JP2011082180A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ面内におけるエッチング処理の均一性を向上する。
【解決手段】プラズマ生成用の高周波電力が供給される下部電極３に対向する上部電極４に対し，電気特性調整部５０を設ける。電気特性調整部５０は，処理空間Ｋから上部電極４に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，プラズマＰから見た上部電極４側の回路の電気特性を調整できる。エッチング処理時に，前記回路が共振しないので，エッチング処理の面内均一性が向上する。
【選択図】図１６

Description

本発明は，プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

例えば半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいては，例えば基板上に形成された膜を蝕刻するエッチング処理や，基板の表面に電極や絶縁膜を形成する成膜処理などが行われている。これらのエッチング処理や成膜処理には，プラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理が多用されている。

上述のプラズマ処理は，通常プラズマ処理装置において行われる。プラズマ処理装置には，上下に電極を配置した平行平板型のものが多用されており，当該平行平板型のプラズマ処理装置は，例えば処理容器内において，基板を載置した下部電極に高周波電源により高周波電力を供給し，下部電極と上部電極との間の処理空間にプラズマを生成し，当該プラズマによって基板を処理していた。

ところで，近年，上記プラズマ処理装置では，例えばより高精度のエッチング処理や成膜処理を行うために，高周波電源に波長の短い高周波が用いられるようになっている。このように波長の短い高周波を用いた場合，処理空間内においてプラズマが中心部に集中し，周辺部よりも中心部のプラズマ密度が高くなる傾向が認められる。このため，基板の中心部のプラズマ処理だけが早く進んで，最終的な処理結果が基板面内おいて不均一になることがあった。

かかる問題を解決するために，例えば上部電極を外側から中心にかけて高くなるように凸状に形成し，処理容器内のプラズマの拡散度合いを均等にして処理容器内のプラズマ密度を均一にするプラズマ処理装置（例えば，特許文献１参照。）が提案されている。しかしながら，このような装置によっても，例えば基板面内におけるエッチング速度や成膜速度を十分に均一化するまでには至っていない。

特開２００３−２９７８１０号公報

本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，基板面内におけるプラズマ処理の速度のばらつきを低減して，基板面内における基板処理の均一性を向上するプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，プラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であって，基板を収容して処理する処理容器と，前記処理容器内において基板を載置する下部電極と，前記処理容器内において前記下部電極に対向するように配置された上部電極と，少なくとも前記下部電極又は上部電極のいずれかに高周波電力を供給し，前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間にプラズマを生成する高周波電源と，前記処理空間から電極に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，前記プラズマから見た前記電極側の回路の電気特性を調整する電気特性調整部と，を備えたことを特徴とする。

本発明によれば，電極側に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，当該電極側の回路における電気特性を調整できる。発明者の検証によれば，こうすることにより，処理容器内の基板面内におけるプラズマ処理速度のばらつきを低減できる。したがって，基板面内においてプラズマ処理が均等な速度で行われ，基板面内の基板処理の均一性を向上できる。

前記電気特性調整部は，前記高周波電力が供給される供給電極に対向する対向電極側の回路における電気特性を調整できるものであってもよい。

前記電気特性調整部は，前記電流値を変更するための可変素子を有していてもよい。また，前記電気特性調整部は，前記可変素子を調整して電流値を制御する制御部を有していてもよい。

前記電気特性調整部は，前記電流値を検出する電流値検出部を有していてもよい。かかる場合，前記制御部は，前記電流値検出部からの検出結果に基づいて前記可変素子を調整して電流値を制御できるようにしてもよい。

前記電気特性調整部は，前記電流値が最大電流値の１／２以上になるように前記電気特性を調整してもよい。

前記上部電極は，複数の電極部に分割されており，前記電気特性調整部は，少なくとも一つの電極部に対して備えられていてもよい。

以上に記載のプラズマ処理装置は，前記上部電極又は前記下部電極の少なくともいずれかに直流電圧を印加する直流電源を有していてもよい。また，前記上部電極に前記直流電圧が印加されてもよい。

別の観点による本発明は，処理容器内において，上部電極に対向するように配置された下部電極上に基板を載置し，少なくとも前記下部電極又は上部電極のいずれかに高周波電力を供給して，前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間にプラズマを生成し，当該プラズマによって基板を処理するプラズマ処理方法であって，前記処理空間から電極に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，前記プラズマから見た前記電極側の回路の電気特性を調整することを特徴とする。

本発明のように，電極側に流れ込む電流の電流値が最大にならないように前記電極側の電気特性を調整することにより，処理容器内の基板面内におけるプラズマ処理速度のばらつきを低減できる。したがって，基板面内においてプラズマ処理が均等な速度で行われ，基板面内の基板処理の均一性を向上できる。

前記プラズマ処理方法において，前記高周波電力が供給される供給電極に対向する対向電極側に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，前記対向電極側の回路における電気特性を調整してもよい。

前記プラズマ処理方法において，前記電流値が最大電流値の１／２以上になるように前記電気特性を調整してもよい。

前記プラズマ処理方法において，前記上部電極又は前記下部電極の少なくともいずれかに直流電圧を印加してもよい。また，前記上部電極に直流電圧を印加してもよい。

本発明によれば，基板処理を基板面内におけるプラズマ処理の速度のばらつきを低減でき，基板面内における基板処理の均一性を向上することができる。

本実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 プラズマから見た上部電極側の回路のインピーダンスを説明するためのプラズマエッチング装置の模式図である。 電気特性調整部の構成の概略を示す模式図である。 インピーダンスとエッチング処理の面内均一性との関係を示すグラフである。 各インピーダンスにおけるウェハ面内のエッチングレートを示すグラフである。 各インピーダンスにおけるシース領域の電位差の面内均一性を示すグラフである。 インピーダンスを自動で検出する場合のプラズマエッチング装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。 上部電極と下部電極の両方に高周波電源が取り付けられた場合のプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 下部電極側に電気特性調整部が設けられた場合のプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 プラズマから見た下部電極側の回路のインピーダンスを説明するためのプラズマエッチング装置の模式図である。 上部電極に直流電源を接続した場合のプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 直流電源を電気特性調整回路のＧＮＤ側に設けた場合のプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 上部電極と下部電極の両方に高周波電源が取り付けられ，なおかつ上部電極に直流電源が接続されたプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 上部電極と下部電極の両方に高周波電源が取り付けられ，なおかつ直流電源が電気特性調整回路のＧＮＤ側に設けられた場合のプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 分割された上部電極を備えたプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。 上部電極に流れ込む電流を調整する場合のプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面の説明図である。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明にかかるプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように，プラズマエッチング装置１は，例えば上面が開口し有底円筒状の処理容器２を備えている。処理容器２は，接地されている。処理容器２内の中央部には，ウェハＷを載置する載置台を兼ねた下部電極３が設けられている。この下部電極３は，図示しない昇降機構により上下動可能である。また，下部電極３は，内部に埋め込まれたヒータや温度測定部材などからなる温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持できる。

下部電極３の載置面と対向する処理容器２の天井部には，例えば略円盤形状の上部電極４が配置されている。上部電極４と処理容器２との間には，環状に絶縁体５が介装され，上部電極４と処理容器２とは電気的に絶縁されている。上部電極４の下面には，例えば多数のガス吐出孔４ａが形成されている。ガス吐出孔４ａは，上部電極４の上面に接続されたガス供給管６に連通している。ガス供給管６は，エッチング処理のための処理ガス，例えばＨＢｒガス，Ｏ_２ガスなどのガス供給源（図示せず）に接続されている。ガス供給管６から上部電極４内に導入された処理ガスは，複数のガス吐出孔４ａから処理容器２内に供給される。

下部電極３には，導電線１０によりプラズマ生成用の第１の高周波電源１１が接続されている。第１の高周波電源１１は，接地されている。第１の高周波電源１１は，下部電極３に対し，所定の高周波電力，例えばプラズマ生成用の１００ＭＨｚの高周波電力を供給することができる。この第１の高周波電源１１により下部電極３に高周波電力を供給することによって，下部電極３と上部電極４との間の処理空間Ｋに高周波電圧が印加され，当該処理空間Ｋ内に処理ガスのプラズマＰを生成できる。なお，下部電極３に第１の高周波電源１１が接続されているため，本実施の形態においては，下部電極３が給電電極となり，上部電極４が対向電極となる。

また，下部電極３には，導電線１２によりイオン引き込み用の第２の高周波電源１３が接続されている。第２の高周波電源１３は，接地されている。第２の高周波電源１３は，下部電極３に対し，前記第１の高周波電源１１の周波数よりも低い，例えばイオン引き込み用の１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給することができる。この第２の高周波電源１３により下部電極３に高周波電力を供給することによって，処理空間Ｋ内に生成されたプラズマＰ中の荷電粒子をウェハＷ側に誘導することができる。なお，第２の高周波電源１３による高周波電力の供給によってもプラズマＰが生成されることがある。

プラズマエッチング装置１は，プラズマＰから見た上部電極４側の回路Ｃ１におけるインピーダンスＺ_Ｃ１を調整する電気特性調整部２０を備えている。図２に示すように処理空間Ｋ内に生成されるプラズマＰの形成領域と上部電極４との間には，真空のシース領域ＳＵが形成される。本実施の形態において，プラズマＰから見た上部電極４側の回路Ｃ１は，シース領域ＳＵ，上部電極４，後述する導電線２４及び電気特性調整回路２１を含むもの（上部電極４に電気的に接続された領域とシース領域ＳＵとを合わせたもの）である。また，インピーダンスＺ_Ｃ１は，その回路Ｃ１におけるインピーダンスであって，例えばプラズマ生成用の第１の高周波電源１１の周波数に対するものである。なお，上部電極４に高周波電源が接続されている場合，回路Ｃ１には，その高周波電源も含まれる。

電気特性調整部２０は，図１に示すように例えば電気特性調整回路２１と，インピーダンス検出部２２と，制御部２３を備えている。電気特性調整回路２１は，例えば導電線２４によって上部電極４に接続されている。電気特性調整回路２１は，例えば図３に示すように例えば可変素子としての可変コンデンサ２５，固定コイル２６などから構成されている。可変コンデンサ２５の容量を変更することによって，インピーダンスＺ_Ｃ１を変更できる。

インピーダンス検出部２２は，例えば電気特性調整回路２１や導電線２４に対して取り外し自在であり，例えば導電線２４に接続した上部電極４側のインピーダンスＺ_Ｃ１の値を検出できる。

制御部２３は，例えば電気特性調整回路２１の可変コンデンサ２５を調整して予め設定された設定値になるようにインピーダンスＺ_Ｃ１を制御できる。

処理容器２の下部には，排気機構（図示せず）に通じる排気管３０が接続されている。排気管３０を介して処理容器２内を真空引きすることで，処理容器２内を所定の圧力に維持できる。なお，処理容器２の両側壁外部に磁石を設け，処理容器内に磁場を与えるようにしてもよい。この場合，磁石は磁場の強度が可変であるように構成されることが好ましい。

次に，以上のように構成されたプラズマエッチング装置１で行われるエッチング処理について説明する。先ず，プラズマエッチング装置１では，例えばエッチング処理が開始される前に，インピーダンス検出部２２が例えば導電線２４に取り付けられる。インピーダンス検出部２２によって，例えば電気特性調整回路２１における可変コンデンサ２５の各容量値に対しインピーダンスＺ_Ｃ１の値が検出される。これにより，例えば電気特性調整回路２１の可変コンデンサ２５の容量値（調整値）とインピーダンスＺ_Ｃ１の値との相関関係が把握される。かかる相関関係に基づいて，制御部２３には，回路Ｃ１が共振（直列共振）しないような可変コンデンサ２５の調整値，例えばインピーダンスＺ_Ｃ１が共振点から±１０Ω以内の所定値になるような調整値が設定される。制御部２３は，当該設定された調整値に基づいて可変コンデンサ２５を調整し，回路Ｃ１が共振しない所定値にインピーダンスＺ_Ｃ１が調整される。

そして，図１に示すようにウェハＷが処理容器２内に搬入され，下部電極３上に載置されると，排気管３０から処理容器２内の雰囲気が排気されると共に，ガス吐出孔４ａから所定の処理ガスが供給される。このとき，処理容器２内は，所定の減圧圧力に維持される。

続いて，例えば第１の高周波電源１１と第２の高周波電源１３により，下部電極３にプラズマ生成用の１００ＭＨｚの高周波電力とイオン引き込み用の１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給され，処理空間Ｋに各高周波電圧が印加される。この高周波電圧により，処理空間Ｋの処理ガスがプラズマ化し，プラズマＰが生成される。当該プラズマＰ中の荷電粒子は，ウェハＷの表面に引きつけられて，ウェハＷの表面がエッチングされる。所定時間のエッチングが行われると，高周波電力の供給と処理ガスの供給が停止され，ウェハＷが処理容器２内から搬出されて，一連のエッチング処理が終了する。

ここで，上記エッチング処理において調整されたインピーダンスＺ_Ｃ１の値とエッチング処理結果との関係について検証する。実験は，上記プラズマエッチング装置１を用いて，処理ガスＨＢｒの流量：９０ｃｍ^３／ｍｉｎ，処理圧力：０．４Ｐａ（３ｍＴｏｒｒ），１００ＭＨｚ／１３．５６ＭＨｚの高周波電源出力：５００／１００Ｗの処理条件で行われた。

図４は，インピーダンスＺ_Ｃ１とエッチングレートの面内均一性（３σ）との関係を示すグラフである。図４中のＨは，インピーダンスＺ_Ｃ１の共振点を示す。図４から，インピーダンスＺ_Ｃ１が共振点Ｈ上にあるときには，エッチングレートの面内均一性が悪化し，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点Ｈからずらしたときにエッチングレートの面内均一性が良くなることが確認できる。特に，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点Ｈから±１０Ω以内にずらしたときに，エッチングレートの面内均一性が良いことが確認できる。

図５（ａ）は，インピーダンスＺ_Ｃ１が共振点にある場合のウェハ面内におけるエッチングレート（ＥＲ）を示すグラフである。図５（ｂ）は，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点から＋３Ωずらした場合のエッチングレートを示すグラフである。図５（ｃ）は，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点から＋８Ωずらした場合のエッチングレートを示すグラフである。

図５（ａ）〜（ｃ）から，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点から外した場合，エッチングレートが飛躍的に向上していることが確認できる。また，ウェハ面内のエッチングレートの均一性も向上していることが確認できる。

また，図６（ａ）は，回路Ｃ１を共振させた場合のシース領域ＳＬ（図２に示す）における電位差の面内均一性（ΔＶｄｃ）を示すグラフである。この電位差の面内均一性（ΔＶｄｃ）により，ウェハ表面におけるエッチング処理によるダメージ量を評価できる。図６（ｂ）は，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点から−４Ωずらした場合の電位差の面内均一性を示すグラフである。

図６（ａ），（ｂ）に示すようにインピーダンスＺ_Ｃ１を共振点から外した場合，シース領域ＳＬにおける電位差の面内均一性が向上し，エッチング処理のダメージが低減されていることが確認できる。

以上の実施の形態によれば，プラズマエッチング装置１に電気特性調整部２０を設け，プラズマＰから見た上部電極４側の回路Ｃ１におけるインピーダンスＺ_Ｃ１を回路Ｃ１が共振しないように調整したので，ウェハＷ面内におけるエッチングレートの均一性を向上することができる。特に，インピーダンスＺ_Ｃ１を共振点から±１０Ω以内の所定値にずらすことにより，エッチングレートを向上し，さらにエッチング処理によるダメージも低減できる。

以上の実施の形態では，電気特性調整部２０の可変コンデンサ２５により，上部電極４側の電気特性を調整して比較的簡単にインピーダンスＺ_Ｃ１を変更できる。

以上の実施の形態では，インピーダンスＺ_Ｃ１の検出時にインピーダンス検出器２２を導電線２４に接続していたが，図７に示すようにインピーダンス検出器２２を予め導電線２４に取り付け，インピーダンス検出器２２の検出結果を制御部２３に出力できるようにしてもよい。かかる場合，例えば制御部２３は，インピーダンス検出器２２からの検出結果に基づいて，電気特性調整回路２１の可変コンデンサ２５を調整して，インピーダンスＺ_Ｃ１を回路Ｃ１が共振しない所定値に制御する。こうすることにより，インピーダンスＺ_Ｃ１を自動調整できる。また，エッチング処理中においても，例えばインピーダンス検出器２２がリアルタイムでインピーダンスＺ_Ｃ１を検出し，何らかの原因でインピーダンスＺ_Ｃ１の値が変動し共振点に近づいた場合には，制御部２３は，例えば可変コンデンサ２５の調整値を変えてインピーダンスＺ_Ｃ１を回路Ｃ１が共振しないような値に修正できる。この結果，回路Ｃ１が共振することがより確実に防止される。したがって，エッチング処理の面内均一性が安定的に向上される。

以上の実施の形態で記載したように回路Ｃ１が共振しないようにインピーダンスＺ_Ｃ１を調整する場合において，図２に示すようにシース領域ＳＵに面する上部電極４の電極面４ａから電気特性調整回路２１側の回路Ｃ２におけるリアクタンスＸ_Ｃ２を負に調整するようにしてもよい。この回路Ｃ２は，上部電極４，導電線２４及び電気特性調整回路２１を含む回路であって，リアクタンスＸ_Ｃ２は，その回路Ｃ２におけるリアクタンスである。

一般にある回路におけるインピーダンスＺは，下記の数式（１）で表される。
Ｚ＝Ｒ＋ｉＸ，（１）
（Ｒは，レジスタンス，Ｘはリアクタンスを示す。）
また，回路の直列共振とは，リアクタンスＸの値が０のときのことを言う。

プラズマエッチング装置１におけるプラズマＰと上部電極４との間のシース領域ＳＵは，容量性，すなわちリアクタンスの値が電気的に常に負であるので，電極面４ａから電気特性調整回路２１方向の回路Ｃ２におけるリアクタンスＸ_Ｃ２を負の値にしておくことによって，プラズマＰから見た電極面４ａ側の全体の回路Ｃ１のリアクタンスを常に負に維持することができる。こうすることによって，回路Ｃ１のリアクタンスが０にならないので，結果的に回路Ｃ１が共振しないようにインピーダンスＺ_Ｃ１が調整される。かかる場合，処理空間Ｋ内のプラズマ状態によらず，原理的に共振を起こさせないようにできる。なお，回路Ｃ２のリアクタンスＸ_Ｃ２を常に負に維持する際には，電気特性調整機構を使用する。この電気特性調整機構としては電気特性調整回路２１が好ましい。この電気特性調整機構における電気特性（リアクタンス）を所望の値にしておくことで，回路Ｃ２におけるリアクタンスＸ_Ｃ２を常に負の値にする。かかる点から，この電気特性調整機構は，電気特性調整回路２１のように可変コンデンサ２５のような可変素子を有していてもよいし，固定素子のみからなる構成であってもよい。

この例において，例えばリアクタンスＸ_Ｃ２を負の値に５０Ω以上ずらしてもよい。かかる場合，回路Ｃ１のリアクタンスが０になることがないので，回路Ｃ１の共振を確実に防止できるので，プラズマエッチング装置１の動作を安定させることができる。これにより，例えば複数のプラズマエッチング装置間で生じる動作のばらつき（機差）を低減することができる。

以上の実施の形態で記載したプラズマエッチング装置１は，下部電極３に二種類の高周波電力が供給されていたが，下部電極３には，プラズマ生成用の一種類の高周波電力のみが供給されてもよい。

また，以上の実施の形態では，下部電極３側に高周波電力が供給されていたが，下部電極３に代えて上部電極４側にプラズマ生成用の高周波電力を供給し，当該高周波電力の周波数に対する，プラズマＰから見た下部電極３側の回路におけるインピーダンスを当該回路が共振しないように調整してもよい。かかる場合，例えば電気特性調整回路２１は，下部電極３側に設けられ，電気特性調整回路２１は，下部電極３に接続される。

さらに，上部電極４と下部電極３の両方に高周波電力を供給し，プラズマＰから見たそれぞれの対向電極側の回路におけるインピーダンスを各回路が共振しないように調整してもよい。かかる場合，図８に示すように例えば上部電極４と下部電極３の両方に電気特性調整回路２１が接続される。上部電極４に接続された電気特性調整回路２１は，下部電極３側に供給された高周波電力の周波数に対する，プラズマＰから見た上部電極４側の回路におけるインピーダンスを調整する。下部電極３に接続された電気特性調整回路２１は，上部電極４側に供給された高周波電力の周波数に対する，プラズマＰから見た下部電極３側の回路におけるインピーダンスを調整する。

以上の実施の形態では，給電電極に供給される高周波電力の周波数に対する，対向電極側の回路におけるインピーダンスを回路が共振しないように調整していたが，処理空間Ｋ内で伝播し存在する他の高周波の周波数に対するインピーダンスを回路が共振しないように調整してもよい。この例における高周波には，高周波電力の供給等によって発生する高調波などが含まれる。かかる場合，例えば図９に示すように高周波電源１１，１３が接続されている下部電極３側には，上記実施の形態と同様の電気特性調整部２０が設けられる。例えば下部電極３と各高周波電源１１，１３とを接続する導電線１０，１２には，電気特性調整回路２１，インピーダンス検出部２２がそれぞれ接続される。

そして，例えば電気特性調整部２０によって，処理空間Ｋ内に存在する所定の高調波に対して下部電極３側の回路Ｃ３が共振しないように，プラズマＰから見て下部電極３側の回路Ｃ３におけるインピーダンスＺ_Ｃ３が調整される。プラズマＰから見た下部電極３側の回路Ｃ３は，図１０に示すようにシース領域ＳＬ，下部電極３，導電線１０，１２，高周波電源１１，１３，インピーダンス検出部２２及び電気特性調整回路２１を含むものである。インピーダンスＺ_Ｃ３は，その回路Ｃ３におけるインピーダンスであって，例えば処理空間Ｋ内に発生する高調波に対するものである。また，図１０において，回路Ｃ４は，下部電極３，導電線１０，１２，高周波電源１１，１３，インピーダンス検出部２２及び電気特性調整回路２１を含むものあり，リアクタンスＸ_Ｃ４は，その回路Ｃ４におけるリアクタンスである。

より具体的には，例えば電気特性調整部２０によって，インピーダンスＺ_Ｃ３が共振点から大きく外され回路Ｃ３が共振しないように，例えば回路Ｃ４のリアクタンスＸ_Ｃ４が負の値に５０Ω以上ずらされる。こうすることによって，例えば処理状態，処理条件の異なる如何なるプラズマエッチング装置においても，高周波電源側で高調波に対して回路Ｃ３が共振することがなく，総てのプラズマエッチング装置１においてプラズマ処理が安定して行われる。この結果，プラズマ処理の装置間のばらつきが低減される。

また，以上で記載した実施の形態において，上部電極４に直流電源を接続してもよい。かかる一例を図１１に示す。上部電極４には，ローパスフィルタ３２を介して可変直流電源３１が電気的に接続されている。このとき可変直流電源３１は，バイポーラ電源であってもよい。可変直流電源３１は，リレースイッチ３３により給電のオン・オフが可能になっている。可変直流電源３１の極性，電流値・電圧値，並びにリレースイッチ３３のオン・オフは，直流電圧制御部３４により制御されている。ローパスフィルタ３２は，第１及び第２の高周波電源１１，１３からの高周波をトラップするためのものであり，好適には，ＬＲフィルタ又はＣＬフィルタで構成されている。

そして，上部電極４には，可変直流電源３１から所定の極性及び大きさの直流電圧が印加される。こうすることによって，上部電極４の表面に付着する堆積物がスパッタされ，上部電極４の表面を清浄化する効果を得ることが可能になる。また，処理容器２内に形成されるプラズマＰが縮小化されてウェハW上の実効レジデンスタイムが減少するので，フロロカーボン系の処理ガスの解離を抑えてフォトレジスト膜等の有機マスクがエッチングされ難くなる効果を得ることが可能になる。さらに，上部電極４近傍に生じた電子がウェハW上に照射されるので，ウェハＷ上のマスク組成が改質されフォトレジスト膜の荒れを解消する効果を得ることが可能になる。

さらに，以上の実施の形態で説明してきたプラズマエッチング装置１の電気特性調整部２０と組み合わせることで，上部電極４に直流電圧を印加した際の効果と，電気特性調整部２０により，プラズマＰから見た上部電極４側の回路Ｃ１におけるインピーダンスＺ_Ｃ１を回路Ｃ１が共振しないように調整して，ウェハW面内におけるエッチングレートを向上する効果の双方を同時に得ることが可能になる。

上部電極４の表面に生じる自己バイアス電圧Ｖｄｃよりも大きいマイナス極性の直流電圧を上部電極４に印加すると，図２で示したプラズマＰの形成領域と上部電極４との間のシース領域ＳＵがさらに厚くなる。これによって，プラズマＰから見た上部電極４側の回路Ｃ１におけるインピーダンスＺ_Ｃ１は変化する（小さくなる）が，この変化したインピーダンスＺ_Ｃ１に対して，回路Ｃ１が共振しないように調整することで，ウェハＷ面内におけるエッチングレートを向上する効果を得ることが可能になる。

なお，図１２に示すように，可変直流電源３１，ローパスフィルタ３２，リレースイッチ３３を，電気特性調整回路２１のＧＮＤ側に設けても，上述した図１１に示す場合と同様な効果を得ることができる。

また，図８に示すような上部電極４と下部電極３の両方に高周波電力を供給するプラズマエッチング装置１において，さらに図１３に示すように上部電極４に可変直流電源３１，ローパスフィルタ３２及びリレースイッチ３３を設けてもよい。

また，図１４に示すように，上部電極４と下部電極３の両方に高周波電力を供給するプラズマエッチング装置１において，上述の可変直流電源３１，ローパスフィルタ３２及びリレースイッチ３３を，電気特性調整回路２１のＧＮＤ側に設けても，同様な効果を得ることができる。なお，上部電極４側に代えて下部電極３側に上述の直流電圧を印加してもよい。また上部電極４と下部電極３の両方に直流電圧を印加してもよい。

以上の実施の形態で記載したエッチングプラズマ装置１は，上部電極４が円盤状に一体化していたが，複数の電極部に分割され，その電極部のいずれか一つに対して電気特性調整部２０が備えられていてもよい。図１５は，かかる一例を示すものであり，上部電極４０は，内側電極部４０ａと，その外側を囲む環状の外側電極部４０ｂに分割されている。内側電極部４０ａと外側電極部４０ｂとの間には，環状の絶縁体４０ｃが介在されている。内側電極部４０ａは，接地され，外側電極部４０ｂは，導電線２４を通じて例えば電気特性調整回路２１に接続されている。なお，その他の部分の構成は，上記実施の形態のプラズマエッチング装置１と同様とする。

そして，エッチング処理時には，電気特性調整回路２１により，プラズマＰから見た外側電極部４０ｂ側の回路が共振しないように当該回路におけるインピーダンスが調整される。この場合，例えば外側電極部４０ｂに対向するウェハＷの外周部で行われるエッチング処理の面内均一性が向上する。このように，ウェハ面内の所定部分のエッチング特性を向上することができる。なお，この例において，電気特性調整部２０を内側電極部４０ａにも設けて，外側電極部４０ｂ側と内側電極部４０ａ側の回路におけるインピーダンスをそれぞれ別々に調整してもよい。こうすることにより，ウェハＷの各領域のエッチング特性を個別に向上することができる。また，電気特性調整部２０を外側電極４０ｂに設けず，内側電極部４０ａのみに設けてもよい。

以上の実施の形態では，給電電極に対向する対向電極側のプラズマＰから見た回路が共振しないように当該回路におけるインピーダンスを調整していたが，別の観点から，処理空間Ｋから電極に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，プラズマＰから見た電極側の電気特性を調整するようにしてもよい。かかる場合，例えば図１６に示すようにプラズマエッチング装置１の対向電極である上部電極４側には，電気特性調整部５０が設けられている。電気特性調整部５０は，例えば電気特性調整回路５１と，電流値検出部５２と，制御部５３とから主に構成されている。

電気特性調整回路５１は，上部電極４に対し導電線２４によって接続されており，上記実施の形態で記載した電気特性調整回路２１と同様に可変コンデンサ２５と固定コイル２６を備えている。可変コンデンサ２５の容量を変更することによって，上部電極４に流れ込む電流の電流値を調整できる。電流値検出部５２は，例えば導電線２４に接続されており，上部電極４に流れ込む電流Ｂの電流値を検出し，その検出結果を制御部５３に出力できる。制御部５３には，予め求められた電流Ｂの最大電流値が設定されている。制御部５３は，電流値検出部５２の検出結果に基づいて，電気特性調整回路５１の可変コンデンサ２５を調整して上部電極４に流れ込む電流Ｂの電流値が最大電流値にならないように制御できる。なお，この例のプラズマエッチング装置１の他の部分の構成は，上記実施の形態と同様であるので説明を省略する。

そして，エッチング処理の際には，電流値検出部５２によって，上部電極４に流れ込んだ電流Ｂの電流値がリアルタイムで検出される。制御部５３によって，電流値検出部５２による検出結果に基づいて可変コンデンサ２５が調整され，電流Ｂの電流値が最大電流値にならないように調整される。このように電流Ｂが最大にならないように調整されると，上述の上部電極４側の回路が共振しないので，上記実施の形態で記載したインピーダンスを回路が共振しないように調整した場合と同様にエッチング処理の面内均一性が向上する。特に，電流Ｂの電流値を，上部電極４に流れ込む最大電流値の１／２以上に調整した場合，つまり最大電流値の１／２≦電流Ｂの電流値＜最大電流値とした場合には，上記実施の形態で記載したインピーダンスを共振点から±１０Ω以内にずらした場合と同様にエッチングレートが向上し，さらにエッチング処理によるダメージを低減できる。

この例において，例えば上部電極４に高周波電力が供給される場合には，下部電極３に流れ込む電流Ｂの電流値が最大にならないように，プラズマＰから見た下部電極３側の電気特性を調整してもよいし，上部電極４と下部電極３の両方に高周波電力が供給される場合には，上部電極４と下部電極３の両方に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，各電極側の電気特性を調整してもよい。

また，この例においても，上述したように上部電極４又は下部電極３の少なくともいずれかに可変直流電源を接続し，上部電極４又は下部電極３の少なくともいずれかに直流電圧を印加してもよい。

また，上記実施の形態で記載したように，上部電極４を複数の電極部に分割し，その分割した電極部の少なくともいずれかに電気特性調整部５０を設け，その電極部に流れ込む電流の電流値を最大にならないように調整してもよい。例えば図１０に示したような上部電極４０の外側電極部４０ｂに対し，電気特性調整部５０を設けてもよい。

以上，本発明の実施の形態の一例について説明したが，本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば本実施の形態では，本発明をエッチングプラズマ装置１に適用していたが，本発明は，エッチング処理以外のウェハ処理，例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また，本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は，ウェハに限られず，有機ＥＬ基板，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等の他の基板であってもよい。

本発明によれば，基板のプラズマ処理装置において，基板面内における基板処理の均一性を向上する際に有用である。

１ プラズマエッチング装置
２ 処理容器
３ 下部電極
４ 上部電極
１１ 第１の高周波電源
１３ 第２の高周波電源
２０ 電気特性調整部
２１ 電気特性調整回路
２２ インピーダンス検出部
２３ 制御部
Ｋ 処理空間
Ｐ プラズマ
Ｗ ウェハ

Claims (9)

1. プラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であって，
   基板を収容して処理する処理容器と，
   前記処理容器内において基板を載置する下部電極と，
   前記処理容器内において前記下部電極に対向するように配置された上部電極と，
   少なくとも前記下部電極又は上部電極のいずれかに高周波電力を供給し，前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間にプラズマを生成する高周波電源と，
   前記処理空間から電極に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，前記プラズマから見た前記電極側の回路の電気特性を調整する電気特性調整部と，を備えたことを特徴とする，プラズマ処理装置。
2. 前記電気特性調整部は，前記高周波電力が供給される供給電極に対向する対向電極側の回路における電気特性を調整できることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記電気特性調整部は，前記電流値が最大電流値の１／２以上になるように前記電気特性を調整することを特徴とする，請求項１又は２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
4. 前記上部電極は，複数の電極部に分割されており，
   前記電気特性調整部は，少なくとも一つの電極部に対して備えられていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記上部電極に直流電圧が印加されることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
6. 処理容器内において，上部電極に対向するように配置された下部電極上に基板を載置し，少なくとも前記下部電極又は上部電極のいずれかに高周波電力を供給して，前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間にプラズマを生成し，当該プラズマによって基板を処理するプラズマ処理方法であって，
   前記処理空間から電極に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，前記プラズマから見た前記電極側の回路の電気特性を調整することを特徴とする，プラズマ処理方法。
7. 前記高周波電力が供給される供給電極に対向する対向電極側に流れ込む電流の電流値が最大にならないように，前記対向電極側の回路における電気特性を調整することを特徴とする，請求項６に記載のプラズマ処理方法。
8. 前記電流値が最大電流値の１／２以上になるように前記電気特性を調整することを特徴とする，請求項６又は７のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
9. 前記上部電極に直流電圧を印加することを特徴とする，請求項６〜８のいずれかに記載のプラズマ処理方法。

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