WO2004049419A1 - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

プラズマ処理方法は、被処理基板（Ｗ）が配置されたプラズマ生成空間（１０）内に所定の処理ガスを供給し、処理ガスをプラズマ化する。そして、プラズマによって基板（Ｗ）に所定のプラズマ処理を施す。ここで、基板（Ｗ）に対向する対向部（３４）によって、基板（Ｗ）に対してプラズマの密度の空間分布とプラズマ中のラジカルの密度の空間分布とを独立に制御して、基板（Ｗ）の被処理面全体に亘って所定の処理状態を得る。

Description

明 細 書

プラズマ処理方法及び装置

技術分野

本発明は、 被処理基板にプラズマ処理を施す技術に関 し、 特にプラズマ中のラジカルとイオンと を用いて基板を加工す るプラズマ処理技術に関する。 本発明は、 特に、 半導体デバ イ スを製造する半導体処理において利用されるプラズマ処理 技術に関する。 こ こで、 半導体処理と は、 半導体ウェハや L C D (Liqui d crystal di sp lay)や F P D ( F lat P anel D isplay) 用 のガラス基板な どの被処理基板上に半 体 、 絶縁層、 導

· - 層な どを所定のパターンで形成する と によ り 該被処理基 板上に半導体デバイ スや、 半導体デバィスに接 fee れる配線 電極などを含む構造物を製造するために実施さ る種々 の処 理を意味する。

背景技術

半導体デバイ スや F P Dの製造プ セスに けるエツチン グ、 堆積、 酸化、 スパッタ リ ングな どの処理では、 処理ガス に比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマが多く 利用 されている。 枚葉式のプラズマ処理装置の中では、 容量 結合型の平行平板プラズマ処理装置が主流になつている。

一般に、 容量結合型の平行平板プラズマ処理装置では、 減 圧可能な処理容器または反応室内に上部 極と下部電極とが 平行に配置される。 下部電極は接地されヽ その上に被処理基 板 （半導体ウェハ、 ガラス基板な ど ) が載置される 。 上部電 極及び/または下部電極に整合器を介して高 [3ΕΙ波電圧が供給 される れと 同時に、 上部電極にョ けたシャ ヮ へク ド、 り 処理ガスが噴射され 0 上部電極と下部電極と の間に形成 された電界によ り 電子が加速されヽ 電子と処理ガス と の衝突 電離によつてプラズマが発生する そ して、 ブラズマ中の中 性ラジ力ルゃィォンなどによつ て 板表面に所定の微細加ェ が施される 。 な ヽ 、' で 、 両 極はコンデンサと して作用 す 0 。

ブラズマ中のィォンの殆どは正ィォンであ り 、 子と ほぼ

|RJ数だけ存在する 但し、 ィォンまたは電子の密度は中性粒 子またはラジ力ルの密度よ り はるかに小さい。 一般に ブラ ズマェクチングでは 、 基板表面にラジカルとィォンと を同時 に作用させ ό 。 ラジカルは、 基板表面に対して化学反応によ る等方性のェッチングを行う ィォンは、 電界によ り 加速さ れて基板表面に 直に入射しヽ 基板表面に対して物理的な垂 直性 （異方性） のェッチングを行う

従来のプラズマ処理装置では プラズマ中で生成されたラ ジ力ルとィォンとが同様の密度分布で 板 ¾c t≤に作用する つま り 、 ラジ力ルの密度が基板 辺部よ り も基板中心部で高

< なつている と は 、 イ オンの密度 (つま り 電子密度または プラズマ密度） も基板周辺部よ り 基板中心部で高 < なる と い う 関係がある 特に、 上述のよ うな平行平板プラズマ処理 装置では 、 上部電極に印加する高周波の周波数が高 < なる と 高周波電源カゝら給雷棒 通つて電極背面に印力 [Iされる高周波 が表皮効果によ り 極表面を わつて電極下面 （プラズマ接 触面） の中心部に 中する。 のため 、 電極 面の中心部の 電界強度がェッジ部の電界強度よ り も高く な り ラシカノレ密 度及ぴィオン密度 (電子密度） のレ、ずれも電極中心部の方が 電極エツジ部よ り 高 く なる傾向がある 。 しかし · -

、 のよ う に ラジカノレとィォンと が、 同様の密度分布で基板表面に作用す る関係に拘束ないし律則されるのでは 、 基板に対して所定の プラズマ処理を施すのは難しく 、 特に処理状態ないし処理結 果の均一性を向上させるのは難しい

発明の開示

本発明の 目的は 被処理基板にラジカルとィォンと を同時 に作用させるプラズマ処理の最適化を図れる よ つ に したブラ ズマ処理方法及び装置を提供する こ と にある。

本発明の第 1 の視 Λ¾は、 プラズマ処理方法であつてヽ 被処理基板を所定の処理ガスのプラズマに曝すェ程と、 ftu記プラズマによ つ飞 目 U記基板に所定のプラズマ処理を施 す工程と 、

を具備し 、 iu記基板に対して前記プラズマの密度の空間分布 と前記プラ ズマ中のラジカルの密度の空間分布と を独立に制 御して、 m記基板の被処理面全体に亘つて所定の処理状態を 得る。

本発明の第 2 の視 Λ？、は、 真空雰囲 を有する よ ラ に設定可 能な処理容器内のプラズマ生成空間で処理ガスをプラズマ化 し、 刖記プラズマ生成空間内に配置された被処理基板に対し て所定のプラズマ処理を施すブラズマ処理装置で つて、 刖記基板に対 して前記プラズマの密度の空間分布を制御す るためのプラズマ密度制御部と 、 m目 ΰ基板に対して目 sdプラズマ密度の空間分布から独 ΛΖ.し て前記ブラズマ中のラジ力ノレの密度の空間分布を制御するた めのラジカル密度制御部と、

を具備する。

上述の第 1及び第 2 の視点によれば、 被処理 板に対して プラズマ密度 （つま り 電子密度またはィオン密 ) の空間分 布と ラジカル密度の空間分布と を独立に制制御御すする こ と によ り ラ ジカゾレベ一スのエ ツチングとイ オンベー ―ススのェ ッチングと のノ^ラ ンスや相乗作用を最適化する こ とががでできる

このため、 被処理基板と対向する対向部が プラズマ密度 の空間分布を制御するための第 1 及び第 2 の 周波放電領域 と ラジカノレ密度の空間分布を制御するための第 1及び第 2 の処理ガス噴出領域と を、 互いに独立 したレィァ ゥ トで具備 する こ と ができ る。 この場合、 第 1及び第 2 の高周波放電領 域の間で高周波電界の強度または投入電力のノ ラ ンス （比） を可変する こ と によ り 、 プラズマ密 (ィォン密度） の空間 分 を制御でき る。 また、 第 1 及び第 2 の処理ガス噴出領域 の間でガス流量のバランス （比） を可変する と によ り 、 ラ ジ力ル密度の空間分布を制御でき る o で、 第 1及び第 2 の高周波放電領域が夫々第 1及び第 2 の処 ガス噴出領域に 一致または対応している と、 投入電力比の 化がラジカル密 度の空間分布に影響し 、 逆にガス流 比の 化がプラズマ密 度 (イ オン密度） の空間分布に影響する。 周波放電領域の 分割レイ アウ ト と処理ガス噴出領域の分割 ィア ウ ト と を独

1Lさせる こ とで、 そのよ う な相互作用の関係を絶ち、 プラズ マ密度分布と ラジカル密度分布と の独立制御が可能と なる。 このよ う な独立型レイァ ゥ トのー態様では、 被処理基板の 中心を通る垂線を中心とする半径方向において、 対向部を周 辺側の領域と 中心側の領域と に 2分割して、 夫々第 1 及び第 2 の高周波放電領域とする。 更に、 第 2 の高周波放電領域内 で対向部を半径方向で周辺側の領域と 中心側の領域と に 2分 割して、 夫々第 1及ぴ第 2 の処理ガス噴出領域とする。 よ り 好ま しく は、 第 1 の高周波放電領域を被処理基板の外周端よ り も半径方向外側に配置する。

かかる レイァゥ ト においては、 第 1 及ぴ第 2 の高周波放電 領域との間で電界強度または投入電力の比率を可変する こ と によって行なわれるプラズマ密度空間分布の制御が、 第 1 及 び第 2 の処理ガス噴出領域の間で処理ガスの流量の比率を可 変する こ と によって行なわれる ラジカル密度空間分布の制御 に実質的な影響を及ぼさない。 つま り 、 第 1 及ぴ第 2 の処理 ガス噴出領域よ り 噴出される処理ガス の解離は、 第 2 の高周 波放電領域のエ リ ア内で行なわれる。 こ のた め、 第 1 及び第 2 の高周波放電領域の間で電界強度または投入電力のバラ ン スを変えても、 第 1 及び第 2 の処理ガス噴出領域間のラジカ ル生成量ないし密度のバラ ンス には実質的に影響しない。 こ れによって、 プラズマ密度の空間分布と ラジカル密度の空間 分布と を独立に制御する こ とができる。

ある態様において、 単一の高周波電源よ り 出力される高周 波を、 所定の割合で分割して第 1 の高周波放電領域と第 2 の 高周波放電領域とから放電させる こ と ができ る。 また、 単一 の処理ガス供給源よ り 送出される処理ガスをヽ 定の割合で 分割 して第 1 の処理ガス噴出領域と笛 2 の処理ガス噴出領域 とから P賁出させる こ とができ る。 の Π 、 笛 1 及び第 2 の 処理ガス P賁出領域よ り ほぼ単位面積当た り の流量を異な らせ て処理ガスを噴出させても よい。 処理ガスが複数のガス の混 合ガス でめれば 、 第 1 の処理ガス噴出領域よ り複数のガスを 第 1 のガス混合比で噴出させ、 第 2 の処理ガス噴出領域よ り 複数のガスを第 1 のガス混合比と異なる第 2 のガス混合比で 噴出させる こ と ができ る。

ある態様では 、 被処理基板の被処理面の各部に ■Joける加ェ 速度をヽ 主と してプラズマ密度の空間分布に従つて制御する。 またヽ 被処理基板の被処理面の各部に ける加ェの選択性及 び加ェ形状の一方または双方を、 主と してラジ力ル密度の空 間分布に従つて制御する。

上述の第 2 の視点に係るプラズマ処理装置に レ、て 、 プラ ズマ密度制御部は、 一定周波数の高 Ϊ3ΕΙ波を出力する高周波 源からの高周波を所定の割合で分割して第 1 及ぴ第 2 の高 IdEI 波放電領域に伝送する高周波分配部を具備する · - とができ る 。 また 、 ラ ジ力ル密度制御部は、 処理ガス供給源からの処理ガ スを所定の圭 P |'J|公口 で分割して第 1及び第 2 の処理ガス暗出領域 に送る処理ガス分配部を具備する とがでさ る o の場合 、 好ま し < は 、 1¾周波分配部が、 高周波電源から笛 1 の高周波 放電領域までの第 1 の給電回路のィ ンピ一ダンス と 、 高周波 電源から第 2 の高周波放電領域までの 2 の «厶

和電回路のィ ン ピ一ダンス との 、 一方または双方を可変制御するためのィ ン ピ一ダンス制御部を有する こ と ができ 。 た、 1 及ぴ第

2 の高岡波放電領域は、 互レ、に電気的に絶縁された整 1 及び 第 2 の電極で夫々構成され 、 第 1 及ぴ第 2 の処理ガス嘖出領 域は、 第 2 の電極に設けられた多数の処理ガス噴出孔を有す る こ とが好ま しい。

上述の第 1及び第 2 の視点によれば 、 被処理基板にラジ力 ルとィォンと を同時に作用 させるブラズマ処理の 化を図

最

る こ とができ る。

図面の簡単な説明

図 1 は 、 本発明の第 1 の実施形態に係るプラズマェクチン グ装置を示す縦断面図。

図 2 は 、 図 1 図示のプラズマエッチング装 の 部を示す 置 要

部分拡大断面図。

図 3 は 、 第 1 の実施形態におけるプラズマ生成手段の要部 の等価回路を示す回路図。

図 4 は 、 第 1 の実施形態 おける電界強度ノ^ラ ンス調整機 能による電界強度 （相対値 ) 分布特性を示す図

図 5 は 、 第 1 の実施形態における電界強度 / ラ ンス 整機 能による電界強度比率特性を示す図。

図 6 A及び図 6 B は、 第 1 の実施形態における 子密度の 空間分布特性を示す図。

図 7 A及ぴ図 7 B は、 第 1 の実施形態におけるェッチング レ一 ト の空間分布特性を示す図

図 8 は 、 本発明の第 2 の実施形態に係るプラズマェクチン グ装置を示す断面図。 図 9 A及び図 9 B は、 第 2 の実施形態におけるエッチング レー トの空間分布特性を示す図。

図 1 O A及び図 1 O Bは、 第 2 の実施形態におけるエッチ ングレー ト の空間分布特性を示す図。

図 1 1 は、 第 2 の実施形態における可変キャパシタ ンス一 内側投入電力特性を示す図。

図 1 2 は、 第 2 の実施形態におけるプラズマ生成用の高周 波給電回路の等価回路を示す回路図。

図 1 3 はヽ 第 2 の実施形態において上部給電棒の回 り に設 け られる導体部材の作用を示す図

図 1 4 はヽ 第 2 の実施形態で得られる可変キャパシタ ンス ーポ トム 自 己バイ ァス電圧特性を示す図。

図 1 5 A及び図 1 5 Bは、 ¾ 2 の実施形態における ロ ーパ ス フィノレタの回路構成を示す図

図 1 6 は 、 第 2 の実施形態に ける ロ ーハ°ス フ イ ノレタ内の 抵抗の作用を示す図

図 1 7 はヽ 第 2 の実施形態における ロ ーパス フ イ ノレタ内の 抵抗値の最適範囲を示す図。

図 1 8 はヽ 第 2 の実施形態に係るプラズマエッチング装置 の要部を示す縦断面図。

図 1 9 A 〜図 1 9 Eは 、 第 2 の実施形態における上部電極 突出部の内径及び突出量をパラ メ ータ とする電子密度空間分 布特性を示す図。

図 2 0 A及び図 2 0 Bは、 ^> 2 の実施形態における上部電 極突出部の内径及び突出量を二次元ハ。ラメータ とする電子密 度均一性の特性曲線を示す図

図 2 1 は、 本発明の第 3 の実施形態に係るプラズマエッチ ング装置の要部を示す縦断面図。

図 2 2 A及ぴ図 2 2 Bは、 第 3 の実施形態におけるシール ド、部材の作用を実証するための電子密度の空間分布特性を示 す図

図 2 3 は、 本発明の第 4 の実施形態における内側 /外側投 入パフ 比をパラ メ ータ とする電子密度の空間分布特性を示 す図

図 2 4 は、 第 4 の実施形態における内側 /外側投入パワー 比をパラ メ ータ とする重合膜堆積速度の空間分布特性を示す 図

図 2 5 は、 第 4 の実施形態における内側 /外側投入パワー 比をパラ メ ータ とするエッチング深さの空間分布特性を示す 図

図 2 6 は、 本発明の第 5 の実施形態における中心/周辺ガ ス流 比をノ ラ メ ータ とする C F ₂ ラジカル密度の空間分布 特性を示す図。

図 2 7 は、 第 5 の実施形態における 中心 z周辺ガス流量比 をハ⁰ラメ ータ とする A r ラジカル密度の空間分布特性を示す 図

図 2 8 は、 第 5 の実施形態における 中心 z周辺ガス流量比 をパラ メ ータ とする N ₂ ラジカル密度の空間分布特性を示す 図

図 2 9 は、 第 5 の実施形態における中心 z周辺ガス流量比 をパラメ タ とする S i F ₄ 反応生成物の空間分布特性を示 す図 o

図 3 0 は 、 第 5 の実施形態における中心 /周辺ガス流量比 をパラメ一タ とする C O反応生成物の空間分布特性を示す図。

図 3 1 は 、 第 5 の実施形態のシミ ュ レーショ ンにおける ラ ジ力ル生成 (解離 ) の仕組みを示す図。

図 3 2 A 〜図 3 2 Cは、 本発明の第 6 の実施形態における

B A R Cェッチングの評価モデル及び測定データ を示す図 o 図 3 3 A 〜図 3 3 Cは、 本発明の第 7 の実施形態における

S i O 2 'ェツチングの評価モデル及び測定デ 'ータ を示す図 _t 図 3 4 は 、 ブラズマ密度分布及びラジカル密度分布の 2系 統独立制御の適用例をマップ形式で示す図。

発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 なおヽ 以下の説明において、 略同一の機能及び構成を有する 構成要素については、 同一符号を付し、 重複説明は必要な場 合にのみ行 Ό。

(笛 1 の実施形態）

図 1 は 、 本発明の第 1 の実施形態に係るプラス、マエツチン グ装 を示す縦断面図である。 このプラズマエッチング装置 は、 容 結合型の平行平板プラズマエツチング装置と して構 成される ο こ の装置は 、 例えば表面がアルマィ ト処理 （陽極 酸化処理） されたアル ミ ユ ウムか ら なる 円筒形のチ ャ ンバ

(処理容器） 1 0 を有する。 チャ ンバ 1 0 は保安接地される。 チャンバ 1 0 の底部には、 セラ ミ ック などの絶縁板 1 2 を 介して円柱状のサセプタ支持台 1 4が配置される。 サセプタ 支持台 1 4 の上に、 例えばァル 、 二ゥムからなるサセプタ 1

6 が配置される 。 サセプタ 1 6 は下部電極を構成しヽ この上 に被処理基板と して例えば半導体ウエノヽ wが載置される o サセプタ 1 6 の上面には、 半導体ウ エノ、 Wを静電吸着力で 保持するための静電チャ ック 1 8 が配置される。 静電チャ ッ ク 1 8 は 、 導電膜からなる電極 2 0 を一対の絶縁層または絶 縁シー 卜の間に挟み込んだもので ¾> 。 。 ¾J極 2 0 には直流 ¾ 源 2 2が電気的に接続される。 直流電源 2 2 力、らの直流電圧 によ り ヽ 半導体ウェハ Wがクー π ン力で静電チヤ ック 1 8 に 吸着保持される 。 静電チャ ック 1 8 の周囲でサセプタ 1 6 の 上面には 、 ェッチングの均一个生を向上させるため、 例 ばシ リ コ ンからなる フォーカス リ ング 2 4 が配置される ο サセプ タ 1 6及びサセプタ支持台 1 4 の側面には 、 例えば石英から なる 円 状の内壁部材 2 6 が貼り 付け られる。

サセプタ支持台 1 4 の内部には 、 例えば円周方向に延在す る冷媒室 2 8 が配置される。 冷媒室 2 8 には、 外付けのチラ

■ ~ュニ V 卜 (図示せず） よ り 配管 3 0 a 、 3 0 b を介 して所 定温度の冷媒例えば冷却水が循環供給される。 冷媒の ί in曰n.度に よってサセプタ 1 6上の半導体クエノ、 Wの処理温度を制御で さ る。 更に 、 伝熱ガス供給機構 (図示せず〉 からの伝熱ガス 例えば H e ガスが、 ガス供給ラィ ン 3 2 を介 して静電チャ ッ ク 1 8 の上面と半導体ウェハ Wの裏面との間に供給される。

サセプタ 1 6 の上方には、 このサセプタ と平行に対向 して 上部電極 3 4が配置される。 両雷極 1 6 、 3 4 の間の 間は 2 プラズマ生成空間である。 上部電極 3 4 は、 サセプタ （下部 電極） 1 6 上の半導体ウェハ Wと対向 してプラズマ生成空間 と接する面つま り 対向面を形成する。 上部電極 3 4は、 サセ プタ 1 6 と所定の間隔を置いて対向配置される リ ング形状ま たは ドーナッ形状の外側 （ outer ) 上部電極 3 6 と 、 外側上 部電極 3 6 の半径方向内側に絶縁して配置される 円板形状の 内側 （ inner ) 上部電極 3 8 と で構成される。 これら外側上 部電極 3 6 と 内側上部電極 3 8 と は、 プラズマ生成に関 して、 前者 （ 3 6 ) が主で、 後者 （ 3 8 ) が補助の関係を有する。

図 2 は、 図 1 図示のプラズマエッチング装置の要部を示す 部分拡大断面図である。 図 2 に明示する よ う に、 外側上部電 極 3 6 と 内側上部電極 3 8 との間には例えば 0 . 2 5 〜 2 . 0 m mの環状ギャ ップ （隙間） が形成され、 このギャ ップに 例えば石英からなる誘電体 4 0 が設け られる。 このギャ ップ にセラ ミ ック 9 6 を設ける こ と もでき る。 誘電体 4 0 を挟ん で両電極 3 6、 3 8 の間にコンデンサが形成される。 こ のコ ンデンサのキャパシタ ンス C ₄₀ は、 ギャ ップのサイズと誘電 体 4 0の誘電率に応 じて所定の値に選定または調整される。 外側上部電極 3 6 とチャ ンバ 1 0 の側壁と の間には、 例えば アルミ ナ （ A 1 ₂ O ₃ ) からなる リ ング形状の絶縁性遮蔽部 材 4 2が気密に取り 付け られる。

外側上部電極 3 6 は、 ジュール熱の少ない低抵抗の導電体 または半導体例えばシリ コ ンで構成される のが好ま しい。 外 側上部電極 3 6 には、 整合器 4 4 、 上部給電棒 4 6 、 コネク タ 4 8及び給電筒 5 0 を介 して第 1 の高周波電源 5 2 が電気 的に接続される。 第 1 の高周波電源 5 2 は、 1 3 5 M H z 以上の周波数例えば 6 0 M H z の高周波電圧を出力す Ό o 整 合器 4 4 は、 高周波電源 5 2 の内部 (または出力 ) ィ ン ピ一 ダンス に負荷ィ ン ピーダンス を整合させるための のである。 整合器 4 4 は、 チャ ンバ 1 0 内にプラズマが生成される時、 高周波電源 5 2 の出力イ ン ピーダンス と負荷イ ン ピ一ダンス とが見かけ上一致する よ う に機能する 。 整合器 4 4 の出力端 子は上部給電棒 4 6 の上端に接 れ

給電筒 5 0 は、 円筒状または円錐状或いはそれらに近い形 状の導電板例えばアルミ ニウム板または銅板からなる ±Λ. 營

ο 和 ¾ 筒 5 0 の下端は、 周回方向で連 i的に外側上部電極 3 6 に接 続される。 給電筒 5 0 の上端はゝ コネク タ 4 8 によつて上部 給電棒 4 6 の下端部に電気的に接続さ Ό o 糸口 ¾i筒 5 0 の外 側では、 チャ ンバ 1 0 の側壁が上部電極 3 4 の高さ位置よ り も上方に延びて円筒状の接地導体 1 0 a を構成する 円筒状 接地導体 1 0 a の上端部は、 筒状の絶縁部材 5 4 によ り 上部 給電棒 4 6 から電気的に絶縁される o 力 かる構成においては、 コネク タ 4 8 からみた負荷回路に いて、 給電筒. 5 0及び外 側上部電極 3 6 と 円筒状接地導体 1 0 a と で、 刖者 ( 3 6 、 5 0 ) を導波路とする同軸線路が形成される.。

再び図 1 において、 内側上部電極 3 8 は、 多数のガス 通 孔 5 6 a を有する電極板 5 6 と電極板 5 6 を着脱可能に支持 する電極支持体 5 8 と を有する 極板 5 6 は、 例えば S i 、 S i Cな どの半導体材料からな り ヽ 電極支持体 5 8 は

材料例えば表面がアルマイ ト処理されたアルミ 二 クムからな 4 る。 極支持体 5 8 の内部には、 例 ば O V ングからなる 状隔壁部材 6 0 で分割された 2 つのガス導入 、 つま り 中心 ガス導入室 6 2 と周辺ガス導入室 6 4 とが配置される ο 中心 ガス導入室 6 2 とその下面に H け られる多数のガス嘖出孔 5

D a とで中心シャ ヮ一 、ソ が構成される o 周辺ガス導入室

6 4 とその下面に られる多数のガス噴出孔 5 6 a と で周 辺シャ ヮ ¹ ~へッ ド、が構成される。

ガス導入室 6 2 、 6 4 には 、 共通の処理ガス供給源 6 6 か らの処理ガスが所定の流量比で供給される o よ り 詳細には、 処理ガス供給源 6 6 からのガス供給管 6 8 が途中で 2つに分 岐してガス導入 6 2 、 6 4 に接続され、 夫々 の分岐管 6 8 a 、 6 8 b に流 制御弁 7 0 a 、 7 0 b が配置される。 処理 ガス供給源 6 6 からガス導入室 6 2 、 6 4 までの流路の コ ン ダク タンスは等 しいので、 流量制御弁 7 0 a 、 7 0 b の調整 によ り 、 ガス導入室 6 2 、 6 4 に供給する処理ガス の流量 比を任意に でさ る 。 なお、 ガス供給管 6 8 にはマスフ口 一コ ン ト 一ラ ( M F C ) 7 2及び開閉バルプ 7 4 が配置さ れる。

このよ つ に、 中心ガス導入室 6 2 と周辺ガス導入室 6 4 と に導入する処理ガスの流量比を調整する。 これによ り 、 中心 ガス導入室 6 2 に対応する電極中心部のガス通： ¾孑し 5 6 a つ ま り 中心シャ ヮ ―へ V ドょ り 嘖出されるガスの流量 F _c と、 闲辺ガス導人室 6 4 に対応する電極周辺部のガス通気孔 5 6 a つま り 周辺シャ Ό ヘッ ドよ り 噴出 されるガス の流量 F E と の比率 ( F c / F E ) を任意に調整でき る。 なお、 中心シャ 5

ヮー へ ッ ド及び周辺シャ ワー へッ ド、よ り 夫々噴出させる処理 ガスの単位面積当た り の流量を異な らせる こ と も可能である。 更に、 中心シャ ワーヘッ ド及び周辺シャ フ一 へッ ドょ り 夫々 噴出させる処理ガスのガス種またはガス混合比を独立または 別個に選定する こ と も可能である

内側上部電極 3 8 の電極支持体 5 8 には 、 整合器 4 4 、 上 部給電棒 4 6 、 コネク タ 4 8及び下部給電筒 7 6 を介して第 1 の高周波電源 5 2 が電気的に接続される 。 下部給電筒 7 6 の途中には、 キャパシタ ンスを可 ,変 でき る可変コ ンデン サ 7 8 が配置される。

図示省略するが、 外側上部電極 3 6 及ぴ内側上部電極 3 8 にも適当な冷媒室または冷却ジャケッ 卜 (図示せず） を設け ても よい この冷媒室または冷却ジャケ ト に、 外部のチラ ー ュ ニク 卜から冷媒を供給する こ と によ 、 電極の温度を制 御できる

チャンバ 1 0 の底部には排気口 8 0 がき; け られ、 排気口 8

0 に排気管 8 2 を介 して排気装置 8 4 が接 れる 排気装 置 8 4 はヽ ターボ分子ポンプな どの真空ポンプを有しており 、 チャ ンバ 1 0 内のプラ ズマ処理空間を所定の真空度まで減圧 でき る また、 チヤ ンバ 1 0 の側壁には半導体ウ エ ノ、 Wの搬 入出 口を開閉するゲ一 トバルブ 8 6 が取り 付け られる

この実施形態のプラズマエッチング装置では、 下部電極と してのサセプタ 1 6 に整合器 8 8 を介 して第 2 の高周波電源

9 0 が電 的に接続される。 第 2 の高周波電源 9 0 は 、 2 〜

2 7 M H z の範囲内の周波数、 例えば 2 Μ Η ζ の高周波電圧 6 を出力する 8 8 は、 咼周波電源 9 0 の内部 (または 出力） ィ ンピーダンスに負荷ィ ンピ ダンスを整合させるた めのも のである。 整合器 8 8 は 、 チャ ンノ 1 0 内にプラズマ が生成される時、 高周波電源 9 0 の内部イ ンピ一ダンス と負 荷ィ ンピ一ダンスが見かけ上 ―致する よ う に機能する

内側上部電極 3 8 には、 第 1 の高周波電源 5 2 からの高周 波 （ 6 0 M H z ) を通さずにヽ 第 2 の高周波 源 9 8 力、らの 高周波 ( 2 M H z ) をグラ ン ド、へ通すための 一パスフィノレ タ （ P F ) 9 2 が電気的に接 れる。 口一パスフ イ ノレタ

( L P F ) 9 2 は、 好適には L Rフィルタまたは L Cフィノレ タで構成さ る。 しかし、 1本の導線だけでも第 1 の高周波 電源 5 2 からの高周波 ( 6 0 M H z ) に対しては十分大きな リ アク タ ンスを与える こ とができ るので、 それで済ますこ と もでき る。 一方、 サセプタ 1 6 には 、 第 1 の高周波電源 5 2 力 らの高周波 （ 6 0 M H z ) をグラ ン ドへ通すためのノヽィノ ス フィルタ ( H P F ) 9 4 が電気的に れる。

このプラズマェッチング装置 V いて、 ェクチングを行う には、 先ずゲー トバノレプ 8 6 を開状態に して加ェ対象の半導 体ゥェハ Wをチャンノ^ 1 0 内に搬入して、 サセプタ 1 6 の上 に載置する 。 そ して 、 処理ガス供給源 6 6 よ り ェッチングガ ス （一般に混合ガス） を所定の流量及ぴ流量比でガス導入室

6 2、 6 4 に導入し、 排気装置 8 4 によ り チャ ンノ 1 0 内の 圧力つま り エ ッ チング圧力を設定値 （例えば数 mTorr〜 1 Torr の範囲内） とする。 更に、 第 1 の高周波電源 5 2 よ り プラズマ生成用の高周波 （ 6 0 M H z ) を所定のパワーで上 7 部電極 3 4 ( 3 6 、 3 8 ) に供給する と共に、 第 2 の高周波 電源 9 0 よ り 高周波 （ 2 M H z ) を所定のパワーでサセプタ 1 6 に供給する。 また、 直流電源 2 2 よ り 直流電圧を静電チ 生理域すマ電で上し.

ャ ック 1 8 の電極 2 0 に供給して、 半導体ウェハ Wをサセプ タ 1 6 に固定する。 内側上部電極 3 8 のガス通気孔 5 6 a よ り 吐出 されたエ ッチングガス は、 上部電極 3 4 ( 3 6 、 3 8 ) とサセプタ 1 6 間のグ口一放電中でプラズマ化する o ^v ~ のプラズマで 成される ラジカルゃィオンによつて半導体ゥ ェハ Wの被処 面がェ Vチングされる。

このプラズ ェッチング装置では、 上部電極 3 4 に対して 高い周波数領 (ィォンが動けない 5 〜 1 0 M H z 以上 ) の 高周波を供給 0 。 れによ り 、 プラズマを好ま しい解離状 態で高密度化 、 よ り 低圧の条件下でも高密度プラズマを形 成する こ と が き る o

また、 上部 極 3 4 において 、 半導体ゥェノヽ Wと真正面に 対向する内側 P|J ¾極 3 8 はシ ヮ へ 、ソ ド兼用型をな し、 中心シャ ヮ一 V F ( 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ ヮ一へッ ド、 ( 6 4 、 5 6 ) とでガス吐出流量の比率を任 ヽ v 整でき る。 このため ガス分子またはラジカノレ密度の空間分布を半 径方向で制御し 、 ラジ力ノレべ一スによるェッチング特性の空 間的な分布特性を任 に制御する こ と ができ る o

一方、 上部電極 3 4 においては、 後述する よ ラ に、 プラズ マ生成のための高周波電極と して外側上部電極 3 6 を主 、 内 側上部電極 3 8 を副 と し 、 両咼周波電極 3 6 、 3 8 よ り 電極 直下の電子に与える電界強度の比率を調整可能に している。 8 このため、 プラズマ密度の空間分布を半径方向で制御し、 反 応性イオンエッチングの空間的な特性を任意且つ精細に制御 する こ とがでさ る。

で、 重要なこ と は 、 ブラズマ密度 間分布の制御が、 ラジカル密度空間分布の制御に実質的な影響を及ぼさないこ とである。 プラズマ密度空間分布の制御は 、 外側上部電極 3

6 と 内側上部雷極 3 8 との間で電界強度または投入電力の比 率を可変する とによつて行われる。 ラジ力ノレ密度空間分布 の制御は、 中心シャ ヮ ヘッ ド、 、 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ ヮ一へッ ド、 ( 6 4 、 5 6 a ) との間で処理ガスの流量やガス 密度またはガス混合比の比率を可変する と によつて行われ る。

つま り 、 中心シャ ワーヘッ ド （ 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ ヮーヘッ ド （ 6 4 、 5 6 a ) よ り 噴出される処理ガスの解離 が内側上部電極 3 8 直下のエリ ア内で行われる。 このため、 内側上部電極 3 8 と外側上部電極 3 6 と の間で電界強度のパ ラ ンスを変えても、 内側上部電極 3 8 内 （同一エ リ ア内） の 中心シャ ワーヘッ ド （ 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ ワーへッ ド ( 6 4 、 5 6 a ) と の間のラジカル生成量ない し密度のバラ ンス にはさほど影響しない。 このよ う に、 プラズマ密度の空 間分布と ラジカル密度の空間分布と を実質上独立に制御する こ と ができ る。

また、 このプラズマエッチング装置は、 外側上部電極 3 6 の直下でプラズマの大部分ない し過半を生成して内側上部電 極 3 8 の直下に拡散させる方式をなす。 この方式による と、 9 シャ ヮー へ y ド、を ねる内側上部 極 3 8 が受けるプフズマ のイ オンからのァタ ックが少ない のため、 交換部 P であ る電極板 5 6 のガス吐出 Ρ 5 6 a のスハ。ッタ進行度を効果的 に抑制し、 電極板 5 6 の寿命を大幅に延ばすこ と がでさ る。 一方、 外側上部 極 3 6 は、 電界の集中するガス吐出 P を有 していない · - のため、 ィォンのァタ ック は少な < 、 内側上 部電極 3 8 の代わり に電極寿命が < なる よ う なこ と はない。

図 ,、、 - 2 は、 先に述 たよ う に 、 のプラズマエクチング装置 の要部 （特に、 プラズマ生成手段を構成する要部） の構成を 示す。 図 2 中、 内側上部電極 3 8 のシャ ヮ一へッ ド部 ( 5 6 a 、 6 2 、 6 4 ) の構造を省略してレ、る。 図 3 は 、 第 1 の実 施形態に けるプラズマ生成手段の要部の等価回路を示す回 路図である 。 この等価回路では各部の抵抗を省略している。

の実施形態では、 上記のよ う に、 コネク タ 4 8 カゝらみた 負荷回路において、 外側上部電極 3 6及び給電筒 5 0 と 円筒 状接地導体 1 0 a とで、 前者 （ 3 6 、 5 0 ) を導波路 J ₀ と する 軸線路が形成される。 こ こ で、 給電筒 5 0 の半径 （外 径 ) を a 0 、 円筒状接地導体 1 0 a の半径を b とする と、 こ の同軸線路の特性ィ ンピーダンス またはィ ンダク タ ンス L 0 は下記の式 ( 1 ) で近似でき る。

L 0 ^: = K · I n ( b / a 0 ) • · · · ( 1 ) ただし 、 Kは導電路の移動度及び誘電率で決ま る定数であ 方 、 ネク タ 4 8 カゝらみた負荷回路において、 下部給電 棒 7 6 と 円筒状接地導体 1 0 a と の間でも、 前者 （ 7 6 ) を 導波路 J i とする同軸線路が形成される。 内側上部電極 3 8 も下部給電棒 7 6 の延長上にあるが、 直径が違いすぎてお り 、 下部給電棒 7 6 のイ ンピーダンスが支配的になる。 こ こで、 下部給電棒 7 6 の半径 （外径） を a i とする と、 この同軸線 路の特性イ ンピーダンスまたはイ ンダク タ ンス L i は下記の 式 （ 2 ) で近似で'き る。

L i = K - I n ( b / a j ) · · · . ( 2 ) 上記の式 （ 1 ) 、 （ 2 ) よ り 理解される よ う に、 内側上部 電極 3 8 に高周波を伝える内側導波路 J i は、 従来一般の R F システム と 同様のイ ンダク タ ンス L i を与える。 一方、 外 側上部電極 3 6 に高周波を伝える外側導波路 J 。 は、 径が大 きい分だけ著しく 小さなイ ンダク タ ンス L。 を与える。 これ によ り 、 整合器 4 4 からみてコネク タ 4 8 よ り先の負荷回路 では、 低イ ンピーダンス の外側導波路 J 。 で高周波が伝播し やすい （電圧降下が小さ く ） 。 このため、 外側上部電極 3 6 に多めの高周波電力 P。 を供給して、 外側上部電極 3 6 の下 面 （プラズマ接触面） に強い電界強度 E。 を得る こ とができ る。 一方、 高イ ンピーダンス の内側導波路 J i では、 高周波 が伝播しにく い （電圧降下が大き く ） 。 このため、 内側上部 電極 3 8 に外側上部電極 3 6 に供給される高周波電力 P。 よ り も小さい高周波電力 P i を供給 して、 内側上部電極 3 8 の 下面 （プラズマ接触面） に得られる電界強度 E i を外側上部 電極 3 6側の電界強度 E。 よ り も小さ く する こ と ができ る。

こ のよ う に、 上部電極 3 4では、 外側上部電極 3 6 の直下 で相対的に強い電界 E _Q で電子を加速させる と 同時に、 内側 2 上部電極 3.8 の直下では相対的に弱い電界 E i で電子を加速 させる。 これによ り 、 外側上部電極 3 6 の直下でプラズマ P の大部分ない し過半が生成され、 内側上部電極 3 8 の直下で は補助的にプラズマ P の一部が生成される。 そ して、 外側上 部電極 3 6 の直下で生成された高密度のプラズマが半径方向 の内側と外側に拡散する こ と によ り 、 上部電極 3 4 とサセプ タ 1 6 と の間のプラズマ処理空間においてプラズマ密度が半 径方向で均される。

と ころで、 外側上部電極 3 6及び給電筒 5 0 と 円筒状接地 導体 1 0 a とで形成される同軸線路における最大伝送電力 P max は、 給電筒 5 0 の半径 a。 と 円筒状接地導体 1 0 a の半 径 b と に依存し、 下記の式 （ 3 ) で与えられる。

P max Z E 0 ² max = a ₀ " L i n ( b / a ₀ ) ] ² / 2 Z o · · · · ( 3 )

こ こで、 Z。 は整合器 4 4側からみた当該同軸線路の入力 イ ンピーダンスであ り 、 E。 max は R F伝送系の最大電界強 度である。

上記の式 （ 3 ) において、 最大伝送電力 P max は （ b a 0 ) ^ 1 . 6 5 で極大値と なる。 即ち、 給電筒 5 0 の半径 に対して円筒状接地導体 1 0 a の半径の比 （ b / a o ) が約 1 . 6 5 の時、 外側導波路 J 。 の電力伝送効率が最も良好と なる。 かかる観点から、 外側導波路 J Q の電力伝送効率を向 上させるため、 給電筒 5 0及び/または円筒状接地導体 1 0 a の半径を選定し、 比 （ b / a 。 ） を、 少なく と も 1 . 2 〜 2 . 0 の範囲内に入る よ う に構成する のが好ま しく 、 1 . 5 〜 1 . 7 の範囲内に入る よ う に構成するのが更に好ま しい。

· - の実施形態では、 プラズマ密度の空間分布を任居、且つ精 細に制御するため、 外側上部電極 3 6 直下の外側電界強度 E

0 (または外側上部電極 3 6側への投入電力 P 0 ) と 内側上 部電極 3 8 直下の内側電界強度 E i (または内側上部爵極 3

8側への投入電力 P i ) と の比率つま り バラ ンスを u周整する ための手段と して、 下部給電棒 7 6 の途中に可変 ン丁ンサ

7 8 を挿入 している。 可変コ ンデンサ 7 8 のキヤパシタ ンス

C 78 を変える こ と によ り 、 内側導波路 J i のイ ンピ ダンス またはリ アク タ ンスを増減させ、 外側導波路 J ₀ の電圧降下 と 内側導波路 J i の電圧降下と の相対比率を変える れに よ り 、 外側電界強度 E 0 (外側投入電力 P。 ） と 内側電界強

-

E ί (内側投入電力 P i ) と の比率を調整する と ができ ス なお、 プラズマの電位降下を与えるイ オンシースのィ ンピ 一ダンスは一般に容量性である。 図 3 の等価回路では 、 外側 上部電極 3 6 直下におけるシースイ ンピーダンスのキャパシ タ ンス を C _p。、 内側上部電極 3 8 直下における シ一ス ンピ 一ダンスのキャパシタ ンスを C _{p i} と仮定 （擬制） している。 また 、 外側上部電極 3 6 と 内側上部電極 3 8 と の間に形成さ れる コ ンデンサのキヤノヽ⁰シタ ンス C ₄₀ は、 可変コ ン了 ンサ 7

8 のキャパシタ ンス C _{7 S} と，袓み合わさ って上記のよ ラ な外側 電界強度 E。 （外側投入電力 P 0 ) と 内側電界強度 E i (内 側投入電力 P i ) と のバラ ンスを左右する。 キャパシタ ンス C ₄Q は、 可変コ ンデンサ 7 8 によ る電界強度 （投入電力） バ ラ ンス調整機能を最適化でき る よ う な値に選定または調整す る こ とができ る。

図 4及び図 5 は、 こ の実施形態の可変コ ンデンサ 7 8 によ る電界強度バラ ンス調整機能の検証例 （シミ ュ レーショ ンデ ータ） を示す。 図 4 は、 可変コ ンデンサ 7 8 のキヤ ノ シタン ス C ₇₈ をパラメ ータ に して電極の半径方向における電界強度 (相対値） の分布特性を示す。 図 5 は、 可変コ ンデンサ 7 8 のキャパシタ ンス C ₇₈ を変えた時の外側電界強度 E Q と 内側 電界強度 E i と の相対比率を示す。

なお、 このシ ミ ュ レーシ ョ ンでは、 半導体ウェハ Wの 口径 を 2 0 O m mと し、 円扳形状の内側上部電極 3 8 の半径を 1 0 O m m , リ ング形状の外側上部電極 3 6 の内側半径及ぴ外 側半径を夫々 1 0 l m m、 1 4 l m mに選んだ。 この場合、 半導体ウェハ Wの面積 （ 3 1 4 c m ² ) に対して、 内側上部 電極 3 8 の面積は 3 1 4 c m ² でウェハ Wと 同 じであ り 、 外 側上部電極 3 6 の面積は 3 0 4 c m ² でウェハ Wよ り も幾ら か小さい。 概して、 ウェハ Wと対向する面において、 外側上 部電極 3 6 の平面積は内側上部電極 3 8 の平面積の約 1 Z 4 倍〜約 1倍に選ばれるのが好ま しい。

図 4 に示すよ う に、 外側上部電極 3 6 直下の外側電界強度 E 0 の方が内側上部電極 3 8 直下の内側電界強度 E； よ り も 大き く 、 両電極 3 6 、 3 8 の境界付近で電界強度に大き な段 差が生じる。 特に、 外側上部電極 3 6 直下の外側電界強度 E ₀ は内側上部電極 3 8 と の境界付近で最大にな り 、 半径方向 の外側にいく ほど低く なる傾向がある。 こ の例では、 図 5 に 示すよ に、 可変コ ンデンサ 7 8 のキヤ ノ シタ ンス C 7 8 を 1

8 0 〜 3 5 O p F の範囲内で変える と 、 電界強度 E : i ゝ Ε 0 の比率 E i / E ₀ を約 1 0 % 〜 4 0 %の範囲内で連続的に制 御でき る 。 なお、 C ₇₈ = 1 2 5 〜 1 8 0 p F は負荷回路が共 振する領域であ り 、 制御不能と なっている。 基本的に 安定 領域では 、 可変コ ンデンサ 7 8 のキヤノヽ⁰シタ ンス C ₇₈ を大き く する ほど、 内側導波路 J i の リ アク タ ンス を減少させて、 内側上部電極 3 8 直下の内側電界強度 E i を相対的に増大さ せ、 外側電界強度 E 0 と 内側電界強度 E i の比率 E i / ' E 0 高く する方向に制御できる。

の実施形態においては、 給電筒 5 0 によ り構成される外 側導波路 J 0 の リ アク タ ンスを著 しく 小さ く でき るため 、 整 合器 4 4 の出力端子からみた負荷回路のィ ンピーダンスの リ ァク タ ンスを容量性の負値にする こ と ができ る。 この と は、 整合 4 4 の出力端子から容量性のイ オンシース に至る まで の導波路において、 リ アク タ ンスが誘電性の正値から負値に 極性反転する よ う な共振ポイ ン トが存在しないこ と を 味す る。 振ポイ ン ト の発生を回避する こ と で、 共振電流の発生 を回避し 、 高周波エネルギーの損失を低減でき る と共にブラ ズマ密度分布制御の安定性を確保でき る。

図 6 A (バイ ア スオン） 、 図 6 B (バイ アスオフ） 及び図

7 A ( X方向） 、 図 7 B ( Y方向） に、 この実施形態のブラ ズマェ yチング装置において得られる電子密度分布特性及ぴ ェッチングレー ト分布特性の一例 （実験データ） を示す の実験では、 図 4及び図 5 の電界強度分布特性と 同様に 、 可 変コ ンデンサ 7 8 のキヤノヽ⁰シタ ンス C ₇₈ をハ⁰ラメ 、 タ と した そ して、 プラズマ吸収プロープ ( P A P ) を用いて半径方向 の各位置における電子密度を測定した。 また、 半導体ゥェノヽ 上の シ リ ロ ン酸化膜をエツチングして半径方向の各ゥェハ位 置におけるエッチング速度を測定した。 こ の実験で ¾ 、 内側 上部電極 3 8 の半径を 1 0 0 m m _s 外側上部電極 3 6 の内側 半径及び外側半径を夫々 1 0 1 m m、 1 4 l m mに選んだ。 主なエッチング条件は下記のとお り である。

ウェハ口径 = 2 O O m m

チヤ ンバ内の圧力 = 1 5 m Torr

温度 （上部電極 Zチヤ ン / 側壁/下部電極 ) ： ： 6 0 / 5

0 / 2 0 。C

伝熱ガス （ H e ガ ス ） 供給圧力 （セ ン タ ー部/エ ッジ 部） = 1 5 / 2 5 Torr

上部及び下部電極間距離 = 5 O m m

プ ロ セ ス ガス （ C ₅ F ₈ Z A r / 0₂ ) 流量 2 0 ノ 3 8 0 / 2 0 sccm

高周波電力 （ β Ο ΜΗ ζ , Ζ ΜΗ ζ ) = 2 2 0 0 W/ 1 5 0 0 W ( C ₇₈ = 5 0 0 p F , 1 0 0 0 p F ) _N 1 8 0 0 W ( C ₇₈= 1 2 0 p F )

図 6 A及ぴ図 6 B において、 可変コ ンデンサ 7 8 のキャパ シタ ンス C ₇₈ を 1 2 0 p F に選んだ時は、 外側電界強度 E 0 と 内側電界強度 E i の比率 E i / E ₀ を高めに選んだ場合で ある。 この場合、 電極中心付近が最大で、 半径方向外側にい く ほど単調に減少する よ う な電子密度つま り プラズマ密度の 分布特性を得る こ とができ る。 この場口ヽ 主プラズマ生成部 である外側上部電極 3 6 の直下におけるプラズマ生成率と、 副プラズマ生成部である内側上部電極 3 8 の直下におけるプ ラズマ生成率との差をプラズマの拡散率が上回つて、 全方向 から集ま る中心部のプラズマ密度が周 り よ り 相対的に高く なる もの と考え られる o

一方、 キャパシタ ンス C ₇₈ を 1 0 0 0 P F に選んだ時は、 外側電界強度 E。 と 内側電界強度 E i と 比率 E i / E 0 を低 めに選んだ場合である 。 この士县八ヽ 半径方向でクェハの内側 よ り も外側の位置 （中心から 1 4 0 m mの i L置付近） で電子 密度を極大化させ、 クエ ノヽの内側 ( 0 1 0 0 m m ) ではほ ぼ均一な電子密度分布を得る こ と がでさ る o ^v ~れは 、 内側上 部電極 3 8 の直下に けるプラズマ生成率の増大によって半 径方向外側への拡散が強まるため と考んられる o いずれに し ても、 可変コ ンデンサ 7 8 のキャパシタンス C 78 を適当な範 囲内で細力 く 可変調整する こ と によ り ヽ 電子密度つま り ブラ ズマ密度の空間分布特性を 自在且つ精細に制御でさ る。

また、 下部電極 1 6 に高周波バィァス ( 2 M H Z ) を供給 した場合 （図 6 A ) は 、 供給しない場 (図 6 B ) と比較し て、 各位置の電子密度がある程度増大する こ と とヽ 分布パタ 一ンはほとんど変わらない。

図 7 A及ぴ図 7 B の実験デ一タ によれば 、 可変コ ンデンサ

7 8 のキヤノヽ⁰シタ ンス C _7S を可変調 する こ とで 、 図 6 A及 ぴ図 6 B の電子密度空間分布特性に対応するパタ一ンのエツ チングレー ト空間分布特性が得られる ο 即ち、 可変コ ンデン サ 7 8 のキャパシタ ンス c ₇₈ を適当な範囲内で細か < 可変調 整する - と によ り 、 クェハ面内のエッチングレー ト 間分布 特性も S在且つ精細に制御可能でき る。

また この実施形態のプラズマエツチング装置では 、 _t Bし したよ Ό に内側上部電極 3 6 のシャ ヮ一へ ド機構において、 中心部と外周部とでガス吐出流量の比率を可変調整する こ と ができ る 。 この機 によ り 、 ラジカノレべ一スでェッチングレ 一 卜空間分布特性の制御を併せて行う こ と 可能である。

(第 2 の実施形 )

図 8 は 、 本発明の第 2 の実施形態に係るプラズマェッチン グ装置を示す断面図である。 図 8 中、 上記した第 1 実施形態 の装置 (図 1 ) に ける もの と 同様の構成または機能を有す る部分には同一の符号を付してめ 。

第 2 の実施形態における特徴の一つはヽ 高周波電源 5 2 力 らの高周波を外側上部電極 3 6 に伝送するための伝送路つま り 給電筒 5 0 に铸物を用いる構成である o の錄物の材質は 導電性と加ェ性に優れた金属が好ま しく ヽ 例えばァルミ ニゥ ムでよい 。 铸物の利点の一 つはコス トが低いこ と であ り 、 板 材製のあの と比べて 1 Ζ 7以下のコス ト に抑える こ と ができ る。 別の利点と して 、 錄物は一体化が容易で 、 R F接面を低 減でき るため、 R F損失を少な く する こ と ができ る

更にヽ ½j筒 。 0 を铸物で構成しても 、 高周波伝送効率力 S 低下する こ と はない ο 即ち、 図 9 Α (铸物 ) 、 図 9 B (板） 及び図 1 0 A (铸物 ) 、 図 1 0 B (板） の実験データに示す よ う にヽ 0 を板材で構成 しても铸物で構成しても、 エッチングレー ト は殆ど違わないこ とが確認される。 なお、 図 9 A及び図 9 B はシ リ コ ン酸化膜 （ S i 0₂ ) に係るエツ チングレー ト の空間分布特性を示 し、 図 1 0 A及ぴ図 1 0 B はフォ ト レジス ト （ P R ) に係るエッチング レー トの空間分 布特性を示す。 この検証例における主なエッチング条件は下 記のとお り である。

ウェハ口径 = 3 0 O m m

チャ ンノ 内の圧力 = 2 5 m Torr

温度 （上部電極 Zチャ ンバ側壁/下部電極） = 6 0 / 6 0 / 2 0 °C

伝熱ガス （ H e ガス） 供給圧力 （セ ンタ ー部/エ ッ ジ 部） = 1 5 / 4 0 Torr

上部及び下部電極間距離 = 4 5 m m

プロセス ガス ( C 5 F 8 / A r / O 2 ) 流量 3 0 / 7 5 0 / 5 0 sccm

高周波電力 （ 6 0 MH z / 2 M H z ) = 3 3 0 0 W/ 3 8 0 0 W

測定時間 = 1 2 0秒

第 2 の実施形態における第 2 の特徴は、 給電筒 5 0 内で給 電棒 7 6 の回 り に リ ング状の導体部材 1 0 0 を設ける構成で ある。 導体部材 1 0 0 の主たる役目 は、 以下に述べる よ う に、 給電棒 7 6 回 り のイ ンダク タ ンスを小さ く して、 可変コ ンデ ンサ 7 8 による外側ノ内側投入電力バラ ンス調整機能の レン ジを改善する こ と にある。

このプラズマ処理装置では、 上記のよ う に、 可変コ ンデン サ 7 8 のキャパシタ ンス C ₇₈ を変える こ と で、 外側上部電極 3 6 に対する投入電力 P o と 内側上部電極 3 8 に対する投入 電力 P i と の比率を任意に調節する こ と ができ る。 一般に、 可変コンデンサ 7 8 におけるキャパシタ ンス C ₇₈の可変調整 は、 ステ ップモータな どを用いてステ ップ的に行われる。 こ のキャパシタ ンス可変調整では、 上記のよ う に制御不能な共 振領域 （図 5 では 1 2 5 p F < C ₇₈< 1 8 0 p Fの領域） を 避ける必要がある。 このため、 上記第 1 の実施形態における 実験検証例 （図 6 A、 図 6 B、 図 7 A、 図 7 B ) では主に共 振領域よ り 右側の安定領域 （ C ₇₈ 1 8 0 p F ) を使用 した。 しかしなが ら、 右側安定領域は内側投入電力 P i の比率を上 げるのに限界がある う え、 電力の損失も大きいとい う側面が ある。 この点、 図 4及び図 5 から も明 らかなよ う に共振領域 よ り 左側の領域 （ C _7S 1 2 5 p F ) は内側投入電力 P i の 比率を上げるのに有利である う え、 電力損失も少ないと い う 利点がある。 ただし、 共振領域よ り 左側の領域では、 内側投 入電力 P i の比率を上げるほ ど共振領域に近づく ため、 図 1 1 の特性曲線 Aのよ う な変化率 （傾斜） の大きな特性曲線の 下では共振領域手前での微調整が非常に難しく なる と い う側 面がある。

これを解決するには、 図 1 1 の特性曲線 Bで示すよ う にキ ャパシタ ンスー内側投入電力比率特性曲線において、 共振領 域よ り左側の領域の変化率 （傾斜） を小さ く して調整レンジ を広げる こ とが有効である。 そ して、 図 1 1 の特性曲線 Bの よ う な傾斜の緩いブロー ドの特性曲線を得る には、 以下に述 ベる よ う に給電棒 7 6 回 り のイ ンダク タ ンス L i を小さ く す るのが有効である。

図 1 2 は、 第 2の実施形態におけるプラズマ生成用の高周 波給電回路の等価回路を示す回路図である。 給電棒 7 6 回り の リ アク タ ンス co L i はコ ンデンサ 7 8 の リ ア ク タ ンス 1 / ω C ₇₈ よ り も常に大きい絶対値を と る こ と力ゝら、 内側導波路 J i の合成 リ ア ク タ ンス Xは常に誘導性であ り 、 Χ = ω L _a と表すこ と ができ る。 この見かけ上のイ ンダク タ ンス L _a と キャパシタ ンス C 40 と で形成される並列回路が共振状態にな る時は、 イ ンダク タ ンス L _a のサセプタ ンス l / co L _a と キ ヤ ノ シタ ンス C 40 のサセプタンス C ₄₀ とが相殺して零にな る時、 つま り l / co L _a = l Z ( ω L i - 1 / ω C ₇₈) = ω C ₄₀ が成立する時である。 こ こで、 L i を小さ く するほど、 上記共振条件を成立させる C ₇₈ の値が大き く な り 、 図 1 1 の 特性曲線 B に示すよ う な共振領域の手前で傾斜の緩やかなブ ロー ドの特性曲線が得られる。 なお、 図 1 2 の等価回路では、 説明を簡単にするため、 外側導波路 J Q のイ ンダク タ ンス L 0 を省いてレヽる。 この等価回路にイ ンダク タ ンス L 0 が入つ ていても原理は同 じである。

図 1 3 は、 この実施形態における導体部材 1 0 0 の作用を 示す。 給電棒 7 6 に時間的に変化する電流 I が流れる時、 給 電棒 7 6 の回り にはループ状の磁束 Bが生成される と共に、 電磁誘導によって導体部材 1 0 0 の内部では磁束 B と鎖交す る誘導電流 i が流れる。 そ うする と、 誘導電流 i によって導 体部材 1 0 0 の内外にループ状の磁束 b が生成され、 導体部 3 材 1 0 0 の内部では磁束 b の分だけ磁束 Bが相殺される - う して、 給電棒 7 6 の回 り に導体部材 1 0 0 を設ける とで、 給電棒 7 6 回 り の正味の磁束発生量を低減してィ ンダク タ ン ス L i を小さ く する こ と ができ る。

導体部材 1 0 0 の外観構造は、 周回方向に連続した単一の リ ング形体が好ま しいが、 複数の導体部材を周回方向に並ベ て配置する構造であっても よい。 また 、 導体部材 1 0 0 の内 部構造は、 図 1 3 に示すよ う な リ ング状の空洞を有する 中空 体でもよいが、 図 8 に示すよ う な内部の埋まったブ口 クク体 構造の方がよ り 大きなイ ンダク タ ンス低減効果を得る とが でき る。 導体材料 1 0 0 の容積は大きいほど好ま し < ヽ 理想 的には給電筒 5 0 内側の空間を埋め尽く すのが最 好ま しい。 実用的には、 給電筒 5 0 と外側上部電極 3 6 とで囲まれる - 間の 1 / 1 0〜 1 Z 3 を導体部材 1 0 0 で埋めるのが好ま し い。 導体部材 1 0 0 の材質は任意の導電材料でよ < ヽ 例 X.ば アルミ ニ ウムの鎵物でも よい。 な ヽ 導体部材 1 0 0 は 、 付 近の導体即ち給電棒 7 6や内側上部電極 3 8 などと電 的に 絶縁された状態で配置される。

図 1 4 は、 この実施形態における導体部材 1 0 0 によ る上 記ブロー ド効果の実証例を実験デ一タで示す。 図 1 4 に い て、 特性曲線 B ' はこ の実施形態の装 造で ί守られたあの であ り、 特性曲線 A ' は導体部材 1 0 0 を設けない 置構 で得られたものである。 これらの特性曲線 A ' 、 B は夫々 図 1 1 の特性曲線 A、 B を上下にひつ く り 返したものに対応 する。 即ち、 この種の平行平板型ブラズマ装置ではヽ 上部 極 3 4 の中心部への投入電力 （内側投入電力 P i ) の比率を 上げるほ ど、 サセプタ 1 6側では基板 W近傍のプラズマ密度 が高く な り 、 これによ り 、 （プラズマ密度と反比例する） サ セプタ 1 6側のバイ ア ス周波数の V pp が低く なる と い う 関 係がある。 こ の関係から、 可変コ ンデンサ 7 8 のバリ コ ンス テ ツプ値 (キャパシタ ンス C ₇₈ の値に比例する制御 ) を可 変 して各ステ ップ値で得られる V pp の測定値をプロ ッ 卜 し て得られる特性曲線 A ' 、 ： B ' (図 1 4 ) は、 図 1 1 の特性 曲線 A B を上下にひつ く り 返したものに夫々対応する。 図

1 4 の特性曲線 B ， カゝら実証される よ う に、 こ の実施形態に よれば 、 給雷棒 7 6 の回 り に導体部材 1 0 0 を設ける こ とで 可変コンデンサ 7 8 による外側/内側投入電力バラ ンス調整 において 、 内側投入電力 P i の比率を共振領域の手刖で可及 的に高い値まで安定且つ精細に制御する こ とができる

第 2 の実施形態における第 3 の特徴は、 内側上部電極 3 8 と グラ ン ド電位と の間に接続される ロ ーノヽ。ス フ ィ ルタ 9 2 に 関する 図 1 5 Aに示すよ う に、 こ の実施形態における ロ ー ノヽ °ス フィ ルタ 9 2 は、 可変抵抗器 9 3 と コ イ ル 9 5 と を直列 接続してな り 、 プラズマ生成用の高周波 （ 6 0 M H z ) を通 さず、 ノ^ ィァス用の高周波 （ 2 M H z ) 以下の交流周波数と 直流と を通すよ う に構成される。 ローノヽ。スフ ィ ルタ 9 2 によ れば、 可変抵抗器 9 3 の抵抗値 R ₉₃ を可変調整する と によ つて、 内側上部電極 3 8 の直流電位または自 己バイァス電圧 v _dcを 整でき る。

よ り詳細には、 図 1 6 に示すよ う に、 抵抗器 9 3 の抵抗値 R ₉₃ を小さ く するほど、 抵抗器 9 3 の電圧降下が小さ く な り 、 負の直流電位 V _dc は上昇する （グラン ド電位に近づ < ) 。 逆 に、 抵抗器 9 3 の抵抗値 R ₉₃ を大き < する ほど 、 抵抗器 9 3 の電圧降下が大き く な り 、 直流電位 V dc は下が もつ と も、 直流電位 V _{d c} が高く な り すぎる と （通常は - 1 5 0 V よ り あ 高く なる と） 、 プラズマポテンシャルが上昇して、 異常放電 またはアーキングが発生する。 一方ヽ 直流電位 V _dc が低く な り すぎる と （通常は一 4 5 0 Vよ り 低く なる と） ヽ 内側上 部電極 3 8 へのイオンのァタ ツク が強く なつて電極の消耗が 早ま る。

別な見方をすれば、 図 1 7 に示すよ う に 、 直流亀位 V _{d c} に は上記のよ う な異常放電及び電極消耗のいずれも防止ないし 抑制でき る適性範囲 （— 4 5 0 V〜一 1 5 0 V ) がめ り 、 こ の適性範囲に対応する抵抗値 R 9 3 の範囲 ( R a 〜 R b ) が存 在する。 従って、 抵抗器 9 3 側から抵抗値 R ₉₃ を上記範囲 ( R _a 〜 R _b ) 内に選定または調整する こ と で、 直流電位 V _dc を上記適性範囲 （一 4 5 0 V〜一 1 5 0 V ) 内に調整する こ とができ る。 また、 上部電極 3 4 (外側上部電極 3 6 及び 内側上部電極 3 8 ) 全体に供給する高周波電力の値によって も抵抗値 R ₉₃ の適性範囲 （ R _a 〜 R _b ) が変わる。 一例 と し て、 3 0 0 0 Wの高周波パワーに対して、 下限抵抗値 R _a = 約 1 Μ Ω の実験結果が得られている。

また、 図 1 5 Bに示すよ う に、 内側上部電極 3 8 を可変直 流電源 9 7 を介 してグラン ドに接地し、 直流電位 V _dc を電源 電圧によ って直接的に制御する こ と も可能である。 可変直流 電源 9 7 は、 パイポーラ電源で構成するのが好ま しい。

第 2 の実施形態における第 4 の特徴は、 上部電極 3 4 にお いて、 外側上部電極 3 6 の下面を内側上部電極 3 8 の下面よ り も下方つま り サセプタ 1 6側に突出させる構成である。 図 1 8 は、 第 2 の実施形態に係るプラズマエッチング装置の要 部を示す縦断面図である。 この例では、 外側上部電極 3 6 を 上側の第 1 の電極部材 3 6 Aと下側の第 2 の電極部材 3 6 B とからなる上下 2分割構造と している。 本体の第 1 の電極部 材 3 6 Aは、 例えばアルマイ ト処理されたアルミ ニウムで構 成され、 給電筒 5 0 に接続される。 交換部品の第 2 の電極部 材 3 6 B は、 例えばシ リ コ ンで構成され、 内側上部電極 3 8 の下面よ り も所定値 Hだけ突出 した状態でポル ト （図示せ ず） などによ り 1 の電極部材 3 6 Aに着脱可能に密着して 固定される 。 両電極部材 3 6 A ヽ 3 6 B の間には コ ンダ ク タ ンスを ftめるための部材 1 0 2 と して、 シリ η 一ンラノ 一シー ト な どが スけ られる たヽ 両電極部材 3 6 A 、 3 6

Bの接触面をテフロ ン （商ロロ名 ) でコ 一ティ ングする こ とで 熱抵抗を低く する こ と も可能である

外側上部電極 3 6 における突出部 3 6 B の突出量 H及び内 径 （直径） Φはヽ 外側上部電極 3 6 ないし上部電極 3 4 よ り プラズマ生成空間に与える電界の強度や方向などを規疋 し、 ひいてはプラズマ密度の空間分 特性を左右する重要なファ ク タである

図 1 9 A 〜図 1 9 Eは、 突出部 3 6 B の突出量 H及び内径

(直径） Φ をパラメ ータ とする電子密度空間分布特性の一例 (実験データ） を示す。 この実験でもプラズマ吸収プローブ

( P A P ) を用いて半径方向の各位置における ¾子密度を測 定した。 ただし、 半導体ウェハの 口径を 3 0 0 mと した。 主たるパラ メ ータ Φ、 Ηは、 図 1 9 Aの実験例では Φ = 3 2

9 m m、 H = 1 5 m m , 図 1 9 B の実験例では Φ = 3 2 9 m m、 H = 2 0 m m、 図 1 9 Cの実験例では Φ = 3 3 9 m m、

H = 2 0 m m、 図 1 9 D の実験例では Φ = 3 4 9 m m 、 H =

2 0 m m、 図 1 9 Ε の実験例では Φ = 3 5 9 m m 、 H = 2 5 m mと した 。 また、 副次的なパラメータ と して 、 内側投入電 力 P i と外側投入電力 P。 の比率 P i / P。 ( R Fパヮ一比） を （ 3 0 / 7 0 ) 、 （ 2 7 / 7 3 ) 、 （ 2 0 / 8 0 ) 、 ( 1

4 / 8 6 ) の 4通り に選んだ。

図 1 9 A 〜図 1 9 Εの実験データにおいてヽ ¾子密度の急 激に ド口 ップする変曲点 Fが、 外側上部電極 3 6 ねける突 出部 3 6 B の内径 （直径） Φ を大き く するほど半径方向外側 へ移動し、 突出部 3 6 Β の突出量 Ηを大き く する ほど上がる。 理想的な特性は、 変曲点 Fがウェハエツジ位置 ( 1 5 0 mm 位置） の真上に位置 し、 且つ中心部側とのフラ ク トな関係を 高い位置で維持している分布特性である。 その点では 、 図 1

9 D の特性 ( Φ = 3 4 9 m m , H = 2 O m m ) 、 特に R Fパ ヮー比 P i . / P ₀ を 3 0 / 7 0 に選んだ場合の特性が最も理 想値に近い

図 2 0 Aに、 Φ、 Hを二次元パラメ ータ とする電子密度空 間分布の ト一タル均一性 U τ 及びエツジ均一性 U E の特性を 示す。 こ こで、 トータル均一性 U τ と は、 図 2 0 B に示すよ う に、 ウェハ中心位置 （ R 0 ) 力、 ら ウエノヽエ ッ ジ位置 ( R

1 5 C 1 ) までの半径方向全区間の面内均 ·一性である。 またヽ ェ ッ ンヽヽ、均一性 U E は、 ウェハエツジ付近の領域例えば半径 1 3

0 m mの位置 （ R 1 3 0 ) 力 ら ゥエノヽェ ッ ジ位置 （ R 1 5 0 ) ま での区間における面内均一性である。

図 2 0 Aの特性に示すよ う に 、 突出部 3 6 Bの突出量 Hは 卜一タル均一性 U τ を大き く 左右し、 ェッジ均一性 U E に対 しても大き な影響力を有する。 一方、 突出部 3 6 B の内径

(直径） φは、 エッジ均一性 Eに対して作用する ものの 、 卜 一タル均一性 Tには殆ど影響しない。 総じて、 突出部 3 6 B の突出量 Hは、 2 5 m m以下とするのが好ま しく 、 特に 2 0 付近に設定する のが最も好ま しい 。 また、 突出部 3 6 B の内径 （直径） Φは、 3 4 8 m m〜 3 6 O m mの範囲内に設 定するのが好ま しく 、 特に 3 4 9 m m付近に設定する のが最 あ好ま しい。 なお、 Φ = 3 4 8 m m ~ 3 6 0 m mは、 突出部

3 6 B力 S ウ エノヽのエッジよ り も半径方向外側に 2 4 m m 〜 3

0 m m離れた位置に配置される こ と を意味する。

重要なこ と は、 外側上部電極 3 6 の突出部 3 6 Bは、 ブラ ズマ生成空間に対して周辺側から半径方向内向きの電界を与

X.る こ と によ り プラズマを閉 じ込める作用を奏する点でめ o。

- のこ と 力、ら、 突出部 3 6 Bは 、 ブラズマ密度空間分布特性 の均一个生を図るにはウエノ、のェ Vジよ り も半径方向外側に位 置する こ と が必須といえるほど望ま しい。 一方で、 突出部 3

6 Bの半径方向の幅は重要ではなく 、 任意の幅に選んでよレヽ。

(第 3 の実施形態） 図 2 1 は、 本発明の第 3 の実施形態に係るプラズマエッチ ング装置の要部を示す縦断面図である。 特徴以外の部分は、 上記第 2 の実施形態のものと 同 じでよい。 第 3 の実施形態の 特徴は、 上記第 2 の実施形態における外側上部電極 3 6 の突 出部 3 6 B回り にシール ド部材 1 0 4 を設ける構成である。

シール ド部材 1 0 4 は、 例えば表面をアルマイ ト処理され たアルミ ニウム板からな り 、 処理容器 1 0 の側壁に物理的且 つ電気的に結合される。 シール ド部材 1 0 4 は、 容器側壁か ら外側上部電極 3 6 の突出部 3 6 B の下までほぼ水平に延び てお り 、 突出部 3 6 B及びリ ング形遮蔽部材 4 2 の下面を非 接触または絶縁状態で覆う。 外側上部電極 3 6 の第 2 の電極 部材 3 6 B は断面 L形に構成され、 外周側の部分が垂直下方 に延びて突出部を形成する。 こ の突出部の突出量 H及び内径 Φは上記第 2実施形態と 同様の数値条件で設定する こ と がで さ る。

シ一ル 部材 1 0 4 の機能はヽ 外側上部電極 3 6 の突出部

3 6 B の下面及びリ ング形 蔽部材 4 2 の下面からの高周波 放電を 断また封印 して、 その直下におけるプラズ、マ生成を 抑制する こ とである。 これによ り 、 次的にはプラズマをゥ ェハ直上に閉 じ込める効果を一層高める こ とがでさ る o

図 2 2 A (シール ド部材あ り ) 及び図 2 2 B (シ ル ド部 材な し ) は 、 シ一ノレ ド部材 1 0 4 によるプラズマ閉 じ込め効 果の実験 一タ を示す 。 シ ル K部材 1 0 4 を Pスけない場合 は、 図 2 2 Bに示すよ う に 、 半径方向においてプラズマ電子 密度がクェノヽェッジ位 g ( 1 5 0 m m ) の外側でいつたん ド ロ ップしてから再ぴ上昇して山を形成する。 これは、 外側上 部電極 3 6 の突出部 3 6 B の下面及ぴリ ング形遮蔽部材 4 2 の下面から垂直下方に高闺波電力が放出される こ と によ り 、 その直下で プラズマが生成され、 電子ゃィォンが存在 して いるためである のよ に 、 ウエノヽエッジ位置よ り 半径方 向外側に相当離れた空間内に相当量のプラズマが存在する こ と によ り 、 その分だけクェノヽ直上のプラズマ密度が薄め られ ―

れに対して、 こ の実施形態のよ つ にシ―ル ド部材 1 0 4 を Pスけた場合は、 図 2 2 Aに示すよ Ό に em- 、 ¾子密度 (プラズ マ密度 ) はウエノヽェッジ位置 （ 1 5 0 m m ) の外側では半径 方向外側に向って実質的に単調減少 しヽ 逆にウエノへ直上では 全体的に増大してレヽる。 これは、 シ ル ド部材 1 0 4 の存在 によ り 、 外側上部電極 3 6 の突出部 3 6 B の下面及びリ ング 形 蔽部材 4 2 の下面が高周波の通 り 路ではなく な り 、 その 直下でのプラズマ生成が大幅に減少するためである た、 高周波電源 5 2 の R Fパヮーを大き < する ほど、 シ一ル ド部 材 1 0 4 によるプラズマ閉 じ込め効果ない しプラズマ拡散防 止効果も大き く なる。

更に 、 二次的効果と して 、 上 しのよ にシール ド部材 1 0

4 によ り ウエノヽェッジ 11L置の外側でプラズマ生成を大幅に弱 め られる こ と によ り 、 その付近でのラジ力ルゃィォンな どの ェッチング種も少なく なる 。 このため 、 不所望な重合膜が容 内の各部 （特にシ一ル ド部材 1 0 4付近） に付着するのを 効果的に防止する こ と がでさ る。 例 ば、 従来よ り 、 Low-k 膜 （低誘電率層間絶縁 ) のェ チング加工では、 プラズマエツチングの後に同一チャンノ 内で O 2 ガスを用いてア ツシング （レジス ト除去） を行う 。

·>- の際ヽ 先のプラズマエッチングで容器内にポリ マ の形態 で付着していた反応種 （例えば C F 、 Fな ど） が、 プラズマ 中の活性な酸素原子によ り 誘起され、 Low-k 膜のビァホ ―ル をボ一ィ ング形状に削った り膜内に侵入して k値を変えるな どのダメ 一ジ （ Low-k ダメ ージ） を生じさせる こ とがある。 しかし 、 こ の実施形態によれば、 プラズマエツチングにおけ る反応種の不所望な堆積をシール ド部材 1 0 4で効果的に抑 止でさ るため、 上記のよ う な Low-k ダメ ージの問題 解決

· - する と ができ る。 なお、 シール ド部材 1 0 4 は、 任 の導 電材または半導体 （例えばシ リ コ ン） を材質とする と が可 能であ り 、 異なる材質を組み合わせて構成しても よい Q

図 2 1 では、 上部電極 3 4 ( 3 6 、 3 8 ) に冷媒通路 1 0

6 ヽ 1 0 8 を設ける構成も示す。 冷媒通路 1 0 6 、 1 0 8 に は 、 夫々 配管 1 1 0 、 1 1 2 を介 してチラ一装置 (図示せ ず） よ り '〉曰調された冷却媒体が循環供給される。 外側上部 極 3 6 にねいては、 第 1 の電極部材 3 6 Aに冷媒通路 1 0 6 が設けられる。 第 2 の電極部材 3 6 Bは 、 熱コ ンダク タ ンス を高める 一ティ ングまたはシー ト 1 0 2 によつて第 1 の電 極部材 3 6 Aに結合されるため、 冷却機構による冷却を効果 的に受ける こ と ができ る。

なお、 高周波電源 5 2 、 9 0 をオフに している間も 、 各

- 極には冷媒が供給される。 従来よ り 、 の種のプラズマ処理 装置に いて、 例えばガルデンな どの絶縁性の冷媒が使用さ れる。 の場合、 冷媒が冷媒通路を流れる際に摩擦で発生す る静電気によって電極が異常な高電圧状態と な り 、 高周波電 源オフ中のメ ンテナンスな どで人の手が触れる と感 するお それがある。 しかし、 この実施形態のプラズマ処理装置にお いてはヽ ロ ーパスフ ィ ルタ 9 2 (図 8参照） 内の抵抗器 9 3 を通 して内側上部電極 3 8 に発生した静電気をグラ ン ドに逃 がすこ とが可能であ り 、 感電の危険性を防止でき る o

(第 4 の実施形態）

上記 3 の実施形態におけるプラズマエツチング装置 （図

8 、 図 2 1 ) を使用 し、 シ リ コ ン酸化膜 （ S i O 2 ) に開 口 径 （ Φ ) 0 . 2 2 μ πιの孔を形成するエッチングの実験を行 つ 7こ 。 この実験において、 外側上部電極 3 6 及び内側上部電 極 3 8 に対する R F電力の投入比率 （ P i Z P 0 ) をパラ メ ータ に してエッチング特性 （特にエツチングレ一 卜 ) を評価 した。 他のエッチング条件は下記のとお り であ り 、 図 2 3 - 図 2 5 に実験結果のデータ を示す。

クェノヽ 口径 = 3 0 O m m

チャン ノ 内の圧力 = 2 0 m Torr

曰度 (上部電極 Zチャ ンバ側壁/下部電極） 2 0 / 6

0 / 6 0 °C

伝熱ガス （ H e ガス ） 供給圧力 （セ ン タ ー部ノ

= 2 0 / 3 5 Torr

上部及び下部電極間距離 = 4 5 m m

外側上部電極の突出量 （ H ) = 1 5 m m 4 プ ロ セ ス ガス ( C 5 F ₈ / C H 2 F ₂ / N ₂ / A r / 0 2 ) = 1 0 / 2 0 / 1 1 0 / 5 6 0 / 1 0 sccm

1¾周波電力 ( 6 0 MH z / 2 MH z ) ^ 2 3 0 0 W / 3

5 0 0 W

ェッチング時間 = 1 2 0秒

図 2 3 に示すよ う に、 内側投入電力 P i の比率を 1 4 %、

1 8 %、 3 0 % と上げていく と、 電子密度つま り ブラズマ密 度は 、 ゥェハ中心部付近では P i の比率に比例 して高 < なる 方で、 クェハェッジ部付近ではそれほど変わらない これ に基づいて 、 F電力の投入比率 （ P i / P 0 ) を可変する とで、 半径方向におけるプラズマ密度の空間分布特性を制 御でき る

図 2 4 は 、 ラ ジカル密度と比例関係にある反応生成物や反 応種で形成される重合膜の堆積速度を半径方向の各位置で測 定し 7こ結果 不す。 こ の実験は、 R F電力の投入比率 ( P i

/ P 0 ) を可変 した時にラジカノレ密度の受ける影響をみるた めである。 なお 、 重合膜を堆積させるサ ンプル基板にベァシ

V ン ウエノヽを用いた。 図 2 4 の実験データから、 R F電力 の投入比率 （ p i / P 0 ) を可変 しても、 重合膜の堆積速度 つま り ラジカル密度の空間分布特性に与える影響は非常に少 なレ、こ と が確認された。

図 2 5 は、 上記 s i O 2 のエツチングにおいて、 ゥェハ上 の半径方向の各位置で測定したエッチング深さ を示す。 図 2 5 図示のよ う に、 内側投入電力 P； の比率を 1 4 %、 1 8 %、 3 0 %と上げていく と 、 エッチング深さは、 ウェハ中心部付 近では P i の比率に比例 して大き く なる一方で、 ウェハエツ ジ部付近ではそれほど変わらない。 つま り 、 電子密度 （図 2 4 ) と 同様の傾向を示す。

このよ う に、 図 2 3 〜図 2 5 の実験データ力、ら、 次のこ と が確認された。 即ち、 外側上部電極 3 6及び内側上部電極 3 8 に対する R F電力の投入比率 （ P i /Z P o ) を可変する こ と で、 ラジカル密度の空間分布特性に実質的な影響を及ぼす こ と な く 、 つま り ラジカル密度の空間分布制御から独立して、 半径方向におけるプラズマ密度の空間分布を制御する こ とが でき る。 従って、 R F電力の投入比率 （ P i Z P o ) を可変 する こ と によ り 、 エッチング深さつま り エッチングレー トの 均一性を改善する こ とができる。 なお、 上記第 1 または第 2 の実施形態におけるプラズマエ ッチング装置 （図 1 、 図 8、 図 1 8 ) を使用 しても、 上記と 同様の実験結果が得られる。

(第 5 の実施形態）

上記第 3 の実施形態のプラズマエッチング装置 （図 8 、 図 2 1 ) を使用 し、 C F系の処理ガスでシ リ コ ン酸化膜 （ S i

O 2 ) をエ ッチングする シ ミ ュ レーシ ョ ンを行っ た。 こ のシ ミ ュ レーシ ヨ ンにおいて、 中心シャ ワーヘッ ド （ 6 2 、 5 6 a ) よ り 噴射される処理ガスの流量 F _c と周辺シャ ワーへッ ド （ 6 4 、 5 6 a ) よ り 噴射される処理ガスの流量 F _E との 比率 （ F c F _E ) をパラ メ ータ に して、 各ラジカルまたは 各反応生成物の分布を評価 した。 このシミ ュ レーショ ンでは、 ウェハ表面では反応が起こ らず反応生成物や反応種の吸着も 生じないもの と し、 ブラ ンケッ ト S i 0₂ 膜上で単純に下記 の反応が起きている もの と仮定した。

2 C F ₂ + S i O 2 → S i F ₄ + 2 C O

他の主なエッチング条件は下記のとお り であ り 、 図 2 6 〜 図 3 0 に各ラジカルまたは各反応生成物についてのシ ミ ュ レ ーシヨ ン結果を示す。 図 3 1 には、 主エッチングガス （ C ₄ F 8 ) の分子から段階的な解離によ って生成される ラジカル の種類と発生率 （括弧内％数字） と を示す。

ウエノヽ口径 = 2 O O mm

チャ ンノ 内の圧力 = 5 0 m Torr

温度 （上部電極/チャ ンバ側壁/下部電極） = 2 0 / 6 0 / 6 0 °C

伝熱ガス （ H e ガス ） 供給圧力 （セ ンタ ー部/エ ッ ジ 部） = 1 0 Z 3 5 Torr

上部及び下部電極間距離 = 3 0 mm

外側上部電極の突出量 （ H) = 1 5 m m

プロセス ガス （ C ₄ F ₈ Z N ₂ ZA r ) = 5 / 1 2 0 1 0 0 0 sccm

高周波電力 （ 6 0 MH z Z 2 MH z ) = 1 2 0 0 W/ l 7 0 0 W

図 2 6 に示すよ う に、 主たる反応種である C F ₂ の密度分 布特性は、 中心 Z周辺ガス流量比率 （ F c Z F E ) に大き く 左右される。 即ち、 中心ガス流量 F c の比率を上げる ほどゥ ェハ中心部付近の C F ₂ 密度は高 く なる一方で、 ウェハエツ ジ部付近の C F ₂ 密度は殆ど変わ らない。 図 2 8 に示すよ う に、 C Oラ ジカルの密度分布特性も 中心/周辺ガス流量比率 ( F c / F E ) に対して同様の変化を示す。 もっ と も、 図 2 7 に示すよ う に、 A r ラジカルの密度分布特性は中心/周辺 ガス流量比率 （ F _c Z F _E ) に対して殆ど変化しない。

反応生成物についてみる と、 図 2 9及ぴ図 3 0 に示すよ う に、 S i F ₄ 密度及び C O密度のいずれも 中心 Z周辺ガス流 量比率 （ F c / F _E ) に大き く 左右される。 よ り 詳細には、 中心ガス流量 F c の比率を下げる ほどウェハ中心部付近の S i F ₄ 、 C O の密度は高 く なる一方で、 ウェハエ ッジ部付近 では殆ど変わら ない。 中心ガス流量 F c と周辺ガス流量 F と を同 じ ( F c / F E = 5 0 / 5 0 ) に しても 、 t"7ェノヽ中心 部付近の方がウェハエッジ部付近よ り も高く なる のよ つ に中心部側に反応生成物が溜ま り やすいのはヽ 上方からの新 鮮なガス流で反応生成物が側方へ押しのけ られる作用が周辺 部よ り も弱いためである。

ゥェハ上で反応生成物が不均一に分布する と 、 各位置の処 理ガス供給率や化学反応の均一性に影響するだけでな < 、 ェ

Vチング形状や選択性などが直接影響を受ける - と あある の実施形態では、 図 2 9及ぴ図 3 0 に示すよ Ό に、 中心ガ ス流量 F c を周辺ガス流量 F _E よ り も多めに (図示の例では

F c / F _E = 7 0 Z 3 0近辺に） 設定する こ と で 、 反応生成 物の空間密度分布を均一化する こ とができ る なね ヽ 上記笛

1 または第 2 の実施形態におけるプラズマ .ェ ク チング装置

(図 1 、 図 8 、 図 1 8 ) を使用 しても、 上記と 同様のシ 、 、 ュ レ一シ ョ ン結果が得られる。

( 笛 6 の実施形態〉 上記第 3 の実施形態のプラズマエ ッチング装置 （図 8 、 図 2 1 ) を使用 し、 B A R C (反射防止膜） をエッチングする 実験を行った。 この実験において、 中心/周辺ガス流量比率

( F c / F E ) をパラ メ ータに してエッチング形状と選択性 を評価した。 図 3 2 Aに評価サンプルを示す。 マスク開 口径

( Φ ) 0 . 1 2 μ m _s フォ ト レジス ト の膜厚 3 5 0 n m、 B A R C の膜厚 8 0 n m、 S i 〇 ₂ の膜厚 7 0 0 n mと した。 選択性の評価項目 と して 「オキサイ ドロス」 と 「レジス ト残 量」 と を測定し、 エ ッチング形状または寸法精度の評価項目 と して 「ボ ト ム C D J を測定した。 図 3 2 B に F _C / F _E 二 5 0 / 5 0 に設定した時の各評価項目 の測定値を示し、 図 3 2 C に F _c / F E = 7 0 / 3 0 に設定した時の各評価項目 の 測定値を示す。 測定ポイ ン トの 「センター」 はウェハの中心 点の位置であ り 、 「エッジ」 はウェハのノ ッチ端から中心点 に向って 5 m mの位置である。 主なエッチング条件は下記の とお り である。

ウエノヽ口径 = 3 0 0 m m

チャ ンバ内の圧力 = 1 5 0 m Torr

伝熱ガス （ H e ガス ） 供給圧力 （セ ンタ ー部 / /エ ッ ジ 部） = 1 0ノ 2 5 Torr

上部及び下部電極間距離 = 3 0 m m

外側上部電極の突出量 （H ) = 1 5 m m

プロセスガス （ C F ₄ ) = 2 0 0 seem

高周波電力 （ 6 0 MH z / 2 M H z ) = 5 0 0 W/ 6 0

0 W エツチング時間 3 0秒

この B A R Cエッチングの評価項目 において、 Γォキサイ ドロ ス」 は B A R Cェツチングの延長と して下地膜の S i O

2 を削つた深さである , 。 こ の値は小さいほど好ま しいが 、 そ れ以上にウェハ上のばらつき （特にセンタ一とェクジ間のば らつき） が小さいほど好ま しい。 「レジス ト残量 J はェッチ ングの終了後に残つている フォ ト レジス トの厚さである · - の値は大きいほど好ま しく 、 やは り ばらつきが小さいほど好 ま しい。 「ボ トム C D 」 は B A R Cに形成された孔の底の直 径である。 この値はマスク径 Φに近いほど好ま しいが 、 やは り ばらつきが小さいほ ど好ま しい。

図 3 2 B に示すよ に、 中心ガス流量 F c と周辺ガス流量

F E と を同量 （ 5 ： 5 ) に設定した時は、 全ての評価項目 に おいて、 センターとェッジ間のばらつきが大き く 、 特に 「レ ジス ト残量」 のばらつきが大きい。 これに対して 、 中心ガス 流量 F _c を周辺ガス流量 F E よ り も多め （ 7 ： 3 ) に設定し た場合は、 図 3 2 Cに示すよ う に、 全ての評価項 gが良好な 値で均一に安定し、 選択性及びエツチング形状が著し < 改善 される。

このよ う に、 この実施形態によれば、 処理容器 1 0 内で、 特に上部電極 3 4 と下部電極 1 6 との間に SX At c れたプラズ マ生成空間において 、 上部電極 3 4 の内側上部電極 3 8 Vし HX けられた中心シャ ヮ一ヘッ ド （ 6 2、 5 6 a ) よ り 噴射され る処理ガス の流量 F c と、 周辺シャ ワー へッ ド、 ( 6 4 、 5 6 a ) よ り 噴射される処理ガスの流量 F _E と の比率 ( F C / F E ) を調整する。 これによ 、 ラ シカノレ密度の空間分布を制 御し、 ラジカルベースによるエッチング特性 （選択性 、 ェ V チング形状など） の均一化を達成する こ とができ Ό 。 なおヽ 上記第 1 または第 2 の実施形態におけるプラズマェ ッチング 装置 （図 1 、 図 8 、 図 1 8 ) を使用 しても、 上記と同様の測 定結果が得られる。

(第 7 の実施形態）

上記第 3 の実施形態のプラズマエッチング装置 (図 8 図

2 1 ) を使用 し、 S i o 2 膜をェ ツチングする実験を行つた この実験において、 中心 / '周辺ガス流量比率 （ F c / ' F Ε ) をパラメ ータに してェクチング形状を評価した。 図 3 3 Aに 評価サンプルを示す。 マスク開口径 （ Φ ) 0 . 2 2 μ mヽ フ ォ ト レジス ト の膜厚 5 0 0 n m、 B A R C の膜厚 1 0 0 n m

S i O 2 の膜厚 1 β mと した 。 エッチング形状の評価項目 と して 「エッチング深さ J ヽ Γ ト ップ C D」 、 「ポ トム C D J を測定した。 図 /ァ ョ

3 3 B に F c / F E = 5 0 / 5 0 Pス した 時の各評価項目 の測定値を示 し、 図 3 3 Cに F _C ノ F _E = 1 0 / 9 0 に設定した時の各評価項目の測定値を示す。 主なェ ツチング条件は下記の とお り である。

ウ エ ノヽ口径 = 3 0 0 m m

チャ ンノ 内の圧力 = 2 0 m Torr

温度 （上部電極/チャ ンバ側壁 Z下部電極） = 2 0 Z 6 0 / 6 0 °C

伝熱ガス （ H e ガス） 供給圧力 (セ ンタ ー部 エ ッ ジ 部） = 2 0 / 3 5 Torr 上部及ぴ下部電極間距離 = 4 5 m m

外側上部電極の突出量 （ H ) = 1 5 m m

プロ セス ガス ( C 5 F 8 / C H 2 F ₂ / N ₂ / A r / 0 ) = 1 0 / 2 0 / 1 1 0 / 5 6 0 / 1 0 sccm

高周波電力 （ 6 0 MH z / 2 MH z ) = 2 3 0 0 W/ 3 5 0 0 W

R Fパワー比 （内側投入電力 P i /外側投入電力 P o ) = 3 0 : 7 0

エツチング時間 = 1 2 0秒

この S i O ₂ エ ッチングの評価項目 において、 「エツチン グ深さ」 は、 エツチング時間 （ 1 2 0秒） の間に S i O ₂ 膜 に形成された孔の深さであ り 、 エッチング速度に相当する。

「 ト ップ C D」 及び 「ボ ト ム C D」 は、 S i O ₂ 膜に形成さ れた孔の上端及び下端 （底） の直径であ り 、 両者の値が近い ほど垂直形状性 （異方性） にすぐれている。 もちろん、 いず れの評価項目 も、 「センター」 と 「エッジ」 との間でばらつ きが小さいほど好ま しい。

図 3 3 B に示すよ う に、 中心ガス流量 F c と周辺ガス流量 F E と を同量 （ 5 ： 5 ) に設定 した時は、 「エ ッチング深 さ」 のばらつきがあるだけでな く 各位置でポ トム C D Zト ッ プ C D比が小さ く テーパ化の傾向が大きい。 これに対して、 中心ガス流量 F c を周辺ガス流量 F _E よ り も少なめ （ 1 ： 9 ) に設定した場合は、 図 3 3 Cに示すよ う に、 「エ ツチン グ深さ」 つま り エッチング速度が均一化される と共に、 垂直 形状性の向上と均一化も図れる。 このよ う に、 この実施形態でも、 内側ガス流量 F _c と外側 ガス流量 F E の比率 （ F _C / F _E ) を調整する こ と で、 ラジ カル密度の空間分布を制御 し、 ラジカルベースによるエッチ ング特性 （特にェツチング形状） の均一化を達成でき る。 な お、 _h ID第 1 または第 2 の実施形態に けるプフズマェク ング装置 (図 1 、 図 8 ヽ 図 1 8 ) を使用 しても 、 上記と |RJ の測定結果が得られる

以上に述ベた実施形態によれば 、 処理 1 0 内に設定 れたプラズマ生成空間においてプラズマ密度分布の制御と

- - ジカノレ密度分布の制御と を独 に行える の と によ り 例えば図 3 4 のマップに示すよ に多種多用なプラズマ処 のアプリ ケ一シ ョ ンに 2 の独立制御で好適に対応する とができ る

,、、

以上に述 'た実施形態は、 本発明の技術思想に基づいて 種々 の変形が可能である 。 例 ばヽ 第 1 の高周波電源 5 2か らの高周波を整合器 4 4や給電筒 5 0 などを介して外側上部 電極 3 6 だけに供給し、 内側上部電極 3 8 には供給しない構 成 可能である 。 その場合で 、 内側上部電極 3 8 はシャヮ

V ド、と して機能した り 、 第 2 の高周波電源 9 0 からの高 岡波をグラ ン へ流すための電極と して機能する こ と ができ る 或いはヽ 内側上部電極 3 8 をヽ 電極機能を有しない専用 のシャ ヮ ク ドに置き換える こ と も可能である。 また 、 上 記した実施形 では外側上部電極 3 6 を 1 つまたは単体の リ ング状 ¾極で構成したが 、 全体で V ング状に配置される複数 の電極で Ψ成する こ と ち可能である また 、 外側上部電極 3 6 の内径を非常に小さ く する構成や、 外側上部電極 3 6 を円 盤形状にする構成 採用可能である o またヽ ァプ V ケ —ショ ンによつては、 第 2 の高周波電源 9 0 を省 < こ とができ る。 本発明は 、 ブラズマェッチングに限らず、 プラズマ C V D 、 プラズマ酸化、 プラズマ窒化、 ス ノ^ッタ リ ングな ど 々 のプ ラズマ処理に適用可能 め る。 またヽ 本発明にねける被処理 基板は、 半導体クェノヽに限る ものではなく ヽ フラ ッ 卜ノヽ ° ノレ ディ ス プ レィ用の各種基板や、 フ ォ ト マスク 、 C D 板、 プ リ ン ト基板などであつても よい o

Claims

5 ョ SH 求 の 範 囲

1 . プラズマ処理方法であつてヽ

被処理基板を所定の処理ガス のプラズマに曝す工程と 、 flJ記プラズマによつて ¾ ΪΒ基板に所定のプラズマ処理を施 す工程と 、

を具備し 、 記 ¾板に対して肓 υ記プラズマの密度の空間分布 と m記プラズマ中のラ ジ力ノレの密度の空間分布と を独立に制 御して、 gd ^亇 の被処理面全体に亘つて所定の処理状態を 得る。

2 . プラズマ処理方法であつて 、

被処理基板が配置されたプラズマ生成空間内に所定の処理 ガスを供 し、 刖記処理ガスをプラズマ化するェ程と、

m記プラズマによつて前記基板に所定のプラズマ処理を施 す工程と 、

を具備し 、 HU言己基板に対向する対向部によつて、 m記 ¾板に 対して前記プラズマの密度の空間分布と m記ブラズマ中のラ ジ力ノレの密度の空間分布と を独立に制御して 、 m記基板の被 処理面全体に亘って所定の処理状態を得る。

3 . 5H求の範囲 2 に記載の方法におレ、て、

前記対向部は、 m記プラズマ密 /スの空間分布を制御するた めの第 1 及び第 2 の高周波放電領域と、 m記ラジカノレ密度の 空間分布を制御するための第 1 及び第 2 の処理ガス噴出領域 と を、 互いに独立した レイ ァ ゥ 卜で具備する

4 . 請求の範囲 3 に記載の方法において、

刖記基板の中心 通る垂線を中心とする半径方向において 前記対向部を周辺側の領域と 中心側の領域と に 2分割 して、 夫々前記第 1及び第 2 の高周波放電領域と し

前記第 2 の高周波放電領域内で、 記 向部を前記半径方 向で周辺側の領域と 中心側の領域と に 2分割 して 夫々 刖記 第 1 及び第 2 の処理ガス嘖出領域とする。

5 . 請求の範囲 4 に記載の方法に いて

lu記第 1 の高周波放電領域を刖記基板の外周端よ り あ半径 方向外側に配置する。

6 • sf 求の範囲 3 に 己 «の方法において 単一の高周波電源よ り 出力される高周波を所定の割合で分 割して目 U記第 1 の高周波放電領域と前記第 2 の高周波放電領 域と から放電させる

7 • 請求の範囲 3 に記載の方法において

単一の処理ガス供 ά 源よ り 送出される処理ガスを所定の割 で分割 して m 己 1 の処理ガス噴出領域と前記第 2 の処理 ガス噴出領域と カゝら噴出させる。

8 • ，青求の範囲 7 に記載の方法において

記第 1 及び第 2 の処理ガス噴出領域よ り 単位面積当た り 、

の流量を異な らせて 記処理ガスを嘖出させる。

9 • 求の範囲 3 に記載の方法において

m記処理ガスは複数のガスの混合ガスであ り 、 前記第 1 の 処 ガス噴出領域よ り n 記複数のガスを第 1 のガス混合比で 噴出させ、 前 の処理ガス噴出領域よ り 前記複数のガス を第 1 のガス混合比と異なる第 2 のガス混 α 比で嘖出させる。

1 0 • 5H求の範囲 1 載の方法におレ、て 前記 板の前記被処理面の各部における加工速度を、 主と して 記プラズマ密度の空間分布に従って制御し 、 前記被処 理面の各部における加工の選択性及び加工形状の一方または 双方を 、 主と して前記ラジカル密度の空間分布に従って制御 する

1 1 s

• P冃求の範囲 2 に記載の方法において、

m sd对向部は高周波が供給される高周波電極を具備する。

1 2 • 、空雰囲気を有する よ う に設定可能な処理容器内の ブラズマ生成空間で処理ガスをプラズマ化し、 前記プラズマ 生成空間内に配置された被処理基板に対して所定のプラズマ 処理を施すブラズマ処理装置であつて、

記基板に対して前記プラズマの密度の空間分布を制御す るためのプラズマ密度制御部と 、

記基板に対して前記プラズマ密度の空間分布から独立し て前記プラズマ中のラジカノレの密度の空間分布を制御するた めのラジ力ノレ 度制御部と、

を具備する o

1 3 • 求の範囲 1 2 に記載の装置において、

記基板と対向 して前記プラズマ生成空間 と接する対向部 が、 記プラズマ密度の空間分布を制御するための第 1 及び 第 2 の高周波放電領域と、 前記ラジ力ノレ密度の空間分布を制 御するための第 1 及び第 2 の処理ガス噴出領域と を互いに独 立したレィ ァゥ トで具備し、 前 己第 1 及び第 2 の高周波放電 領域は 記ブラズマ密度制御部に属 し、 前記第 1 及ぴ第 2 の 処理ガス 出領域は前記ラジカノレ密度制御部に属する。

1 4 . 請求の範囲 1 3 に記載の装置において、 刖 ηή &板の中心を通る垂線を中心とする半径方向において、 刖記 向部を周辺側の領域と 中心側の領域と に 2分割して、 夫々 刖記第 1及び第 2 の高周波放 領域と し、

r

nn 己第 2 の高周波放電領域内で 刖記对向部を前記半径方 向で周辺側の領域と 中心側の領域と に 2分割 して 、 夫々 J記 第 1 及び第 2 の処理ガス嘖出領域とする。

1 5 . 求の範囲 1 4 に記載の装置において、

BU記第 1 の高周波放電領域を前記基板の外周端よ り も半径 方向外側に配置する。

1 6 . 求の範囲 1 3 に記載の 置において、 m記処理ガスは複数のガス の混 π ガス であ り 、 目 U記第 1 の 処理ガス U賁出領域よ り 前記複数のガスを第 1 のガス混合比で 噴出させ 前記第 2 の処理ガス噴出領域よ り 前記複数のガス を第 1 のガス混合比と異なる第 2 のガス混合比で噴出させる。

1 7 . 求の範囲 1 3 に記載の装置において、

刖 BC 1 及び第 2 の高周波放電領域よ り 高周波電力を所定 の割合で m記プラズマ空間に向けて放電し

刖記第 1 及び第 2 の処理ガス嘖出領域よ り 前記処理ガスを 所定の割合で前記プラズマ空間に向けて嘖出する

1 8 . si求の範囲 1 7 に記載の装置において、

前記プラズマ密度制御部は、 一定周波数の高周波を出力す る高周波電源からの前記高周波を所定の割合で分割して前記 第 1 及び第 2 の高周波放電領域に伝送する高周波分配部を具 備し、 5 ί m 己フ ジカル密度制御部は、 処理ガス供給源からの前記処 理ガスを所定の割合で分割 して m記第 1及ぴ笛 2 の処理ガス 噴出領域に送る処理ガス分配部を具備する

1 9 . 請求の範囲 1 8 に記載の装置において 、

刖 IB ι¾周波分配部は、 ¾u記咼周波 源から 記笛 1 の高周 波放電領域までの第 1 の給電回路のィ ンピ一ダンス と、 iu記 高周波電源から前記第 2 の高周波放電領域までの笛 2 の給電 回路のィ ン ピーダンス と の、 一方または双方を可亦制御する ためのィ ン ピーダンス制御部を有する

2 0 . 請求の範囲 1 2 に記載の装置においてヽ

、

刖目 ti第 1 及び第 2 の高周波放電領域は、 互いに ¾気的に絶 縁された第 1及び第 2 の電極で夫々構成される

2 請求の範囲 2 0 に記載の装置において 、

、

m記第 1 及び第 2 の処理ガス嘖出領域は 、 記 2 の電極 に設け られた多数の処理ガス嘖出孔を有する