JP2019169466A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一性を向上できるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、プラズマ処理装置は、チャンバ、載置部、及び、複数のプラズマ源を含む。前記載置部は、前記チャンバ内に設けられ被処理体が載置される。前記複数のプラズマ源は、前記載置部の上方に設けられる。前記複数のプラズマ源は、前記載置部と前記複数のプラズマ源との間の空間の平面視における中心領域にプラズマを発生させる第１電極と、前記平面視における前記空間の周辺領域にプラズマを発生させる第２電極と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置に関する。

半導体装置においては、プラズマを用いたエッチングにより膜に開口を形成し、開口内に配線等のパターンを形成する。ワークの種類やエッチングの条件によって、ワークの面内におけるエッチングレートの分布が異なることになる。このようなプラズマ処理装置では、ワークの面内のエッチングレートを制御することで均一なエッチング処理を行うことが望まれている。

国際公開第２００８／１２９８４４号

本発明の実施形態は、均一性を向上できるプラズマ処理装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、プラズマ処理装置は、チャンバ、載置部、及び、複数のプラズマ源を含む。前記載置部は、前記チャンバ内に設けられ被処理体が載置される。前記複数のプラズマ源は、前記載置部の上方に設けられる。前記複数のプラズマ源は、前記載置部と前記複数のプラズマ源との間の空間の平面視における中心領域にプラズマを発生させる第１電極と、前記平面視における前記空間の周辺領域にプラズマを発生させる第２電極と、を含む。

第１実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。 第１実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を示す図である。 図３（ａ）は、プラズマ処理装置の一部を示す図であり、図３（ｂ）は、電極の位置とプラズマの密度との関係を示す図である。 図４（ａ）は、プラズマ処理装置の一部を示す図であり、図４（ｂ）は、電極の位置とプラズマの密度との関係を示す図である。 第１実施形態に係るプラズマエッチングの方法を示すフローチャートである。 第１実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置の一部を示す図である。 第２実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を示す図である。 実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。 実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。 実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本願明細書において、「に設けられる」とは、直接接して設けられる場合の他に、間に別の要素が挿入され、もしくは、間に空間を介して設けられる場合も含む。

（第１実施形態）
図１は、プラズマ処理装置１００を示す図である。
図１に示すように、プラズマ処理装置１００には、チャンバ１と、下部電極２と、整合器３と、電源部４と、載置部５と、保持部７と、支持部８と、第１電極９と、遮蔽部１０と、第２電極１１と、が設けられている。第１電極９、遮蔽部１０及び第２電極１１によって電極部６が構成されている。

チャンバ１内には、例えば、被処理物（ワーク）としてウェーハＷが載置部５によって保持されている。載置部５は、例えば、環状（または筒状）である。載置部５の中央領域の空間に、下部電極２の少なくとも一部が設けられる。載置部５の凹部によりウェーハＷの外縁が保持される。ウェーハＷの中央領域は、下部電極２の上方に位置する。例えば、ウェーハＷの形状は、上方から見て円形である。被処理物として、フォトリソグラフィ法におけるマスクが用いられても良い。

例えば、プラズマ処理装置１００により、チャンバ１内にプラズマＰを発生させることでウェーハＷにエッチング処理が施される。例えば、プラズマ処理装置１００には、チャンバ１に接続される制御部（図示せず）が設けられており、例えば、制御部によってチャンバ１内の圧力を調整して減圧状態にすることでプラズマＰが発生する。

例えば、ウェーハＷは基板を含み、基板上には被加工膜が形成されている。被加工膜は、例えば、絶縁膜であってシリコン酸化物を含む。プラズマＰの発生によって、プラズマＰ内の活性化原子（ラジカル）と、被加工膜内の材料との化学反応により揮発性化合物が生成される。この揮発性化合物の発生によって被加工膜がエッチングされ、被加工膜に開口が形成される。

下部電極２は、整合器３を介して電源部４に接続されている。整合器３は、例えば、マッチングボックスであってコンデンサを有する。整合器３によってインピーダンスが整合される。電源部４は、例えば、１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数を有する高周波電源である。整合器３の整合によって、電源部４からの電力が下部電極２に印加される。

保持部７は、ウェーハＷが載置される載置部５の周囲に設けられている。保持部７は、例えば、環状（または筒状）である。保持部７の内側領域に載置部５が設けられる。載置部５は、保持部７の上端部よりも下方に設けられる。保持部７は支持部８を保持する。支持部８は、載置部５の上方に位置する。保持部７には、反応ガスＧを供給する供給口７ａが設けられている。供給口７ａにより、保持部７の外側から保持部７の内側の空間へ向けて（図１の矢印）、反応ガスＧが供給される。反応ガスＧは、例えば、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）、アルゴン（Ａｒ）等を含む。保持部７の下方には、チャンバ１内の排気ガスを排気する排気口（図示せず）が設けられている。保持部７は、例えば、チャンバ１の内部に設けられる。保持部７が、チャンバ１の一部（周壁）となっても良い。

支持部８は、ウェーハＷが載置される載置部５の上方に設けられる。載置部５にウェーハＷが載置されたときに、支持部８は、ウェーハＷに対向する。支持部８は、例えば、石英によって形成された矩形状の板である。支持部８は、面８ａ（第２面）と、面８ａの反対側の面であってウェーハＷに対向する面８ｂ（第１面）と、を有する。支持部８によって、第１電極９、遮蔽部１０及び第２電極１１を有する電極部６が支持されている。支持部８の厚さは、電極部６を支持できる機械的強度及び耐久性を有し、電極部６から発生した電界や磁界の透過率が低下しないような厚さであることが望ましい。

ウェーハＷの上方であって、保持部７及び支持部８によって囲まれた領域Ｒ内には、下部電極２に電力が印加されることでプラズマが発生する。プラズマを生成する下部電極２によって、エッチング処理の速度が大きくなる。領域Ｒ内には、後述する第１電極９及び第２電極１１からの電界や磁界が発生する。窓部である支持部８を介して、下部電極２、第１電極９及び第２電極１１によるプラズマが発生する。つまり、下部電極２、第１電極９及び第２電極１１によって、領域Ｒ内にプラズマＰが発生する。

第１電極９は、支持部８（面８ａ）上に設けられている。第１電極９は、例えば、ＣＣＰ（Capacitively Coupled Plasma）アンテナを含み、ＣＣＰアンテナに流れるＲＦ（Radio Frequency）電流により、支持部８を介して領域Ｒ内に電界を発生させる。そして、領域Ｒ内に発生した電界によりプラズマが発生する。つまり、第１電極９によって容量結合によるプラズマが領域Ｒ内に発生する。第１電極９は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属を含む。

遮蔽部１０は、支持部８（面８ａ）上に設けられている。遮蔽部１０は、第１電極９の周囲に位置する。なお、図示の便宜上、図１は、遮蔽部１０の一部（図２の第１部分１０ａ）を示している。遮蔽部１０は、例えば、アルミニウム等の金属を含む。遮蔽部１０は、例えば、ファラデーシールドとして機能する。

第２電極１１は、遮蔽部１０の上方であって、第１電極９の周囲に設けられている。第２電極１１は、例えば、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）アンテナを含み、ＩＣＰアンテナに流れるＲＦ電流により、支持部８を介して領域Ｒ内に磁界を発生させる。ＲＦ電流による磁界は、電磁誘導により誘導電界を発生させ、発生した誘導電界によりプラズマが発生する。つまり、第２電極１１によって誘導結合によるプラズマが領域Ｒ内に発生する。第２電極１１は、例えば、アルミニウムや銅等の金属を含む。第２電極１１と支持部８との間の距離は、例えば、第２電極１１の電圧振幅の大きさに基づいて決められる。第２電極１１は、誘導結合型の他に、容量結合型でも良い。

次に、電極部６について詳細に説明する。
図２は、プラズマ処理装置１００の一部であって、電極部６を示す図である。図２は、電極部６を斜め上方から見た拡大図である。
図２に示すように、電極部６には、第１電極９、遮蔽部１０及び第２電極１１が設けられている。

第１電極９は、第１部分９ａ及び第２部分９ｂを有する。第１部分９ａは、例えば、支持部８（図１参照）の中央付近に位置する。例えば、第１部分９ａの形状は、平面視において、円形または楕円形である。第１部分９ａの形状は、平面視において矩形でも良い。

第１部分９ａは、配線２０Ａを介して整合器３０Ａに接続されている。整合器３０Ａは、電源部４０Ａに接続されている。例えば、整合器３０Ａは、マッチングボックスであってコンデンサを有し、電源部４０Ａは、例えば、１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数を有する高周波電源である。整合器３０Ａの整合によって、電源部４０Ａからの電力が第１電極９に印加される。

第２部分９ｂは、第１部分９ａの外縁に繋がるように複数設けられている。例えば、第１部分９ａの形状が円柱または楕円柱である場合、複数の第２部分９ｂは、第１部分９ａの外縁である円弧上に位置し、円弧から外側の方向に延びている。例えば、複数の第２部分９ｂは、棒状の形状を有し、上方から見たときに、円（第１部分９ａ）から放射状に延びている。図示していないが、例えば、第２部分９ｂの一端は接地されている。

複数の第２部分９ｂを放射状に配置する場合、第２部分９ｂの間隔は小さくすることが望ましい。間隔を小さくするように第２部分９ｂを配置すると、間隔を狭くすることができる。間隔を小さくすることで、周方向におけるプラズマ密度のむらを小さくできる。例えば、全体として、プラズマ密度を均一にできる。

遮蔽部１０は、第１部分１０ａ、第２部分１０ｂ及び第３部分１０ｃを有する。第１部分１０ａは、複数設けられている。複数の第１部分１０ａは、例えば、支持部８（図１参照）の端部付近に、円周に沿って配置される。

遮蔽部１０の複数の第１部分１０ａは、第１電極９の周囲に配置される。例えば、遮蔽部１０の複数の第１部分１０ａの１つは、第１電極９の複数の第２部分９ｂが延びる方向に交差しないように位置することが望ましい。

一般に、ＩＣＰアンテナ及びＣＣＰアンテナにおいて、チャンバからの距離が短い方が電力効率が良い。例えば、ファラデーシールドが上で、ＣＣＰアンテナが下で交差した場合は、ファラデーシールドが上になる分、ＩＣＰアンテナが真空容器から離れてしまう。このため、効率が低くなりやすい。一方、ファラデーシールドが下で、ＣＣＰアンテナが上で交差した場合は、ＣＣＰアンテナが上に設置される分、真空容器から離れてしまう。このため、効率が低くなりやすい。さらに、ファラデーシールドは容量結合をカットする効果があるので、ファラデーシールドをＣＣＰアンテナの直下に設置すると、容量結合のカットにより、効率が低下する。例えば、ファラデーシールドとＣＣＰアンテナとが同一平面に設置されてことで、高い効率が得やすくなる。

第２部分１０ｂは、各第１部分１０ａに接続するように複数設けられている。
第３部分１０ｃは、複数の第２部分１０ｂに接続されている。遮蔽部１０の第３部分１０ｃは、第１電極９の第１部分９ａの上方に位置する。例えば、第３部分１０ｃの形状は、円環状等の環状であって、環状内には配線２０Ａが挿通している。

第２電極１１には、開口１１ａが設けられている。例えば、開口１１ａを介して対向する第２電極１１の一端は、配線２０Ｂを介して整合器３０Ｂに接続され、開口１１ａを介して対向する第２電極１１の他端は、接地されている。例えば、第２電極１１の形状は、一部に開口１１ａを含む円環状等の環状である。例えば、平面視において、遮蔽部１０の一部（第１部分１０ａ）が、第２電極１１の下方に位置する。図示していないが、例えば、第３部分１０ｃの一端は、接地されている。

整合器３０Ｂは、電源部４０Ｂに接続されている。例えば、整合器３０Ｂは、マッチングボックスであってコンデンサを有し、電源部４０Ｂは、例えば、１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数を有する高周波電源である。例えば、電源部４０Ｂの周波数は、電源部４０Ａの周波数と同じ、もしくは、電源部４０Ａの周波数より高い。電源部４０Ｂの周波数は、干渉等を考慮して電源部４０Ａの周波数と異なるように設定することが望ましい。整合器３０Ｂの整合によって、電源部４０Ｂからの電力が第２電極１１に印加される。

第２電極１１の直下には、遮蔽部１０の第１部分１０ａが位置するが、第２電極１１と支持部８との間には、遮蔽部１０の第１部分１０ａが位置していない領域がある。例えば、このような領域は、支持部８上であって、円周に沿って配置された第１部分１０ａ間の領域に相当する。

次に、容量結合型のプラズマを生成する第１電極９の支持部８に対する相対位置と、プラズマ密度との関係を説明する。
図３（ａ）は、プラズマ処理装置の一部を示す図であり、図３（ｂ）は、電極の位置とプラズマの密度との関係を示す図である。
図３（ａ）は、第１電極９及び支持部８を示している。図３（ｂ）の縦軸は、第１電極９によって発生する容量結合型のプラズマ密度Ｐｄを表している。例えば、縦軸の単位は、ｃｍ^−３である。図３（ｂ）の横軸は、支持部８の位置Ｐｒを示しており、位置Ｐｒ１は支持部８の一端８ｔ１の位置に相当し、位置Ｐｒ２は支持部８の他端８ｔ２の位置に相当する。位置Ｐｒ３は第１電極９の一端９ｔ１の位置に相当し、位置Ｐｒ４は第１電極９の他端９ｔ２の位置に相当する（図１参照）。なお、第１電極９の一端９ｔ１及び他端９ｔ２は、第１部分９ａを介して互いに対向する２つの第２部分９ｂにおいて、一方の第２部分９ｂの端部と、他方の第２部分９ｂの端部とに相当する。

図３（ａ）に示すように、第１部分９ａ及び第２部分９ｂを有する第１電極９は、支持部８上に位置する。例えば、第１電極９においては、円柱状の第１部分９ａの外縁上に、第２部分９ｂが放射状に延びている（図３（ａ）では第２部分９ｂは図示されていない）。

図３（ｂ）に示すように、線Ｌ１、線Ｌ２、線Ｌ３、線Ｌ４の順に電源部４０Ａの電力が高くなるにつれて、支持部８の位置Ｐｒに対するプラズマ密度Ｐｄの値は高くなっている。例えば、線Ｌ１、線Ｌ２、線Ｌ３、線Ｌ４は上に凸の形状を含む曲線である。線Ｌ１〜線Ｌ４の凸形状の部分Ｃ１〜Ｃ４は、第１電極９の一端９ｔ１が位置する支持部８の位置Ｐｒ３と、第１電極９の他端９ｔ２が位置する支持部８の位置Ｐｒ４との間のプラズマ密度Ｐｄの分布を示している。

図３（ａ）、及び、図３（ｂ）の線Ｌ１〜線Ｌ４から、支持部８の中央近傍に第１電極９を設けることで、第１電極９によるプラズマ密度Ｐｄは、上に凸の形状を含む放物線となるように支持部８の中央近傍で高くなる。領域Ｒ（図１参照）は支持部８を介して第１電極９に対向するので、支持部８の中央近傍に位置する領域Ｒの一部において、第１電極９によるプラズマ密度Ｐｄが高くなる。

続いて、誘導結合型のプラズマを生成する第２電極１１の支持部８に対する相対位置と、プラズマ密度との関係を説明する。
図４（ａ）は、プラズマ処理装置の一部を示す図であり、図４（ｂ）は、電極の位置とプラズマの密度との関係を示す図である。
図４（ａ）は、第２電極１１及び支持部８を示している。図４（ｂ）の縦軸は、第２電極１１によって発生する誘導結合型のプラズマ密度Ｐｄを表している。例えば、縦軸の単位は、ｃｍ^−３である。図４（ｂ）の横軸は、支持部８の位置Ｐｒを示している。位置Ｐｒ１は支持部８の一端８ｔ１の位置に相当し、位置Ｐｒ２は支持部８の他端８ｔ２の位置に相当する。第２電極１１の外縁部を外縁部１１ｔ１及び１１ｔ２とした場合、位置Ｐｒ５は第２電極１１の内縁部１１ｔ３の位置に相当し、位置Ｐｒ６は第２電極１１の内縁部１１ｔ４の位置に相当する（図１参照）。なお、第２電極１１の外縁部及び内縁部は、第２電極１１が環状である場合に環の外縁及び内縁にそれぞれ相当し、外縁部１１ｔ１、１１ｔ２及び内縁部１１ｔ３、１１ｔ４は、環の中心（外円または内円の中心）を通る直線上に配置される部分である。

図４（ａ）に示すように、第２電極１１は、支持部８の上方であって、第１電極９の周囲に位置する。第２電極１１と支持部８の間には、図示しない遮蔽部１０が位置する。例えば、第２電極１１の形状は、円環状等の環状であって、図示しない開口１１ａを含む。

図４（ｂ）の線Ｌ５に示すように、線Ｌ５は下に凸の形状を含む曲線である。図４（ｂ）に例示した下に凸の形状は、図３（ｂ）に例示した上に凸の形状と相殺する。上に凸の形状の複数の部分の間に、上に凸の部分が位置する。線Ｌ５の凸形状の部分Ｃ５は、第２電極１１の内縁部１１ｔ３が位置する支持部８の位置Ｐｒ５と、第２電極１１の内縁部１１ｔ４が位置する支持部８の位置Ｐｒ６との間のプラズマ密度Ｐｄの分布を示している。つまり、線Ｌ５の凸形状の部分Ｃ５は、環の空隙部分のプラズマ密度Ｐｄの分布を示している。

図４（ｂ）の線Ｌ５から、第１電極９の周囲に第２電極１１を設けることで、プラズマ密度Ｐｄは、下に凸の形状を含む放物線となるように支持部８の端部近傍で高くなる。したがって、領域Ｒ（図１参照）は支持部８を介して第２電極１１に対向するので、支持部８の端部近傍に位置する領域Ｒの一部においてプラズマ密度Ｐｄが高くなる。

例えば、図３（ａ）及び図４（ａ）のように第１電極９及び第２電極１１を配置する。図３（ｂ）の線Ｌ１〜線Ｌ４のように、電源部４０Ａの電力を変えてプラズマ密度Ｐｄを変える。例えば、図３（ｂ）のような上に凸の形状を有するプラズマ密度Ｐｄの分布、及び、図４（ｂ）のような下に凸の形状を有するプラズマ密度Ｐｄの分布を組み合わせる。これにより、ワークの面内のエッチングレートを制御し易くなって、エッチング処理を制御し易くなる。このような第１電極９及び第２電極１１を設けることで、プラズマ密度Ｐｄの分布を制御し易くなり均一なエッチング処理を行うことができる。

次に、プラズマ処理装置１００を用いたエッチング処理の例について説明する。
図５は、プラズマエッチングの方法を示すフローチャートである。
まず、プラズマ処理装置１００の装置条件を設定する（ステップＳ１１０）。例えば、プラズマ処理装置１００の装置条件とは、チャンバ１内の圧力を設定することである。例えば、プラズマ処理装置１００の装置条件とは、所定の周波数を有する電源部４、４０Ａ、４０Ｂの電力を設定することである。例えば、図４（ｂ）に示すように、ワークの種類に基づいて、第１電極９に接続された電源部４０Ａの電力を設定する。例えば、プラズマ処理装置１００の装置条件は、反応ガスＧの種類を設定することである。例えば、装置条件の設定は制御部によって行われる。

次に、エッチング処理を開始する（ステップＳ１２０）。プラズマ処理装置１００において、下部電極２に電力が印加される。プラズマ処理装置１００において、第１電極９及び第２電極１１に電力が印加される。

次に、プラズマを発生させる（ステップＳ１３０）。例えば、プラズマ処理装置１００においてチャンバ１内にプラズマＰが発生する。プラズマＰは、下部電極２、第１電極９及び第２電極１１によって領域Ｒ内に発生する。第１電極９によるプラズマ密度Ｐｄの分布、及び、第２電極１１によるプラズマ密度Ｐｄの分布が組み合わさることで、ワークの面内のエッチングレートが制御し易くなって、エッチング処理が制御し易い。

プラズマ処理装置では、ワークの種類やエッチングの条件によって、ワークの面内におけるエッチングレートの分布が異なることになる。これにより、ワークの面内のエッチングレートを制御し難く、均一なエッチング処理を行うことが困難であった。

本実施形態のプラズマ処理装置１００には、第１電極９及び第２電極１１が設けられている。第１電極９は、支持部８の中央付近に位置し、第１部分９ａと、第１部分９ａの外縁上に位置して第１部分９ａから離れる方向に延びる複数の第２部分９ｂと、を有する。第２電極１１は、第１電極９を囲むように支持部８の上方であって端部付近に位置する。

このような第１電極９及び第２電極１１を配置する。例えば、図３（ｂ）の線Ｌ１〜線Ｌ４のように、電源部４０Ａの電力を変えてプラズマ密度Ｐｄを変える。図３（ｂ）のような上に凸の形状を有するプラズマ密度Ｐｄの分布、及び、図４（ｂ）のような下に凸の形状を有するプラズマ密度Ｐｄの分布と、を組み合わせる。これにより、ワークの面内のエッチングレートを制御し易くなって、エッチング処理を制御し易くなる。このような第１電極９及び第２電極１１を設けることで、プラズマ密度Ｐｄの分布を制御し易くなり均一なエッチング処理を行うことができる。

本実施形態では、第１電極９は、支持部８の中央付近に位置し、第１部分９ａと、第１部分９ａの外縁上に位置して第１部分９ａから離れる方向に延びる複数の第２部分９ｂと、を有する。複数の第２部分９ｂは、第１部分９ａの外縁上に放射状に延びている。このような放射状の第２部分９ｂによって、チャンバ１内に渦電流が発生することを抑制できる。これにより、渦電流の発生による第１電極９及び第２電極１１の電力効率の低下を抑制する。例えば、第１電極９及び第２電極１１において、異なる種類のプラズマ源とすることが好ましい。これにより、例えば、プラズマ密度の分布を相補にできる。本実施形態によれば、均一性を向上できるプラズマ処理装置を提供できる。第１電極９は、環状でも良い。第１電極９は、誘導結合型でも良い。

次に、変形例について説明する。
図６は、プラズマ処理装置１００の一部を示す図であって、第２電極１１を示す図である。図６は、第２電極１１を斜め上方から見た拡大図である。
図６に示すように、第２電極１１は、第１部分１１ｂと、第２部分１１ｃと、第３部分１１ｄと、コンデンサ５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃとを有する。第１部分１１ｂ及び第２部分１１ｃの間と、第１部分１１ｂ及び第３部分１１ｄの間と、第２部分１１ｃ及び第３部分１１ｄの間とには、開口１１ａがそれぞれ設けられている。第１部分１１ｂ、第２部分１１ｃ及び第３部分１１ｄは、例えば、円周に沿って配置される。なお、図６の例では、第２電極１１は、開口１１ａを介して３つの電極部分によって構成されているが、第２電極１１を構成する電極部分の数は任意である。

第１部分１１ｂの一端は、配線２０Ｂ１を介して整合器３０Ｂに接続され、第１部分１１ｂの他端は、コンデンサ５０Ａを介して接地されている。
第２部分１１ｃの一端は、配線２０Ｂ２を介して整合器３０Ｂに接続され、第２部分１１ｃの他端は、コンデンサ５０Ｂを介して接地されている。
第３部分１１ｄの一端は、配線２０Ｂ３を介して整合器３０Ｂに接続され、第３部分１１ｄの他端は、コンデンサ５０Ｃを介して接地されている。

例えば、配線２０Ｂ１〜２０Ｂ３は端子２０Ｃを介して整合器３０Ｂに接続され、整合器３０Ｂは、電源部４０Ｂに接続されている。整合器３０Ｂ及び端子２０Ｃを介して電源部４０Ｂからの電力が第２電極１１の第１部分１１ｂ〜第３部分１１ｄに印加される。

（第２実施形態）
図７は、プラズマ処理装置２００の一部であって、電極部６Ａを示す図である。図７は、電極部６Ａを斜め上方から見た拡大図である。
本実施形態では、電極部６Ａの構成において第１実施形態と異なる。これ以外の構成は、第１実施形態と同じであるので詳細な説明は省略する。
図７に示すように、電極部６Ａには、第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂが設けられている。

第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂは、支持部８（図１参照）上に設けられている。第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂは、例えば、ＣＣＰアンテナを含み、ＣＣＰアンテナに流れるＲＦ電流により、支持部８を介して領域Ｒ内に電界を発生させる。そして、領域Ｒ内に発生した電界によりプラズマが発生する。つまり、第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂによって容量結合によるプラズマが領域Ｒ内に発生する。第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂは、例えば、アルミニウムや銅等の金属を含む。

第１電極９Ａは、例えば、支持部８の中央付近に位置する。例えば、第１電極９Ａの形状は、平面視において、円形または楕円形である。第１電極９Ａの形状は、平面視において矩形でも良い。

第２電極９Ｂは、第１電極９Ａの周囲に位置する。図７の例では、第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂの両方が支持部８上に位置するが、第２電極９Ｂが第１電極９Ａを囲むように第１電極９Ａの上方に位置しても良い。第２電極９Ｂは環状を有し、第２電極９Ｂの形状は、例えば、円環または楕円環である。

第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂは、配線及び整合器を介して電源部４０Ａ１、４０Ａ２にそれぞれ接続されている。電源部４０Ａ１、４０Ａ２からの電力が第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂにそれぞれ印加される。図示していないが、第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂは、端部において接地されている。

本実施形態のプラズマ処理装置２００には、第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂが設けられている。第１電極９Ａは、支持部８の中央付近に位置し、第２電極９Ｂは、第１電極９Ａを囲むように位置する。
このような第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂを配置する。電源部４０Ａ１、４０Ａ２の電力を変えてプラズマ密度Ｐｄを変える。第１電極９Ａによるプラズマ密度の分布（例えば、上に凸の形状を有する分布）、及び、第２電極９Ｂによるプラズマ密度の分布（例えば、下に凸の形状を有する分布）を組み合わせる。これにより、ワークの面内のエッチングレートを制御し易くなって、エッチング処理を制御し易くなる。このような第１電極９Ａ及び第２電極９Ｂを設けることで、プラズマ密度の分布を制御し易くなり均一なエッチング処理を行うことができる。本実施形態においても、均一性を向上できる。

各実施形態では、プラズマ処理装置１００及び２００により、チャンバ１内にプラズマＰを発生させることでウェーハＷにエッチング処理が施される。本実施形態のプラズマ処理装置１００は、プラズマを用いた種々のドライエッチング装置に適用できる。このようなプラズマ処理装置１００を用いた処理は、半導体装置に限らず種々の装置に適用される。

図８〜図１０は、実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。
図８に例示するプラズマ処理装置２１０においても、第１電極９及び第２電極１１が設けられる。この他、チャンバ１及び載置部５（図１参照）などが設けられる。プラズマ処理装置２１０においては、容量素子部（後述する第１容量素子部５５及び図８に例示する第２容量素子部５６など）が設けられる。

第２容量素子部５６は、第２電極１１に電気的に接続される。第２容量素子部５６の静電容量は可変である。第２容量素子部５６には、静電容量が可変の容量素子を用いることができる。第２容量素子部５６は、例えば、コンデンサ５０Ｄを含む。コンデンサ５０Ｄは、例えば、可変コンデンサである。第２容量素子部５６は、図６などに例示したコンデンサ５０Ａ、５０Ｂ及び５０Ｃの少なくともいずれかを含んでも良い。

第２容量素子部５６の一端は、第２電極１１に電気的に接続される。第２容量素子部５６の他端は、例えば、接地される。プラズマ処理装置２１０においては、ＩＣＰアンテナに、第２容量素子部５６（例えば可変コンデンサ）が直列に接続される。

プラズマ処理装置２１０においては、第１電極９（この例では、第１部分９ａ）は、配線２０Ａを介して整合器３０Ａに接続されている。整合器３０Ａは、電源部４０Ａに接続されている。プラズマ処理装置２１０において、第２容量素子部５６の静電容量を変化させることで、プラズマ密度の分布を制御でき、均一なエッチング処理を行うことができる。

図９に例示するプラズマ処理装置２１１においても、第１電極９及び第２電極１１が設けられる。この他、チャンバ１及び載置部５（図１参照）などが設けられる。プラズマ処理装置２１１においては、第１容量素子部５５及び第２容量素子部５６が設けられる。

第１容量素子部５５は、第１電極９に電気的に接続される。第１容量素子部５５の静電容量は可変である。第１容量素子部５５は、例えば、コンデンサ５０Ｅを含む。コンデンサ５０Ｅは、例えば、可変コンデンサである。

この例では、第１容量素子部５５は、第１電極９（この例では、第１部分９ａ）と整合器３０Ａとの間の配線２０Ａに設けられている。第１容量素子部５５の一端は、第１部分９ａに電気的に接続され、第１容量素子部５５の他端は、整合器３０Ａに電気的に接続される。プラズマ処理装置２１１においては、例えば、ＩＣＰアンテナ及びＣＣＰアンテナのそれぞれに容量素子部（例えば可変コンデンサ）が直接に接続される。

プラズマ処理装置２１１においては、第１容量素子部５５の静電容量及び第２容量素子部５６の静電容量を変化させることで、プラズマ密度の分布を制御でき、均一なエッチング処理を行うことができる。

図１０に例示するプラズマ処理装置２１２においても、第１電極９及び第２電極１１が設けられる。この他、チャンバ１及び載置部５（図１参照）などが設けられる。プラズマ処理装置２１２においては、第２電極１１は、複数の部分を含む。この例では、第２電極１１は、第１部分１１ｂ、第２部分１１ｃ及び第３部分１１ｄを含む。プラズマ処理装置２１２は、第２容量素子部５６を含む。第２容量素子部５６は、例えば、コンデンサ５０Ｄ、５０Ｆ及び５０Ｇを含む。コンデンサ５０Ｄ、５０Ｆ及び５０Ｇのそれぞれの一端は、第１部分１１ｂ、第２部分１１ｃ及び第３部分１１ｄにそれぞれ電気的に接続される。コンデンサ５０Ｄ、５０Ｆ及び５０Ｇのそれぞれの他端は、接地される。コンデンサ５０Ｄ、５０Ｆ及び５０Ｇの電気容量は、可変である。第２電極１１は、複数の部分を含んでいれば良い。複数の部分の数は限定されない。第２電極１１が複数の部分を含む場合、複数の部分のそれぞれと接続される容量素子部が設けられても良い。

プラズマ処理装置２１２においては、第２容量素子部５６の静電容量（例えば、コンデンサ５０Ｄ、５０Ｆ及び５０Ｇの電気容量）を変化させることで、プラズマ密度の分布を制御でき、均一なエッチング処理を行うことができる。

実施形態において、「可変コンデンサ」は、例えば、静電容量が可変であるコンデンサを含む。実施形態において、「可変コンデンサ」は、複数の容量素子を用いて系の静電容量が変化するコンデンサを含む。このとき、複数の容量素子の１つの静電容量と、複数の容量素子の別の１つの静電容量と、が互いに異なっても良い。実施形態において、第１容量素子部５５の静電容量及び第２容量素子部５６の少なくともいずれかは、複数の容量素子（例えばコンデンサ）を含んでも良い。複数の容量素子の接続を変更することで、第１容量素子部５５の静電容量及び第２容量素子部５６の少なくともいずれかの静電容量を変更することができる。複数の容量素子の接続を変更する方法として、例えばスイッチを用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…チャンバ、 ２…下部電極、 ３…整合器、 ４、４０Ａ、４０Ｂ…電源部、 ５…載置部、 ６、６Ａ…電極部、 ７…保持部、 ７ａ…供給口、 ８…支持部、 ８ａ、８ｂ…面、 ８ｔ１、９ｔ１…一端、 ８ｔ２、９ｔ２…他端、 ９、９Ａ…第１電極、 ９ａ、１０ａ、１１ｂ…第１部分、 ９ｂ、１０ｂ、１１ｃ…第２部分、 １０ｃ、１１ｄ…第３部分、 ９Ｂ、１１…第２電極、 １０…遮蔽部、 １１ａ…開口、 １１ｔ３…内縁部、 １１ｔ４…外縁部、 ２０Ａ、２０Ｂ…配線、 ２０Ｃ…端子、 ３０Ａ、３０Ｂ…整合器、 ５０Ａ〜５０Ｇ…コンデンサ、 ５５、５６…第１、第２容量素子部、 １００、２００、２１０〜２１２…プラズマ処理装置、 Ｃ１〜Ｃ５…部分、 Ｇ…反応ガス、 Ｌ１〜Ｌ５…線、 Ｐ…プラズマ、 Ｐｒ、Ｐｒ１〜Ｐｒ６…位置、 Ｒ…領域、 Ｗ…ウェーハ

Claims (5)

1. チャンバと、
   前記チャンバ内に設けられ被処理体が載置される載置部と、
   前記載置部の上方に設けられた複数のプラズマ源と、
   を備え、
   前記複数のプラズマ源は、
   前記載置部と前記複数のプラズマ源との間の空間の平面視における中心領域にプラズマを発生させる第１電極と、
   前記平面視における前記空間の周辺領域にプラズマを発生させる第２電極と、
   を含む、プラズマ処理装置。
2. 前記第２電極は、環状に配置される、請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第２電極は、誘導結合型または容量結合型である、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記第１電極に電気的に接続された第１容量素子部をさらに備え、
   前記第１容量素子部の静電容量は可変である、請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記第２電極に電気的に接続された第２容量素子部をさらに備え、
   前記第２容量素子部の静電容量は可変である、請求項１〜４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。

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