WO2004049420A1 - プラズマ処理装置及び方法 - Google Patents

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Akira Koshiishi
Jun Hirose
Masahiro Ogasawara
Taichi Hirano
Hiromitsu Sasaki
Tetsuo Yoshida
Michishige Saito
Hiroyuki Ishihara
Jun Ooyabu
Kohji Numata
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    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Definitions

  • the present invention particularly relates to semiconductor devices.
  • the processing gas can be fed into the plasma generation space from the inside of the ring.
  • a shahead which is capable of arranging a head to uniformly discharge processing gas from a number of gas outlets, is constituted by an electrode.
  • High frequency power supply The high frequency may be divided and supplied.
  • FIG. 14 is a diagram showing a variable capacitance-to-bottom self-bias voltage characteristic according to the second embodiment.
  • the processing gas from the common processing gas supply source 66 is supplied to the gas introduction chambers 62 and 64 at a predetermined flow rate ratio.
  • the gas supply pipe 6 from the processing gas supply source 66 is used.
  • 8 is branched into two on the way, connected to the gas introduction chambers 6264, and flow control valves 70a and 70b are arranged in the respective branch pipes 68a and 68b. Since the conductance of the flow path from the processing gas supply source 66 to the gas guide chambers 62, 64 is equal, adjustment of the flow control valves 70a-70b allows the two gas introduction chambers 6
  • the flow ratio of the processing gas to be supplied to 2 and 64 can be adjusted arbitrarily.
  • the gas supply pipe 68 is provided with a muff port 1: 3 controller (MFC) 72 and an open / close valve 74 Is done.
  • MFC controller
  • the exhaust device 84 is connected to the exhaust port 82 via the exhaust pipe 82.
  • the exhaust device 84 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can reduce the pressure of the plasma processing space in the chamber 10 to a predetermined degree of vacuum.
  • a gate knob 86 for opening and closing the loading / unloading port of the semiconductor wafer W is attached to the side wall of the chamber 10. 6
  • the high-frequency power source 2 is connected to the susceptor 16 as the lower electrode through the matching unit 88.
  • the plasma is generated in the glow discharge between the susceptor 16 and o.
  • the surface to be processed of the semiconductor device W is etched by radicals or ions generated by the plasma.
  • a third feature of the second embodiment is that, as shown in FIG. 15A relating to a low-pass filter 92 connected between the inner upper electrode 38 and the ground potential, Lono in the embodiment.
  • the filter 92 has a variable resistor 93 and a coil 95 connected in series.
  • the filter 92 does not pass the high frequency (60 MHz) for generating plasma, and has the high frequency (2 MHz) for noise. z) It is constructed to pass the following AC frequency and DC. Lono.
  • the filter 92 By adjusting the resistance value R 93 of the variable resistor 93 variably, the DC potential of the inner upper electrode 38 or the self-bias voltage can be obtained.
  • etching depth is the depth of the hole formed in the SiO 2 film during the etching time (120 seconds). It corresponds to the switching speed.

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Abstract

プラズマ処理装置は、真空雰囲気を有するように設定可能な処理容器（１０）を含む。処理容器（１０）内に配置される被処理基板（Ｗ）と対向するように上部電極（３６、３８）が配置される。上部電極（３６）に周回方向で連続的に接続された第１の筒状導電部材（５０）を有する給電部が、第１の高周波電源（５２）からの第１の高周波を、上部電極（３６）に供給する。

Description

プラズマ処理 ¾置及び方法
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、 特に高 )岡{=>}波を電極に供給してプラズマを生成する方式のブラ ズマ処理技術に関する。 本発明は、 特に、 半導体デバイ スを 明
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 田
関する で、 半導体処理と は、 半導体ウェハや L C D
(Liqui d crystal disp l ay)や F P D ( F lat P anel D i sp lay) 用のガ ラ ス基板などの被処理基板上に半 体層ヽ 絶 ί像層、 导 ¾1層な どを所定のパターンで形成する こ 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 される配線ヽ ¾ 極な どを含む構造物を製造するために実施される種々 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 TP- セスに けるェッチン 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である。
一般に、 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 （半導体ウエノヽヽ ガラス基板な ど ) が載置される 。 上部 ¾ 極及び Zまたは下部電極に魁 A を介 して高 BJ波電圧が供給 される。 これと 同時に、 上部電極に設けたシャ 一 へッ ドょ り 処理ガスが嘖射される。 上部 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 、 電子と処理ガス との衝突 電離によってプラズマが発生する o そ して プラズマ中の中 性ラジカルゃィォンなどによつて基板表面に所定の微細加ェ が施される。 なお ヽ こで、 両電極はコ ン 7*ンサと して作用 する。
, _~■、、
最近では 、 製造プ πセスにおける了ザィ ンル一ルの微細化 につれてヽ プラズマ処理には 、 低圧下で高密度プラズマを生 成する こ と が要求されている 。 このため、 上記のよ な容量 結合型の平行平板プラズマ処理装置では、 上部電極に対 して 従来 （一般に 2 7 M H Z 以下） よ り ち格段に高い高周波数領 域 （例えば 5 0 M H z 以上 ) の高周波を供給する よ になつ てき ている 。 し力 しなが らヽ 上部電極に供給す 闽波の周 波数が高 < なる と、 高周波電源 ら 電棒を通つて電極背面 に供給される高周波がヽ 表皮効果によ り 電極表面を伝わつて 電極下面 (プラズマ接触面 ) の中心部に集中する o のため、 電極下面の中心部の電界強度が外周部の電界強度よ り あ高く な り 、 生成されるプラズマの密度も電極中心部の方が電極外 周部よ り 高く なる。 更にヽ プラズマが半径方向で高密度空間 から低密度空間へ拡散するため、 プラズマ密度はますます電 極中心部で相対的に高 < 極外周部で相対的に低い分布にな 。
こ の問題を解消するため 、 _t ¾極の下面中心部を高抵抗 部材で構成する ものが知られている (例えば、 特開 2 0 0 0 - 3 2 3 4 5 6 号公報参照 、
) の技法では、 上部 極の下 面中央部を高抵抗部材で構成しヽ そこでよ り 多く の高周波電 カをジユール熱と して消費させる 。 これによ り 、 上部電極の 下面 （プラズマ接触面） の 界強度を電極外周部よ り あ電極 中心部で相対的に低下させ 、 上記のよ う なプラズマ密度の不 均一性をネ甫正する。
しかしなが ら、 上記のよ に上部電極の下面中心部を高抵 抗部材で構成する ものにおいては 、 ジ ノレ熱による高周波 電力の消費 （エネルギー損失） が多く なる可能性がある。 た、 上部電極に対する給電ラィ ンを構成する給電棒な どの誘 導性リ ァク タ ンス成分の影響がヽ R F周波数を高く する ほど 大き く なる。 このため、 給電ラィ ンないし上部電極の不定な 箇所で共振ポイ ン ト を生じさせヽ その共振ポイ ン ト付近で異 常に大き な電流が流れて しま ラ 可能性も出て く る。.
また 、 最近のプラ ズマ処理 置では、 上部電極が多数のガ ス通気孔を有し、 これらの 孔から処理ガスを下部電極側 に向けて噴射するいわゆるシャ V ッ ドを兼ねる - と が多 、。 この よ う なシャ ワ ッ ド、兼用型の上部電極はヽ プラズ マ力 らのイ オンのァタ ック を受けてス ノヽ。ッタ されるため、 消 耗品 と して扱われている。 特 ί' ガス通気孔の吐出 口 （角 部） が電界を集中させるためスパッタ されやすい。 ガス吐出 口が削られる と、 ガスがラ パ状に広がる よ う にな り 、 ブラ ズマを安定に生成する こ と ができない。 このため、 ガス吐出 口のスパッタ進行度 （広が り 合） が電極寿命の指 ITT:と なつ ている 。 このよ う なシャ ヮ へ V ド構造の上部電極にめって は、 上記のよ う にプラズマの高密度化を図ろ う とする と 、 電 極寿命がますます短く なる可能性がある。
発明の開示
本発明の 目的は、 上部電極に供給する.高周波の伝送効率を 向上させるプラズマ処理装置及び方法を提供する こ と にある。
本発明の別の 目的は、 プラズマ密度の均一化を容易に実現 でき る よ う に したプラズマ処理装置及び方法を提供する こ と にある。
本発明の第 1 の視点は、 プラズマ処理装置であって、 真空雰囲気を有する よ う に設定可能な処理容器と、
前記処理容器内で所定位置に配置される被処理基板と対向 する よ う に配置された上部電極と 、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、 第 1 の高周波を出力する第 1 の高周波電源と、
前記上部電極に周回方向で実質的に連続的に接続された第
1 の筒状導電部材を具備し、 前記第 1 の高周波電源からの前 記第 1 の高周波を前記上部電極に供給する給電部と、
を具備する。
本発明の第 2 の視点は、 プラズマ処理方法であって、 真空雰囲気を有する よ う に設定可能な処理容器内で所定位 置に被処理基板を配置する工程と、
前記処理容器内で前記基板と対向する よ う に配置された上 部電極に、 前記上部電極に周回方向で実質上連続的に接続さ れた第 1 の筒状導電部材を具備する給電部を介して、 高周波 電源からの高周波を供給する工程と、 前記上部電極 刖記高周波を供給するの と dth、にヽ 記処理 容器内に所定の処理ガスを供給し 、 tw記上部 極の直下付近 で前記処理ガスをプラズマ化する工程と、
前記プラズマを拡散させなが ら前記プラズマによつて刖 S己 基板に所定のプラズマ処理を施す工程と、
を具備する
上述の第 1 及び笛 2 の視点によれば、 高周波電源からの高 周波が第 1 の筒状導 部材を介して周回方向の全域から上部 電極に供給されヽ 上部電極の直下でプラズマが生成され 0 。 生成されたプラズマは主に内側または中心側に拡散される こ と によ り プラズマの密度が半径方向で均一化される このよ う に して得られたプラズマによ り 、 上部電極と対向する基板 の被処理面に所定の処理が施される。 基板に対する上部電極 のサイズ及び距離間 、 ブラズマ生成率等を適宜調整する こ と によって 、 プラズマ密度の均一化をはかる とがでさ る。 上部電極の材質はヽ 高周波電源からの高周波 圧に対して 電圧降下または 力損失の小さい低抵抗の導電体または半導 体が好ま しレ、 またヽ 上部電極の構造は、 好適にはジ ング形 状に配置される 1 つまたは複数の電極からなる こ とがでさ、 特に 1 つの V ング形電極で構成するのが好ま しレ、
上記のよ う に上部電極を リ ング形に構成する場合はヽ リ ン グ内側カゝらプラズマ生成空間内に処理ガスを送り 込む とが でき る。 好適にはヽ 処理ガスを多数のガス噴出孔から均一に 噴出するシャ V へク ドを配置する こ とがでさ る のシャ フー へッ ド-を電極で構成し、 この内側の電極にも高周波電源 力 らの高周波を分割供給しても よい。
第 1 の筒状導電部材の半径方向外側に、 グラ ン ド、電位に接 れ こ第 2 の筒状導電部材を配置する こ とがで * - さ の 口 ヽ 1 及び第 2 の筒状導電部材によ り 、 前者を導波路と する同軸線路が形成される。 この同軸線路においては、 高周 波電源から上部電極への電力伝送効率を極大化する つ X.で 第 1 の筒状導電部材の半径に対する第 2 の筒状導電部材の半 径の比を 、 1 . 2 〜 2 - 0 の範囲内に設定するのが好ま し <
1 . 5 〜 1 . 7 の範囲内に設定するのが更に好ま しい。 な 第 2 の筒状導電部材は処理容器と一体に構 - 成する とがでさ w 。
上部電極は、 処理ガスを供給するシャ ヮ一 、ソ ド、を包囲 し 且つシャ フ一へッ ドの下面よ り も下方に突出する突出部を 用す。 と ができ る。 > - の上部電極における突出部によ り プ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 を与える こ と によ り プラズマを閉 じ込めて 、 プラズ 密度の 向上化と均 化を効果的に実現する こ とができ る 特に 上 部電極に ける突出部の突出量と半径方向における基板との 相対位置関係は、 ブラズマ密度の空間分布特性を左右する重 要なフ ァ ク タ と なる。 好ま しく は、 シャ ヮ へッ ド、の下面に 対する、 突出部の下方への突出量は 2 5 m m以下に βΧ疋され よ 好ま しく は 突出部の内径部分は 、 基板の外周端 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。
上部電極の下にシール ド部材を設ける こ とができ る。 上記 のよ う に上部電極に突出部を設ける場合は、 この突出部の下 面を覆う よ う にシール ド部材を配置する こ とがでさ る o この シ一ノレ ド、部材によれば、 プラズマ生成空間の外側で第 1 の上 部電極付近の高周波放電路を遮断または封印 して 、 その直下 におけるプラズマ生成を抑制する こ と が可能と なる ο れに よ り 、 プラズマを基板直上に閉 じ込める効果を一層高め られ る と共に 、 処理容器への不所望な重合膜の堆積を効果的に防 止できる o
上述の第 1 及び第 2 の視点のある態様によれば 、 上部電極 に供給するプラズマ生成用高周波の伝送効率を向上させる こ と力 Sでさ る。 別の態様によれば、 高周波エネルギ の損失を 少な く してプラズマ密度の均一化を容易に実現でさ る o 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 図示のプラズマェッチング装置の-要部を示す 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 の実施形態における電界強度バラ 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バラ 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電子密度の 空間分布特性を示す図。 図 7 A及び図 7 B は、 第 1 の実施形態におけるエツチング レ一 卜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エツチン 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ツチング レ一 卜 の空間分布特性を示す図
図 1 O A及び図 1 0 B は、 第 2 の実施形態におけるエッチ ングレ一 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ヤノヽ0シタ ンス ー 内側投入電力特性を示す図。
図 1 2 は、 第 2 の実施形態に 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、 第 2 の実施形態に 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、 第 2 の実施形態で られる可変キヤパシタ ンス 一ボ 卜ム 自 己バイアス電圧特性を示す図
図 1 5 A及び図 1 5 Bは、 第 2 の実施形態における ロ ーパ ス フィルタ の回路構成を示す図
図 1 6 は、 第 2 の実施形態に ける 口一パスフ ィルタ内の 抵抗の作用を示す図。
図 1 7 は、 第 2 の実施形態における 口一ノヽ0ス フ ィルタ内の 抵抗値の最適範囲を示す図。
図 1 8 は、 第 2 の実施形態に係るブ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 突出部の内径及ぴ突出量をパラ メ ータ とする電子密度空間分 布特性を示す図。
図 2 O A及び図 2 0 B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 ——次元パラメ 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 入パワー比をパラ メ一タ 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 ス流量比をパラ 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/周辺ガス流量比 をノヽ °ラ メ ータ とする A r ラシ力ル密度の空間分布特性を示す 0 図 2 8 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 N 2 ラジ力 /レ密度の空間分布特性を示す 図 o
図 2 9 は 、 第 5 の実施形態における 中心 周辺ガス流量比 を ラメ 一タ 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 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 レーシヨ 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。
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ぴ測：定データ を示す図。 図 3 4 は 、 プラズマ密度分布及びラジカ ル密度分布の 2系 統独 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。 なわ 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 ムにのみ行 Ό。
(第 1 の実施形態）
図 1 は 、 本発明の第 1 の実施形態に係る-プラズマェ ッチン グ衣置を示す縦断面図である。 こ のプラズマエツチング装置 は 、 容 -曰ー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。 この装置は、 例えば表面がアルマイ ト処理 （陽極 酸化処理） さ れたアルミ ニ ゥ 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 ンノ^ 1 0 は保安接地 れ ό。 チャ ンバ 1 0 の底部には セラ ミ y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 、 、 - ク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 ¾極を構成 し 、 この上 に被処理基板と して例えば半導体ゥェノヽ Wが載置される。
サセプタ 1 6 の上面にはヽ 半導体クェハ 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。 静電チヤ 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 トの間に挟み込んだものである 電極 2 0 には直流電 源 2 2が電 的 Vし接 される 直流電源 2 2 力 らの直流電圧 によ り 、 半導体ウェハ がク一口 ン力で静電チヤ ク ク 1 8 に 吸着保持される 。 静電チャ クク 1 8 の周囲でサセプタ 1 6 の 上面には、 ェッチングの均一性を向上させるため 、 例えばシ リ コ ン力 らなる フォー力ス V ング 2 4 が配置される 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 なる円筒状の内壁部材 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 一ユニッ ト （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。 冷媒の温度に よってサセプタ 1 6 上の半導体ウェハ Wの処理温度を制御で き る。 更に、 伝熱ガス供給機構 （図示せず） からの伝熱ガス 2 例 ば H e ガスが 、 ガス供給ラィ ン 3 2 を介して静電テャ ッ ク 1 8 の上面と半導体クエ ノ、 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。 両電極 1 6 、 3 4 の間の空間は プラズマ生成空間である 。 上部電極 3 4 はヽ サセプタ (下部 電極 ) 1 6 上の半導体クエ ノ、 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 ドーナツ形状の外側 （ 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 ンデンサのキヤ ノ、。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。 3 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及ぴ給電筒 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る。 整 合器 4 4 は、 高周波電源 5 2 の内部 （または出力） イ ンピー ダンスに負荷イ ンピーダンス を整合させるためのものである。 整合器 4 4 は、 チャ ンパ 1 0 内にプラズマが生成される時、 高周波電源 5 2 の出カイ ンピーダンス と負荷ィ ンピーダンス 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 の上端に接続される。
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。 給電 筒 5 0 の下端は、 周回方向で連続的に外側上部電極 3 6 に接 続される。 給電筒 5 0 の上端は、 コネク タ 4 8 によって上部 給電棒 4 6 の下端部に電気的に接続される。 給電筒 5 0 の外 側では、 チャ ンパ 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。 かかる構成においては、 コネク タ 4 8 からみた負荷回路において、 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、 前者 （ 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、 多数のガス通気 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。 電極板 5 6 は、 例えば S i S i Cな どの半導体材料からな り 、 電極支持体 5 8 は、 導電 材料例えば表面がアルマイ ト処理されたアルミ ニウムからな る。 電極支持体 5 8 の内部には、 例えば O リ ングからなる環 状隔壁部材 6 0 で分割された 2 つのガス導入室、 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 。 中心 ガス導入室 6 2 とその下面 Ϊ Pスけ られる多数のガス噴出孔 5
6 a とで中心シャ ヮ一へ ドが構成される 。 周辺ガス導入室
6 4 とその下面に設け られる多数のガス噴出孔 5 D a とで周 辺シャ ワーへク 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 リ 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 岐してガス導入室 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 からガス導人室 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 、 両ガス導入室 6 2 、 6 4 に供給する処理ガスの流量 比を任意に調整でき る なお 、 ガス供給管 6 8 にはマス フ口 一 ： 3 ン 卜 ロ ーラ ( M F C ) 7 2及び開閉バルブ 7 4が配置さ れる。
このよ う 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 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 極中心部のガス通気孔 5 6 a つ 5 ま り 中心シャ ヮ一へク ドょ り 噴出されるガスの流量 F c と ヽ 周辺ガス導入室 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 ヮ一へッ ドょ 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 ヮ一へッ ド及び周辺シャ ヮ一へッ ドょ 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 ワーへッ ド及び周辺シャ ワーへッ 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 の霉極支持体 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、 キヤパシタ ンス を可変調整でき 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 ト （図示せず） を設け ても よい。 この冷媒室または冷却ジャケッ ト に、 外部のチラ 一ュニッ トから冷媒を供給する こ と によ り 、 電極の温度を制 御で 3 0。
チヤ ンノ 1 0 の底部には排気口 8 0 が設け られ、 排 P 8
0 に排気管 8 2 を介して排気装置 8 4 が接続される。 排 5 装 置 8 4 は、 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ェハ Wの搬 入出口 を開閉するゲ一 ト ノ ルブ 8 6 が取り 付け られる 6 この実施形態のプラズマェ チング 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 2 の高周波電源
9 0 が電気的に接続される ο 2 の高周波 源 9 0 は 、 2〜
2 7 M H z の範囲内の周波数ヽ 例えば 2 M H z の高周波電圧 を出力する 。 整合器 8 8 は 、 高周波電源 9 0 の内部 (または 出力） イ ン ピ一ダンスに負荷 ン ピ一ダンスを整合させるた めのものである 。 整 Π器 8 8 は 、 チャンノ 1 0 内にプラズマ が生成される時ヽ r¾周波電源 9 0 の内部ィ ンピ一ダンス と負 荷イ ン ピーダンスが見かけ上一致する よ う に機能する
內側上部電極 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の高周波電源 9 8 力 らの 高周波 （ 2 M H z ) をグラ ン ド、へ通すための P一パス フ イ スレ タ （ L P F ) 9 2 が電気的に接 e れる。 ―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 タで構成される 。 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 からの高周波 （ 6 0 M H z ) をグラ ン ドへ通すためのノヽィパ ス フ イ ノレタ ( H P F ) 9 4 が電気的に される o
こ のプラズマェッチング装置レおいて、 ェッチングを行う には、 先ずゲー トバルブ 8 6 を開状態に して加ェ対象の半導 体ウェハ wをチャンパ 1 0 内に搬入して、 サセプタ 1 6 の上 に載置する 。 そ してヽ 処理ガス供給源 6 6 よ り ェクチングガ ス （一般に混合ガス ) を所定の流量及び流 比でガス道入室 7
6 2 、 6 4 に導入し、 排気装置 8 4 によ り チャ ンバ 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 ブラズマ生成用の高周波 （ 6 0 MH z ) を所定のパヮ で上 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 MH 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 チ 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 ヽ 3
8 ) とサセプタ 1 6 間のグロ一放電中でプラズマ化する o こ のプラズマで生成される ラジカルやイ オンによつて半導体ゥ 工ノヽ Wの被処理面がエッチングされる。
·>- のプラズマエッチング装置では、 上部電極 3 4 に対して 高い周波数領域 （イ オンが動けない 5 〜 1 0 M H z 以上 ) の 高周波を供給する。 これによ り 、 プラズマを好ま しい解離状 態で高密度化し、 よ り 低圧の条件下でも高密度プラズマを形 成する こ とができる。
また、 上部電極 3 4 において、 半導体ウェハ Wと真正面に 対向する内側上部電極 3 8 はシャ ワーへッ ド兼用型をな しヽ 中心シャ ワーヘッ ド （ 6 2、 5 6 a ) と周辺シャ ヮ一へク ド、
( 6 4、 5 6 a ) と でガス吐出流量の比率を任意 Ιί R¾J整でき る。 このため、 ガス分子またはラジカル密度の空間分 を半 径方向で制御し、 ラ ジカルベースによ るエツチング特性の空 間的な分布特性を任意に制御する こ と ができ る。 一方、 上部 極 3 4 においては、 後述する よ う に、 プラズ 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 極 3 8 を副 と し 、 両高周波電極 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。 このためヽ プラズマ密度の空間分 を半径方向で制御 し、 反 応性ィォンェ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
でヽ 重要なこ と は 、 ブラズマ密度空間分布の制御が、 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 o 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 ¾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 ラジカル密度空間分布 の制御はヽ 中心シャ ヮ一ヘッ ド （ 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ
Ή · "~へ V 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 こ と によって行われ
O。
つま ヽ 中心シャ ヮ一ヘッ ド、 ( 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ ヮ · ~へッ 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 との間で電界強虎のバ ラ ンスを変 てあ、 内側上部電極 3 8 内 （同一エ リ ア内） の 中心シャ フ ―へッ ド、 ( 6 2 、 5 6 a ) と周辺シャ ワーへッ ド
( 6 4 ヽ 5 6 a ) と の間のラジカル生成量ない し密度のノ ラ
·
ンス にはさ ほど影響しない。 このよ つ に、 プラズマ密度の空 間分布と ラジ力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 ο
また -
、 のプラズマエッチング装置はゝ 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 0 この方式による と、 シャ フ を兼ねる内側上部電極 3 8 が受けるプラズマ のィォンからのァタ ックが少ない - のため、 交換部 P
OPであ 極板 5 6 のガス吐出口 5 6 a のスノ タ進行度を効果的 に抑制し、 極板 5 6 の寿命を大幅に延ばすこ とができ る。 一方 、 外側上部電極 3 6 は、 電界の集中するガス吐出 Π を有 していない のため、 イオンのァタ クク は少な く 、 内側上 部電極 3 8 の代わり に電極寿命が短 < なる よ う なこ と はない 図 2 は、 先に述 たよ う に、 このプラズマエツチング装置 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 o 図 2 中ヽ 内側上部電極 3 8 のシャ V 一 へッ ド部 ( 5 6 ヽ 6 2 、 6 4 ) の構造を省略している 0 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 路図である o 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、 ネク タ 4 8 からみた 負荷回路に 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 r J 0 と する同軸線路が形成さ る。 で、 給電筒 5 0 の半径 (外 径） を a 0 ヽ 円筒状接地導体 1 0 a の半径を b とする とヽ 11 ~ 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 る。
一方、 コネク タ 4 8 か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 路の特性ィ ンピーダンス またはィ ンダク タ ンス L i は下記の 式 ( 2 ) で近似でき る。
L； = K · I n ( b / a ； ) —— —— （ 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 Q 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 】 。 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 Ρ。 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 Q 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 2 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 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 a 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 Z a Q ) 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 の電力伝送タカ率を向 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 ヽ 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。
この実施形態では、 プラズマ密度の空間分布を任 fe、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 it極 3
8側への投入電力 P i ) と の比率つま り バラ ンス を調 する ための手段と して、 下部給電棒 7 6 の途中に可変コン了 ンサ
7 8 を挿入 している。 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 によ り 、 内側導波路 J i のイ ンピ一ダンス またはリ アク タ ンスを増減させ、 外側導波路 J 。 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 Q (外側投入電力 P Q ) と 内側電界強 度 E i (内側投入電力 P i ) と の比率を調整する こ と ができ 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 直下におけるシースィ ンピ 一ダンス のキャパシタ ンス を C p i と仮定 （擬制） してレ、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、。シタ ンス C 4 Q は、 可変コ ン了 ンサ 7 8 のキャ パシタ ンス C 78 と組み合わさ って上記のよ う な外側 電界強度 E。 （外側投入電力 P c ) 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 40 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 のキャパシタ 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、 円板形状の内側上部電極 3 8 の半径を 1 0 0 m m、 リ ング形状の外側上部電極 3 6 の内側半径及び外 側半径を夫々 1 0 l m m、 1 4 l mmに選んだ。 この場合、 半導体ウェハ Wの面積 （ 3 1 4 c m2 ) に対して、 内側上部 電極 3 8 の面積は 3 1 4 c m2 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 m2 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 ノ 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 i 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 Ό に 、 可変コ ンデンサ 7 8 のキヤノヽ0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 E 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 o なお、 C 7 8 = 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 のキャパシタ ンス C 7 S 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。 と 内側電界強度 E i の比率 E i / ' E 0 を 高く する方向に制御でき る。
こ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、 整合器 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 ァク 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 mr、味す ih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 ズマエッチング装置において得られる電子密度分布特性及び ェッチングレー ト分布特性の一例 （実験データ ) を示す。 こ の実験では、 図 4及ぴ図 5 の電界強度分布特性と 同様に、 可 変コ ンデンサ 7 8 のキャパシタ ンス C 78 をノヽ0ラメ ータ と した。 そ して、 プラズマ吸収プロ プ （ P A P ) を用レ、て半径方向 の各位置における電子密度を測定した よ 、 半導体ウェハ 上のシリ コ ン酸化膜をエツチングして半径方向の各ウェハ位 置におけるエッチング速度を測定した 。 こ の実験でも、 内側 上部電極 3 8 の半径を 1 0 0 m m、 外側上部電極 3 6 の内側 半径及ぴ外側半径を夫々 1 0 1 m mヽ 1 4 1 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 エ ノヽ口径 = 2 0 0 m m
チャ ンノ 内の圧力 = 1 5 m Torr
温度 （上部電極/チヤ ンバ側壁 /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 一部/エ ツ ジ 部） = 1 5 2 5 Torr
上部及び下部電極間距離 = 5 0 m m
プロ セ ス ガス （ C 5 F 8 / K X / O 2 ) =流量 2 0 ノ 3
8 0 , 2 0 sccm
高周波電力 （ 6 0 M H Z / 2 M H z ) = 2 2 0 0 W/ 1
5 0 0 W ( C 78= 5 0 0 p F 、 1 0 0 0 p F ) 、 1 8 0 0 W
( c 78= 1 2 0 p F )
図 6 A及び図 6 B において 、 可変コ ンデンサ 7 8 のキヤノ シタ ンス C 7 S を 1 22 00 Pp 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 E 0 を高めに選んだ場合で ある 。 この場合、 電極中 最大で、 半径方向外側にい く ほ ど単調に減少する よ 密度つま り プラズマ密度の 分布特性を得る こ と がで の場合、 主プラズマ生成部 である外側上部電極 3 6 おけるプラズマ生成率と、 副プラズマ生成部である 電極 3 8 の直下におけるプ ラズマ生成率と の差をプ 拡散率が上回って、 全方向 から集ま る 中心部のプラ が周 り よ り も相対的に高く なる もの と考えられる
一方、 キャパシタ ンス 7 8 を 1 0 0 0 p F に選んだ時は、 外側電界強度 E。 と 内側' 界強度 E i と の比率 E i Z E o を低 めに選んだ場合である の場合、 半径方向でウェハの内側 よ り も外側の位置 （中心 ら 1 4 0 m mの位置付近） で電子 密度を極大化させ、 ゥェ の内側 ( 0 〜 ： L 0 0 m m ) ではほ ぼ均一な電子密度分 を る - とができ る。 これは、 内側上 部電極 3 8 の直下に け プラズマ生成率の増大によ って半 径 JJ向外側への拡散が強 るため と考え られる。 いずれに し ても 、 可変コンデンサ 7 のキャパシタ ンス C 78 を適当な範 囲内で細かく 可変調整す こ と によ り 、 電子密度つま り ブラ ズマ密度の空間分布特性性を自在且つ精細に制御でき 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 、 供給しない場合 （図 6 B ) と比較 し て、 各位置の電子密度ががある程度 大する こ と と、 分布バタ
―ンはほと んど変わらな 図 7 A及び図 7 B の実験データによればヽ 可変 ンデンサ
7 8 のキヤ ノヽ0シタ ンス C 78 を可変 整する とでヽ 図 6 A及 び図 6 B の電子密度空間分布特性に対応するパタ ンのエツ チングレ一 ト空間分布特性が得られる 。 即ち 可変 ンデン サ 7 8 のキヤノヽ。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 、 ウェハ面内のェクチングレ一 卜空間分布 特性 白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ェクチング装置では 、 SL したよ う に内側上部電極 3 6 のシャ V ' ~へク 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 がでさ る 。 この機能によ り 、 ラ ジ力ルベ一スでェ Vチングレ 一 ト空間分布特性の制御を併せて行う こ と 可能である
(第 2 の実施形態）
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 1 実施形態 の装置 (図 1 ) における 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ある
第 2 の実施形態における特徴の一つは、 高 J闽i=tJ波電源 5 2 力 らの高 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 5 0 に鎳物を用いる構-成である。 の鏡物の材質は 導電性と加ェ性に優れた金属が好ま し < 、 例 ばァルミ ニゥ ムでよい 。 铸物の利点の一つはコス 卜が低いこ と であ り 、 板 材製の のと比べて 1 / 7 以下の ス ト に抑える こ とができ る。 別の利点と して、 鎳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 o 更に、 給電筒 5 0 を鎊物で構成しても、 高周波伝送効率が 低下する こ と はない。 即ち、 図 9 A (铸物） 、 図 9 B (板） 及ぴ図 1 O A (錡物） 、 図 1 0 B (板） の実験データに示す よ う に、 給電筒 5 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及ぴ図 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 O 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/チャ ンバ側壁 Z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 J F 8 / A r / O 2 ) 流量 3 0 / 7 5 0 / 5 0 sccm
高周波電力 （ 6 0 M H z _ 2 MH 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 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。 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 におけるキヤ ノ 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 7S< 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 —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 o L i はコ ンデンサ 7 8 の リ アク タ ンス 1 Z ω C 78 よ り も常に大きい絶対値を と る こ と から、 内側導波路 J ; 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 ！1 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 Z co L a と キ ャパシタ ンス C 40 のサセプタ ンス ω C 40 と が相殺して零にな る時、 つま り l Z co L a : :!^ ( co L i — l Z oo C ?^ = 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プ 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 0 のイ ンダク タ ンス L 0 を省いている。 こ の等価回路にイ ンダク タ ンス L。 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 3 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 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。 こ う して、 給電棒 7 6 の回 り に導体部材 1 0 0 を設ける こ と で、 給電棒 7 6 回 り の正味の磁束発生量を低減してイ 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べ て配置する構造であつても 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 な内部の埋まつたブロ ック体 構造の方がよ り 大さなイ ンダク タ ンス低減効果を得る こ とが でき る。 導体材料 1 0 0 の容積は大さいほど好ま しく 、 理想 的には給電筒 5 0 内側の空間を埋め尽 < 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 とで囲まれる空 間の 1 1 0 〜 1 / 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 材料でよ < 、 例えば アルミ ニ ウムの铸物でも よい。 なおヽ 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 などと電気的に 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ータで示す。 図 1 4 におい て、 特性曲線 B ' はこの実施形態の装置構造で得られたもの であ り ヽ 特性曲線 A は導体部材 1 0 0 を設けない装置構造 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プラズマ装置では、 上部電 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 < 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 ァス周波数の V p p が低く なる とい う 関 係がある の関係から、 可変コ ンデンサ 7 8 のパリ コ ンス テ ップ値 (キャノ シタ ンス C 78 の値に比例する制御量） を可 変 して各ステ ップ値で得られる V p p の測定値をプロ ッ ト 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 ， から実証される よ う に、 この実施形態に よればヽ 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前で可及 的に高レ、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 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 ーパス 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 はヽ 可変抵抗器 9 3 と コイル 9 5 と を直列 接続してな り 、 ブラズマ生成用の高周波 （ 6 0 M H z ) を通 さずヽ 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 1 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 こ 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 d cを調整できる。
よ り詳細には、 図 1 6 に示すよ う に 、 抵 几器 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 （ダラ ン ド、電位に近づく ) 。 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 o。 ち つ と も、 直流電位 V d e が高く な り すぎる と （通常は ― 1 5 0 V よ り あ 高く なる と） 、 ブ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 、 直流電位 V dc が低く な り すぎる と （通常は ― 4 5 0 Vよ り 低 < なる と） 、 内側上 部電極 3 8 へのィォンのアタ ック が強 < 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 に 、 直流電位 V dc に は上記のよ う な異常放電及ぴ電極消耗のいずれも防止ないし 抑制でき る適性範囲 (一 4 5 0 V〜一 1 5 0 V ) があ り 、 こ の適性範囲に対応する抵抗値 R 93 の範囲 ( 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 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、 バ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 した状態でボル ト （図示せ ず） などによ り 第 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、 3 6 Bの間には、 熱コ ンダ ク タ ンスを高めるための部材 1 0 2 と して、 シリ コーンラバ 一シー トな どが設け られる。 また、 両電極部材 3 6 A、 3 6 B の接触面をテフ ロ ン （商品名） でコーティ 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、 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定し、 ひいてはプラズマ密度の空間分布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及ぴ内径
(直径） Φ をノ ラメ 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プ
( P A P ) を用いて半径方向の各位置にねける電子密度を測 定した。 7 しヽ 半導体ウエノヽの 口径を 3 0 0 m mと した。 主たるパラ メ ータ Φ 、 Hは、 図 1 9 Aの実験例では Φ = 3 2
9 rti m、 H = 1 5 m mヽ 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ヽ
H = 2 0 m m、 図 1 9 Dの実験例では Φ = 3 4 9 mm 、 H =
2 0 mm 、 図 1 9 E の実験例では Φ = 3 5 9 m m、 H = 2 5 m mと し よ 7"— 副次的なパラ メ タ と して、 内側投入電 力 P i と外側投入電力 P Q の比率 P i / P 0 ( R Fノヽ °ヮ 比） を （ 3 0 / 7 0 ) ( 2 7 / 7 3 ) 、 ( 2 0 / 8 0 ) s ( 1
4 / 8 6 ) の 4通 り に選ん 7こ 。
図 1 9 Α〜図 1 9 Eの実験データ に いて、 電子密度の急 激に ド口 ップする変曲点 Fが、 外側上部電極 3 6 における突 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 移励し 、 突出部 3 6 Bの突出量 Hを大さ く する ほど上がる 理想的な特性は、 曲点 Fがウェハェクジ位置 （ 1 5 0 m m 位置） の真上に位置し、 且つ中心部側との フ ラ ッ 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ヽ rf = 2 0 m m) 、 特に R Fパ ヮー比 P i ノ P。 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、 Ηを二次元パラメ ータ とする電子密度空 間分布の トータル均一性 U τ 及びエッジ均一性 U Ε の特性を 示す。 こ こで、 トータル均一性 U T と は、 図 2 0 B に示すよ う に、 ウェハ中心位置 （ R。 ） か ら ウェハエ ッ ジ位置 （ R 1 50 ) までの半径方向全区間の面内均一性である。 また、 ェ ッジ均一性 U E は、 ウェハエッジ付近の領域例えば半径 1 3 O m mの位置 （ R 13。 ） から ウェハエ ッ ジ位置 （ R 1 50 ) ま での区間における面内均一性である。
図 2 O Aの特性に示すよ う に、 突出部 3 6 B の突出量 Hは ト一タル均一性 u τ を大き く 左右し ェッジ均 性 U E に対 して も大き な影響力を有する。 -方、 突出部 3 6 B の内径
(直径） Φは、 ェッジ均一性 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 o 総し 、 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 < 、 特に 2 0 m m付近に設定する のが最も好ま しレ、 o よ /し、 突出部 3 6 B の內径 （直径） Φは、 3 4 8 m m 3 6 0 m mの範囲内 HX 定するのが好ま しく 、 特に 3 4 9 m m付近に設疋するのが最 も好ま しい。 なお 、 Φ = 3 4 8 m m 3 6 0 m mは、 突出部
3 6 Bカ ウエノヽのエッジよ り も半径方向外側に 2 4 m 〜 3
0 m m離れた位置に配置される と を意味する ο
重要なこ と は、 外側上部電極 3 6 の突出部 3 6 Bはヽ ブラ ズマ生成空間に対して周辺側から半径方向内向さの電界を与 える こ と によ り プラズマを閉 じ込める作用を奏する点である。 このこ と 力 ら、 突出部 3 6 B は 、 プラズマ密度空間分布特性 の均 性を図る にはゥェノヽのェッジよ り も半径方向外側に位 置する · - 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， の幅に選んでよい
(第 3 の実施形態）
図 2 1 は 、 本発明の第 3 の実施形態に係るブラズマェッチ 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 5し笛 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 ル 部材 1 0 4 は 例えば表面をァルマイ 卜処理され たァル 二 ゥム板力ゝらな り 、 処理容器 1 0 の側壁に物理的且 つ電 的に結合される。 シ ―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ラ 。 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 - o の突出部の突出量 H及び内径
Φは上記第 2実施形態と 様の数値条件で 定する こ とがで き る 0
シ ル ド、部材 1 0 4 の機能は 、 外側上部 m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 の下面からの高周波 放電を遮断また封印 して その直下におけるブラズマ生成を 抑制する とである。 これによ り 、 一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。
図 2 2 A (シール ド部材あ り ) 及ぴ図 2 2 B (シ ―ノレ ド部 材な し） は、 シール ド部材 1 0 4 によ るプラズマ閉 じ込め効 果の実験テ タ を示す シ一ル ド部材 1 0 4 を設けない場合 は、 図 2 2 Bに示すよ つ に 、 半径方向に いてプラズマ電子 密度がゥェハェ ッジ位置 ( 1 5 0 m m ) の外側でいったん ド、 口 ップしてから再び上昇して山を形成する れは、 外側上 部電極 3 6 の突出部 3 6 B の下面及び V ング形遮蔽部材 4 2 の下面から垂直下方に高周波電力が放出される ·>- と によ り 、 その直下で プラス、マが生成され、 電子ゃィォンが存在 して いるためである 。 このよ つ に 、 ウェハェッジ位置よ 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 と によ り 、 その分だけクェハ直上のプラズマ密度が薄め られ - れに対してヽ こ の実施形態のよ う にシ ル ド部材 1 0 4 をき けた場合はヽ 図 2 2 Aに示すよ う に 、 電子密度 （ブラズ マ密度 ) はゥェノヽェッシ 11L置 （ 1 5 0 m ) の外側では半径 方向外側に向つて実質的に単調減少 し、 逆にウェハ直上では 全体的に増大している。 これは、 シ一ル 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 形遮蔽部材 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。 また、 高周波電源 5 2 の R F パ ヮーを大さ く するほど、 シール 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 、 上目しのよ つ にシ一ル ド部材 1 0
4 によ り ウェハェッン 1AZ.置の外側でブラズマ生成を大幅に弱 め られる こ と によ り 、 その付近でのフジカルゃィォンなどの ェッチング種も少な く なる のため 、 不所望な重合膜が容 器内の各部 （特にシ一ノレ ド部材 1 0 4付近） に付着するのを 効果的に防止する とができ る
. 例えば、 従来よ り 、 Low- ■k 膜 (低誘電率眉間絶縁膜） のェ ッチング加ェではヽ プラズマェッチングの後に同一チャ ンバ 内で O 2 ガスを用いてア ツシング ( レジス ト除去） を行つ この IT; 、 先のプラズマエッチングで容器内にポリ マーの形態 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 ビァホ一ル をポ一ィ ング形状に削つた り 膜内に侵入して k値を変 るな どのダメ ーン ( JL O W - k ダメ ージ） を生 じさせる こ とがある。 しかしヽ 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 ージの問題あ解決 する こ 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 こ と が可 能でめ り 、 異なる材質を組み合わせて構成しても よい
図 2 1 では、 上部電極 3 4 ( 3 6、 3 8 ) に冷媒通路 1 0
6、 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 温調された冷却媒体が循環供給される 。 外側上立 R雷 極 3 6 においては、 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 コ ーティ 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、 各電 極には冷媒が供給される。 従来よ り 、 この種のブラズマ処理 置において、 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 源ォフ中のメ ンテナンスな どで人の手が触れる と感 1 る 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、 一パス 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
(第 4 の実施形態）
上記第 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
- つた の実験において、 外側上部電極 3 6 及ぴ内側上部電 極 3 8 に対する R F電力の投入比率 （ P i / P 0 ) をパラ メ 一タ にしてエツヂング特性 （特にエツチングレ一 ト ) 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。
ゥェノヽ口径 = 3 0 O m m
チヤ ンノ 内の圧力 = 2 0 m T orr
温度 (上部電極 Zチャ ンバ側壁 Z下部電極 ) = 2 0 / 6
0 / 6 0 °C 4 伝熱ガス （ H e ガス ） 供給圧力 （セ ン タ ー部 Zエ ッ ジ 部） = 2 0ノ 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
プ ロ セ ス ガス （ C s F s Z C H s F s Z N z / A r Z O 2 ) = 1 0 / 2 0 / 1 1 0 / 5 6 0 / 1 0 seem
高周波電力 （ 6 0 MH zノ 2 MH z ) = 2 3 0 0 W/ 3 5 0 0 W
エツチング時間 = 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 °/0 と上げていく と、 電子密度つま り プラズマ密 度は、 ウェハ中心部付近では P i の比率に比例 して高 く なる 一方で、 ウェハエッジ部付近ではそれほど変わらない。 これ に基づいて、 R F電力の投入比率 （ P i Z P。 ） を可変する こ 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 定した結果を示す。 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ル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アシ リ コ ンウェハを用いた。 図 2 4 の実験データから、 R F電力 の投入比率 （ P i / P o ) 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 ないこ と が確認された。 図 2 5 は、 上記 S i O 2 のエッチングにおいて、 ウェハ上 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 i 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 の実験データから、 次のこ と が確認された。 即ち、 外側上部電極 3 6及ぴ内側上部電極 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。 ） 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 Z 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、 プラ ンケッ ト S i O 2 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。
ウェハ口径 = 2 0 O m m
チャ ンノ 内の圧力 = 5 0 m Torr
温度 （上部電極/チャ ンバ側壁 Z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
上部及ぴ下部電極間距離 = 3 O mm
外側上部電極の突出量 （ H ) - 1 5 mm
プロ セ スガス ( C 4 F 8 / N 2 / A r ) = 5 / 1 2 0 / 1 0 0 0 sccm
高周波電力 （ 6 0 MH z Z 2 M H 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/周辺ガス流量比率 （ F c / 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 、 ク工ハェッ 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 Z周辺ガス流量比率
( F c / F E ) に対して同様の変化を示す。 もつ と あ、 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 及び図 3 0 に示すよ う に、 S i F 4 密度及ぴ C O密度のいずれも 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。 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 E と を同 じ （ F c / F E 5 0 / 5 0 ) に しても 、 ゥェ ノヽ中心 部付近の方がゥェノ ェ Vジ部付近よ り も高く なる ·> - のよ ラ 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 < ヽ ェ ッチング形状や選択性などが直接影響を受ける と あある この実施形態では 、 図 2 9及び図 3 0 に示すよ 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 . / 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 化する こ と力 Sでき る な ヽ 上記笛 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 同様のシミ ュ レーショ ン結果が得られる。
(第 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 Z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 tn 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 02 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」 を測定した。 図 3 2 B に F C / F E = 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 Z 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。
ウェハ 口径 = 3 0 O m m
チャ ンノ 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 / 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 sccm
高周波電力 （ 6 0 M H 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 いて、 厂ォキサイ 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 を削った深さである , , この値は小さレヽほど好ま 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 はエ ッチ ングの終了後に残っているフォ ト レジス 卜の厚さでめる。 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 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 、 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、 全ての評価項目が良好な 値で均一に安定し、 選択性及びェッチング形状が著しく 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 の間に設定されたプラズ マ生成空間において、 上部電極 3 4 の内側上部電極 3 8 に設 けられた中心シャ 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 ワーヘッ 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 り 、 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 （選択性、 エツ チング形状な ど） の均一化を達成する 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 〇 2 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 Z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 ιη、 フ オ 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 μ πι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」 、 「 ト ップ C D」 、 「ボ トム C D」 を測定した。 図 3 3 Β に F C / F E = 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 3 C に F C / 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。
ウェハ口径 = 3 0 0 m m
チャ ンパ内の圧力 = 2 0 m Torr 温度 （上部電極 Z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 Z 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
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
高周波電力 （ 6 0 MH zノ 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 ノ外側投入電力 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」 及ぴ 「ボ トム C D」 は、 S i 〇 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 各位置でボ トム C D / ト ツ 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 Z 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 （特にエッチング形状） の均一化を達成でき 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 の測定結果が得られる。
以上に述べた実施形態によれば、 処理容器 1 0 内に設定さ 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 ラ ジカル密度分布の制御と を独立に行える。 このこ と によ り 、 例えば図 3 4 のマップに示すよ う に多種多用なプラズマ処理 のアプリ ケーショ ンに 2系統の独立制御で好適に対応する こ とができ る。
以上に述べた実施形態は、 本発明の技術思想に基づいて 種々 の変形が可能である。 例えば、 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 成も可能である。 その場合でも、 内側上部電極 3 8 はシャ ヮ 一へッ ド と して機能した り 、 第 2 の高周波電源 9 0 か らの高 周波をグラ ン ドへ流すための電極と して機能する こ と ができ る。 或いは、 內側上部電極 3 8 を、 電極機能を有しない専用 のシャ ヮ一へ、ソ ド、に置き換える と 可能である。 また、 上 記した実施形態では外側上部電極 3 6 を 1 つまたは単体のリ ング状電極で構成したが、 全体で V ング状に配置される複数 の電極で構成する と も可能である 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 盤形状にする構成も採用可能である また、 アプリ ケーショ ンによつては、 第 2 の高周波電源 9 0 を省く こ と ができ る。 本発明は、 ブラズマエツチングに限らず、 プラズマ C V D 、 プラズマ酸化、 プラズマ窒化、 スパ Vタ リ ングな ど種々 のプ ラズマ処理に適用可能である。 またヽ 本発明における被処理 基板は 、 半導体ゥェハに限る ものではなく 、 フラ ッ ト ノヽネル ディ スプレィ用の各種基板や、 フォ 卜マス ク 、 C D基板、 プ リ ン 卜基板などであつても よい

Claims

5 請 求 の 範 囲
1 . プラズマ処理装置であつて、
真 ! p雰囲 ¼を有する よ う に設定可能な処理容器と、
記処理容器内で所定位置に配置される被処理基板と対向 する よ う に配置された上部電極と、
、 ,
刖記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、 笛 1 の高周波を出力する第 1 の高周波電源と、
刖記上部電極に周回方向で実質的に連続的に接 れ 7こ ^!
1 の筒状導電部材を具備しヽ 前記第 1 の高周波電源からの前 記第 1 の高周波を 記上部 極に供給する給電部と、 を具備する o
2 ， m求の範囲 1 に記載の装置において、
、一
刖 5己 1 の筒状導電部材の半径方向外側に配置され且つグ ラ ン ド電位に接 れた第 2 の筒状導電部材を更に具備する
3 求の範囲 2 に記載の装置において、
m 己 ¾ 1 の筒状 4電部材の半径に対する前記第 2の筒状導
¾部材の半径の比である径比は、 1 . 2 〜 2 . 0 の範囲内に
HX定される o
4 • 口 s求の範囲 3 【こ B己 の装置において、
刖記径比は 1 . 5 〜 1 . 7 の範囲内に設定される。
5 • ロ冃求の範囲 1 に ¾ζの装置において、
記上部電極はリ ング状に配置された電極を具備する。
6 ， 冃求の範囲 5 に記載の装置において、
m記上部電極は 1 つの リ ング形電極で構成される。
7 • P冃求の範囲 1 に記載の装置において、 5 刖 sd上部電極は低抵抗の導電体または半導体で構成される。
8 . m求の車!！囲 1 に記載の装置において、
刖記上部電極は、 前 BD a ¾ P に接 れた第 1 の 極部材 と、 ¾υ記基板と対向する よ う に肓 IJ記第 1 の電極部材の下面に 着脱可能に密着 して取り 付け られた第 2 の電極部材と を具備 する。
9 . 請求の範囲 8 に記載の装置において、
前記第 1 の 極部材は冷媒を通すための冷媒通路を有する。
1 0 . 青求の範囲 9 に記載の装置において
前記第 1 の電極部材と前記第 2 の電極部材との間に配置さ れた、 熱抵抗を低く するための膜またはシ一 卜を更に具備す ό。
1 1 . Iff求の範囲 1 に記載の装置において
m記第 1 の高周波電源の出力イ ンピーダンス と負荷イ ンピ 一ダンス と を整合させるために fu記第 1 の高周波電源の出力 端子と前記給 部と の間に接続された整合器を更に具備する。
1 2 . 請求の範囲 1 に記載の装置において
前記上部電極は、 前記処理ガス を供給する シャ ヮ一へ、、/ ト
，
を包囲し且つ刖記シャ フーへッ ドの下面よ り あ下方に突出す る突出部を具備する。
1 3， 青求の範囲 1 2 に記載の装置におレ、て
刖言己シャ ヮ一へッ ドの下面に対する、 HU記突出部の下方へ の突出量は 2 5 m m以下に設定される。
1 4 . 請求の範囲 1 2 に記載の装置において
前記突出部の内径部分は、 記基板の外周端よ り あ半径方 向外側に 2 4 m m ~ 3 O m m離れた位置に配置される。
1 5 . 請求の範囲 1 に記載の装置において、
前記上部電極の下に配置されたシール ド部材を更に具備す る。
1 6 . 請求の範囲 1 2 に記載の装置においてヽ
前記突出部の下面を覆う シール ド部材を更に具備する。
1 7 . 請求の範囲 1 5 に記載の装置においてヽ
前記シール ド部材は導体または半導体で構成される。
1 8 . 請求の範囲 1 5 に記載の装置においてヽ
前記シール ド部材は、 前記上部電極の下から前記処理容器 の内壁まで延びる。
1 9 . 請求の範囲 1 5 に記載の装置において 、
前記シール ド部材は、 前記上部電極から電 的に分離され 且つ接地された前記処理容器に電気的に接続される。
2 0 . 請求の範囲 1 に記載の装置においてヽ
前記処理容器内で前記基板を載置するために前記上部電極 と対向 して配置された下部電極を更に具備する ο
2 1 . 請求の範囲 2 0 に記載の装置においてヽ
前記下部電極は、 前記第 1 の高周波を通すノヽイ ノヽ°ス フ イ ノレ タ を介してダラ ン ド電位に電気的に接続される o
2 2 . 請求の範囲 2 0 に記載の装置においてヽ
前記下部電極に前記第 1 の高周波よ り も周波数の低い第 2 の高周波を供給するための第 2 の高周波電源を更に具備する。
2 3 . プラズマ処理方法であつて、
真空雰囲気を有する よ う に設定可能な処理容器内で所定位 置に被処理基板を配置する工程と 、
前記処理容器内で前記基板と対向する よ う に配置された上 部電極に、 前記上部電極に周回方向で実質上連続的に接 ¾C t れた第 1 の筒状導電部材を具備する給電部を介して 、 高周波 電源からの高周波を供給する工程と、
前記上部電極へ前記高周波を供給するの と にヽ lu記処理 容器内に所定の処理ガスを供給し、 前記上部 極の直下付近 で前記処理ガス をプラズマ化する工程と 、
前記プラズマを拡散させなが ら前記プラズマによつて刖記 基板に所定のプラズマ処理を施す工程と 、
を具備する。
2 4 . 請求の範囲 2 3 に記載の方法に いてヽ
前記第 1 の筒状導電部材と前記第 1 の筒状導電部材の半径 方向外側に設け られたグラ ン ド電位の第 2 の筒状導電部材と で前記第 1 の筒状導電部材を導波路とする同軸線路が構成さ れる。
2 5 . 請求の範囲 2 4 に記載の方法において 、
前記第 1 の筒状導電部材の半径に対する 記第 2 の筒状導 電部材の半径の比である径比は、 1 . 2 2 • 0 の範囲内に 設定される。
2 6 . 請求の範囲 2 5 に記載の方法においてヽ
前記径比は 1 . 5 〜 1 . 7 の範囲内にき Hi
BX Λ£される o
2 7 . 請求の範囲 2 3 に記載の方法において 、
前記上部電極はリ ング状に配置された電極を 備する。
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