WO2016114232A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus capable of stabilizing in low frequency discharge.
  • a trench structure with a deep groove or a through hole with a large aspect ratio is formed on a semiconductor substrate by a dry etching method.
  • a plasma processing apparatus having a counter electrode is widely used (for example, Patent Document 1).
  • FIG. 5A and 5B are SEM photographs showing cross-sectional shapes of non-through holes formed by applying AC voltages of different frequencies to the counter electrode.
  • FIG. 5A is a SEM photograph showing a case where the frequency is 13.56 MHz
  • FIG. 5B is a case where the frequency is 2 MHz.
  • Both FIG. 5A and FIG. 5B are the results of etching processing so that the diameter of the hole is 10 ⁇ m.
  • the case where the frequency is 13.56 MHz (FIG. 5A)
  • the case where the frequency is 2 MHz enables deeper etching, and the variation in the inner diameter in the vicinity of the opening is small, and the favorable hole shape It can be seen that
  • FIG. 6 is a graph showing a result of spectroscopic measurement of light emission of plasma generated when alternating voltages of different frequencies are applied to the counter electrode, where the horizontal axis represents applied power [W] and the vertical axis represents F radical emission. It is strength.
  • F radicals are particles observed in plasma generated by using a process gas containing fluorine (F).
  • FIG. 7 shows a configuration example in which the frequency of the AC power source is 2 MHz. However, when an AC power source having a frequency of 13.56 MHz is used, the result of FIG. 6 can be obtained by replacing the AC power source at the same position. Obtained.
  • the discharge region ranges from a region where the F radical emission intensity is low (glow discharge region) to a region where the F radical emission intensity is high (inductive discharge region). Migrate to At that time, a mode jump region where the discharge is switched exists between the two regions. Due to the presence of this mode jump region, the induction discharge region has a problem of requiring a manual adjustment time of about 1 minute until the discharge is stabilized.
  • the present invention has been devised in view of such conventional circumstances, and provides a plasma processing apparatus that can stably use excellent etching characteristics in an induction discharge region without being affected by a mode jump region.
  • the purpose is to do.
  • a plasma processing apparatus is capable of decompressing an inside thereof, and is configured to be plasma-processed on an object to be processed therein, and is disposed in the chamber.
  • a spiral second electrode arranged to face the first electrode across a quartz plate forming an upper lid of the chamber, and a gas inlet arranged in the upper lid or in the vicinity thereof
  • Gas introduction means for introducing a process gas containing fluorine into the chamber, a second high-frequency power source for applying an alternating voltage of a second frequency to the second electrode, and the second frequency Higher third frequency
  • a third high-frequency power source for applying an alternating voltage are electrically connected, two kinds of alternating voltages is configured to be applied at the same time.
  • the second electrode is disposed at a spiral center end, disposed at a spiral outer peripheral end, and a first portion that applies a high frequency from the second power source, and is grounded to ground.
  • the third portion may be disposed in an outermost peripheral region forming a spiral shape in the intermediate region of the second electrode.
  • the spiral second electrode includes a first circumference having a specific radius, a second circumference having a radius larger than the specific radius, the first circumference, and the A spiral shape may be formed by repeatedly arranging a connection portion connecting the second circulation portion.
  • the second frequency of the second power source connected to the second electrode may be 2 MHz
  • the third frequency of the third power source may be 13.56 MHz.
  • the high-frequency power source B that applies an alternating voltage of the frequency ⁇ b to the second electrode disposed to face the first electrode on which the object is placed, and the frequency ⁇ c higher than the ⁇ b.
  • a high-frequency power source C for applying an alternating voltage is electrically connected to the second electrode, and two kinds of alternating voltages can be applied simultaneously.
  • the second electrode is always in a state where AC voltages of different frequencies ⁇ b and ⁇ c are superimposed. Therefore, even if one frequency ⁇ b is an AC voltage having a frequency that generates a mode jump region, an AC voltage having a frequency that does not generate a mode jump region is selected as the other frequency ⁇ c, and a combination of both is selected. It becomes possible to eliminate the influence of. Therefore, the above aspect of the present invention provides a plasma processing apparatus that can stably use excellent etching characteristics in the induction discharge region without being affected by the mode jump region.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows an example of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a top view which shows an example of the connection position of the power supply B and the power supply C with respect to a 2nd electrode. It is a top view which shows another example of the connection position of the power supply B and the power supply C with respect to a 2nd electrode. It is a top view which shows another example of the connection position of the power supply B and the power supply C with respect to a 2nd electrode. It is a cross-sectional SEM photograph of the non-through-hole produced with the plasma processing apparatus of FIG. It is a cross-sectional SEM photograph of the non-through-hole produced with the conventional plasma processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 in FIG. 1 is an apparatus that performs plasma processing on the workpiece S in a chamber 11 that can be depressurized by, for example, the exhaust means TMP.
  • the plasma processing apparatus 10 of this embodiment includes a chamber 11, a flat plate-like first electrode (support means) 12, a high-frequency power source A, an upper lid 13, a spiral second electrode (antenna) 14, and gas introduction. It has a mouth (15a, 15b, 15c) and a gas introduction means (not shown).
  • the first electrode (support means) 12 is disposed in the chamber 11 and places the object S to be processed.
  • the high frequency power source (first high frequency power source) A can apply a bias voltage having a frequency (first frequency) ⁇ a to the first electrode 12.
  • the spiral second electrode (antenna) 14 is disposed outside the chamber 11 and is disposed so as to face the first electrode 12 with a quartz plate forming the upper lid 13 of the chamber 11 interposed therebetween.
  • the gas introduction means introduces a process gas G containing fluorine (F) into the chamber 11 from the gas introduction port 15 (15a, 15b, 15c) arranged in the upper lid 13 or the vicinity thereof (upper part of the chamber 11). To do.
  • a high frequency power source (second high frequency power source) B that applies an AC voltage having a frequency (second frequency) ⁇ b (2 MHz) to the second electrode 14, and a frequency higher than the ⁇ b.
  • a high-frequency power source (third high-frequency power source) C that applies an AC voltage of (third frequency) ⁇ c (13.56 MHz) is electrically connected.
  • the high frequency power source B applies an AC voltage having a frequency ⁇ b (2 MHz) to the second electrode 14.
  • the high frequency power supply C applies an AC voltage having a frequency ⁇ c (13.56 MHz) higher than ⁇ b to the second electrode 14. That is, the plasma processing apparatus 10 of the present embodiment is configured such that two types of alternating voltages can be applied simultaneously to the second electrode 14. And as shown in FIG. 1, after passing through a matching box (M / B) and a filter (Filter), the structure by which each alternating voltage is applied with respect to the 2nd electrode 14 is preferable.
  • the second electrode 14 can always have a state in which alternating voltages of different frequencies ⁇ b and ⁇ c are superimposed. Therefore, even if one frequency ⁇ b is an AC voltage having a frequency that generates a mode jump region, an AC voltage having a frequency that does not generate a mode jump region can be selected as the other frequency ⁇ c. By combining both, it is possible to eliminate the influence of the mode jump area. Therefore, the plasma processing apparatus 10 according to the present embodiment can stably use the excellent etching characteristics in the induction discharge region without being affected by the mode jump region.
  • Examples of the “target object S” in the present embodiment include silicon and silicon dioxide.
  • Examples of the “process gas G containing fluorine (F)” in the present embodiment include SF 6 , C 4 F 8 , C 3 F 8 , CF 4 , CHF 3 , BF 3 , NF 3 , and SiF 4. It is done.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a connection position of the power source B and the power source C to the second electrode.
  • a portion (third portion) c (c1 to c7) is arranged in an intermediate region located between the outer peripheral edge and the outer peripheral end.
  • the part b applies a high-frequency AC voltage from the power source B to the second electrode 14.
  • the part e is grounded to the ground.
  • the part c applies a high-frequency AC voltage from the power source C to the second electrode 14.
  • the part c is disposed in the outermost peripheral region (region extending from c7 to e) forming a spiral shape in the intermediate region of the second electrode 14.
  • the process plasma generation by the low frequency ⁇ b that determines the etching process characteristics can be performed on most of the second electrode 14 from c7 to c1 (part b).
  • the plasma generation region by the high frequency ⁇ c which only generates auxiliary plasma in the process, can be retained at the outer edge of the second electrode 14 from c7 to e.
  • the spiral second electrode 14 is formed in a spiral shape by repeatedly arranging a circumferential portion (first circumferential portion) ⁇ , a circumferential portion (second circumferential portion) ⁇ , and a connection portion S. It is preferable to have the structure to do.
  • the circular portion ⁇ has a specific radius.
  • the circular portion ⁇ has a radius larger than the specific radius.
  • the connecting portion S connects the circulating portion ⁇ and the circulating portion ⁇ . According to this configuration, it is possible to suppress the current flowing through the inner line (circular portion ⁇ ) from being concentrated on the connection portion S. Therefore, in the plasma processing apparatus including the second electrode 14 functioning as a high-frequency antenna as shown in FIG. 2, the second electrode 14 is locally heated to damage a part of the second electrode 14.
  • the number in which the circulation part ⁇ , the circulation part ⁇ , and the connection part S are repeatedly arranged is not particularly limited.
  • the frequency ⁇ b of the power source B connected to the second electrode 14 is 2 [MHz] and the frequency ⁇ c of the power source C is 13.56 [MHz]. According to this configuration, by using ⁇ c, it is possible to obtain a configuration that ensures a function capable of stable discharge without any mode jump.
  • the second electrode in the present embodiment may have a configuration in which a region where the second electrode 14 does not exist occupies a large area at the center of the spiral second electrode 14. According to this configuration, when optimization of the etching in-plane distribution is not desired, if it is not desirable that process plasma generation exists in the central portion, the RF loss is reduced particularly by shortening the length of the second electrode. More efficient ICP discharge can be realized.
  • the second electrode in the present embodiment may have a configuration in which a region where the second electrode 14 does not exist occupies a small area at the center of the spiral second electrode 14. According to this configuration, when the etching in-plane distribution is optimized, it is possible to cope with the case where it is desirable that process plasma generation exists in the central portion.
  • FIG. 4 is a cross-sectional SEM photograph of a non-through hole produced by the plasma processing apparatus of FIG. It was confirmed that by using the plasma processing apparatus of the present embodiment, a sharp deep digging non-through hole can be produced without being affected by the mode jump region, as in the conventional plasma processing apparatus. Therefore, according to the plasma processing apparatus of the present embodiment, excellent etching characteristics in the induction discharge region can be stably used without being affected by the mode jump region. Therefore, this embodiment contributes to construction of a production line having high mass productivity.
  • the present invention is widely applicable to plasma processing apparatuses.
  • a high frequency power supply (first high frequency power supply), B high frequency power supply (second high frequency power supply), C high frequency power supply (third high frequency power supply), G process gas, M / B matching box, S workpiece, TMP exhaust Means, ⁇ a frequency (first frequency), ⁇ b frequency (second frequency), ⁇ c frequency (third frequency), 10 plasma processing apparatus, 11 chamber, 12 first electrode (support means), 13 upper lid, 14 Second electrode (antenna), 15 (15a, 15b, 15c) gas inlet, b part (first part), e part (second part), c part (third part), ⁇ circulating part ( (First circuit part), ⁇ circuit part (second circuit part), S connection part.

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Abstract

 本発明のプラズマ処理装置は、その内部の減圧が可能で、前記内部で被処理体に対してプラズマ処理されるように構成されるチャンバと、前記チャンバ内に配され、前記被処理体を載置する平板状の第一電極と、前記第一電極に対して、第一の周波数のバイアス電圧が印加されるように構成された第一の高周波電源と、前記チャンバ外に配置され、前記チャンバの上蓋を形成する石英板を挟んで、前記第一電極と対向するように配置された螺旋状の第二電極と、前記上蓋あるいはその近傍に配置されたガス導入口から、前記チャンバ内にフッ素を含有するプロセスガスを導入するガス導入手段と、を備え、前記第二電極に対して、第二の周波数の交流電圧を印加する第二の高周波電源と、前記第二の周波数より高い第三の周波数の交流電圧を印加する第三の高周波電源とが、電気的に接続されており、2種類の交流電圧が同時に印加されるように構成されている。

Description

プラズマ処理装置
 本発明は、低周波放電における安定化を図ることが可能なプラズマ処理装置に関する。
 本願は、2015年1月16日に日本に出願された特願2015-006728号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 近年、ドライエッチング法により半導体基板に、深溝のトレンチ構造や、アスペクト比(貫通孔の深さ/貫通孔の開口径)の大きな貫通孔などを形成するため、螺旋状のアンテナ構造から形成される対向電極を備えたプラズマ処理装置が多用されている(たとえば、特許文献1)。
 図5A及び図5Bは、異なる周波数の交流電圧を対向電極に印加して形成された非貫通孔の断面形状を示すSEM写真である。図5Aは周波数が13.56MHz、図5Bは周波数が2MHzの場合を示すSEM写真である。図5A及び図5Bともに、孔の直径が10μmとなるようにエッチング処理した結果である。周波数が13.56MHzの場合(図5A)に比べて、周波数が2MHzの場合(図5B)の方が、より深いエッチングが可能であり、開口部近傍における内径の変動も小さく、良好な孔形状が得られることが分かる。
 図6は、異なる周波数の交流電圧を対向電極に印加した際に、発生するプラズマの発光を分光測定した結果を示すグラフであり、横軸が印加パワー[W]、縦軸がFラジカルの発光強度である。ここで、「Fラジカル」は、フッ素(F)を含むプロセスガスを用いたことにより、発生したプラズマ中に観測された粒子である。図6のグラフから、以下の点が明らかとなった。図6は、図7のプラズマ処理装置を用いて得られた結果である。図7には、交流電源の周波数が2MHzである構成例を示したが、周波数が13.56MHzの交流電源を用いる場合には、交流電源を同じ位置に差替えることにより、図6の結果を得た。
 周波数が2MHzの場合(□印)は、印加パワーの増大に伴い、放電領域が、Fラジカルの発光強度が低い領域(グロー放電領域)から、Fラジカルの発光強度が強い領域(誘導放電領域)へ移行する。その際、2つの領域の間に、放電が切り替わるモードジャンプ領域が存在する。このモードジャンプ領域の存在により、誘導放電領域は放電が安定するまでに1分程度のマニュアル調整時間を要する課題がある。
 一方、周波数が13.56MHzの場合(○印)は、周波数が2MHzの場合に観測されたモードジャンプ領域が存在しないので、印加パワーを増減しても、放電安定が保たれ、安定したエッチングが可能である。しかしながら、周波数が13.56MHzの場合は、周波数が2MHzの誘導放電領域と比較すると、Fラジカルの発光強度が半分程度である。そのため、周波数が2MHzの場合よりエッチング速度が半減し、処理時間が倍増する課題がある。
 両者の長所、すなわち、「Fラジカル」が強く観測される誘導放電領域を利用したエッチングが可能であり、モードジャンプ領域の影響も回避できる、プラズマ処理装置の開発が期待されている。
日本国特開2012-248578号公報
 本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、モードジャンプ領域の影響を受けることなく、誘導放電領域における優れたエッチング特性を安定して利用できる、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プラズマ処理装置は、その内部の減圧が可能で、前記内部で被処理体に対してプラズマ処理されるように構成されるチャンバと、前記チャンバ内に配され、前記被処理体を載置する平板状の第一電極と、前記第一電極に対して、第一の周波数のバイアス電圧が印加されるように構成された第一の高周波電源と、前記チャンバ外に配置され、前記チャンバの上蓋を形成する石英板を挟んで、前記第一電極と対向するように配置された螺旋状の第二電極と、前記上蓋あるいはその近傍に配置されたガス導入口から、前記チャンバ内にフッ素を含有するプロセスガスを導入するガス導入手段と、を備え、前記第二電極に対して、第二の周波数の交流電圧を印加する第二の高周波電源と、前記第二の周波数より高い第三の周波数の交流電圧を印加する第三の高周波電源とが、電気的に接続されており、2種類の交流電圧が同時に印加されるように構成されている。
 上記一態様において、前記第二電極は、螺旋状の中心端に配置され、前記第二の電源から高周波を印加する第一の部位と、螺旋状の外周端に配置され、アースに接地される第二の部位と、螺旋状の前記中心端と前記外周端との間に位置する中間領域に配置され、前記第三の電源から高周波を印加する第三の部位と、を有してもよい。
 上記一態様において、前記第三の部位が、前記第二電極の前記中間領域のうち、螺旋状を形成する最外周領域に配置されていてもよい。
 上記一態様において、前記螺旋状の第二電極が、特定の半径を有する第一の周回部と、前記特定の半径より大きな半径を有する第二の周回部と、前記第一の周回部と前記第二の周回部とを繋ぐ接続部とを繰り返し配置することにより、螺旋状を形成していてもよい。
 上記一態様において、前記第二電極に接続される、前記第二の電源の前記第二の周波数が2MHz、前記第三の電源の前記第三の周波数が13.56MHzであってもよい。
 本発明の上記態様では、被処理体を載置する第一電極と対向して配された第二電極に対して、周波数λbの交流電圧を印加する高周波電源Bと、前記λbより高い周波数λcの交流電圧を印加する高周波電源Cとが、電気的に第二電極に接続されており、2種類の交流電圧が同時に印加可能に構成されている。これにより、第二電極は常時、異なる周波数λb、λcの交流電圧が重畳された状態となる。ゆえに、一方の周波数λbがモードジャンプ領域を生じる周波数の交流電圧であったとしても、他方の周波数λcとしてモードジャンプ領域が発生しない周波数の交流電圧を選択し、両者を組み合わせることにより、モードジャンプ領域の影響を解消することが可能となる。
 したがって、本発明の上記態様は、モードジャンプ領域の影響を受けることなく、誘導放電領域における優れたエッチング特性を安定して利用できる、プラズマ処理装置をもたらす。
本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。 第二電極に対する電源B及び電源Cの接続位置の一例を示す平面図である。 第二電極に対する電源B及び電源Cの接続位置の他の一例を示す平面図である。 第二電極に対する電源B及び電源Cの接続位置の他の一例を示す平面図である。 図1のプラズマ処理装置により作製した非貫通孔の断面SEM写真である。 従来のプラズマ処理装置により作製した非貫通孔の断面SEM写真である。 従来のプラズマ処理装置により作製した非貫通孔の断面SEM写真である。 第二電極に印加するパワーとFラジカルの発光強度との関係を示すグラフである。 従来のプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
 以下では、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置について、図面に基づいて説明する。
 図1のプラズマ処理装置10は、たとえば排気手段TMPにより減圧可能なチャンバ11内において被処理体Sに対してプラズマ処理する装置である。
 本実施形態のプラズマ処理装置10は、チャンバ11と、平板状の第一電極(支持手段)12と、高周波電源Aと、上蓋13と、螺旋状の第二電極(アンテナ)14と、ガス導入口(15a、15b、15c)と、ガス導入手段(不図示)と、を備えている。第一電極(支持手段)12は、チャンバ11内に配され、被処理体Sを載置する。高周波電源(第一の高周波電源)Aは、第一電極12に対して、周波数(第一の周波数)λaのバイアス電圧を印加可能である。螺旋状の第二電極(アンテナ)14は、チャンバ11外に配され、チャンバ11の上蓋13を形成する石英板を挟んで、第一電極12と対向するように配置される。ガス導入手段は、前記上蓋13あるいはその近傍(チャンバ11の上部)に配されたガス導入口15(15a、15b、15c)から、チャンバ11内にフッ素(F)を含有するプロセスガスGを導入する。
 また、プラズマ処理装置10において、第二電極14に対して、周波数(第二の周波数)λb(2MHz)の交流電圧を印加する高周波電源(第二の高周波電源)Bと、前記λbより高い周波数(第三の周波数)λc(13.56MHz)の交流電圧を印加する高周波電源(第三の高周波電源)Cとが、電気的に接続されている。高周波電源Bは、周波数λb(2MHz)の交流電圧を第二電極14に印加する。高周波電源Cは、前記λbより高い周波数λc(13.56MHz)の交流電圧を第二電極14に印加する。つまり、本実施形態のプラズマ処理装置10は、第二電極14に対して、2種類の交流電圧が同時に印加可能に構成されている。そして、図1に示すように、マッチングボックス(M/B)とフィルター(Filter)を介してから、第二電極14に対して、各々の交流電圧が印加される構成が好ましい。
 上記の構成により、第二電極14は常時、異なる周波数λb、λcの交流電圧が重畳された状態を有することができる。それゆえ、一方の周波数λbがモードジャンプ領域を生じる周波数の交流電圧であったとしても、他方の周波数λcとしてモードジャンプ領域が発生しない周波数の交流電圧を選択することができる。両者を組み合わせることにより、モードジャンプ領域の影響を解消することが可能となる。よって、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、モードジャンプ領域の影響を受けることなく、誘導放電領域における優れたエッチング特性を安定して利用できる。
 本実施形態における「被処理体S」としては、たとえば、シリコン、二酸化ケイ素、が挙げられる。
 本実施形態における「フッ素(F)を含有するプロセスガスG」としては、たとえば、SF、C、C、CF、CHF、BF、NF、SiFが挙げられる。
 図2は、第二電極に対する電源B及び電源Cの接続位置の一例を示す平面図である。
 図2に示すように、前記第二電極14において、螺旋状の中心端に部位(第一の部位)b、螺旋状の外周端に部位(第二の部位)e、螺旋状の該中心端と該外周端との間に位置する中間領域に、部位(第三の部位)c(c1~c7)が配置されている。部位bは、前記電源Bから高周波の交流電圧を第二電極14に印加する。部位eは、アースに接地される。部位cは、前記電源Cから高周波の交流電圧を第二電極14に印加する。
 たとえば、c1~c7の何れかの位置で電源Cから高周波の交流電圧を印加することにより、第二電極14における、異なる周波数λb、λcの交流電圧が重畳された状態を、制御することが可能となる。たとえば、プロセスガスの種類や流量、プラズマを発生させている状態の圧力などに応じて、細やかな調整を行い、モードジャンプ領域の影響が、長時間に亘って解消するように制御できる。これは、安定した量産プロセスをもたらす。
 特に、前記部位cが、前記第二電極14の中間領域のうち、螺旋状を形成する最外周領域(c7からeに至る領域)に配置されている構成が好ましい。この構成によれば、エッチングプロセス特性を決定する低周波λbによるプロセスプラズマ生成を、c7からc1(部位b)に至る第二電極14の大部分で行うことができる。これにより、プロセスにおいて補助的なプラズマ生成を行うに過ぎない高周波λcによるプラズマ生成領域をc7からeに至る第二電極14の外縁に留めることができる。同時に、第二電極14上において「低周波λbによる放電に適した高インピーダンス領域」と「高周波λcによる放電に適した低インピーダンス領域」とを確保しやすい構成を得ることができる。
 前記螺旋状の第二電極14が、周回部(第一の周回部)αと、周回部(第二の周回部)βと、接続部Sとが繰り返し配置されることにより、螺旋状を形成する構成を有することが好ましい。周回部αは、特定の半径を有する。周回部βは、該特定の半径より大きな半径を有する。接続部Sは、該周回部αと該周回部βとを繋ぐ。この構成によれば、内側線路(周回部α)を流れる電流が上記接続部Sに集中することが抑えられる。それゆえに、図2に示すような高周波アンテナとして機能する第二電極14を備えるプラズマ処理装置においては、第二電極14が局所的に発熱することによって、該第二電極14の一部が損傷することが抑えられる。また、チャンバ11内に形成されるプラズマ密度が、上記接続部の下方の領域において他の領域よりも高くなることを抑えられる。周回部α、周回部β、及び接続部Sが繰り返し配置される数は、特に制限されない。
 前記第二電極14に接続される、前記電源Bの周波数λbが2[MHz]、前記電源Cの周波数λcが13.56[MHz]、である構成が望ましい。この構成によれば、λcを用いることにより常にモードジャンプの無い安定放電可能な機能を確保した構成を得ることができる。
 図3A及び図3Bは、第二電極に対する電源B及び電源Cの接続位置の他の一例を示す平面図である。
 本実施形態における第二電極は、図3Aに示すように、前記螺旋状の第二電極14の中央部に、第二電極14が存在しない領域が大きな面積を占める構成を有しても良い。この構成によれば、エッチング面内分布の最適化を行う際に、中央部にプロセスプラズマ生成が存在することが望ましくない場合は、特に第二電極の長さが短くなることでRF損失の少ないより高効率なICP放電を実現できる。
 本実施形態における第二電極は、図3Bに示すように、前記螺旋状の第二電極14の中央部に、第二電極14が存在しない領域が小さな面積を占める構成を有しても良い。この構成によれば、エッチング面内分布の最適化を行う際に、中央部にプロセスプラズマ生成が存在することが望ましい場合に対応することができる。
 図4は、図1のプラズマ処理装置により作製した非貫通孔の断面SEM写真である。
 本実施形態のプラズマ処理装置を用いることにより、モードジャンプ領域の影響を受けること無く、従来のプラズマ処理装置と同様に、シャープな深掘り形状の非貫通孔を作製できることが確認された。
 したがって、本実施形態のプラズマ処理装置によれば、モードジャンプ領域の影響を受けることなく、誘導放電領域における優れたエッチング特性を安定して利用できる。ゆえに、本実施形態は、高い量産性をもった製造ラインの構築に寄与する。
 以上、本発明のプラズマ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、プラズマ処理装置に広く適用可能である。
 A 高周波電源(第一の高周波電源)、B 高周波電源(第二の高周波電源)、C 高周波電源(第三の高周波電源)、G プロセスガス、M/B マッチングボックス、S 被処理体、TMP 排気手段、λa 周波数(第一の周波数)、λb 周波数(第二の周波数)、λc 周波数(第三の周波数)、10 プラズマ処理装置、11 チャンバ、12 第一電極(支持手段)、13 上蓋、14 第二電極(アンテナ)、15(15a、15b、15c) ガス導入口、b 部位(第一の部位)、e 部位(第二の部位)、c 部位(第三の部位)、α 周回部(第一の周回部)、β 周回部(第二の周回部)、S 接続部。

Claims (5)

  1.  プラズマ処理装置であって、
     その内部の減圧が可能で、前記内部で被処理体に対してプラズマ処理されるように構成されるチャンバと、
     前記チャンバ内に配され、前記被処理体を載置する平板状の第一電極と、
     前記第一電極に対して、第一の周波数のバイアス電圧が印加されるように構成された第一の高周波電源と、
     前記チャンバ外に配置され、前記チャンバの上蓋を形成する石英板を挟んで、前記第一電極と対向するように配置された螺旋状の第二電極と、
     前記上蓋あるいはその近傍に配置されたガス導入口から、前記チャンバ内にフッ素を含有するプロセスガスを導入するガス導入手段と、を備え、
     前記第二電極に対して、第二の周波数の交流電圧を印加する第二の高周波電源と、前記第二の周波数より高い第三の周波数の交流電圧を印加する第三の高周波電源とが、電気的に接続されており、2種類の交流電圧が同時に印加されるように構成されているプラズマ処理装置。
  2.  前記第二電極は、螺旋状の中心端に配置され、前記第二の電源から高周波を印加する第一の部位と、螺旋状の外周端に配置され、アースに接地される第二の部位と、螺旋状の前記中心端と前記外周端との間に位置する中間領域に配置され、前記第三の電源から高周波を印加する第三の部位と、を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  3.  前記第三の部位が、前記第二電極の前記中間領域のうち、螺旋状を形成する最外周領域に配置されている請求項2に記載のプラズマ処理装置。
  4.  前記螺旋状の第二電極が、特定の半径を有する第一の周回部と、前記特定の半径より大きな半径を有する第二の周回部と、前記第一の周回部と前記第二の周回部とを繋ぐ接続部とを繰り返し配置することにより、螺旋状を形成している請求項1乃至3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5.  前記第二電極に接続される、前記第二の電源の前記第二の周波数が2MHz、前記第三の電源の前記第三の周波数が13.56MHzである請求項1乃至4のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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