている。
【００４１】このように構成されたプラズマエッチング
処理装置１は、半導体ウエハ２４にプラズマ処理を施す
際に、まず、不図示の駆動機構によって昇降軸１８を上
方に移動させて半導体ウエハ２４を所定の位置まで移動
し、高周波電源６により、高周波電力を下部電極１４に
印加する。
処理装置１は、半導体ウエハ２４にプラズマ処理を施す
際に、まず、不図示の駆動機構によって昇降軸１８を上
方に移動させて半導体ウエハ２４を所定の位置まで移動
し、高周波電源６により、高周波電力を下部電極１４に
印加する。
【００４２】次いで、真空ポンプ３０によりチャンバ１
５を所定の真空雰囲気に減圧し、ガス供給源２８からガ
ス供給口２５を介してＣＦ系ガスを含む処理ガスをチャ
ンバ１５に導入すると、上部電極１２と下部電極１４と
の間に形成された高周波電界によりグロー放電が生じて
処理ガスから半導体ウエハ２４上においてプラズマが生
成される。
５を所定の真空雰囲気に減圧し、ガス供給源２８からガ
ス供給口２５を介してＣＦ系ガスを含む処理ガスをチャ
ンバ１５に導入すると、上部電極１２と下部電極１４と
の間に形成された高周波電界によりグロー放電が生じて
処理ガスから半導体ウエハ２４上においてプラズマが生
成される。
【００４３】この生成されたプラズマは、グランドであ
るチャンバ１５の壁部に向かって等方的に拡散して半導
体ウエハ２４上に分布し、例えば、酸化膜がマスキング
されている半導体ウエハ２４をエッチングする。
るチャンバ１５の壁部に向かって等方的に拡散して半導
体ウエハ２４上に分布し、例えば、酸化膜がマスキング
されている半導体ウエハ２４をエッチングする。
【００４４】この生成されたプラズマの等方的な拡散に
おいて、プラズマエッチング処理装置１では、半導体ウ
エハ２４を載置するディスク形状の下部電極１４に対す
るドーム形状の上部電極１２の高さが外側から中央部に
かけて高くなるので、半導体ウエハ２４の中心部におい
てプラズマの上部電極１２方向への拡散度合を大きくす
ることができる。
おいて、プラズマエッチング処理装置１では、半導体ウ
エハ２４を載置するディスク形状の下部電極１４に対す
るドーム形状の上部電極１２の高さが外側から中央部に
かけて高くなるので、半導体ウエハ２４の中心部におい
てプラズマの上部電極１２方向への拡散度合を大きくす
ることができる。
【００４５】その後、グランドに到達したプラズマが高
周波リターン電流を発生し、該高周波リターン電流は高
周波電源６に還流する。
周波リターン電流を発生し、該高周波リターン電流は高
周波電源６に還流する。
【００４６】本第１の実施の形態に係るプラズマ処理装
置によれば、下部電極１４に対する上部電極１２の高さ
が外側から中央部にかけて高くなるので、生成されたプ
ラズマの等方的な拡散において、半導体ウエハ２４の中
心部における上部電極１２方向への拡散度合を大きくす
ることができ、もって、半導体ウエハ２４の中心部にお
けるプラズマ密度を小さくすることができ、半導体ウエ
ハ２４におけるプラズマ密度の均一化を達成することが
できる。
置によれば、下部電極１４に対する上部電極１２の高さ
が外側から中央部にかけて高くなるので、生成されたプ
ラズマの等方的な拡散において、半導体ウエハ２４の中
心部における上部電極１２方向への拡散度合を大きくす
ることができ、もって、半導体ウエハ２４の中心部にお
けるプラズマ密度を小さくすることができ、半導体ウエ
ハ２４におけるプラズマ密度の均一化を達成することが
できる。
【００４７】上述した実施の形態では、上部電極１２が
上方に凸であるドーム形状に形成されたが、上部電極１
２の形状は単純なドーム形状に限られるものではなく、
この他、円筒又は円錐形状であってもよく、これらの形
状が複合されたものであってもよい。すなわち、半導体
ウエハ２４上に生成されるプラズマの分布に応じて適
宜、上部電極１２を適切な形状で形成すればよい。
上方に凸であるドーム形状に形成されたが、上部電極１
２の形状は単純なドーム形状に限られるものではなく、
この他、円筒又は円錐形状であってもよく、これらの形
状が複合されたものであってもよい。すなわち、半導体
ウエハ２４上に生成されるプラズマの分布に応じて適
宜、上部電極１２を適切な形状で形成すればよい。
【００４８】また、上部電極１２を、ゴムで形成された
Ｏ−ＲＩＮＧ等を介して凹部４に嵌合するように構成
し、且つ各々が異なる形状を呈する複数の上部電極１２
を準備すれば、上部電極１２の交換が容易であると共
に、種々のプラズマの分布に備えることができるので、
半導体ウエハ２４の種類、処理ガスの種類、又はマスク
パターンの種類を変更したときの段取り替えを迅速且つ
容易に行うことができる。
Ｏ−ＲＩＮＧ等を介して凹部４に嵌合するように構成
し、且つ各々が異なる形状を呈する複数の上部電極１２
を準備すれば、上部電極１２の交換が容易であると共
に、種々のプラズマの分布に備えることができるので、
半導体ウエハ２４の種類、処理ガスの種類、又はマスク
パターンの種類を変更したときの段取り替えを迅速且つ
容易に行うことができる。
【００４９】次に、本発明の第２の実施の形態に係るプ
ラズマ処理装置を詳述する。
ラズマ処理装置を詳述する。
【００５０】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
【００５１】本第２の実施の形態は、その構成が上述し
た第１の実施の形態と基本的に同じであり、同じ構成要
素については同一の符号を附して重複した説明を省略
し、以下に異なる部位の説明を行う。
た第１の実施の形態と基本的に同じであり、同じ構成要
素については同一の符号を附して重複した説明を省略
し、以下に異なる部位の説明を行う。
【００５２】図２において、上部電極３１は複数の孔３
２が空けられた円盤であって、上部電極３１は、その外
縁に沿って配設される導電体又は半導体からなる導電部
３３と、該導電部３３の内側に配設され、且つ導電部３
３より抵抗が大きいＡｌからなる高抵抗部３４とからな
り、プラズマエッチング処理装置１は、下部電極１４に
高周波電力を供給する高周波電源６とを有する。
２が空けられた円盤であって、上部電極３１は、その外
縁に沿って配設される導電体又は半導体からなる導電部
３３と、該導電部３３の内側に配設され、且つ導電部３
３より抵抗が大きいＡｌからなる高抵抗部３４とからな
り、プラズマエッチング処理装置１は、下部電極１４に
高周波電力を供給する高周波電源６とを有する。
【００５３】このとき、プラズマエッチング処理装置１
において、上部電極３１と下部電極１４とは、各々の中
央部が一致するように対向して配設されているので、高
抵抗部３４と下部電極１４に載置された半導体ウエハ２
４の中央部とが対向する。
において、上部電極３１と下部電極１４とは、各々の中
央部が一致するように対向して配設されているので、高
抵抗部３４と下部電極１４に載置された半導体ウエハ２
４の中央部とが対向する。
【００５４】このプラズマエッチング処理装置１では、
高周波電源６が下部電極１４に高周波電流を印加するこ
とによってプラズマを生成する。
高周波電源６が下部電極１４に高周波電流を印加するこ
とによってプラズマを生成する。
【００５５】また、このプラズマエッチング処理装置１
では、グランドに到達したプラズマが高周波リターン電
流を発生し、該高周波リターン電流は高周波電源６に還
流するが、該高抵抗部３４における高周波リターン電流
の抑制により、当該高抵抗部３４の表面上におけるプラ
ズマ密度を減少させて、当該高抵抗部３４に対向する半
導体ウエハの中心部におけるプラズマ密度を低下させ
る。
では、グランドに到達したプラズマが高周波リターン電
流を発生し、該高周波リターン電流は高周波電源６に還
流するが、該高抵抗部３４における高周波リターン電流
の抑制により、当該高抵抗部３４の表面上におけるプラ
ズマ密度を減少させて、当該高抵抗部３４に対向する半
導体ウエハの中心部におけるプラズマ密度を低下させ
る。
【００５６】本第２の実施の形態に係るプラズマ処理装
置によれば、下部電極１４に高周波電力を印加すること
によってプラズマを生成するので、上部電極３１におい
て導電部３３と高抵抗部３４との間における電位差をな
くし、異常放電の発生を防止して、上部電極３１の消耗
を抑制することができることに加え、上部電極３１が、
その中央部に配設された高抵抗部３４と、高抵抗部３４
の内部に配設され、高抵抗部３４より抵抗が小さい導電
部３３とからなるので、該高抵抗部３４における高周波
リターン電流の抑制により、当該高抵抗部３４の表面上
におけるプラズマ密度を減少させて、当該高抵抗部３４
に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ密度
を低下させ、もって半導体ウエハ２４上におけるプラズ
マ密度の均一化を達成することができる。
置によれば、下部電極１４に高周波電力を印加すること
によってプラズマを生成するので、上部電極３１におい
て導電部３３と高抵抗部３４との間における電位差をな
くし、異常放電の発生を防止して、上部電極３１の消耗
を抑制することができることに加え、上部電極３１が、
その中央部に配設された高抵抗部３４と、高抵抗部３４
の内部に配設され、高抵抗部３４より抵抗が小さい導電
部３３とからなるので、該高抵抗部３４における高周波
リターン電流の抑制により、当該高抵抗部３４の表面上
におけるプラズマ密度を減少させて、当該高抵抗部３４
に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ密度
を低下させ、もって半導体ウエハ２４上におけるプラズ
マ密度の均一化を達成することができる。
【００５７】上述した本第２の実施の形態では、高抵抗
部３４をＡｌで形成したが、高抵抗部３４の材料部はＡ
ｌ限られるものではなく、この他、Ｓｉ及びＳｉＣ等の
高抵抗体からなる群又はＡｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2等の誘電
体からなる群から選択された１つであってもよく、これ
らの材料が複合されたものであってもよい。すなわち、
高抵抗部３４の材料は、所定値以上の抵抗値を呈するも
のであればよく、これにより、高抵抗部における高周波
リターン電流の抑制を確実に達成できると共に、これら
の材料は安価に入手できるので、もって確実且つ安価に
プラズマ密度の均一化を達成することができる。
部３４をＡｌで形成したが、高抵抗部３４の材料部はＡ
ｌ限られるものではなく、この他、Ｓｉ及びＳｉＣ等の
高抵抗体からなる群又はＡｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2等の誘電
体からなる群から選択された１つであってもよく、これ
らの材料が複合されたものであってもよい。すなわち、
高抵抗部３４の材料は、所定値以上の抵抗値を呈するも
のであればよく、これにより、高抵抗部における高周波
リターン電流の抑制を確実に達成できると共に、これら
の材料は安価に入手できるので、もって確実且つ安価に
プラズマ密度の均一化を達成することができる。
【００５８】また、互いに異なる抵抗値を呈する複数の
高抵抗部３４を準備すれば、種々のプラズマの分布に備
えることができるので、半導体ウエハ２４の種類、処理
ガスの種類、又はマスクパターンの種類を変更したとき
の段取り替えを迅速且つ容易に行うことができる。
高抵抗部３４を準備すれば、種々のプラズマの分布に備
えることができるので、半導体ウエハ２４の種類、処理
ガスの種類、又はマスクパターンの種類を変更したとき
の段取り替えを迅速且つ容易に行うことができる。
【００５９】さらに、二周波ドライエッチングを行う際
には、高抵抗部３４のスキンデプス厚みを調整し、低周
波電流に影響を与えずに高周波電流の経路を変化させる
こと等によってプラズマの分布を均一にすることができ
る。
には、高抵抗部３４のスキンデプス厚みを調整し、低周
波電流に影響を与えずに高周波電流の経路を変化させる
こと等によってプラズマの分布を均一にすることができ
る。
【００６０】以下に、本発明の第３の実施の形態に係る
プラズマ処理装置を詳述する。
プラズマ処理装置を詳述する。
【００６１】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
【００６２】本第３の実施の形態は、その構成が上述し
た第１の実施の形態と基本的に同じであり、同じ構成要
素については同一の符号を附して重複した説明を省略
し、以下に異なる部位の説明を行う。
た第１の実施の形態と基本的に同じであり、同じ構成要
素については同一の符号を附して重複した説明を省略
し、以下に異なる部位の説明を行う。
【００６３】図３において、上部電極３５は複数の孔３
６が空けられた円盤であり、且つ上部電極３５は、その
中央部に配設された導電体からなる内側電極部３７と、
該内側電極部３７の周囲に配設された導電体からなる外
側電極部３８と、該外側電極部３８及び内側電極部３７
の間に介在する絶縁部３９と、内側電極部３７及び外側
電極部３８を可変インピーダンス素子４０を介して連結
する抵抗回路４１とからなり、プラズマエッチング処理
装置１は、下部電極１４に高周波電力を供給する高周波
電源６とを有する。
６が空けられた円盤であり、且つ上部電極３５は、その
中央部に配設された導電体からなる内側電極部３７と、
該内側電極部３７の周囲に配設された導電体からなる外
側電極部３８と、該外側電極部３８及び内側電極部３７
の間に介在する絶縁部３９と、内側電極部３７及び外側
電極部３８を可変インピーダンス素子４０を介して連結
する抵抗回路４１とからなり、プラズマエッチング処理
装置１は、下部電極１４に高周波電力を供給する高周波
電源６とを有する。
【００６４】このとき、プラズマエッチング処理装置１
において、上部電極３５と下部電極１４とは、各々の中
央部が一致するように対向して配設されているので、内
側電極部３７と下部電極１４の中央部とが対向し、内側
電極部３７と半導体ウエハ２４の中心部とが対向する。
において、上部電極３５と下部電極１４とは、各々の中
央部が一致するように対向して配設されているので、内
側電極部３７と下部電極１４の中央部とが対向し、内側
電極部３７と半導体ウエハ２４の中心部とが対向する。
【００６５】このプラズマエッチング処理装置１は、半
導体ウエハ２４にプラズマ処理を施す際に、下部電極１
４に高周波電流を印加することによってプラズマを生成
する。
導体ウエハ２４にプラズマ処理を施す際に、下部電極１
４に高周波電流を印加することによってプラズマを生成
する。
【００６６】また、このプラズマエッチング処理装置１
では、グランドに到達したプラズマは高周波リターン電
流を発生し、該高周波リターン電流は高周波電源６に還
流するが、当該可変インピーダンス素子４０の抵抗値を
変化させることにより、内側電極部３７における高周波
リターン電流の値を変化させ、内側電極部３７の表面上
におけるプラズマ密度を変化させることができる。すな
わち、内側電極部３７に対向する半導体ウエハの中心部
におけるプラズマ密度を制御することができる。
では、グランドに到達したプラズマは高周波リターン電
流を発生し、該高周波リターン電流は高周波電源６に還
流するが、当該可変インピーダンス素子４０の抵抗値を
変化させることにより、内側電極部３７における高周波
リターン電流の値を変化させ、内側電極部３７の表面上
におけるプラズマ密度を変化させることができる。すな
わち、内側電極部３７に対向する半導体ウエハの中心部
におけるプラズマ密度を制御することができる。
【００６７】また、可変インピーダンス素子４０を使用
すると下記に示すように、異なる周波数域において個別
に抵抗値を変化させることができる。
すると下記に示すように、異なる周波数域において個別
に抵抗値を変化させることができる。
【００６８】以下、図面を用いて可変インピーダンス素
子４０を使用したときの異なる周波数域における抵抗値
の個別変化について説明する。
子４０を使用したときの異なる周波数域における抵抗値
の個別変化について説明する。
【００６９】まず、可変インピーダンス素子４０として
可変インダクタンスを用いた場合について説明する。
可変インダクタンスを用いた場合について説明する。
【００７０】図４は、図３における可変インピーダンス
素子４０として可変インダクタンスを用いた場合におけ
る抵抗値の個別変化について説明する図である。
素子４０として可変インダクタンスを用いた場合におけ
る抵抗値の個別変化について説明する図である。
【００７１】図４（ａ）は、内側電極部３７の外径ａ３
８０（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ４００（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びインダクタンス容量
を変化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値
（インピーダンス）の変化を示し、図４（ｂ）は、内側
電極部３７の外径ａ３８０（ｍｍ）及び外側電極部３８
の外径ｂ４００（ｍｍ）である上部電極３５の板厚及び
インダクタンス容量を変化させたときの３．２（ＭＨ
ｚ）における抵抗値の変化を示す。
８０（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ４００（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びインダクタンス容量
を変化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値
（インピーダンス）の変化を示し、図４（ｂ）は、内側
電極部３７の外径ａ３８０（ｍｍ）及び外側電極部３８
の外径ｂ４００（ｍｍ）である上部電極３５の板厚及び
インダクタンス容量を変化させたときの３．２（ＭＨ
ｚ）における抵抗値の変化を示す。
【００７２】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、１００（Ｍ
Ｈｚ）における抵抗値がインダクタンス容量の増加に伴
い増加し、且つある所定のインダクタンス容量を超える
と当該抵抗値は急激に増加するが、３．２（ＭＨｚ）に
おける抵抗値はインダクタンス容量の増加に対して極め
て微量しか増加しないことを示す。
Ｈｚ）における抵抗値がインダクタンス容量の増加に伴
い増加し、且つある所定のインダクタンス容量を超える
と当該抵抗値は急激に増加するが、３．２（ＭＨｚ）に
おける抵抗値はインダクタンス容量の増加に対して極め
て微量しか増加しないことを示す。
【００７３】これにより、可変インダクタンスを用いて
インダクタンス容量を変化させると、内側電極部３７に
おいて低周波域（例えば、３．２（ＭＨｚ））のリター
ン電流の値を変化させることなく、プラズマの生成の主
因である高周波域（例えば、１００（ＭＨｚ））の高周
波リターン電流の値を変化させ、当該内側電極部３７の
表面上におけるプラズマ密度を変化させることができ
る。すなわち、低周波域のリターン電流の値を変化させ
ることなく、当該内側電極部３７に対向する半導体ウエ
ハの中心部におけるプラズマ密度を制御することができ
る。
インダクタンス容量を変化させると、内側電極部３７に
おいて低周波域（例えば、３．２（ＭＨｚ））のリター
ン電流の値を変化させることなく、プラズマの生成の主
因である高周波域（例えば、１００（ＭＨｚ））の高周
波リターン電流の値を変化させ、当該内側電極部３７の
表面上におけるプラズマ密度を変化させることができ
る。すなわち、低周波域のリターン電流の値を変化させ
ることなく、当該内側電極部３７に対向する半導体ウエ
ハの中心部におけるプラズマ密度を制御することができ
る。
【００７４】図４（ｃ）は、内側電極部３７の外径ａ１
００（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びインダクタンス容量
を変化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値の
変化を示し、図４（ｄ）は、内側電極部３７の外径ａ１
００（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びインダクタンス容量
を変化させたときの３．２（ＭＨｚ）における抵抗値の
変化を示す。
００（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びインダクタンス容量
を変化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値の
変化を示し、図４（ｄ）は、内側電極部３７の外径ａ１
００（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びインダクタンス容量
を変化させたときの３．２（ＭＨｚ）における抵抗値の
変化を示す。
【００７５】図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、図４（ａ）
及び図４（ｂ）と同様に、１００（ＭＨｚ）における抵
抗値がインダクタンス容量の増加に伴い増加し、３．２
（ＭＨｚ）における抵抗値はインダクタンス容量の増加
に対して極めて微量しか増加しないことを示す。
及び図４（ｂ）と同様に、１００（ＭＨｚ）における抵
抗値がインダクタンス容量の増加に伴い増加し、３．２
（ＭＨｚ）における抵抗値はインダクタンス容量の増加
に対して極めて微量しか増加しないことを示す。
【００７６】また、図４（ａ）及び図４（ｃ）は、上部
電極３５の板厚又は内側電極部３７及び外側電極部３８
の外径が変化すると、１００（ＭＨｚ）における抵抗値
の増加度合いは変化し、且つ当該抵抗値が急激に増加す
る所定のインダクタンス容量も変化することを示す。
電極３５の板厚又は内側電極部３７及び外側電極部３８
の外径が変化すると、１００（ＭＨｚ）における抵抗値
の増加度合いは変化し、且つ当該抵抗値が急激に増加す
る所定のインダクタンス容量も変化することを示す。
【００７７】これにより、上部電極３５の板厚又は内側
電極部３７及び外側電極部３８の外径を変化させても、
高周波域の高周波リターン電流の値を変化させ、当該内
側電極部３７の表面上におけるプラズマ密度を変化させ
ることができ、当該内側電極部３７に対向する半導体ウ
エハの中心部におけるプラズマ密度を制御することがで
きる。
電極部３７及び外側電極部３８の外径を変化させても、
高周波域の高周波リターン電流の値を変化させ、当該内
側電極部３７の表面上におけるプラズマ密度を変化させ
ることができ、当該内側電極部３７に対向する半導体ウ
エハの中心部におけるプラズマ密度を制御することがで
きる。
【００７８】また、プラズマエッチング処理装置１の上
部電極３５における可変インピーダンス素子４０として
可変インダクタンスを用いる場合は、図４（ａ）又は図
４（ｃ）における抵抗値が急激に増加する所定のインダ
クタンス容量までの間においてインダクタンス容量を変
化させることが、制御安定性の観点から好ましい。
部電極３５における可変インピーダンス素子４０として
可変インダクタンスを用いる場合は、図４（ａ）又は図
４（ｃ）における抵抗値が急激に増加する所定のインダ
クタンス容量までの間においてインダクタンス容量を変
化させることが、制御安定性の観点から好ましい。
【００７９】次に、図３における可変インピーダンス素
子４０として、インダクタンスと並列に配列された可変
コンデンサを用いた場合について説明する。
子４０として、インダクタンスと並列に配列された可変
コンデンサを用いた場合について説明する。
【００８０】図５は、図３における可変インピーダンス
素子４０として可変コンデンサを用いた場合における抵
抗値の個別変化について説明する図である。
素子４０として可変コンデンサを用いた場合における抵
抗値の個別変化について説明する図である。
【００８１】図５（ａ）は、内側電極部３７の外径ａ３
８０（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ４００（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変
化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値の変化
を示し、図５（ｂ）は、内側電極部３７の外径ａ３８０
（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ４００（ｍｍ）で
ある上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変化させ
たときの３．２（ＭＨｚ）における抵抗値の変化を示
す。
８０（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ４００（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変
化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値の変化
を示し、図５（ｂ）は、内側電極部３７の外径ａ３８０
（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ４００（ｍｍ）で
ある上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変化させ
たときの３．２（ＭＨｚ）における抵抗値の変化を示
す。
【００８２】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、１００（Ｍ
Ｈｚ）における抵抗値がコンデンサ容量の増加に伴い増
加する一方、３．２（ＭＨｚ）における抵抗値はコンデ
ンサ容量の増加に対して変化しないことを示す。
Ｈｚ）における抵抗値がコンデンサ容量の増加に伴い増
加する一方、３．２（ＭＨｚ）における抵抗値はコンデ
ンサ容量の増加に対して変化しないことを示す。
【００８３】すなわち、可変コンデンサを用いてコンデ
ンサ容量を変化させると、内側電極部３７において低周
波域のリターン電流の値を変化させることなく、プラズ
マの生成の主因である高周波域の高周波リターン電流の
値を変化させ、当該内側電極部３７の表面上におけるプ
ラズマ密度を変化させることができ、当該内側電極部３
７に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ密
度を制御することができる。
ンサ容量を変化させると、内側電極部３７において低周
波域のリターン電流の値を変化させることなく、プラズ
マの生成の主因である高周波域の高周波リターン電流の
値を変化させ、当該内側電極部３７の表面上におけるプ
ラズマ密度を変化させることができ、当該内側電極部３
７に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ密
度を制御することができる。
【００８４】図５（ｃ）は、内側電極部３７の外径ａ１
００（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変
化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値の変化
を示し、図５（ｄ）は、内側電極部３７の外径ａ１００
（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍｍ）で
ある上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変化させ
たときの３．２（ＭＨｚ）における抵抗値の変化を示
す。
００（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍ
ｍ）である上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変
化させたときの１００（ＭＨｚ）における抵抗値の変化
を示し、図５（ｄ）は、内側電極部３７の外径ａ１００
（ｍｍ）及び外側電極部３８の外径ｂ１２０（ｍｍ）で
ある上部電極３５の板厚及びコンデンサ容量を変化させ
たときの３．２（ＭＨｚ）における抵抗値の変化を示
す。
【００８５】図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、図５（ａ）
及び図５（ｂ）と同様に、１００（ＭＨｚ）における抵
抗値がコンデンサ容量の増加に伴い増加し、３．２（Ｍ
Ｈｚ）における抵抗値はコンデンサ容量の増加に対して
変化しないことを示す。
及び図５（ｂ）と同様に、１００（ＭＨｚ）における抵
抗値がコンデンサ容量の増加に伴い増加し、３．２（Ｍ
Ｈｚ）における抵抗値はコンデンサ容量の増加に対して
変化しないことを示す。
【００８６】また、図５（ａ）及び図５（ｃ）は、上部
電極３５の板厚又は内側電極部３７及び外側電極部３８
の外径が変化すると、１００（ＭＨｚ）における抵抗値
の増加度合いは変化することを示す。
電極３５の板厚又は内側電極部３７及び外側電極部３８
の外径が変化すると、１００（ＭＨｚ）における抵抗値
の増加度合いは変化することを示す。
【００８７】すなわち、上部電極３５の板厚又は内側電
極部３７及び外側電極部３８の外径を変化させても、高
周波域の高周波リターン電流の値を変化させ、当該内側
電極部３７の表面上におけるプラズマ密度を変化させる
ことができ、当該内側電極部３７に対向する半導体ウエ
ハの中心部におけるプラズマ密度を制御することができ
るのは、可変インピーダンス素子４０として可変インダ
クタンスを用いた場合と同様である。
極部３７及び外側電極部３８の外径を変化させても、高
周波域の高周波リターン電流の値を変化させ、当該内側
電極部３７の表面上におけるプラズマ密度を変化させる
ことができ、当該内側電極部３７に対向する半導体ウエ
ハの中心部におけるプラズマ密度を制御することができ
るのは、可変インピーダンス素子４０として可変インダ
クタンスを用いた場合と同様である。
【００８８】また、図５（ａ）及び図５（ｃ）は可変イ
ンピーダンス素子４０として可変コンデンサを用いる
と、可変インダクタンスを用いた場合である図４（ａ）
及び図４（ｃ）における抵抗値の如く、抵抗値が急激に
立ち上がることがない。
ンピーダンス素子４０として可変コンデンサを用いる
と、可変インダクタンスを用いた場合である図４（ａ）
及び図４（ｃ）における抵抗値の如く、抵抗値が急激に
立ち上がることがない。
【００８９】すなわち、プラズマエッチング処理装置１
の上部電極３５における可変インピーダンス素子４０と
して可変コンデンサを用いることが、制御安定性の観点
から好ましい。
の上部電極３５における可変インピーダンス素子４０と
して可変コンデンサを用いることが、制御安定性の観点
から好ましい。
【００９０】尚、上記いずれの場合においても絶縁部３
９はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等により形成される。
９はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等により形成される。
【００９１】本第３の実施の形態に係るプラズマ処理装
置によれば、下部電極１４に高周波電力を印加すること
によってプラズマを生成するので、上部電極３５におい
て内側電極部３７と外側電極部３８との間における電位
差をなくし、異常放電の発生を防止して、上部電極３５
の消耗を抑制することができることに加え、上部電極３
５は、その中央部に配設された導電体からなる内側電極
部３７と、該内側電極部３７の周囲に配設された導電体
からなる外側電極部３８と、該外側電極部３８及び内側
電極部３７の間に介在する絶縁部３９と、内側電極部３
７及び外側電極部３８を可変インピーダンス素子４０を
介して連結する抵抗回路４１とを有するので、当該可変
インピーダンス素子４０の抵抗値を変化させることによ
り、内側電極部３７における高周波リターン電流を変化
させ、当該内側電極部３７の表面上におけるプラズマ密
度を変化させることができ、その結果、当該内側電極部
３７に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ
密度を制御することができ、プラズマ密度の不均一の発
生を容易に防ぐことができる。
置によれば、下部電極１４に高周波電力を印加すること
によってプラズマを生成するので、上部電極３５におい
て内側電極部３７と外側電極部３８との間における電位
差をなくし、異常放電の発生を防止して、上部電極３５
の消耗を抑制することができることに加え、上部電極３
５は、その中央部に配設された導電体からなる内側電極
部３７と、該内側電極部３７の周囲に配設された導電体
からなる外側電極部３８と、該外側電極部３８及び内側
電極部３７の間に介在する絶縁部３９と、内側電極部３
７及び外側電極部３８を可変インピーダンス素子４０を
介して連結する抵抗回路４１とを有するので、当該可変
インピーダンス素子４０の抵抗値を変化させることによ
り、内側電極部３７における高周波リターン電流を変化
させ、当該内側電極部３７の表面上におけるプラズマ密
度を変化させることができ、その結果、当該内側電極部
３７に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ
密度を制御することができ、プラズマ密度の不均一の発
生を容易に防ぐことができる。
【００９２】さらに、本第３の実施の形態に係るプラズ
マ処理装置は、抵抗値を変化させるだけで内側電極部３
７に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ密
度を制御することができるので、種々のプラズマの分布
に備えることができ、半導体ウエハ２４の種類、処理ガ
スの種類、又はマスクパターンの種類を変更したときの
段取り替えを迅速且つ容易に行うことができる。
マ処理装置は、抵抗値を変化させるだけで内側電極部３
７に対向する半導体ウエハの中心部におけるプラズマ密
度を制御することができるので、種々のプラズマの分布
に備えることができ、半導体ウエハ２４の種類、処理ガ
スの種類、又はマスクパターンの種類を変更したときの
段取り替えを迅速且つ容易に行うことができる。
【００９３】このとき、可変インピーダンス素子４０
が、可変インダクタンス又は可変コンデンサのいずれか
であるのがよい。これにより、容易に抵抗を変化できる
と共に、これらは安価に入手でき、もって容易且つ安価
にプラズマ密度の不均一の発生を防ぐことができ、特
に、可変コンデンサを用いるのが、高周波域の抵抗値が
急激に立ち上がることがないので、制御安定性の観点か
ら好ましい。
が、可変インダクタンス又は可変コンデンサのいずれか
であるのがよい。これにより、容易に抵抗を変化できる
と共に、これらは安価に入手でき、もって容易且つ安価
にプラズマ密度の不均一の発生を防ぐことができ、特
に、可変コンデンサを用いるのが、高周波域の抵抗値が
急激に立ち上がることがないので、制御安定性の観点か
ら好ましい。
【００９４】また、内側電極部３７及び外側電極部３８
を、可変インピーダンス素子４０の代わりに所定の抵抗
値を呈する電気抵抗を介して連結してもよい。このとき
の内側電極部３７における高周波リターン電流の抑制に
より、当該内側電極部３７の表面上におけるプラズマ密
度を減少させて、当該内側電極部３７に対向する半導体
ウエハの中心部におけるプラズマ密度を低下させ、もっ
て半導体ウエハ２４上におけるプラズマ密度の均一化を
達成することができる。
を、可変インピーダンス素子４０の代わりに所定の抵抗
値を呈する電気抵抗を介して連結してもよい。このとき
の内側電極部３７における高周波リターン電流の抑制に
より、当該内側電極部３７の表面上におけるプラズマ密
度を減少させて、当該内側電極部３７に対向する半導体
ウエハの中心部におけるプラズマ密度を低下させ、もっ
て半導体ウエハ２４上におけるプラズマ密度の均一化を
達成することができる。
【００９５】以上、本発明の実施の形態を第１〜第３の
実施の形態に分けて説明したが、これらの実施の形態は
常に単独で実施する必要はなく、互いの実施の形態を組
み合わせて実施してもよく、例えば、本第１の実施の形
態における上部電極１２を、その中央部に配設された高
抵抗部と、該高抵抗部の周囲に配設されると共に高抵抗
部より抵抗が小さい導電部とによって構成してもよく、
又は、本第１の実施の形態における上部電極１２を、そ
の中央部に配設された導電体からなる内側電極部と、該
内側電極部の周囲に配設された導電体からなる外側電極
部と、該外側電極部及び内側電極部の間に介在する絶縁
部と、内側電極部及び外側電極部を可変インピーダンス
素子を介して連結する抵抗回路とによって構成してもよ
い。
実施の形態に分けて説明したが、これらの実施の形態は
常に単独で実施する必要はなく、互いの実施の形態を組
み合わせて実施してもよく、例えば、本第１の実施の形
態における上部電極１２を、その中央部に配設された高
抵抗部と、該高抵抗部の周囲に配設されると共に高抵抗
部より抵抗が小さい導電部とによって構成してもよく、
又は、本第１の実施の形態における上部電極１２を、そ
の中央部に配設された導電体からなる内側電極部と、該
内側電極部の周囲に配設された導電体からなる外側電極
部と、該外側電極部及び内側電極部の間に介在する絶縁
部と、内側電極部及び外側電極部を可変インピーダンス
素子を介して連結する抵抗回路とによって構成してもよ
い。
【００９６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載のプラズマ処理装置によれば、下部電極に対する上部
電極の高さが外側から中心にかけて高くなるので、生成
されたプラズマの等方的な拡散において、上部電極方向
への拡散度合を大きくすることができ、もって、上部電
極に対向する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を
小さくすることができ、プラズマ密度の均一化を達成す
ることができる。
載のプラズマ処理装置によれば、下部電極に対する上部
電極の高さが外側から中心にかけて高くなるので、生成
されたプラズマの等方的な拡散において、上部電極方向
への拡散度合を大きくすることができ、もって、上部電
極に対向する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を
小さくすることができ、プラズマ密度の均一化を達成す
ることができる。
【００９７】請求項４記載のプラズマ処理装置によれ
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において導電部と高抵抗部との間における
電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上部電極
の消耗を抑制することができることに加え、上部電極
は、その中央部に配設された高抵抗部と、該高抵抗部の
周囲に配設されると共に高抵抗部より抵抗が小さい導電
部とを有するので、該高抵抗部における高周波リターン
電流の抑制により、当該高抵抗部の表面上におけるプラ
ズマ密度を減少させて、当該高抵抗部に対向する被処理
体の中心部におけるプラズマ密度を低下させ、もって被
処理体上におけるプラズマ密度の均一化を達成すること
ができる。
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において導電部と高抵抗部との間における
電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上部電極
の消耗を抑制することができることに加え、上部電極
は、その中央部に配設された高抵抗部と、該高抵抗部の
周囲に配設されると共に高抵抗部より抵抗が小さい導電
部とを有するので、該高抵抗部における高周波リターン
電流の抑制により、当該高抵抗部の表面上におけるプラ
ズマ密度を減少させて、当該高抵抗部に対向する被処理
体の中心部におけるプラズマ密度を低下させ、もって被
処理体上におけるプラズマ密度の均一化を達成すること
ができる。
【００９８】請求項６記載のプラズマ処理装置によれ
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において内側電極部と外側電極部との間に
おける電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上
部電極の消耗を抑制することができることに加え、上部
電極は、その中央部に配設された内側電極部と、該内側
電極部の周囲に配設された外側電極部と、該外側電極部
及び内側電極部の間に介在する絶縁部と、内側電極部及
び外側電極部の間に接続されたインピーダンス部とを有
するので、該内側電極部３７における高周波リターン電
流の抑制により、当該内側電極部３７の表面上における
プラズマ密度を減少させて、当該内側電極部３７に対向
する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を低下さ
せ、もって被処理体上におけるプラズマ密度の均一化を
達成することができる。
ば、高周波電源は下部電極に高周波電力を供給するの
で、上部電極において内側電極部と外側電極部との間に
おける電位差をなくし、異常放電の発生を防止して、上
部電極の消耗を抑制することができることに加え、上部
電極は、その中央部に配設された内側電極部と、該内側
電極部の周囲に配設された外側電極部と、該外側電極部
及び内側電極部の間に介在する絶縁部と、内側電極部及
び外側電極部の間に接続されたインピーダンス部とを有
するので、該内側電極部３７における高周波リターン電
流の抑制により、当該内側電極部３７の表面上における
プラズマ密度を減少させて、当該内側電極部３７に対向
する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を低下さ
せ、もって被処理体上におけるプラズマ密度の均一化を
達成することができる。
【００９９】請求項７記載のプラズマ処理装置によれ
ば、インピーダンス部は可変インピーダンス素子である
ので、当該インピーダンス部の抵抗値を変化させること
により、内側電極部における高周波リターン電流を変化
させ、当該内側電極部の表面上におけるプラズマ密度を
変化させることができ、その結果、当該内側電極部に対
向する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を制御す
ることができ、プラズマ密度の均一化を容易に達成する
ことができる。
ば、インピーダンス部は可変インピーダンス素子である
ので、当該インピーダンス部の抵抗値を変化させること
により、内側電極部における高周波リターン電流を変化
させ、当該内側電極部の表面上におけるプラズマ密度を
変化させることができ、その結果、当該内側電極部に対
向する被処理体の中心部におけるプラズマ密度を制御す
ることができ、プラズマ密度の均一化を容易に達成する
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るプラズマ処理
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図３における可変インピー
ダンス素子４０として可変インダクタンスを用いた場合
における抵抗値の個別変化について説明する図である。
ダンス素子４０として可変インダクタンスを用いた場合
における抵抗値の個別変化について説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図３における可変インピー
ダンス素子４０として可変コンデンサを用いた場合にお
ける抵抗値の個別変化について説明する図である。
ダンス素子４０として可変コンデンサを用いた場合にお
ける抵抗値の個別変化について説明する図である。
【図６】従来の容量結合型平行平板プラズマ処理装置の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
１ プラズマエッチング処理装置
９，６５ 排気プレート
１２，３１，３５，６２ 上部電極
１４，６３ 下部電極
１５，６１ チャンバ
２４，６０ 半導体ウエハ
３３ 導電部
３４ 高抵抗部
３７ 内側電極部
３８ 外側電極部
４０ 可変インピーダンス素子
４１ 抵抗回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 酒井 伊都子
東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社
東芝内
Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BC02 BC04 BC06 BD14
CA47 CA65 EC21 FB04
4K030 FA03 KA15 KA30 KA46
5F004 AA01 BA06 BA07 BB13 BB18
Claims (8)
- 【請求項１】 被処理体を収容すると共に処理ガスが導
入される真空容器と、前記真空容器の内部に配設され、
前記被処理体を載置するディスク形状の下部電極と、前
記真空容器において前記下部電極の上方に配設される上
部電極とを有し、前記被処理体にプラズマ処理を施すプ
ラズマ処理装置において、 前記下部電極に対する前記上部電極の高さが、前記下部
電極における外側から中心にかけて高くなることを特徴
とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記上部電極は、上方に凸である窪みを
少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記窪みは、円筒形状、ドーム形状及び
円錐形状からなる群から選択された１つの形状を呈する
ことを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 被処理体を収容すると共に処理ガスが導
入される真空容器と、前記真空容器の内部に配設され、
前記被処理体を載置するディスク形状の下部電極と、前
記真空容器において前記下部電極の上方に配設される上
部電極と、高周波電力を供給する高周波電源とを有し、
前記被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に
おいて、 前記高周波電源は前記下部電極に前記高周波電力を供給
し、前記上部電極は、その中央部に配設された高抵抗部
と、該高抵抗部の周囲に配設されると共に前記高抵抗部
より抵抗が小さい導電部とを有することを特徴とするプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項５】 前記高抵抗部を形成する材料は、Ａｌ、
Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ 2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる群から選
択された１つであることを特徴とする請求項４記載のプ
ラズマ処理装置。 - 【請求項６】 被処理体を収容すると共に処理ガスが導
入される真空容器と、前記真空容器の内部に配設され、
前記被処理体を載置するディスク形状の下部電極と、前
記真空容器において前記下部電極の上方に配設される上
部電極と、高周波電力を供給する高周波電源とを有し、
前記被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に
おいて、 前記高周波電源は前記下部電極に前記高周波電力を供給
し、前記上部電極は、その中央部に配設された内側電極
部と、該内側電極部の周囲に配設された外側電極部と、
該外側電極部及び前記内側電極部の間に介在する絶縁部
と、前記内側電極部及び前記外側電極部の間に接続され
たインピーダンス部とを有することを特徴とするプラズ
マ処理装置。 - 【請求項７】 前記インピーダンス部は可変インピーダ
ンス素子であることを特徴とする請求項６記載のプラズ
マ処理装置。 - 【請求項８】 前記可変インピーダンス素子は、可変イ
ンダクタンス及び可変コンデンサからなる群から選択さ
れた１つであることを特徴とする請求項７記載のプラズ
マ処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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