JP2017134950A - プラズマ処理装置および制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマ処理装置内に生成されるプラズマの均一性を向上させる。
【解決手段】プラズマ処理装置１０は、高周波電力が印加される第１の電極と、第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に生成されたプラズマの分布を制御する制御部６０とを備える。第１の電極は、例えば上部電極１６である。第２の電極は、下部電極２ａと、下部電極２ａの周囲に配置された周辺部とを有する。周辺部は、周方向に分割された複数の分割電極を含む。制御部６０は、複数の分割電極のそれぞれについて、該分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置および制御方法に関する。
半導体の製造工程では、プラズマを用いて処理を行う工程がある。プラズマを用いた処理工程では、処理装置内に生成されるプラズマの均一性が、製造される半導体の特性を左右する重要な要素の一つである。そのため、プラズマを用いた処理工程では、プラズマの分布を高い精度で制御することが求められる。処理装置内に生成されるプラズマの偏りを少なくするためには、処理装置において、プラズマが生成される空間を対称な構造とすることが考えられる。しかし、プラズマが生成される空間を対称な構造となるように設計したとしても、部品の加工寸法の誤差や、組み付けのばらつき、部品の消耗などにより、処理装置内の空間が対称な構造にならない場合が多い。
これを防止するために、プラズマを生成するための電極を中心部と周辺部とに分け、中心部と接地との間のインピーダンスと、周辺部と接地との間のインピーダンスを制御することにより、径方向のプラズマの分布を制御する技術が知られている。また、電極に高周波電力を印加する給電部の周囲に、給電部と接地との間のインピーダンスを制御する装置を設け、電極に印加される高周波電力の周方向の分布を制御する技術が知られている。
米国特許第８２９９３９０号明細書 特開２００９−１６４６０８号公報 米国特許第８６５２２９７号明細書
しかし、処理装置内に生成されるプラズマの分布を、径方向および周方向について同時に制御する方法は存在しない。そのため、処理装置内に生成されるプラズマの分布を、径方向および周方向について同時に制御することが求められる。
本発明の一側面は、プラズマ処理装置であって、高周波電力が印加される第１の電極と、第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に生成されたプラズマの分布を制御する制御部とを備える。第２の電極は、中心部と、中心部の周囲に配置された周辺部とを有する。周辺部は、周方向に分割された複数の分割電極を含む。制御部は、複数の分割電極のそれぞれについて、該分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する。
本発明の種々の側面および実施形態によれば、プラズマ処理装置内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
図１は、プラズマ処理装置の一例を示す断面図である。 図２は、実施例１におけるプラズマ処理装置の上面の一例を示す図である。 図３は、実施例１における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。 図４は、分割電極の一例を示す斜視図である。 図５は、分布調整部付近の等価回路の一例を示す図である。 図６は、分割電極の位置に対するプラズマとチャンバの側壁との間のインピーダンスの変化の一例を示す図である。 図７は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す図である。 図８は、静電ポテンシャルの変化率の一例を示す図である。 図９は、エッチングレートの偏りの一例を示す図である。 図１０は、分布調整部により補正されたレッチングレートの分布の一例を示す図である。 図１１は、プラズマ処理装置の他の例を示す断面図である。 図１２は、実施例２におけるプラズマ処理装置の上面の一例を示す図である。 図１３は、実施例２における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。 図１４は、実施例２における分布調整部の他の例を示す拡大断面図である。 図１５は、分割電極の板部の配置の一例を示す模式図である。 図１６は、実施例２における分布調整部の他の例を示す拡大断面図である。 図１７は、実施例３における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。 図１８は、実施例３における分布調整部の他の例を示す拡大断面図である。 図１９は、実施例３における分布調整部の他の例を示す拡大断面図である。 図２０は、実施例４におけるプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。 図２１は、実施例４におけるプラズマ処理装置の上面の一例を示す図である。 図２２は、実施例４におけるプラズマ処理装置の上面の他の例を示す図である。 図２３は、実施例５における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。 図２４は、実施例５における制御部の処理の一例を示すフローチャートである。
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、高周波電力が印加される第１の電極と、第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に生成されたプラズマの分布を制御する制御部とを備える。第２の電極は、中心部と、中心部の周囲に配置された周辺部とを有する。周辺部は、周方向に分割された複数の分割電極を含む。制御部は、複数の分割電極のそれぞれについて、該分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、それぞれの分割電極は、接地された導体であってもよい。制御部は、それぞれの分割電極について、第２の電極と対向する第１の電極の電極面に対して垂直な方向における位置、該電極面に対して並行な方向における位置、またはその両方の位置を制御することにより、それぞれの分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを制御してもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、それぞれの分割電極は、第１の可変インピーダンス回路を介して接地された導体であってもよい。制御部は、それぞれの分割電極に接続された第１の可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御することにより、それぞれの分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを制御してもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、第１の可変インピーダンス回路は、分割電極と接地との間の導通および非導通を制御するスイッチであってもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、第１の可変インピーダンス回路は、可変抵抗、可変コンデンサ、および可変インダクタのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。
また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、それぞれの分割電極に接続され、該分割電極と接地との間の電圧、および、該分割電極を流れる電流のうち、少なくともいずれか一方を測定する測定部を備えてもよい。制御部は、それぞれの分割電極の電圧および電流のうち、少なくともいずれか一方が、複数の分割電極間で所定の関係を満たすように、それぞれの分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを制御してもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、分割電極は、板状の導体であってもよく、分割電極の厚さ方向が径方向となるように、第２の電極の中心部の周囲に配置されていてもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、分割電極は、棒状の導体であってもよく、分割電極の長手方向が、第２の電極と対向する第１の電極の電極面に対して垂直な方向となる向きで、第２の電極の中心部の周囲に配置されていてもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、第２の電極の中心部は、接地されていてもよく、第２の可変インピーダンス回路を介して接地されていてもよい。
また、開示するプラズマ処理装置の制御方法は、１つの実施形態において、高周波電力が印加される第１の電極と、第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に生成されたプラズマの分布を制御する制御部とを備えるプラズマ処理装置の制御部によって実行される。第２の電極は、中心部と、中心部の周囲に配置された周辺部とを有する。周辺部は、周方向に分割された複数の分割電極を含む。制御部は、それぞれの分割電極と接地との間の電圧、および、該分割電極を流れる電流を測定する工程と、それぞれの分割電極の電圧および電流が、複数の分割電極間で所定の関係を満たすように、それぞれの分割電極を介するプラズマと接地との間のインピーダンスを決定する工程と、決定されたインピーダンスとなるように、それぞれの分割電極について、該分割電極を介したプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する工程とを実行する。
以下に、開示するプラズマ処理装置および制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示されるプラズマ処理装置および制御方法が限定されるものではない。
［プラズマ処理装置１０の構成］
図１は、プラズマ処理装置１０の一例を示す断面図である。本実施例におけるプラズマ処理装置１０は、例えば容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成され、内部に略円筒形状の空間が形成されたチャンバ１を有する。チャンバ１は保安接地されている。チャンバ１は、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸が、図１に示す軸線Ａに一致するように配置されている。
チャンバ１内には、半導体ウエハＷが載置される略円筒形状の載置台２が設けられる。載置台２は、下部電極２ａ、基材４、フォーカスリング５、および静電チャック６を有する。基材４は、セラミックス等によって形成され、絶縁板３を介してチャンバ１の底部に配置されている。基材４の上に例えばアルミニウム等で形成された下部電極２ａが設けられている。
下部電極２ａの上面には、半導体ウエハＷを静電気力で吸着保持する静電チャック６が設けられている。静電チャック６は、導電膜で形成された電極６ａを一対の絶縁層６ｂで挟んだ構造を有する。電極６ａには直流電源１２が電気的に接続されている。半導体ウエハＷは、静電チャック６の上面に載置され、直流電源１２から供給された直流電圧によって静電チャック６の表面に生じた静電気力により静電チャック６の上面に吸着保持される。
下部電極２ａの上面には、静電チャック６を囲むように、例えば単結晶シリコン等で形成された導電性のフォーカスリング５が設けられる。フォーカスリング５により、半導体ウエハＷの表面において、エッチング等のプラズマ処理の均一性が向上する。下部電極２ａおよび基材４の側面は、例えば石英等で形成された円筒形状の内壁部材３ａによって囲まれている。
下部電極２ａの内部には、例えば環状の冷媒室２ｂが形成されている。冷媒室２ｂには、外部に設けられた図示しないチラーユニットから、配管２ｃおよび２ｄを介して、例えばガルデン等の冷媒が循環供給される。冷媒室２ｂ内を循環する冷媒によって、下部電極２ａ、基材４、および静電チャック６の温度が制御され、静電チャック６上の半導体ウエハＷが所定温度に制御される。
また、静電チャック６上に載置された半導体ウエハＷの裏面と静電チャック６の上面との間には、図示しない伝熱ガス供給機構から、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが、配管１３を介して供給される。
下部電極２ａには、整合器８ｂを介して高周波電源７ｂが接続されている。高周波電源７ｂは、イオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定の周波数（例えば１３ＭＨｚ）の高周波電力を下部電極２ａに供給する。
載置台２の周囲には、載置台２を囲むように排気路７１が設けられている。排気路７１内には、複数の貫通孔を有するバッフル板７５が設けられている。排気路７１には、排気口７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有しており、チャンバ１内を所望の真空度まで減圧することができる。
チャンバ１の側壁には、開口部７４が設けられており、開口部７４には、当該開口部７４を開閉するためのゲートバルブＧが設けられている。また、チャンバ１の内側壁および載置台２の外側壁には、デポシールド７６および７７が着脱自在に設けられている。デポシールド７６および７７は、チャンバ１の内側壁にデポが付着することを防止する。
下部電極２ａの上方には、載置台２と対向するように上部電極１６が設けられている。下部電極２ａと上部電極１６とは、互いに略平行となるようにチャンバ１内に設けられている。以下では、静電チャック６上に載置された半導体ウエハＷと、上部電極１６の下面との間の空間を処理空間Ｓと呼ぶ場合がある。
上部電極１６は、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６は、天板支持部１６０および上部天板１６１を有する。天板支持部１６０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により略円板形状に形成され、その下部に上部天板１６１を着脱自在に支持する。上部天板１６１は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、石英等のシリコン含有物質で略円板形状に形成される。上部天板１６１の下面は、電極面の一例である。
天板支持部１６０には、整合器８ａを介して高周波電源７ａが接続されている。高周波電源７ａは、プラズマの発生に用いられる所定の周波数（例えば６０ＭＨｚ）の高周波電力を天板支持部１６０に供給する。
天板支持部１６０の内部には、ガス拡散室１６２が設けられている。天板支持部１６０の底部には、ガス拡散室１６２の下部に位置するように、複数のガス流通口１６３が形成されている。複数のガス流通口１６３は、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔でガス拡散室１６２の下部に形成されている。
上部天板１６１には、上部天板１６１を厚さ方向に貫通するように複数のガス流通口１６４が設けられている。複数のガス流通口１６４は、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で上部天板１６１に形成されている。それぞれのガス流通口１６４は、上記したガス流通口１６３の中の１つに連通している。ガス拡散室１６２に供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６３および１６４を介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、複数のガス流通口１６３および１６４は、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で配置されている。そのため、複数のガス流通口１６３および１６４を介してチャンバ１内に供給される処理ガスは、軸線Ａを中心として周方向に略均一な流量で処理空間Ｓ内に供給される。
なお、上部電極１６には、図示しないヒータや、冷媒を循環させるための図示しない配管等の温度調整機構が設けられており、半導体ウエハＷの処理中に上部電極１６を所望の範囲内の温度に制御できるようになっている。また、上部電極１６には、チャンバ１内の処理空間Ｓにプラズマが生成される際に、必要に応じて、負の直流電圧がローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介して印加されてもよい。
上部電極１６の天板支持部１６０には、ガス拡散室１６２に処理ガスを導入するためのガス導入口１６５が設けられている。なお、ガス導入口１６５は、軸線Ａがガス導入口１６５の中心を通るように配置されることが好ましい。ガス導入口１６５には、配管１５ｂの一端が接続されている。配管１５ｂの他端は、弁Ｖおよびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａを介して、半導体ウエハＷの処理に用いられる処理ガスを供給するガス供給源１５に接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂを介してガス拡散室１６２に供給され、ガス流通口１６３および１６４を介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
載置台２の周囲であって、載置台２の上方には、処理空間Ｓを囲むように、チャンバ１の側壁に沿って複数の分布調整部１００が配置されている。複数の分布調整部１００は、例えば図２に示すように、軸線Ａを中心軸とする円状に略均等な間隔で配置されており、処理空間Ｓ内に生成されたプラズマの分布を制御する。図２は、実施例１におけるプラズマ処理装置１０の上面の一例を示す図である。本実施例において、チャンバ１内には、処理空間Ｓを囲むように１２個の分布調整部１００が配置されている。なお、分布調整部１００の数は、例えば図２に示すように、軸線Ａを中心軸とする円状に配置されていれば、１２個未満であってもよく、１２個より多くてもよい。
［分布調整部１００の構造］
図３は、実施例１における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。本実施例における分布調整部１００は、分割電極１０１およびアクチュエータ１０４を有する。分割電極１０１は、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０５で囲まれた空間に挿入されている。
アクチュエータ１０４は、例えばエアシリンダ等であり、分割電極１０１を軸線Ａに沿って上下方向に移動させる。上下方向とは、下部電極２ａと対向する上部天板１６１の下面である電極面に対して垂直な方向である。アクチュエータ１０４は、制御部６０からの指示に応じて、制御部６０から指示された移動量分、分割電極１０１を軸線Ａに沿って上下方向に移動させる。
図４は、分割電極１０１の一例を示す斜視図である。分割電極１０１は、アルミニウム等の導体で形成され、支持棒１０２および板部１０３を有する。本実施例において、板部１０３は、略円筒状のチャンバ１の側壁に沿う形状に湾曲している。軸線Ａを中心軸とする円の周方向における板部１０３の幅Ｌは、軸線Ａから分割電極１０１が配置された位置までの距離を半径とする円を、分布調整部１００の数で均等分割した長さから、隣接する分布調整部１００の板部１０３間に設けられる隙間の距離を除いた長さである。隣接する分布調整部１００の板部１０３間に設けられる隙間は、狭い方が好ましい。分割電極１０１は、板部１０３の厚さ方向が、軸線Ａを中心軸とする円の径方向を向くように、チャンバ１内に配置されている。なお、板部１０３は、湾曲していない平板形状であってもよい。
本実施例において、分割電極１０１は、接地されている。分割電極１０１は、移動しても接地電位との接続が保たれる接続方法であれば、ケーブル、金属板、金属無給油ブッシュ、またはメタルシール等、どのような方法で接地電位に接続されてもよい。
アクチュエータ１０４が、分割電極１０１を上下方向に移動させることにより、分割電極１０１を介した処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスが変化する。これにより、処理空間Ｓ内の高周波電力の分布が変化し、処理空間Ｓ内に生成されるプラズマの分布が変化する。それぞれの分布調整部１００において、分割電極１０１の上下方向の位置は独立に制御可能である。そのため、処理空間Ｓと各分布調整部１００との間において、プラズマの分布が独立に制御される。これにより、処理空間Ｓ内において、軸線Ａを中心軸とする円の周方向および径方向のそれぞれにおいて、処理空間Ｓ内に生成されたプラズマの分布を制御することができる。
なお、上部電極１６は、プラズマ生成用の高周波電力が印加されるカソードとして機能する。一方、プラズマ生成用の高周波電力に対して、下部電極２ａおよびそれぞれの分割電極１０１は、上部電極１６に対する対向電極であるアノードとして機能する。上部電極１６は、第１の電極の一例であり、下部電極２ａおよび複数の分割電極１０１は、第２の電極の一例である。また、下部電極２ａは、第２の電極における中心部の一例であり、複数の分割電極１０１は、下部電極２ａの周囲に配置された周辺部の一例である。
上記のように構成されたプラズマ処理装置１０は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。制御部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有しプラズマ処理装置１０の各部を制御するプロセッサ６１と、ユーザインターフェイス６２と、記憶部６３とを備える。
ユーザインターフェイス６２は、オペレータがプラズマ処理装置１０を操作するためのコマンド等の入力に用いられるキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。
記憶部６３には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサ６１が実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件のデータ等が記憶されたレシピが格納されている。プロセッサ６１は、記憶部６３内に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムに基づいて動作する。そして、プロセッサ６１は、ユーザインターフェイス６２を介して受け付けた指示等に応じて、レシピ等を記憶部６３から読み出し、読み出したレシピ等に基づいてプラズマ処理装置１０を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０によって所望の処理が行われる。また、プロセッサ６１は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体などに格納された制御プログラムやレシピ等を、当該記録媒体から読み出して実行することも可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、例えば、ハードディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フレキシブルディスク、半導体メモリ等である。また、プロセッサ６１は、他の装置の記憶部内に格納された制御プログラムやレシピ等を、例えば通信回線を介して当該他の装置から取得して実行することも可能である。
プラズマ処理装置１０において半導体ウエハＷにプラズマを用いた処理を行う場合、制御部６０は、プラズマ処理装置１０に対して以下の制御を行う。まず、制御部６０は、静電チャック６上に半導体ウエハＷが載置された状態で、弁ＶおよびＭＦＣ１５ａを制御して、ガス拡散室１６２内に所定の流量の処理ガスを供給する。ガス拡散室１６２内に供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６３および１６４を介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、制御部６０は、排気装置７３を稼働させ、チャンバ１内を所定の圧力に制御する。
そして、制御部６０は、高周波電源７ａに所定周波数の高周波電力を発生させ上部電極１６に印加させると共に、高周波電源７ｂに所定周波数の高周波電力を発生させ下部電極２ａに印加させる。これにより、静電チャック６上の半導体ウエハＷと上部電極１６との間の処理空間Ｓに、処理ガスのプラズマが生成される。そして、処理空間Ｓに生成されたプラズマに含まれるイオンやラジカルにより、静電チャック６上の半導体ウエハＷにエッチング等の所定の処理が行われる。
［シミュレーション結果］
図５は、分布調整部１００付近の等価回路の一例を示す図である。処理空間Ｓ内に生成されるプラズマと載置台２との間の容量をＣ１、プラズマと上部電極１６との間の容量をＣ２、プラズマとチャンバ１の側壁との間の容量をＣ３〜Ｃ１０と定義する。分割電極１０１の上下方向の位置を変化させると、図５に示した容量Ｃ５および容量Ｃ８が変化する。これにより、処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスが変化する。
ここで、例えば図５に示すように、プラズマと載置台２との間の容量Ｃ１をＣｂと再定義し、プラズマとチャンバ１の側壁との間の容量Ｃ３〜Ｃ１０を容量Ｃｗと再定義する。また、例えば図５に示すように、分割電極１０１の下端と絶縁部材１０５の上面との間の距離をｈ１、絶縁部材１０５の上面から上部電極１６の下面までの高さをｈ２と定義する。そして、分割電極１０１の位置を変化させた場合の容量Ｃｗと容量Ｃｂとの容量比Ｃｗ／Ｃｂをシミュレーションによって求めた。
ｈ１＝０の場合、容量比Ｃｗ／Ｃｂ＝１．２４であった。ｈ１＝ｈ２／２の場合、容量比Ｃｗ／Ｃｂ＝０．９２であった。ｈ１＝ｈ２の場合、容量比Ｃｗ／Ｃｂ＝０．６０であった。この結果から、分割電極１０１の挿入量によって、プラズマと載置台２との間の容量Ｃｂと、プラズマとチャンバ１の側壁との間の容量Ｃｗとの容量比Ｃｗ／Ｃｂが大きく変わることが分かった。容量比Ｃｗ／Ｃｂが変わると、処理空間Ｓの中心部と周辺部とで高周波電力の比も変わる。処理空間Ｓの中心部と周辺部とで高周波電力の比が変わると、処理空間Ｓの中心部と周辺部とでプラズマの分布も変わる。従って、分割電極１０１の挿入量を制御することにより、処理空間Ｓの中心部と周辺部とでプラズマの分布を制御することができる。
また、分割電極１０１の位置を変化させた場合の容量Ｃｗによるインピーダンスの変化をシミュレーションによって求めた。図６は、分割電極１０１の位置に対するプラズマとチャンバ１の側壁との間のインピーダンスの変化の一例を示す図である。図６では、プラズマ生成用の高周波電力として４０ＭＨｚの高周波電力を用いてシミュレーションを行った。
図６のシミュレーション結果を参照すると、分割電極１０１の挿入量を少なくするほど、即ちｈ１が大きくなるほど、プラズマとチャンバ１の側壁との間のインピーダンスが大きくなることが分かった。これは、プラズマとチャンバ１の側壁との間の容量Ｃｗが小さくなるためである。また、図６のシミュレーション結果を参照すると、分割電極１０１の挿入量を変化させることにより、プラズマとチャンバ１の側壁との間のインピーダンスが最大値と最小値とで２倍程度の差が表れることが分かった。図６のシミュレーション結果から明らかなように、それぞれの分割電極１０１の挿入量を独立に制御することにより、処理空間Ｓ内のプラズマの周方向の分布を制御することも可能である。
図７は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す図である。図７に示す「ｄｏｗｎ」は、分割電極１０１の位置がｈ１＝０である場合の静電ポテンシャルの分布を示す。図７に示す「ｍｉｄ」は、分割電極１０１の位置がｈ１＝２ｈ／２である場合の静電ポテンシャルの分布を示す。図７に示す「ｕｐ」は、分割電極１０１の位置がｈ１＝ｈ２である場合の静電ポテンシャルの分布を示す。図７における縦軸の値は、半導体ウエハＷの中心位置（即ち、軸線Ａが通る半導体ウエハＷ上の位置）における静電ポテンシャルで規格化されている。図７を参照すると、分割電極１０１の挿入量に応じて、静電ポテンシャルの分布が変化していることが分かる。
図８は、静電ポテンシャルの変化率の一例を示す図である。図７および図８を参照すると、半導体ウエハＷのエッヂ付近ほど、分割電極１０１の挿入量に対する静電ポテンシャルの変化量が大きいことが分かる。この結果から、半導体ウエハＷの面内において、エッヂ部分のプラズマの分布をより効果的に制御できることが分かる。
例えば図９に示すように、半導体ウエハＷのエッチングレートが、半導体ウエハＷの面内においてｘ方向（図９の下側）に偏っている場合、半導体ウエハＷの中心（軸線Ａ）から見てｘ方向にある分割電極１０１の挿入量を制御する。例えば図２に示したように複数の分布調整部１００が配置されている場合、軸線Ａから見てｘ方向にある分布調整部１００−６〜１００−８において、分割電極１０１を上方に引き上げる。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−６〜１００−８の方向において、プラズマと接地との間のインピーダンスが増加し、高周波電力が減少する。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−６〜１００−８の方向におけるプラズマが減少する。
また、例えば図２に示したように複数の分布調整部１００が配置されている場合、軸線Ａから見てｘ方向と反対方向にある分布調整部１００−１２、１００−１、および１００−２において、分割電極１０１を下方に引き下げる。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−１２、１００−１、および１００−２の方向において、プラズマと接地との間のインピーダンスが減少し、高周波電力が増加する。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−１２、１００−１、および１００−２の方向におけるプラズマが増加する。
これにより、ｘ方向におけるプラズマが減少し、ｘ方向と反対方向におけるプラズマが増加する。これにより、プラズマの分布が、図９に示したエッチングレートの分布が形成された際の分布よりもｘ方向と反対方向に偏る。これにより、例えば図１０に示すように、エッチングレートの偏りが抑制される。
上記説明から明らかなように、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、周方向に均等配置された複数の分割電極１０１の挿入量をそれぞれ独立に制御することにより、周方向および径方向においてプラズマの分布を同時に制御することが可能となる。これにより、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
なお、上記した実施例１では、高周波電源７ａによって生成されたプラズマ生成用の高周波電力が整合器８ａを介して上部電極１６に印加されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば図１１に示すように、高周波電源７ａによって生成されたプラズマ生成用の高周波電力が整合器８ａを介して下部電極２ａに印加されてもよい。図１１は、プラズマ処理装置１０の他の例を示す断面図である。この場合、天板支持部１６０は直接あるいはコンデンサ等の素子を介して接地される。
図１１の例では、下部電極２ａは、プラズマ生成用の高周波電力が印加されるカソードとして機能する。一方、プラズマ生成用の高周波電力に対して、上部電極１６およびそれぞれの分割電極１０１は、下部電極２ａに対する対向電極であるアノードとして機能する。この場合、下部電極２ａは、第１の電極の一例であり、上部電極１６および複数の分割電極１０１は、第２の電極の一例である。また、上部電極１６は、第２の電極における中心部の一例であり、複数の分割電極１０１は、上部電極１６の周囲に配置された周辺部の一例である。
なお、上記した実施例１の分割電極１０１は、支持棒１０２と板部１０３とを有するが、開示の技術はこれに限られず、それぞれの分割電極１０１は、板部１０３を有さない、１本の棒状の導体であってもよい。
また、上記した実施例１では、それぞれの分布調整部１００のアクチュエータ１０４は、分割電極１０１を上下方向に移動させるが、他の例として、アクチュエータ１０４は、分割電極１０１を、軸線Ａを中心軸とする円の径方向に移動させてもよい。また、アクチュエータ１０４は、分割電極１０１を、上下方向、および、軸線Ａを中心軸とする円の径方向に移動させてもよい。
［分布調整部１００の構成］
上記した実施例１では、処理空間Ｓの周囲に、チャンバ１の側壁に沿って複数の分布調整部１００が１列分設けられた。実施例２では、処理空間Ｓの周囲に、チャンバ１の側壁に沿って複数の分布調整部１００が同心円状に複数列設けられる点が実施例１とは異なる。
図１２は、実施例２におけるプラズマ処理装置１０の上面の一例を示す図である。本実施例のプラズマ処理装置１０は、例えば図１２に示すように、チャンバ１の側壁に沿って複数の分布調整部１００が設けられる。それぞれの分布調整部１００には、分布調整部１００ａと分布調整部１００ｂとが含まれる。複数の分布調整部１００ａと、複数の分布調整部１００ｂとは、軸線Ａを中心軸とする２つの同心円のそれぞれに沿って配置されている。図１２の例では、チャンバ１の側壁側に分布調整部１００ａ−１〜１００ａ−１２が設けられ、軸線Ａ側に分布調整部１００ｂ−１〜１００ｂ−１２が設けられている。
図１３は、実施例２における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。分布調整部１００ａは、分割電極１０１ａおよびアクチュエータ１０４ａを有する。分割電極１０１ａは、支持棒１０２ａおよび板部１０３ａを有する。分布調整部１００ｂは、分割電極１０１ｂおよびアクチュエータ１０４ｂを有する。分割電極１０１ｂは、支持棒１０２ｂおよび板部１０３ｂを有する。分割電極１０１ａと分割電極１０１ｂとの間には、誘電体１０６が配置される。分割電極１０１ａと分割電極１０１ｂとの間に誘電体１０６が配置されることにより、分割電極１０１ａおよび分割電極１０１ｂの上下方向の移動による、プラズマと接地との間のインピーダンスの変化量を大きくすることができる。
ここで、実施例１では、チャンバ１の側壁に沿って複数の分布調整部１００が１列に配置されていた。そのため、分割電極１０１の上下方向の移動により、上下方向におけるインピーダンス分布も大きく変化する。これに対し、本実施例では、分布調整部１００ａと分布調整部１００ｂとが径方向に複数配置されている。そのため、分割電極１０１ａの上下方向への移動と、分割電極１０１ｂの上下方向とを独立に制御することにより、上下方向におけるインピーダンスの分布の変化を少なくすることができる。
［分布調整部１００の他の例］
分割電極１０１ａおよび分割電極１０１ｂは、例えば図１４に示すように、板部１０３ａおよび板部１０３ｂが上下方向に重なる位置となるように配置されてもよい。図１４は、実施例２における分布調整部１００の他の例を示す拡大断面図である。
この場合、複数の板部１０３ａと、複数の板部１０３ｂとは、例えば図１５に示すように、周方向に隣接する板部１０３ａ間の隙間と、周方向に隣接する板部１０３ｂ間の隙間とが、周方向において異なる位置となるように配置されることが好ましい。これにより、処理空間Ｓ内に生成されるプラズマに対して、周方向に隣接する板部１０３ａ間の隙間、および、周方向に隣接する板部１０３ｂ間の隙間の影響を低減することができる。
また、それぞれの板部１０３ａと、それぞれの板部１０３ｂとは、例えば図１６に示すように、厚さ方向が上下方向を向くように配置されてもよい。なお、実施例２では、それぞれの分布調整部１００ａのアクチュエータ１０４ａは、分割電極１０１ａを上下方向に移動させ、それぞれの分布調整部１００ｂのアクチュエータ１０４ｂは、分割電極１０１ｂを上下方向に移動させるが、開示の技術はこれに限られない。他の例として、アクチュエータ１０４ａは、分割電極１０１ａを、軸線Ａを中心軸とする円の径方向に移動させ、アクチュエータ１０４ｂも、分割電極１０１ｂを、軸線Ａを中心軸とする円の径方向に移動させてもよい。また、アクチュエータ１０４ａは、分割電極１０１ａを、上下方向、および、軸線Ａを中心軸とする円の径方向にそれぞれ移動させ、アクチュエータ１０４ｂも、分割電極１０１ｂを、上下方向、および、軸線Ａを中心軸とする円の径方向にそれぞれ移動させてもよい。
上記説明から明らかなように、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、周方向および径方向においてプラズマの分布を同時に制御することができ、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。また、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、上下方向におけるプラズマの分布の変化を少なくすることができる。
上記した実施例１および実施例２では、接地された分割電極１０１を移動させることにより、プラズマと接地との間のインピーダンスを制御した。これに対し、実施例３では、分割電極１０１を移動させることなく、分割電極１０１と接地と間のインピーダンスを変化させることにより、プラズマと接地との間のインピーダンスを制御する点が実施例１および２とは異なる。
図１７は、実施例３における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。それぞれの分布調整部１００は、分割電極１０１およびスイッチ１０７を有する。分割電極１０１は、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０５で囲まれた空間に挿入され、絶縁性部材４５に固定されている。分割電極１０１は、導体で形成され、支持棒１０２および板部１０３を有する。
支持棒１０２は、スイッチ１０７を介して接地されている。スイッチ１０７は、制御部６０からの指示に応じて、支持棒１０２と接地との接続および遮断を制御する。スイッチ１０７は、第１の可変インピーダンス回路の一例である。スイッチ１０７が支持棒１０２と接地との接続および遮断を制御することにより、分割電極１０１を介する、プラズマと接地との間のインピーダンスが変化する。これにより、周方向および径方向においてプラズマの分布を同時に制御することができ、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
なお、支持棒１０２は、例えば図１８に示すように、スイッチ１０７に代えて、可変インピーダンス回路１０８を介して接地されてもよい。図１８は、実施例３における分布調整部１００の他の例を示す拡大断面図である。可変インピーダンス回路１０８は、抵抗、コンデンサ、およびインダクタの少なくともいずれかを用いて構成された回路を含む。可変インピーダンス回路１０８は、第１の可変インピーダンス回路の一例である。可変インピーダンス回路１０８は、制御部６０からの指示に応じて、支持棒１０２と接地との間のインピーダンスを変化させる。可変インピーダンス回路１０８を用いることにより、支持棒１０２と接地との間のインピーダンスをよりきめ細かく制御することができる。なお、可変インピーダンス回路１０８は、支持棒１０２と接地との間の抵抗およびリアクタンスをそれぞれ独立に変化させることが好ましい。
また、例えば図１９に示すように、上下方向および径方向に複数の板部１０３ａ〜１０３ｄを配置し、板部１０３ａ〜１０３ｄのそれぞれと接地との間のインピーダンスを制御するようにしてもよい。図１９は、実施例３における分布調整部１００の他の例を示す拡大断面図である。
例えば図１９に示すように、分割電極１０１ａは、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０５で囲まれた空間に挿入され、絶縁性部材４５に固定されている。分割電極１０１ａは、導体で形成され、支持棒１０２ａおよび板部１０３ａを有する。支持棒１０２ａは、スイッチ１０９ａを介して接地されている。スイッチ１０９ａは、制御部６０からの指示に応じて、支持棒１０２ａと接地との接続および遮断を制御する。
分割電極１０１ｂは、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０５で囲まれた空間に挿入され、絶縁性部材４５に固定されている。分割電極１０１ｂは、導体で形成され、支持棒１０２ｂおよび板部１０３ｂを有する。支持棒１０２ｂは、スイッチ１０９ｂを介して接地されている。スイッチ１０９ｂは、制御部６０からの指示に応じて、支持棒１０２ｂと接地との接続および遮断を制御する。
分割電極１０１ｃは、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０５で囲まれた空間に挿入され、絶縁性部材４５に固定されている。分割電極１０１ｃは、導体で形成され、支持棒１０２ｃおよび板部１０３ｃを有する。支持棒１０２ｃは、スイッチ１０９ｃを介して接地されている。スイッチ１０９ｃは、制御部６０からの指示に応じて、支持棒１０２ｃと接地との接続および遮断を制御する。
分割電極１０１ｄは、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０５で囲まれた空間に挿入され、絶縁性部材４５に固定されている。分割電極１０１ｄは、導体で形成され、支持棒１０２ｄおよび板部１０３ｄを有する。支持棒１０２ｄは、スイッチ１０９ｄを介して接地されている。スイッチ１０９ｄは、制御部６０からの指示に応じて、支持棒１０２ｄと接地との接続および遮断を制御する。
なお、図１９に例示した分布調整部１００において、スイッチ１０９ａ〜１０９ｄに代えて、可変インピーダンス回路がそれぞれ設けられてもよい。
上記説明から明らかなように、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、周方向および径方向においてプラズマの分布を同時に制御することができ、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。また、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、それぞれの分割電極１０１が固定されるため、分割電極１０１を移動させるためのアクチュエータ１０４を設けなくてもよい。そのため、分割電極１０１を移動させるための空間、および、アクチュエータ１０４を配置するための空間が不要となり、プラズマ処理装置１０を小型化することができる。
上記した実施例１〜３では、処理空間Ｓの周囲に設けられた複数の分布調整部１００によって、周方向におけるプラズマと接地との間のインピーダンスを制御した。これに対し、実施例４では、上部電極１６が、中心部と、周辺部とに分けられ、周辺部が周方向に複数に分割される。そして、分割されたそれぞれの上部電極１６と接地とのインピーダンスを制御することにより、周方向におけるプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する点が実施例１〜３とは異なる。
図２０は、実施例４におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す断面図である。図２１は、実施例４におけるプラズマ処理装置１０の上面の一例を示す図である。なお、以下に説明する点を除き、図２０および図２１において、図１または図２と同じ符号を付した構成は、図１または図２における構成と同一または同様の機能を有するため説明を省略する。本実施例における上部電極１６は、上部電極１６ａと、上部電極１６ａの周囲に配置された複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２を有する。複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２は、軸線Ａを中心軸とする円周状に略等間隔で配置されている。上部電極１６ａと複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２とは、絶縁性部材４５により絶縁されている。また、複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２は、絶縁性部材４５により互いに絶縁されている。
上部電極１６ａは、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６ａは、天板支持部１６０ａおよび上部天板１６１ａを有する。天板支持部１６０ａは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により略円板形状に形成され、その下部に上部天板１６１ａを着脱自在に支持する。上部天板１６１ａは、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、石英等のシリコン含有物質で略円板形状に形成される。
天板支持部１６０ａは、可変インピーダンス回路１６６ａを介して接地されている。なお、他の例として、天板支持部１６０ａは、可変インピーダンス回路１６６ａを介することなく接地されていてもよい。可変インピーダンス回路１６６ａは、第２の可変インピーダンス回路の一例である。天板支持部１６０ａの内部には、ガス拡散室１６２ａが設けられている。ガス拡散室１６２ａは、複数のガス流通口１６３ａが形成されている。複数のガス流通口１６３ａは、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔でガス拡散室１６２ａの下部に形成されている。
上部天板１６１ａには、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で複数のガス流通口１６４ａが形成されている。それぞれのガス流通口１６４ａは、ガス流通口１６３ａに連通している。天板支持部１６０ａには、ガス拡散室１６２ａに処理ガスを導入するためのガス導入口１６５ａが設けられている。配管１５ｂの一端は、弁Ｖに接続され、他端は、複数に分岐し、その一つはガス導入口１６５ａに接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂおよびガス導入口１６５ａを介してガス拡散室１６２ａに供給され、ガス流通口１６３ａおよび１６４ａを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
それぞれの上部電極１６ｂは、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６ｂは、天板支持部１６０ｂおよび上部天板１６１ｂを有する。天板支持部１６０ｂは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成され、その下部に上部天板１６１ｂを着脱自在に支持する。上部天板１６１ｂは、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、石英等のシリコン含有物質で形成される。
それぞれの天板支持部１６０ｂは、１つの上部電極１６ｂに対して１つ設けられた可変インピーダンス回路１６６ｂを介して接地されている。天板支持部１６０ｂの内部には、ガス拡散室１６２ｂが設けられている。ガス拡散室１６２ｂは、複数のガス流通口１６３ｂが形成されている。複数のガス流通口１６３ｂは、軸線Ａを中心とする同心円の円周状に略均等な間隔でガス拡散室１６２ｂの下部に形成されている。
それぞれの上部天板１６１ｂには、軸線Ａを中心とする同心円の円周状に略均等な間隔で複数のガス流通口１６４ｂが形成されている。それぞれのガス流通口１６４ｂは、ガス流通口１６３ｂに連通している。それぞれの天板支持部１６０ｂには、ガス拡散室１６２ｂに処理ガスを導入するためのガス導入口１６５ｂが設けられている。配管１５ｂの一端は、弁Ｖに接続され、他端は、複数に分岐し、その一つはガス導入口１６５ｂに接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂおよびガス導入口１６５ｂを介してガス拡散室１６２ｂに供給され、ガス流通口１６３ｂおよび１６４ｂを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
実施例４において、高周波電源７ａによって生成されたプラズマ生成用の高周波電力は、整合器８ａを介して下部電極２ａに印加される。実施例４では、下部電極２ａは、プラズマ生成用の高周波電力が印加されるカソードとして機能する。一方、プラズマ生成用の高周波電力に対して、上部電極１６ａおよび複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２のそれぞれは、下部電極２ａに対する対向電極であるアノードとして機能する。この場合、下部電極２ａは、第１の電極の一例であり、上部電極１６ａおよび複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２は、第２の電極の一例である。また、上部電極１６ａは、第２の電極における中心部の一例であり、複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２は、上部電極１６の周囲に配置された周辺部の一例である。また、複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２のそれぞれは、分割電極の一例である。
本実施例においても、複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２のそれぞれに接続されている可変インピーダンス回路１６６ｂのインピーダンスを独立に制御することにより、上部電極１６ｂを介したプラズマと接地との間のインピーダンスを制御することができる。これにより、周方向および径方向においてプラズマの分布を同時に制御することができ、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
なお、上記したプラズマ処理装置１０では、上部電極１６ａの周囲に、軸線Ａを中心軸とする円周状に複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２が１列に配置されているが、例えば図２２に示すように、２列以上配置されてもよい。図２２は、実施例４におけるプラズマ処理装置１０の上面の他の例を示す図である。図２２の例では、軸線Ａを中心軸とする円周状に複数の上部電極１６ｂ−１〜１６ｂ−１２が１列配置され、さらにその内側に、軸線Ａを中心軸とする円周状に複数の上部電極１６ｃ−１〜１６ｃ−１２が１列配置されている。
なお、それぞれの上部電極１６ｂおよび上部電極１６ｃは、例えば図２２に示すように、隣接する２つの上部電極１６ｂ間の隙間と、隣接する２つの上部電極１６ｃ間の隙間とが、軸線Ａを中心軸とする円周の径方向において重ならないように配置されることが好ましい。これにより、処理空間Ｓ内に生成されるプラズマに対して、周方向に隣接する上部電極１６ｂ間の隙間、および、周方向に隣接する上部電極１６ｃ間の隙間の影響を低減することができる。
実施例５では、各分布調整部１００の電圧および電流を測定し、測定結果に基づいて、各分布調整部１００の分割電極１０１を移動させる。なお、実施例５では、電圧および電流の両方を測定し、測定結果に基づいて、各分布調整部１００の分割電極１０１を移動させるが、他の例として、電圧および電流のうち、いずれか一方を測定し、測定結果に基づいて、各分布調整部１００の分割電極１０１を移動させるようにしてもよい。図２３は、実施例５における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。それぞれの分布調整部１００は、分割電極１０１、アクチュエータ１０４、抵抗１１０、電圧計１１１、および電流計１１２を有する。なお、以下に説明する点を除き、図２３において、図３と同じ符号を付した構成は、図３における構成と同一または同様の機能を有するため説明を省略する。
支持棒１０２は、抵抗１１０および電流計１１２を介して接地される。電流計１１２は、分割電極１０１に流れる電流を測定し、測定結果を制御部６０へ出力する。電圧計１１１は、分割電極１０１の電圧を測定し、測定結果を制御部６０へ出力する。制御部６０は、チャンバ１内でプラズマが生成されている状態で、それぞれの分布調整部１００について、電圧計１１１によって測定された電圧値と、電流計１１２によって測定された電流値に基づいて、分割電極１０１のインピーダンスの調整量を決定する。制御部６０は、例えば、それぞれの分布調整部１００について、測定された電圧値、電流値、またはその両方が、所定の関係を満たすためのインピーダンスの制御量を算出する。
制御部６０は、例えば、それぞれの分布調整部１００について、プラズマと接地とのインピーダンスが同一となるためのインピーダンスの制御量を算出する。制御部６０は、例えば、それぞれの分布調整部１００について、測定された電圧値、電流値、またはその両方が同一の値となるためのインピーダンスの制御量を算出する。そして、制御部６０は、算出したインピーダンスの制御量を実現するための分割電極１０１の移動量を、それぞれの分布調整部１００について算出する。そして、制御部６０は、算出した移動量を、それぞれの分布調整部１００のアクチュエータ１０４に指示する。これにより、複数の分布調整部１００間において、プラズマと接地との間のインピーダンスの偏りを小さくすることができる。これにより、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
［制御部６０の処理］
図２４は、実施例５における制御部６０の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部６０は、それぞれの分布調整部１００の分割電極１０１を初期位置に設定するように、それぞれの分布調整部１００のアクチュエータ１０４に指示する。それぞれの分布調整部１００のアクチュエータ１０４は、制御部６０からの指示に応じて、分割電極１０１を初期位置に移動させる（Ｓ１００）。初期位置は、例えば、分割電極１０１の全挿入量の半分程度の挿入量となる位置である。
次に、制御部６０は、チャンバ１内を真空排気し、チャンバ１内に処理ガスを供給し、上部電極１６および下部電極２ａに高周波電力を印加することにより、チャンバ１内に処理ガスのプラズマを生成する（Ｓ１０１）。
次に、制御部６０は、それぞれの分布調整部１００について、電圧計１１１に分割電極１０１の電圧を測定させ、電流計１１２に分割電極１０１の電流を測定させる（Ｓ１０２）。そして、制御部６０は、それぞれの分布調整部１００について、電圧計１１１によって測定された電圧値を取得し、電流計１１２によって測定された電流値を取得する。そして、制御部６０は、取得した電圧値および電流値に基づいて、分割電極１０１のインピーダンスの調整量を算出する。
そして、制御部６０は、算出したインピーダンスの調整量を実現するための分割電極１０１の移動量を、それぞれの分布調整部１００について算出する（Ｓ１０３）。そして、制御部６０は、算出した移動量を、それぞれの分布調整部１００のアクチュエータ１０４に指示する。それぞれの分布調整部１００のアクチュエータ１０４は、制御部６０からの指示に応じて、分割電極１０１の位置を制御する（Ｓ１０４）。そして、制御部６０は、本フローチャートに示した処理を終了する。なお、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理は、複数回繰り返されてもよい。
本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、複数の分布調整部１００間において、プラズマと接地との間のインピーダンスの偏りを小さくすることができる。これにより、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
＜その他＞
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した実施例１〜２と実施例３とを組合せ、それぞれの分割電極１０１の上下方向の位置を変化させると共に、分割電極１０１と接地との間のインピーダンスを変化させてもよい。また、実施例１〜４と実施例５とを組み合わせ、それぞれの分割電極１０１の電圧および電流のうち、少なくともいずれか一方の測定結果に基づいて、それぞれの分割電極１０１の上下方向の位置や、分割電極１０１と接地との間のインピーダンスを変化させてもよい。
また、上記した実施例では、プラズマ処理装置１０として、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）等、他の方式を用いたエッチング装置においても開示の技術を適用することができる。また、ガスを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、エッチング装置の他、成膜や改質等の処理を行う装置においても、開示の技術を適用することができる。
Ｇ ゲートバルブ
Ｓ 処理空間
Ｗ 半導体ウエハ
１０ プラズマ処理装置
１ チャンバ
２ 載置台
２ａ 下部電極
６ 静電チャック
１６ 上部電極
１６０ 天板支持部
１６１ 上部天板
４５ 絶縁性部材
６０ 制御部
１００ 分布調整部
１０１ 分割電極
１０２ 支持棒
１０３ 板部
１０４ アクチュエータ
１０５ 絶縁部材
１０６ 誘電体
１０７ スイッチ
１０８ 可変インピーダンス回路
１０９ スイッチ
１１０ 抵抗
１１１ 電圧計
１１２ 電流計

Claims (11)

  1. 高周波電力が印加される第１の電極と、
    前記第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に生成されたプラズマの分布を制御する制御部と
    を備え、
    前記第２の電極は、
    中心部と、
    前記中心部の周囲に配置された周辺部と
    を有し、
    前記周辺部は、
    周方向に分割された複数の分割電極を含み、
    前記制御部は、
    前記複数の分割電極のそれぞれについて、該分割電極を介する前記プラズマと接地との間のインピーダンスを制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. それぞれの前記分割電極は、接地された導体であり、
    前記制御部は、
    それぞれの前記分割電極について、前記第２の電極と対向する前記第１の電極の電極面に対して垂直な方向における位置、前記電極面に対して並行な方向における位置、またはその両方の位置を制御することにより、それぞれの前記分割電極を介する前記プラズマと接地との間のインピーダンスを制御す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. それぞれの前記分割電極は、第１の可変インピーダンス回路を介して接地された導体であり、
    前記制御部は、
    それぞれの前記分割電極に接続された前記第１の可変インピーダンス回路のインピーダンスを制御することにより、それぞれの前記分割電極を介する前記プラズマと接地との間のインピーダンスを制御す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。
  4. 前記第１の可変インピーダンス回路は、
    前記分割電極と接地との間の導通および非導通を制御するスイッチであることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記第１の可変インピーダンス回路は、
    可変抵抗、可変コンデンサ、および可変インダクタのうち、少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  6. それぞれの前記分割電極に接続され、該分割電極と接地との間の電圧、および、該分割電極を流れる電流のうち、少なくともいずれか一方を測定する測定部を備え、
    前記制御部は、
    それぞれの前記分割電極の前記電圧および前記電流のうち、少なくともいずれか一方が、前記複数の分割電極間で所定の関係を満たすように、それぞれの前記分割電極を介する前記プラズマと接地との間のインピーダンスを制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記分割電極は、板状の導体であり、前記分割電極の厚さ方向が径方向となるように、前記中心部の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記分割電極は、棒状の導体であり、前記分割電極の長手方向が、前記第２の電極と対向する前記第１の電極の電極面に対して垂直な方向となる向きで、前記中心部の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記第２の電極の前記中心部は、接地されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第２の電極の前記中心部は、第２の可変インピーダンス回路を介して接地されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  11. 高周波電力が印加される第１の電極と、
    前記第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に生成されたプラズマの分布を制御する制御部と
    を備え、
    前記第２の電極は、
    中心部と、
    前記中心部の周囲に配置された周辺部と
    を有し、
    前記周辺部は、
    周方向に分割された複数の分割電極を含むプラズマ処理装置において、
    前記制御部が、
    それぞれの前記分割電極と接地との間の電圧、および、該分割電極を流れる電流のうち、少なくともいずれか一方を測定する工程と、
    それぞれの前記分割電極の前記電圧および前記電流のうち、少なくともいずれか一方が、前記複数の分割電極間で所定の関係を満たすように、それぞれの前記分割電極を介する前記プラズマと接地との間のインピーダンスを決定する工程と、
    決定されたインピーダンスとなるように、それぞれの分割電極について、該分割電極を介したプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する工程と
    を実行することを特徴とするプラズマ処理装置の制御方法。
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