JP6768946B2 - 被処理体の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板や基板上に形成された薄膜など（以下、「被処理体」と呼ぶ）を均一にエッチングすることが可能な被処理体の処理装置に関する。より詳細には、シリコン、石英、ガラスなどからなる半導体基板などにスパッタリング法やＣＶＤ法により膜を形成する場合、または、その形成された膜を含む基板をエッチングする場合や、基板表面に生じた自然酸化膜、不要物をエッチングする場合に使用される、被処理体の処理装置に関する。
本願は、２０１７年１０月１７日に日本に出願された特願２０１７−２０１０７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

エッチング処理は、負の自己バイアス電圧により、プラズマから生成されたイオンを加速して被処理体に衝突させる。このようなエッチング処理は、前記被処理体である基板のサイズが大型化するに連れて、基板の面内におけるエッチングの均一性を維持することが困難になりつつある。
これに対して、基板の面内で均一なプラズマ処理によるエッチングを行うために、電極を分割し、かつ、高周波電源を複数備える、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、異なる周波数の高周波電源を複数備えることにより、基板の面内における良好なプラズマ処理を行う、プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されたプラズマ処理装置は、電極の構造が複雑であり、メンテナンス性が悪く、複数の電源を配備する必要がある。このため、装置のフットプリントが増大し、装置を稼働させるために要する費用が嵩むという課題があった。

また、プラズマ処理装置のチャンバ内部への着膜防止として、石英やアルミナ等からなるカバー部を設ける対策が採られている（例えば、特許文献３参照）。被処理体を載置する電極上に、このようなカバー部を設ける場合、メンテナンス性を考慮して、カバー部は電極と別部品となる。このため、カバー部と電極の組合せや、カバー部と電極とが互いに接する２つ面の形状に起因して、その２つの面内に隙間が生じ、その隙間の空間高さに差が生じる場合がある。被処理体のプラズマ処理される表面（上面）は、この空間高さの影響を受ける。

エッチング処理では、負の自己バイアス電圧により、プラズマから生成されたイオンを加速して被処理体に衝突させる。このため、エッチング処理において、上述した空間高さの差は、被処理体のプラズマ処理される表面（上面）の面内におけるプラズマ処理の不均一を招く要因となる。これは、プラズマ処理するガスの導入量や圧力等のプロセス条件に影響を及ぼし、最適な範囲を狭める、あるいは最適な範囲を失う要因となるからである。

ゆえに、メンテナンス性に優れるとともに、特許文献１や特許文献２と同様の効果が簡便で安価に実現でき、かつ、上述した空間高さの差に起因して被処理体のプラズマ処理される面が影響を受ける問題も解消できる、プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置の開発が期待されていた。

日本国特開２０１１−２２８４３６号公報 日本国特開２００８−２４４４２９号公報 日本国特開２００６−５１４７号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性に優れるとともに、被処理体を均一にエッチングすることが可能な、プラズマ処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る被処理体の処理装置は、内部空間が減圧可能で、前記内部空間において被処理体に対してプラズマ処理されるように構成されたチャンバと、前記チャンバ内に配され、前記被処理体（基板）を載置するための第一電極（支持台）と、前記第一電極に対して、負電位のバイアス電圧を印加する第一電源と、前記チャンバ内にプロセスガスを導入するガス導入装置と、前記チャンバ内を減圧する排気装置と、を備える。前記第一電極と前記被処理体との間に、前記第一電極を覆うように設けられたカバー部（電極カバー）が設けられている。前記第一電極と前記カバー部との間にあって、局所的な領域を占めるように、スペーサ部が挿入して配置され、前記スペーサ部により、前記第一電極と前記カバー部とを組み合わせた際に互いに対向する２つの面の間に生じた空間高さの制御を行う。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記スペーサ部が、前記第一電極と前記カバー部との表面プロファイルに応じた肉薄構造体（極薄状部材）からなってもよい。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、０．１以上０．５以下であってもよい。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、前記第一電極と前記カバー部が向かい合う面のそれぞれの公差の和の０．５倍以上２．５倍以下であってもよい。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記スペーサ部が、前記第一電極と前記カバー部との表面プロファイルに応じた中空構造体（枠状部材）からなってもよい。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、０．１以上０．５以下であってもよい。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、前記第一電極と前記カバー部が向かい合う面のそれぞれの公差の和の０．５倍以上２．５倍以下であってもよい。
本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記第一電極と前記カバー部との間に導電性のプレート部をさらに備え、該カバー部と該プレート部との間に、前記スペーサ部が配置されてもよい。

本発明の一態様に係る被処理体の処理装置においては、前記第一電極と前記被処理体（基板）との間に前記カバー部が配置されているとともに、第一電極とカバー部との間にあって、局所的な領域にスペーサ部が配置されている。これにより、第一電極とカバー部の離間距離を、局所的に制御する構成が得られる。
第一電極とカバー部とが互いに対向する２つの面の間には、各々の面の幾何公差に起因して、２つの面を組み合わせた際に隙間が生まれる。これに対して、上記構成を有する被処理体の処理装置によれば、スペーサ部を挿入する位置や、スペーサ部の形状、サイズ（特に高さ）などを変更することにより、第一電極とカバー部とが互いに対向する２つの面の間に発生した隙間にスペーサ部が挿入された状態となる。ゆえに、被処理体のプラズマ処理される面内において、第一電極とカバー部との間の空間高さ（隙間）に差が生じる問題が解消され、任意の場所におけるインピーダンスを調整することができる。よって、本発明の一態様に係る被処理体の処理装置によれば、基板の面内で均一な負電位バイアスによるプラズマ処理を行うことが可能となる。また、本発明の一態様に係る被処理体の処理装置は、スペーサ部を交換するだけで、或いは、スペーサ部の配置を変更するだけで、上記効果が自ずと得られる。これにより、メンテナンス性にも優れた被処理体の処理装置の提供に寄与する。

また、本発明の一態様に係る被処理体の処理装置は、前記第一電極と前記カバー部との間に導電性のプレート部をさらに備え、該カバー部と該プレート部との間に、前記スペーサ部を配置した構成においても、上述した作用・効果は同様に得られる。
前記スペーサ部としては、肉薄構造体や中空構造体が好適である。これにより、スペーサ部が配置され、その上下面が接触する部位（第一電極や、カバー部、プレート部）の表面プロファイルに応じた、面内における空間高さの局所的な微調整を可能とする。このようなスペーサ部の厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、第一電極とカバー部が向かい合う面のそれぞれの公差の和の０．５倍以上２．５倍以下であることが好ましい。これにより、被処理体の面内で均一なバイアスによるプラズマ処理を行うことができる。

本発明の実施形態に係る被処理体の処理装置を示す模式断面図である。 図１に示された処理装置に含まれる被処理体の載置部の一例を示す模式断面図である。 図１に示された処理装置に含まれる被処理体の載置部の他の一例を示す模式断面図である。 スペーサ部の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 スペーサ部の他の一例を示す模式平面図である。 規格化したエッチング・レートを示すグラフである。 規格化したエッチング・レートを示すグラフである。 エッチング・レートを示すマップである。 エッチング・レートを示すマップである。 エッチング・レートを示すマップである。 エッチング・レートを示すマップである。 エッチング・レートを示すマップである。 スペーサ部と基板との重なり状態を示す模式平面図である。 エッチング・レートを示すマップである。 エッチング・レートを示すマップである。 エッチング・レートを示すマップである。 互いに対向する２つの面を組み合わせた際に、幾何公差に起因して２つの面に発生する隙間を示す模式断面図である。 フレーム型のスペーサ部をプレート部に載置した状態を表す平面図である。 図１６Ａに示すスペーサ部の付近の領域を表す拡大平面図である。 図１６Ａ及び図１６Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１６Ａ及び図１６Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１６Ａ及び図１６Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１６Ａ及び図１６Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１６Ａ及び図１６Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 ブランケット型のスペーサ部をプレート部に載置した状態を表す平面図である。 図１８Ａに示すスペーサ部の付近の領域を表す拡大平面図である。 図１８Ａ及び図１８Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１８Ａ及び図１８Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１８Ａ及び図１８Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１８Ａ及び図１８Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 図１８Ａ及び図１８Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。 実験例１の評価結果を示す一覧表である。 実験例２の評価結果を示す一覧表である。 実験例３の評価結果を示す一覧表である。 実験例４の評価結果を示す一覧表である。

以下では、本発明の一実施形態に係る被処理体の処理装置を示す模式断面図について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る被処理体の処理装置を示す模式断面図である。
図１に示す被処理体の処理装置は、内部空間が減圧可能で、その内部空間において被処理体（基板Ｓ）に対してプラズマ処理されるように構成されたチャンバ１７を備えている。チャンバ１７は、マルチチャンバ型装置（不図示）に、仕切りバルブＤを介して接続されている。
チャンバ１７は、チャンバの内部にプロセスガスを導入するガス導入装置Ｇと、チャンバの内部を減圧する排気装置Ｐとを備えている。

チャンバ１７の内部の下方には、前記被処理体を載置するための第一電極（支持台）１１が配置されている。チャンバ１７の外部には、第一のマッチングボックス（Ｍ／Ｂ）１６ａと第一電極１１とが配置されている。第一電源１６ｂは、第一のマッチングボックス（Ｍ／Ｂ）１６ａを介して、第一電極１１と電気的に接続されており、第一電極１１に負電位のバイアス電圧を印加する。

チャンバ１７の内部において、第一電極１１上には、プレート部（調整プレート）１２とカバー部（電極カバー）１３が順に重ねて配置されている。第一電極１１、プレート部１２、及びカバー部１３は、被処理体の載置部１０を構成している。被処理体である基板Ｓは、カバー部（電極カバー）１３に載置される。たとえば、仕切りバルブＤを開閉動作して、ロボットハンド（不図示）を用い、マルチチャンバ型装置（不図示）とチャンバ１７との間で、基板Ｓは搬入出される。

チャンバ１７の上蓋には、第一電極１１と対向するチャンバ１７の外部の位置に、螺旋状の第二電極（アンテナコイル）ＡＴが配置されている。第二電極ＡＴには、第二のマッチングボックス（Ｍ／Ｂ）１８ａを介して高周波の電圧を第二電極ＡＴに印加する第二電源１８ｂが、電気的に接続されている。第二電源１８ｂは、高周波の電圧が印加されたプロセスガスによりプラズマを生成するための高周波電源（１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）である。

図２は、図１に示された処理装置に含まれる被処理体の載置部の一例を拡大して示す模式断面図である。図２に示された載置部１０Ａ（１０）の構成例においては、第一電極１１Ａ（１１）の上にカバー部１３Ａ（１３）を重ねて配置されている。さらに、第一電極１１Ａとカバー部１３Ａとの間に、本発明の特徴部であるスペーサ部１２Ａ（１２）を備えている。
カバー部１３Ａは、絶縁性の部材（たとえば、石英など）から構成されている。カバー部１３Ａは、第一電極１１Ａに膜の付着などを防止する機能を有する。

図２に示された構成においては、第一電極１１Ａとカバー部１３Ａとの組み合わせにより、第一電極１１Ａとカバー部１３Ａとが互いに重なる２つの面の間には、僅かな空間（本発明では、その高さを「空間高さ」と呼称する）が生まれる。この空間ＳＰの存在が、第一電極１１Ａの面内において、バイアス効果によるプラズマ中からのイオンの引き込みに、差を生じさせる。これが、被処理体（基板Ｓ）の面内における均一な処理を妨げる。本発明の実施形態では、第一電極１１Ａとカバー部１３Ａとの間に、スペーサ部１２Ａを挿入して配置することにより、前記空間ＳＰの制御を行い、基板Ｓ上において均一な分布となるプラズマ処理を実現する。

図３は、図１に示された処理装置に含まれる被処理体の載置部の他の一例を拡大して示す模式断面図である。図３に示された載置部１０Ｂ（１０）の構成例においては、第一電極１１Ｂ（１１）の上に、プレート部１５Ｂ（１５）とカバー部１３Ｂ（１３）とが順に重ねて配置されている。さらに、プレート部１５Ｂとカバー部１３Ｂとの間に、本発明の特徴部であるスペーサ部１２Ｂ（１２）を備えている。

図３に示された構成も、上述した図２に示された構成と同様の作用・効果をもたらす。すなわち、図３に示された構成においては、プレート部１５Ｂとカバー部１３Ｂとの組み合わせにより、プレート部１５Ｂとカバー部１３Ｂとが互いに重なる２つの面の間には、僅かな空間（本発明では、その高さを「空間高さ」と呼称する）が生まれる。この空間ＳＰの存在が、第一電極１１Ｂの面内において、バイアス効果によるプラズマ中からのイオンの引き込みに、差を生じさせる。これが、被処理体（基板Ｓ）の面内における均一な処理を妨げる。本発明の実施形態では、プレート部１５Ｂとカバー部１３Ｂとの間に、スペーサ部１２Ｂを挿入して配置することにより、前記空間ＳＰの制御を行い、基板Ｓ上において均一な分布となるプラズマ処理を実現する。

図４から図１１は、図２や図３に示された被処理体の載置部において用いられる、各種スペーサ部を示す模式平面図である。以下において、リング形状は「フレーム型（枠のみタイプ）」あるいは中空構造体（枠形状）とも呼称する。円形状と矩形形状は「ブランケット型（シートタイプ）」あるいは「肉薄構造体（極薄状）」とも呼称する。

図４に示されたスペーサ部１２Ｃは、所定の幅を備えたリング形状のうち周方向の半分である半円部分を切り取って得られた形状を有する。
図５に示されたスペーサ部１２Ｄは、所定の幅を備えたリング形状の１／４円部分を切り取って得られた形状を有する。図６に示されたスペーサ部１２Ｅは、円形状を有する。図７に示されたスペーサ部１２Ｆは、矩形形状を有する。図８に示されたスペーサ部１２Ｇは、円形状の半円部分を切り取って得られた形状を有する。図９に示されたスペーサ部１２Ｈは、円形状の１／４円部分を切り取って得られた形状を有する。
図４から図９に示されたスペーサ部は、いずれも、シートであり、スペーサ部において中央部に切り取られた領域を持たない「フレーム型（シートタイプ）」である。

図１０に示されたスペーサ部１２Ｉは、所定の幅を備えたリング形状を有する。図１１に示されたスペーサ部１２Ｊは、所定の幅を備えたリング形状の１／４円部分となる輪郭を有するフレーム１２Ｊａである。スペーサ部１２Ｊは、フレーム１２Ｊａの内部に形成された空隙部１２Ｊｂを有する。
図１０、図１１に示されたスペーサ部は、いずれも、シートであり、所定の外形輪郭となるフレームの中央に切り取られた空隙部を有する「フレーム型（枠のみタイプ）」である。

本実施形態に係る被処理体の処理装置により、被処理体である基板Ｓにプラズマエッチング処理をおこなって、スペーサ部による基板Ｓの面内におけるエッチング・レートの分布の均一性を検証した。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、規格化したエッチング・レートを示すグラフである。図１２Ａおよび図１２Ｂは、被処理体の処理装置において上述したようにスペーサ部の挿入によって得られた効果を示す。図１２Ａは、スペーサ部が無い場合（ｗ／ｏ ｓｐａｃｅｒ）を表している。図１２Ｂは、スペーサ部が有る場合（ｗ ｓｐａｃｅｒ）を表している。図１２Ｃは、図１２Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。
図１２Ａと図１２Ｂにおいて、横軸は「基板（被処理体）中心からの距離Ｒ（ｍｍ）」であり、縦軸は「規格化したエッチング・レート（ａ．ｕ．）」である。図１２Ａと図１２Ｂにおける、４つの角度（０°、４５°、９０°、３１５°）は、図１２Ｃに示した、基板（被処理体）においてエッチング・レートを測定した方向である。

図１２Ａおよび図１２Ｂのエッチング・レートを測定した際の主な処理条件は、高周波電源の周波数が１３．５６ＭＨｚ、バイアス電力（Ｂｉａｓ Ｐｏｗｅｒ）が１５０Ｗ、Ａｒガス流量が２５０ｓｃｃｍ、プロセス圧力が０．４Ｐａである。

図１２Ａに示す結果から、スペーサ部が無い場合は、エッチング・レートが４つの角度方向において異なり、被処理体の面内において処理にバラツキが生じたことが分かる。
図１２Ｂに示す結果から、スペーサ部の挿入によって、エッチング・レートが４つの角度方向において同レベルとなり、被処理体の面内における処理のバラツキが解消されたことが分かる。
以上の結果から、本実施形態のスペーサ部を挿入して配置することにより、上述した空間高さの制御を行い、基板上において均一な分布となるプラズマ処理をもたらすことが確認された。

本実施形態に係る被処理体の処理装置により、被処理体である基板Ｓにプラズマエッチング処理をおこなって、スペーサ部による基板Ｓの面内におけるエッチング・レートの分布の均一性を検証した。
図１３Ａから図１３Ｅは、エッチング・レートを示すマップであり、スペーサ部の厚さ依存性を示す。
図１３Ａは、スペーサ部が無い場合（ｗ／ｏ）を表す。図１３Ｂから図１３Ｄは、順にスペーサ部の厚さが０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍの場合を表している。図１３Ａから図１３Ｄにおいて、黒色領域から白色領域に向けた濃淡（灰色の濃さの変化）は、その領域におけるエッチング・レートが小さい状態から大きい状態までの変化を表している。
図１３Ｅは、スペーサ部と基板との重なり状態を示す模式平面図である。スペーサ部としては、図４に示した所定の幅を備えたリング形状のうち周方向の半分である半円部分を切り取って得られた形状を有するスペーサ部、即ち、の「ブランケット型（シートタイプ）」（内径９５ｍｍ、外径１７７ｍｍ）を用いた。

図１３Ａに示す結果から、スペーサ部が無い場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が図１３Ａ中の右下側に偏って分布していることが分かる。
図１３Ｂに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．２ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、図１３Ｂ中の右側中央から上側中央に分布しており、図１３Ａに示したエッチング・レートの偏った分布が解消する傾向にあることが分かる。
図１３Ｃに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．３ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、図１３Ｃ中の右下側、右上側、上側、左側の４つの方向に、バランス良く分布していることが分かる。
図１３Ｄに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．４ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、図１３Ｄ中の左上側から下側に亘って偏って分布していることが分かる。

以上の結果から、本実施形態のスペーサ部の厚さを変化させることにより、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の傾向を変えることができることが確認された。前述の条件においては、スペーサ部の厚さ０．３ｍｍの場合（図１３Ｃ）が最も良い結果を得ることが分かった。このように、エッチング・レートが小さい部位（図１３Ａにおいて黒色領域）に、「ブランケット型（シートタイプ）」のスペーサ部を挿入することにより、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の均一化が図れることが明らかとなった。

本実施形態に係る被処理体の処理装置により、被処理体である基板Ｓにプラズマエッチング処理をおこなって、スペーサ部による基板Ｓの面内におけるエッチング・レートの分布の均一性を検証した。
図１４Ａから図１４Ｃは、エッチング・レートを示すマップであり、スペーサ部の形状の違いによる効果を示す。
図１４Ａは、スペーサ部が無い場合（ｗ／ｏ）を示す。図１４Ｂは、スペーサ部が「ブランケット型（シートタイプ）」の場合（ｂｌａｎｋｅｔ）を示す。図１４Ｃは、スペーサ部が「フレーム型（枠のみタイプ）」の場合（ｆｒａｍｅ（ｒｉｎｇ））を示す。
図１４Ｂと図１４Ｃにおいて、点線で囲んだ領域がスペーサ部を配置した領域を表している。

図１４Ｂと図１４Ｃに示す結果から、スペーサ部の形状を変えることにより、スペーサ部が挿入される位置に関係なく、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の傾向を変えることができることが確認された。

図１５は、互いに対向するカバー部１３と第一電極１１（図２参照）の２つの面を組み合わせた際に、或いは、互いに対向するカバー部１３とプレート部１５（図３参照）の２つの面を組み合わせた際に、２つの面の各々の幾何公差に起因する隙間を示す模式断面図である。図１５は、カバー部１３の下面１３ｄｆと、第一電極１１Ａの上面１１ｕｆとの間に、空間（隙間）ＳＰが存在する状態を表している。
この空間ＳＰの大きさは、カバー部１３の下面１３ｄｆにおける凹凸形状（凹凸状態）、及び、第一電極１１Ａの上面１１ｕｆにおける凹凸形状（凹凸状態）、の組み合わせによって決まる。このため、空間ＳＰの大きさは、カバー部１３および第一電極１１Ａの上面１１ｕｆにおける面内の場所によって異なる。たとえば、カバー部１３の下面１３ｄｆにおける凹凸差が０．１ｍｍであり、第一電極１１Ａの上面１１ｕｆにおける凹凸差が０．１ｍｍである場合は、空間の大きさは最大０．２ｍｍとなることを、図１５は示している。
ゆえに、上述したスペーサ部の肉厚は、この空間ＳＰの大きさの最高値を考慮して選定することが好ましい。つまり、後述する実験結果から示されるように、スペーサ部の肉厚（厚さ）は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であり、向かい合う面のそれぞれの公差の和の０．５倍以上２．５倍以下であることが好ましい。
なお、上述した対向する２つの面に発生する隙間は、カバー部１３の下面１３ｄｆと、第一電極１１Ａの上面１１ｕｆとの間に限定されない。第一電極１１Ａの上面１１ｕｆに代えて、プレート部１５Ｂの上面１５ｕｆが採用された場合も、上記と同様の条件が適用される。すなわち、カバー部１３の下面１３ｄｆと、プレート部１５Ｂの上面１５ｕｆに置き換えてもよい。

本実施形態に係る被処理体の処理装置により、被処理体である基板Ｓにプラズマエッチング処理をおこなって、スペーサ部による基板Ｓの面内におけるエッチング・レートの分布の均一性を検証した。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、「フレーム型（枠のみタイプ）」のスペーサ部をプレート部に載置した状態を表す平面図である。図１６Ａは、プレート部の全体を示す平面図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示すプレート部の一部を拡大した平面図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、図１６Ａ及び図１６Ｂにおける一点鎖線で囲む領域に、複数個のスペーサ部を配置した場合である。スペーサ部（Ｓｉｍ）の厚さｔは、０．１〜０．５ｍｍの範囲とした。

図１７Ａから図１７Ｅは、図１６Ａおよび図１６Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップであり、スペーサ部の厚さ依存性を示す。図１７Ａはスペーサ部が無い場合、図１７Ｂから図１７Ｅは、順にスペーサ部の厚さｔが、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍの場合、を各々表している。

図１７Ａに示す結果から、スペーサ部が無い場合には、エッチング・レートが大きな領域（白色領域）が図１７Ａ中の下側に偏って分布していることが分かる。
図１７Ｂに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．１ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、図１７Ｂ中の下側から上側へ拡がっており、図１７Ａに示すエッチング・レートの偏った分布が解消する傾向にあることが分かる。
図１７Ｃに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．２ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、リング状となり、バランス良く分布していることが分かる。
図１７Ｄに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．３ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、まだリング状を維持しているが、図１７Ｄ中のやや上側に偏って分布した状態へ移行しつつあることが分かる。
図１７Ｅに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．５ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、図１７Ｅ中の上側に偏って分布していることが分かる。

以上の結果から、本実施形態では、スペーサ部の厚さを変化させることにより、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の傾向を変えることができることが確認された。前述の条件においては、スペーサ部の厚さｔが０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの場合（図１７Ｃ、図１７Ｄ）が最も良い結果を得ることが分かった。このように、エッチング・レートが大きい部位（図１７Ａにおける白色領域）に、「フレーム型（枠のみタイプ）」のスペーサ部を挿入することにより、基板の面内における分布の均一化が図れることが明らかとなった。

本実施形態に係る被処理体の処理装置により、被処理体である基板Ｓにプラズマエッチング処理をおこなって、スペーサ部による基板Ｓの面内におけるエッチング・レートの分布の均一性を検証した。
図１８Ａおよび図１８Ｂは、「ブランケット型（シートタイプ）」のスペーサ部をプレート部に載置した状態を表す写真である。図１８Ａはプレート部の全体を示す平面図である。図１８Ｂは、プレート部の一部を拡大した平面図である。
図１８Ａおよび図１８Ｂは、図１８Ａおよび図１８Ｂにおける一点鎖線で囲む領域に、１個のスペーサ部１２Ｃを配置した場合である。スペーサ部１２Ｃ（Ｓｈｅｅｔ）の厚さｔは、０．１〜０．４ｍｍの範囲とした。

図１９Ａから図１９Ｅは、図１８Ａおよび図１８Ｂに対応する、エッチング・レートを示すマップである。図１９Ａ〜図１９Ｅは、スペーサ部の厚さ依存性を示す。図１９Ａは、スペーサ部が無い場合、図１９Ｂから図１９Ｅは、順にスペーサ部の厚さｔが０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍの場合、を各々表している。

図１９Ａに示す結果から、スペーサ部が無い場合には、エッチング・レートが大きな領域（白色領域）が、図１９Ａ中の下側に偏って分布していることが分かる。
図１９Ｂに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．１ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、リング状となり、バランス良く分布していることが分かる。
図１９Ｃに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．２ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、リング状を維持するとともに、リング状の中心まで広がり、さらにバランス良く分布していることが分かる。
図１９Ｄに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．３ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、まだリング状を維持しているが、リング状の中心にはエッチング・レートの小さな領域（黒色領域）が生じつつあることが分かる。
図１９Ｅに示す結果から、スペーサ部の厚さが０．４ｍｍの場合には、エッチング・レートの大きな領域（白色領域）が、図１９Ｅ中の右側に偏って分布していることが分かる。

以上の結果から、本実施形態では、スペーサ部の厚さを変化させることにより、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の傾向を変えることができることが確認された。前述の条件においては、スペーサ部の厚さ０．２ｍｍの場合（図１９Ｃ）が最も良い結果を得ることが分かった。このように、エッチング・レートが小さな部位（図１９Ａにおいて黒色領域）に、「ブランケット型（シートタイプ）」のスペーサ部を挿入することにより、基板の面内における分布の均一化が図れることが明らかとなった。

本実施形態に係る被処理体の処理装置により、被処理体である基板Ｓにプラズマエッチング処理をおこなって、スペーサ部による基板Ｓの面内におけるエッチング・レートの分布の均一性を検証した。
図２０から図２３は、スペーサ部が設置される位置を変更して評価した結果である。図２０は実験例１（スペーサ部が無い場合）、図２１は実験例２（スペーサ部を全周に配置した場合）、図２２は実験例３（スペーサ部を右側の半円部分に配置した場合）、図２３は実験例４（スペーサ部を左側の半円部分に配置した場合）、を各々表わしている。

（実験例１）
図２０は、実験例１（スペーサ部が無い場合）の評価結果を示す一覧表である。図２０における（ａ）は、エッチング・レートを示すマップを示している。図２０における（ｂ）は、規格化したエッチング・レートを示すグラフを示している。図２０における（ｃ）は、スペーサ部の挿入位置を示している。図２０Ｄは、効果を示している。図２０の（ｂ）における、４つの角度（０°、４５°、９０°、３１５°）は、図２０における（ａ）に示した、基板（被処理体）においてエッチング・レートを測定した方向である。
実験例１の場合は、図２０における（ｂ）から明らかなように、規格化したエッチング・レートが、４つの角度で大きく異なる。すなわち、実験例１では、被処理体に対するエッチング・レートは角度依存性が強く、基板（被処理体）の面内におけるエッチング・レートの分布が不均一であることが分かる。

（実験例２）
図２１は、実験例２（スペーサ部を全周に配置した場合）の評価結果を示す一覧表である。図２１における（ａ）は、エッチング・レートを示すマップを示している。図２１における（ｂ）は、規格化したエッチング・レートを示すグラフを示している。図２１における（ｃ）は、スペーサ部の挿入位置を示している。図２１における（ｄ）は、効果を示している。図２１の（ｂ）における、４つの角度（０°、４５°、９０°、３１５°）は、図２１における（ａ）に示した、基板（被処理体）においてエッチング・レートを測定した方向である。
実験例２の場合は、図２１における（ｂ）から明らかなように、規格化したエッチング・レートが、４つの角度で大きく異なる。すなわち、被処理体に対するエッチング・レートは角度依存性が強く、基板（被処理体）の面内におけるエッチング・レートの分布が不均一であることが分かる。実験例２では、図２１の（ｃ）におけるスペーサ部を全周に配置しても、実験例１と同様であり、エッチング・レートの角度依存性は変わらないことが確認された。

（実験例３）
図２２は、実験例３（スペーサ部を右側の半円部分に配置した場合）の評価結果を示す一覧表である。図２２における（ａ）は、エッチング・レートを示すマップを示している。図２２における（ｂ）は、規格化したエッチング・レートを示すグラフを示している。図２２における（ｃ）は、スペーサ部の挿入位置を示している。図２２における（ｄ）は、効果を示している。
実験例３の場合は、図２２における（ｂ）から明らかなように、規格化したエッチング・レートが、４つの角度で異なる。すなわち、実験例３では、被処理体に対するエッチング・レートは、実験例１や実験例２に比べて、角度依存性が弱まっているが、基板の面内におけるにおけるエッチング・レートの分布がまだ不均一であることが分かる。実験例３のようにスペーサ部を図２２の（ｃ）における右側の半円部分に配置しても、実験例１と同様であり、エッチング・レートの角度依存性は残っていることが確認された。

（実験例４）
図２３は、実験例４（スペーサ部を左側の半円部分に配置した場合）の評価結果を示す一覧表である。図２３における（ａ）は、エッチング・レートを示すマップを示している。図２３における（ｂ）は、規格化したエッチング・レートを示すグラフを示している。図２３における（ｃ）は、スペーサ部の挿入位置を示している。図２３における（ｄ）は、効果を示している。
実験例４の場合は、図２３における（ｂ）から明らかなように、規格化したエッチング・レートが、４つの角度で殆ど同じ傾向を示した。すなわち、実験例４では、被処理体に対するエッチング・レートは、実験例１や実験例２に比べて、角度依存性が殆ど無くなり、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の均一化が図れたことが分かる。実験例４のようにスペーサ部を図２３の（ｃ）における左側の半円部分に配置することにより、実験例１のエッチング・レートの角度依存性は解消されたことが確認された。

図２０から図２３に示す結果から、本実施形態では、スペーサ部が設置される位置を変化させることにより、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の傾向を変えることができることが確認された。前述の条件においては、実験例４（スペーサ部を図２３の（ｂ）における左側の半円部分に配置した場合）が最も良い結果を得ることが分かった。このように、エッチング・レートが小さい部位（図２０の（ａ）における黒色領域）に、「ブランケット型（シートタイプ）」のスペーサ部を挿入することにより、基板の面内におけるエッチング・レートの分布の均一化が図れることが明らかとなった。

以上、本発明の実施形態に係る被処理体の処理装置について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

本発明は、被処理体の処理装置に広く適用可能である。たとえば、被処理体が大面積の場合や、被処理体をエッチング処理する条件（プロセス圧力、プロセスガス）に合わせ込む必要がある場合などに、本発明の被処理体の処理装置は好適である。

ＡＴ 第二電極（アンテナコイル）、Ｄ 仕切りバルブ、Ｇ ガス導入装置、Ｐ 排気装置、Ｓ 被処理体（基板）、１０（１０Ａ、１０Ｂ） 載置部、１１（１１Ａ、１１Ｂ） 第一電極（支持台）、１２ プレート部（調整プレート）、１２Ａ〜１２Ｊ スペーサ部、１３（１３Ａ、１３Ｂ） カバー部（電極カバー）、１６ａ 第一のマッチングボックス（Ｍ／Ｂ）、１６ｂ 第一電源、１７ チャンバ、１８ａ 第二のマッチングボックス（Ｍ／Ｂ）、１８ｂ 第二電源。

Claims (8)

1. 内部空間が減圧可能で、前記内部空間において被処理体に対してプラズマ処理されるように構成されたチャンバと、
   前記チャンバ内に配され、前記被処理体を載置するための第一電極と、
   前記第一電極に対して、負電位のバイアス電圧を印加する第一電源と、
   前記チャンバ内にプロセスガスを導入するガス導入装置と、
   前記チャンバ内を減圧する排気装置と、
   を備え、
   前記第一電極と前記被処理体との間に、前記第一電極を覆うように設けられたカバー部が設けられており、
   前記第一電極と前記カバー部との間にあって、局所的な領域を占めるように、スペーサ部が挿入して配置され、
   前記スペーサ部により、前記第一電極と前記カバー部とを組み合わせた際に互いに対向する２つの面の間に生じた空間高さの制御を行う、
   被処理体の処理装置。
2. 前記スペーサ部が、前記第一電極と前記カバー部との表面プロファイルに応じた肉薄構造体からなる、
   請求項１に記載の被処理体の処理装置。
3. 前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、０．１以上０．５以下である、
   請求項２に記載の被処理体の処理装置。
4. 前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、前記第一電極と前記カバー部が向かい合う面のそれぞれの公差の和の０．５倍以上２．５倍以下である、
   請求項２に記載の被処理体の処理装置。
5. 前記スペーサ部が、前記第一電極と前記カバー部との表面プロファイルに応じた中空構造体からなる、
   請求項１に記載の被処理体の処理装置。
6. 前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、０．１以上０．５以下である、
   請求項５に記載の被処理体の処理装置。
7. 前記スペーサ部の厚さ（ｍｍ）が、前記第一電極と前記カバー部が向かい合う面のそれぞれの公差の和の０．５倍以上２．５倍以下である、
   請求項５に記載の被処理体の処理装置。
8. 前記第一電極と前記カバー部との間に導電性のプレート部をさらに備え、該カバー部と該プレート部との間に、前記スペーサ部が配置されている、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の被処理体の処理装置。