JP5674328B2 - 電極及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置に用いられる電極の構造及びその電極を用いたプラズマ処理装置に関する。より詳しくは、プラズマの生成に消費される高周波の電界強度分布を制御するためのプラズマ処理装置用の電極の構造及びその電極を用いたプラズマ処理装置に関する。

近年の微細化の要請に伴い、比較的高い周波数の電力を供給し、高密度プラズマを生成することが不可欠になってきている。図６に示したように、高周波電源１５０から供給される電力の周波数が高くなると、表皮効果により高周波電流は、下部電極１１０の表面を伝搬して、下部電極１１０の上部表面を端部から中央部に向けて伝搬する。これによれば、下部電極１１０の中心側の電界強度は下部電極１１０の端部側の電界強度より高くなり、下部電極１１０の中心側では端部側よりガスの電離や解離が促進される。この結果、下部電極１１０の中心側のプラズマの電子密度は、端部側のプラズマの電子密度より高くなる。プラズマの電子密度が高い下部電極１１０の中心側ではプラズマの抵抗率が低くなるため、対向する上部電極１０５においても上部電極１０５の中心側に高周波による電流が集中し、さらにプラズマ密度が不均一になる。

これに対して、プラズマの均一性を高めるために、電極本体の導電体の下部中心に矩形状のフラットな誘電体を埋設することが提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。これによれば、誘電体の作用により誘電体の下方にて電界強度分布を低下させることによって電極下部中央のプラズマ密度を低下させ、これによりプラズマ密度の均一性を図る。

更にプラズマの均一性を高めるために、電極本体の導電体に埋設する誘電体の形状をテーパ状にすることも提案されている（たとえば、特許文献２を参照）。特許文献２では誘電体がテーパ状であるため、誘電体がフラットな場合より誘電体の端部にて電界強度分布が低下しすぎない。これによりプラズマ密度の均一性をさらに高めることができる。

特開２０００−３２３４５６号公報 特開２００５−２２８９７３号公報

しかしながら、導電体に誘電体を埋め込む場合、異種材の接合方法を駆使する必要がある。特に、導電体にテーパ状の誘電体を埋め込む場合、大がかりなテーパ構造を作り込んで作製する必要がある。例えば、導電体と誘電体とは接着剤やネジを用いて接合される。また、導電体はアルミニウム等の金属から形成され、誘電体はセラミックス等から形成されるため線熱膨張差が生じることを考慮して部材間の接合部分に適当な隙間を設けておく必要がある。ところが、誘電体がテーパ状であると機械加工が難しく、テーパ部分での寸法精度が悪くなる。よって、線熱膨張差により接合部分の一部に応力が集中しやすくなって接合面の接着剤が剥離し、チャンバ内の汚染源となる場合があった。

これに加えて、プラズマ処理の効果のプロファイルを変更したい場合にも、導電体に誘電体を埋め込む場合には大がかりな設計変更を余儀なくされ、たとえ部分的な変更によりプラズマ処理の効果を少し変えたい場合であっても、基本的な製作時の加工上の難易度は変わらないという問題を有していた。従って、以上の問題を解決するために完全な単一素材又は一体的に形成可能な素材によって電界強度分布を制御可能な電極を製作することが望まれていた。

上記問題に対して、本発明の目的とするところは、均質素材の電極を用いてプラズマ生成に消費される高周波の電界強度分布を制御することが可能な、新規かつ改良された電極及びプラズマ処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、減圧可能な処理容器内に処理ガスを導入して高周波電力のパワーによりプラズマを生成し、前記プラズマによって被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置用の電極であって、前記電極は、所望の誘電体から形成された基材を有し、前記基材は、その中央に真空空間として振る舞う複数の細孔を有し、前記複数の細孔は、前記基材を貫通しない範囲で、プラズマ密度に応じた深さを有し、さらに前記処理容器と連通し、前記処理容器内を真空状態にすると、これに応じて真空状態となるように形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置用の電極が提供される。

かかる構成によれば、真空空間は誘電率ε_０が１の誘電層として見なされることを利用して、ベースとなる基材の誘電率εと細孔内部の真空空間の誘電率ε_０との差を作り出す。ここで、真空空間の誘電率ε_０は１であり、誘電物質の誘電率の中で最も低い。よって、細孔内の誘電率ε_０は、基材の誘電率εより必ず小さくなる。よって、細孔内のキャパシタンス（静電容量）は、基材のキャパシタンスより低くなる。これは、静電容量的にいえば、例えば、図４の左側に示した細孔Ａの存在するエリアだけ、図４の右側の突出部分１０５ａ１にて示したように基材の誘電体が厚くなったのと同等の効果を有する。

この原理を用いて、本発明では、電極の基材の中央に複数の細孔を設けることにより、基材の中央の静電容量を周辺の静電容量より低くする。これによって、基材の誘電体が中央において周辺より厚くなったのと同様の効果、つまり、基材の凹部ではその他の部分より高周波を通り抜けにくくする効果を奏することができる。この結果、本発明では、均質素材（すなわち、誘電率εの基材のみ）からなる電極を用いて基材中央のプラズマ密度を低下させ、プラズマ生成に消費される高周波の電界強度分布を均一化することができる（以下、これを上部電極による均一化効果ともいう）。

従来は、導電体よりも誘電率の低い異質素材を導電体中央に埋め込むことにより、導電体中央のプラズマ密度を低下させ、プラズマ密度分布を均一化していた。しかし、前述の通り真空の誘電率より低い誘電率の物質はない。このため、上記本発明の構成のように内部が真空の細孔を用いれば、どんな誘電体を基材にはめ込んだ場合よりも基材との誘電率の差を大きくすることができ、最も高い上部電極による均一化効果を得ることができる。

また、上記本発明の構成では導電体と誘電体とを接合する必要がないため、特殊素材、特殊接合材等を必要とせず、平板である基材に対して上部電極による均一化効果が欲しいところだけに細孔を施工すればよく、製造が簡単かつ容易であり、天板全体の設計を見直す必要がないという利点も有する。また、単に基材に中空の細孔空間を設けるだけの構造では、接着剤などが剥離して処理容器側に出てくる恐れもない。このため、本発明は、金属汚染に対するプロセス時の要求が厳しく、特定の高純度素材しか使えない天板に対して特に有効な上部電極による均一化効果を発揮する。

なお、細孔の直径はシースの厚さの２倍以下である。これによれば、細孔の内部空間はすべてシース領域となる。この結果、細孔の内部で異常放電が発生することを回避するとともに細孔内へのプラズマの侵入を防ぐことができる。

前記複数の細孔は、基材を貫通しなくてもよい。

前記複数の細孔は、前記処理容器と連通し、前記処理容器内を真空状態にすると、これに応じて真空状態となってもよい。

前記複数の細孔は、前記基材を前記プラズマ空間側に貫通しない範囲で各細孔の深さを変えて形成されていてもよい。

前記基材の外側に形成された凹部の深さは、前記基材の内側に形成された凹部の深さより浅くてもよい。

前記複数の細孔は、全体としてテーパ状に形成されていてもよい。

前記複数の細孔の直径は、シースの厚さの２倍以下の範囲で異なるサイズに形成されてもよい。

前記基材の外側に形成された細孔の直径は、前記基材の内側に形成された細孔の直径より小さくてもよい。

前記複数の細孔は、均等に配置されていてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内部にて被処理体をプラズマ処理する処理容器と、前記処理容器の内部にて互いに対向し、その間に処理空間を形成する第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかに接続され、前記処理容器内に高周波電力を出力する高周波電源と、を備えるプラズマ処理装置であって、前記第１の電極は、所望の誘電体から形成された基材を有し、前記基材は、その中央に真空空間として振る舞う複数の細孔を有し、前記複数の細孔は、前記基材を貫通しない範囲で、プラズマ密度に応じた深さを有し、さらに前記処理容器と連通し、前記処理容器内を真空状態にすると、これに応じて真空状態となるように形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。

前記第１の電極は、上部電極であり、前記上部電極には、複数のガス導入管が形成され、シャワーヘッドとして機能するようにしてもよい。

前記第２の電極は、下部電極であり、前記高周波電源は、前記下部電極に高周波電力を供給してもよい。

以上説明したように本発明によれば、均質素材の電極を用いてプラズマ生成に消費される高周波の電界強度分布を制御することができる。

本発明の一実施形態に係るＲＩＥプラズマエッチング装置の縦断面図である。 図２（ａ）は一般的な上部電極の縦断面図であり、図２（ｂ）は同実施形態に係る電極の縦断面図である。 同実施形態に係る電極の基材の横断面図(図２（ｂ）の１−１断面)である。 同実施形態に係る電極に設けられた細孔の作用を説明するための図である。 同実施形態に係る基材の外周面側から基材を固定するクランプ周辺の縦断面図である。 一般的なプラズマ装置に印加される高周波の電流を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。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。

まず、本発明の一実施形態に係る電極を用いたＲＩＥプラズマエッチング装置（平行平板型プラズマ処理装置）について図１を参照しながら説明する。ＲＩＥプラズマエッチング装置１０は、減圧可能な処理容器内に処理ガスを導入して高周波電力のパワーによりプラズマを生成し、そのプラズマによって被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の一例である。

ＲＩＥプラズマエッチング装置１０は、減圧可能な処理容器１００を有する。処理容器１００は、小径の上部チャンバ１００ａと大径の下部チャンバ１００ｂとから形成されている。処理容器１００は、たとえばアルミニウム等の金属から形成され、接地されている。

処理容器１００の内部では、上部電極１０５及び下部電極１１０が対向配設され、これにより、一対の平行平板電極が構成されている。ウエハＷは、ゲートバルブＶから処理容器１００の内部に搬入され、下部電極１１０に載置される。処理容器内では、処理ガスを導入して高周波電力のパワーによりプラズマが生成される。下部電極１１０のウエハＷは、そのプラズマによりエッチング処理される。

上部電極１０５は、上部基材１０５ａ及び上部基材１０５ａ直上のベースプレート１０５ｂを有している。上部基材１０５ａは、石英（ｑｕａｒｔｚ）から形成されている。上部基材１０５ａは、石英（ＳｉＯ_２）に限られず、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）、テフロン（登録商標：ポリテトラフルオロエチレン）等の誘電体から形成されていてもよい。

ガスは、ガス供給源１１５から供給され、導電体のベースプレート１０５ｂと処理容器１００とで形成される拡散空間にて拡散された後、図２（ｂ）の上部電極１０５の縦断面図に示したように、複数のガス通路１０５ｄから上部基材１０５ａに形成された複数のガス導入管１０５ｅに通され、複数のガス穴１０５ｃから処理容器内に導入される。このようにして、上部電極１０５は、上部基材１０５ａ及びベースプレート１０５ｂが一体となってシャワーヘッドとして機能するようになっている。なお、上部電極１０５は、ベースプレート１０５ｂを有さず、上部基材１０５ａが処理容器１００の天板に直接密着する構造でもよい。

上部基材１０５ａの上部中央には、細孔Ａが複数形成されている。複数の細孔Ａの深さについては、上部基材１０５ａの中央部に形成された細孔Ａは同じ深さに掘られている。また、上部基材１０５ａの周辺部に形成された細孔Ａは、上部基材１０５ａの中央部に形成された細孔Ａより浅くなっている。これにより、複数の細孔Ａは、全体としてテーパ状になるように形成されている。

図３は、本実施形態に係る上部電極１０５の基材１０５ａの横断面(図２（ｂ）の１−１断面)を示す。細孔Ａは、上部基材１０５ａの中央側に均等に配置されている。細孔Ａの作用、効果については後述する。

細孔Ａのパターンは、略正方形パターンに限られず、略正三角形や略円形等、面内均等性を有するパターンであればどのようなパターンであってもよい。また、上記細孔Ａに替えて、リング状の溝を同心円状に1つ又は複数設けてもよい。

下部電極１１０は、アルミニウム等の金属から形成された下部基材１１０ａが絶縁層１１０ｂを介して支持台１１０ｃに支持されている。これにより、下部電極１１０は電気的に浮いた状態になっている。支持台１１０ｃの下方部分はカバー１１０ｄにて覆われている。支持台１１０ｃの下部外周には、バッフル板１２０が設けられていてガスの流れを制御する。

下部電極１１０には、冷媒室１１０ａ１が設けられていて、冷媒導入管１１０ａ２のイン側から導入された冷媒が、冷媒室１１０ａ１を循環し、冷媒導入管１１０ａ２のアウト側から排出される。これにより、下部電極１１０を所望の温度に制御する。

下部電極１１０直上の静電チャック機構１２５では、絶縁部材１２５ａに金属シート部材１２５ｂが埋め込まれている。電極部１２５ｂには直流電源１３５が接続され、直流電源１３５から出力された直流電圧が電極部１２５ｂに印加されることにより、ウエハＷは下部電極１１０に静電吸着される。静電チャック機構１２５の外周には、たとえばシリコンにて形成されたフォーカスリング１３０が設けられていて、プラズマの均一性を維持する役割を果たしている。

下部電極１１０は、第１の給電棒１４０を介して第１の整合器１４５及び第１の高周波電源１５０に接続されている。処理容器内のガスは、第１の高周波電源１５０から出力されたプラズマ励起用の高周波の電界エネルギーにより励起され、これにより生成された放電型のプラズマによってウエハＷにエッチング処理が施される。本実施形態では、上部電極１０５が第１の電極、下部電極１１０が第２の電極として説明を続けるが、第１の電極は上部電極１０５であっても下部電極１１０であってもよく、同様に第２の電極も上部電極１０５であっても下部電極１１０であってもよい。

下部電極１１０はまた、第１の給電棒１４０から分岐した第２の給電棒１５５を介して第２の整合器１６０及び第２の高周波電源１６５に接続されている。第２の高周波電源１６５から出力された、たとえば３．２ＭＨｚの高周波はバイアス電圧として下部電極１１０へのイオンの引き込みに使われる。

処理容器１００の底面には排気口１７０が設けられ、排気口１７０に接続された排気装置１７５を駆動することにより、処理容器１００の内部を所望の真空状態に保つようになっている。

上部チャンバ１００ａの周囲には、マルチポールリング磁石１８０ａ、１８０ｂが配置されている。マルチポールリング磁石１８０ａ、１８０ｂは、複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体のケーシングに取り付けられていて、隣接する複数の異方性セグメント柱状磁石同士の磁極の向きが互いに逆向きになるように配置されている。これにより、磁力線が隣接するセグメント磁石間に形成され、上部電極１０５と下部電極１１０との間の処理空間の周辺部のみに磁場が形成され、処理空間にプラズマを閉じこめるように作用する。

次に、本実施形態に係るＲＩＥプラズマエッチング装置１０に取り付けられた電極構造についてさらに詳しく説明する。図２（ａ）は一般的な上部電極の縦断面図であり、図２（ｂ）は前述のとおり本実施形態に係る上部電極１０５の縦断面図である。

（上部電極の細孔と高周波の電界強度分布の制御）
前述したように、図６に示した高周波電源１５０から供給される電力の周波数が高くなると、表皮効果により高周波の電流は、下部電極１１０の表面を伝搬して下部電極１１０の上部表面を端部から中央部に向けて伝搬し、下部電極１１０の中心側では端部側より電界強度が高くなり、ガスの電離や解離が促進される。これにより下部電極１１０の中心側では端部側よりプラズマの電子密度が高くなる。この結果、下部電極１１０の中心側では端部側よりプラズマの抵抗率が低くなるため、上部電極１０５においても上部電極１０５の中心側に高周波による電流が集中して、プラズマ密度分布が不均一になる。図２（ａ）には、プラズマが生成されるプラズマ空間にてプラズマ密度分布が中央部で高く端部で低くなった状態が示されている。なお、図２（ａ）に示したキャパシタンス成分(静電容量)の分布は、誘電体で形成された上部基材１０５ａがフラットであるため、これに応じて一様な分布となっている。

これに対して、図２（ｂ）に示した本実施形態に係る上部電極１０５には、前述したように上部基材１０５ａの上面に開口した細孔Ａが複数形成されている。複数の細孔Ａは処理容器１００と連通している。つまり、一般に上部基材１０５ａとベースプレート１０５ｂとの接触面等の部材間には機械加工上隙間が生じている。このため、処理容器１００の内部空間と各細孔Ａの内部空間とは連通している。よって、プラズマプロセスを実行するために排気装置１７５により処理容器１００の内部を真空状態まで排気すると、前記隙間を介して細孔Ａの内部も真空状態となる。よって、細孔Ａ内部の真空空間は、誘電率ε_０が「１」の誘電層と見なすことができる。

一方、上部基材１０５ａ自体は、前述のとおり、誘電率εが約「３．８」の石英から形成されている。よって、かかる構成によれば、上部基材１０５ａと細孔Ａとの間に誘電率の差を作り出すことができる。ここで、真空空間の誘電率ε_０は、誘電物質の中で最も低い。よって、細孔Ａ内部の誘電率ε_０は、上部基材１０５ａの誘電率εより必ず小さくなる。よって、細孔Ａ内では上部基材１０５ａよりキャパシタンスが小さくなる。これは、静電容量的にいえば、図４の左側に示した細孔Ａの存在するエリアだけ、図４の右側の突出部分１０５ａ１にて示したように上部基材１０５ａの誘電体が厚くなったのと同等の効果を奏する。換言すれば、上部基材１０５ａに内部が真空の細孔Ａを形成すると、図４の右側に示した上部基材１０５ａの突出部分１０５ａ１のキャパシタンスとフラット部分１０５ａ２のキャパシタンスとを並列につなぐことと等価の効果を奏することができる。

この原理を用いて、本実施形態では、上部基材１０５ａの中央に複数の細孔Ａを設けることにより、上部基材１０５ａの中央の静電容量を周辺の静電容量より小さくする。これによって、上部基材１０５ａの誘電体が中央において周辺より厚くなったのと同じ効果を得ることができる。この結果、本実施形態では、上部基材１０５ａ中央のプラズマ密度を低下させ、プラズマ密度分布を均一化することができる。

さらに、本実施形態では、複数の細孔Ａは、上部基材１０５ａをプラズマ空間側に貫通しない範囲で細孔Ａの深さを変えている。具体的には、複数の細孔Ａの深さは、中央部を深く周辺部を浅く形成することにより、全体として上部基材１０５ａの上面を底面としたテーパ状に形成される。これにより、図２（ｂ）に示したように、上部基材１０５ａ内の静電容量の分布を、中央部が周辺部より低くなるように、なだらかに変化させることができ、プラズマ密度分布をより均一にすることができる。

なお、各細孔Ａの深さは、本実施形態の例に限られない。各細孔Ａの深さは、プラズマ密度が高くなる部分の細孔Ａを深くし、プラズマ密度が低くなる部分の細孔Ａを浅くするように各深さを調節することが好ましい。プラズマ密度分布はプロセス毎及び装置毎に特性を有する場合がある。本実施形態によれば細孔Ａの深さを機械加工で調整するだけで、プロセス毎及び装置毎に適正化された上部電極１０５を製作することができる。

細孔Ａは、プラズマ空間側に上部基材１０５ａを貫通しておらず、プラズマ空間と物理的に遮断されている。これにより、細孔Ａの内部にプラズマ中のイオンが入り込むことを防ぐことができ、細孔Ａの内部で異常放電が発生することを回避することができる。

また、細孔Ａは、シースの厚さの２倍以下の直径に形成されたマイクロホールである。ここで、「プラズマのシース幅」ｓは、下記の式（数１）で与えられる。

ρ：直流シースの場合のシース巾
ε_ｏ：真空中の誘電率
Ｒ：ボルツマン定数
Ｔ_ｅ：電子温度
Ｖ：シース電位
ｎ_ｉ：イオン密度

細孔Ａには、通常、特別な機械加工を行わない限り、ガス通路１０５ｄ及びガス導入管１０５ｅを通るガスが入り込む。従って、細孔Ａの内部空間がシースで満たされていないと、高周波のエネルギーにより細孔Ａ内のガスが励起して細孔Ａの内部で異常放電が発生する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、細孔Ａの直径がシース厚さの２倍以下になっている。よって、細孔Ａの内部空間はすべてシース領域となる。これにより、細孔Ａの内部で異常放電が発生することを回避するとともに細孔Ａ内へのプラズマの侵入を防ぐことができる。

細孔Ａは、細孔Ａの直径をシースの厚さの２倍以下の範囲で変えることにより、上部基材１０５ａ内の静電容量の分布を変えるようにしてもよい。例えば、上部基材１０５ａの中央部に形成された細孔Ａは同じ直径を有し、上部基材１０５ａの周辺部に形成された細孔Ａの直径は、上部基材１０５ａの中央部に形成された細孔Ａの直径より小さくする。そうすると、細孔Ａの深さが同じであっても、細孔Ａの直径を変えるだけで、図２（ｂ）に示した全体としてテーパ形状の細孔Ａと同等の効果を得ることができ、プラズマ密度分布の均一化を図ることができる。なお、細孔Ａの深さと細孔Ａの直径の両方を調整してもよい。

（電極の取り付け方法）
最後に、上部電極１０５の取り付け方法の一例について、図５を参照しながら説明する。図５は、上部電極１０５の外周側から上部電極１０５を固定するクランプ６００と、その周辺を示した縦断面図である。

本実施形態では、上部基材１０５ａの外周側に導電性のＬ字型クランプ６００を配置する。上部電極１０５は、ベースプレート１０５ｂとクランプ６００とを固定するネジ６０５と、上部基材１０５ａとクランプ６００との間に挟み込まれたスプリングリング６１０の反力とを用いてベースプレート１０５ｂに密着固定される。これにより、上部電極１０５は、クランプ６００の爪部６００ａにより上部基材１０５ａの下面外周側から支持される。

上部基材１０５ａの表面には、イットリア等を溶射することにより表面溶射層１０５ｈが形成されている。クランプ６００の表面にもイットリア等を溶射することにより表面溶射層１０５ｈが形成されている。

以上に説明したように、本実施形態に係る上部電極１０５及びその電極を組み込んだＲＩＥプラズマエッチング装置１０によれば、真空空間は、誘電体ε_０が１の誘電層として見なされることを利用して、ベースとなる上部基材１０５ａの誘電率εと細孔Ａ内部の真空空間の誘電率ε_０との差を作り出す。ここで、真空空間の誘電率ε_０は、誘電物質の誘電率の中で最も低い。よって、細孔Ａ内の誘電率ε_０は、必ず上部基材１０５ａの誘電率εより必ず小さくなる。よって、細孔Ａ内のキャパシタンス（静電容量）は、必ず上部基材１０５ａのキャパシタンスより低くなる。

この原理を用いて、本実施形態では、上部基材１０５ａの中央に複数の細孔Ａを設けることにより、上部基材１０５ａの中央の静電容量を周辺の静電容量より低くする。これは、上部基材１０５ａの誘電体が中央において周辺より厚くなったのと同等の効果を奏する。よって、本実施形態では、均質素材の上部電極１０５を用いて上部基材１０５ａの中央部のプラズマ密度を低下させることにより、プラズマ密度の均一化を図ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、上部電極を第１電極とし下部電極を第２電極としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、下部電極を第１電極とし、上部電極を第２電極としてもよい。この場合、下部電極に細孔Ａが形成される。もちろん、上部電極及び下部電極の両方に適用してもよい。

また、上記実施形態では、下部電極にプラズマ励起用の高周波電力を印加したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上部電極及び下部電極のいずれか、若しくは上部電極及び下部電極の両方にプラズマ励起用の高周波電力を印加してもよい。

本発明に係るプラズマ処理装置は、平行平板型のプラズマ処理装置に限られない。本発明に係るプラズマ装置は、容量結合型（平行平板型）プラズマ処理装置の他に、誘導結合型プラズマ処理装置、マイクロ波プラズマ処理装置等他のプラズマ処理装置のいずれにも用いることができる。

また、上記実施形態では、プラズマ処理装置をプラズマエッチング装置に限定したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、成膜装置やアッシング装置等、プラズマを励起させて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に適用することができる。

被処理体は、シリコンウエハであってもよく、基板であってもよい。

１０ ＲＩＥプラズマエッチング装置
１００ 処理容器
１０５ 上部電極
１０５ａ 上部基材
１０５ａ１ 突出部分
１０５ａ２ フラット部分
１０５ｂ ベースプレート
１０５ｃ ガス穴
１０５ｄ ガス通路
１０５ｅ ガス導入管
１１０ 下部電極
１５０ 高周波電源
１７５ 排気装置
６００ クランプ
Ａ 細孔

Claims (11)

1. 減圧可能な処理容器内に処理ガスを導入して高周波電力のパワーによりプラズマを生成し、前記プラズマによって被処理体に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置用の電極であって、
   前記電極は、所望の誘電体から形成された基材を有し、
   前記基材は、その中央に真空空間として振る舞う複数の細孔を有し、
   前記複数の細孔は、
   前記基材を貫通しない範囲で、プラズマ密度に応じた深さを有し、
   さらに前記処理容器と連通し、前記処理容器内を真空状態にすると、これに応じて真空状態となるように形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置用の電極。
2. 前記複数の細孔の直径は、シースの厚さの２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の電極。
3. 前記基材の外側に形成された凹部の深さは、前記基材の内側に形成された凹部の深さより浅いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電極。
4. 前記複数の細孔は、全体としてテーパ状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極。
5. 前記複数の細孔の直径は、シースの厚さの２倍以下の範囲で異なるサイズに形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極。
6. 前記基材の外側に形成された細孔の直径は、前記基材の内側に形成された細孔の直径より小さいことを特徴とする請求項５に記載の電極。
7. 前記複数の細孔は、均等に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極。
8. 内部にて被処理体をプラズマ処理する処理容器と、前記処理容器の内部にて互いに対向し、その間に処理空間を形成する第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかに接続され、前記処理容器内に高周波電力を出力する高周波電源と、を備えるプラズマ処理装置であって、
   前記第１の電極は、所望の誘電体から形成された基材を有し、
   前記基材は、その中央に真空空間として振る舞う複数の細孔を有し、
   前記複数の細孔は、
   前記基材を貫通しない範囲で、プラズマ密度に応じた深さを有し、
   さらに前記処理容器と連通し、前記処理容器内を真空状態にすると、これに応じて真空状態となるように形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
9. 前記複数の細孔の直径は、シースの厚さの２倍以下であることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記第１の電極は、上部電極であり、
    前記上部電極には、複数のガス導入管が形成され、シャワーヘッドとして機能することを特徴とする請求項８又は９に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記第２の電極は、下部電極であり、
    前記高周波電源は、前記下部電極に高周波電力を供給することを特徴とする請求項８又は９に記載のプラズマ処理装置。