JP2012004160A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上部電極の消耗を防止しつつ、処理空間におけるプラズマの密度分布の制御性を向上することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】第１の高周波電源１８に接続され且つウエハＷを載置するサセプタ１２と、該サセプタ１２と対向して配された上部電極板２８と、サセプタ１２及び上部電極板２８の間の処理空間ＰＳとを備え、プラズマを用いてウエハＷにプラズマエッチング処理を施す基板処理装置１０は、上部電極板２８における処理空間ＰＳに面する部分を覆う誘電体板２７を備え、上部電極板２８は、ウエハＷの中央部と対向する内側電極２８ａと、ウエハＷの周縁部と対向する外側電極２８ｂとに分割され、内側電極２８ａと外側電極２８ｂとは互いに電気的に絶縁され、内側電極２８ａには第２の可変直流電源３３から正の直流電圧が印加されるとともに、外側電極２８ｂは電気的に接地される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置及び基板処理方法に関する。

従来、下部電極と、該下部電極と平行に配された上部電極とを備える基板処理装置では、下部電極及び上部電極の間の処理空間にプラズマを発生させ、該プラズマによって下部電極に載置された基板、例えば、半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）へ所望のプラズマ処理を施している。

ところで、処理空間におけるプラズマの密度分布はウエハに施されるプラズマ処理の均一性に大きく影響するため、処理空間におけるプラズマの密度分布を改善する種々の技術が提案されている。

例えば、上部電極を内側電極及び外側電極に分けて内側電極及び外側電極のそれぞれに直流電圧を印加する際、内側電極の電位と外側電極の電位と差を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。シリコンなどの半導体からなる上部電極に負の直流電圧を印加すると、正イオンが上部電極に引き込まれ、該上部電極は正イオンとの衝突によって生じた二次電子を放出し、処理空間中のプラズマに流れ込む。また、放出された二次電子を補填するように直流電源から上部電極へ電流が流れる。放出された二次電子はプラズマの密度分布を変更するが、内側電極の電位と外側電極の電位と差を設けることにより、内側電極及び外側電極のそれぞれに引き込まれる正イオンの数、引いては、放出される二次電子の数を調整してプラズマの密度分布を改善する。

特開２００６−２８６８１４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、積極的に正イオンを引き込むため、内側電極及び外側電極のそれぞれが正イオンによってスパッタされて消耗し、さらに、プラズマに流れ込む電子によるジュール熱により上部電極が加熱されてより消耗が激しくなるという問題がある。

また、上部電極や二次電子を直流的に接地させる箇所の表面状態に応じて直流電流が不安定となり、プラズマ処理の特性の再現性が低下する。すなわち、プラズマ処理の性能が安定しないという問題もある。

なお、処理空間における二次電子の過剰状態を解消するために、二次電子を直流的に接地させる箇所、例えば、接地電極を、処理空間を含む処理室内に設ける必要もある。

本発明の目的は、上部電極の消耗を防止するとともに、プラズマ処理の性能を安定させることができ、さらに、処理空間におけるプラズマの密度分布の制御性を向上することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、高周波電源に接続され且つ基板を載置する下部電極と、該下部電極と対向して配された上部電極と、前記下部電極及び前記上部電極の間の処理空間とを備え、該処理空間に発生したプラズマを用いて前記載置された基板にプラズマ処理を施す基板処理装置において、前記上部電極における前記処理空間に面する部分を覆う誘電体部材を備え、前記上部電極は、前記載置された基板の中央部と対向する内側電極と、前記載置された基板の周縁部と対向する外側電極とに分割され、前記内側電極と前記外側電極とは互いに電気的に絶縁され、前記内側電極には直流電圧が印加されるとともに、前記外側電極は電気的に接地されることを特徴とする。

請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記内側電極には可変直流電源が接続されることを特徴とする。

請求項３記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記外側電極は容量可変フィルターを介して電気的に接地されることを特徴とする。

請求項４記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記外側電極にも他の直流電圧が印加されることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項５記載の基板処理方法は、高周波電源に接続され且つ基板を載置する下部電極と、該下部電極と対向して配された上部電極と、前記下部電極及び前記上部電極の間の処理空間とを備え、前記上部電極は、前記載置された基板の中央部と対向する内側電極と、前記載置された基板の周縁部と対向する外側電極とに分割され、前記内側電極と前記外側電極とは互いに電気的に絶縁される基板処理装置において、前記処理空間に発生したプラズマを用いて前記載置された基板にプラズマ処理を施す基板処理方法であって、前記上部電極における前記処理空間に面する部分を誘電体部材で覆い、前記内側電極に直流電圧を印加するとともに、前記外側電極を電気的に接地させることを特徴とする。

請求項６記載の基板処理方法は、請求項５記載の基板処理方法において、前記プラズマ処理の処理条件に応じて前記内側電極へ印加される直流電圧の値を変更することを特徴とする。

請求項７記載の基板処理方法は、請求項６記載の基板処理方法において、前記プラズマ処理において、前記載置された基板の中央部のエッチングレートが前記載置された基板の周縁部のエッチングレートよりも高い場合、前記内側電極へ正の直流電圧を印加することを特徴とする。

請求項８記載の基板処理方法は、請求項６記載の基板処理方法において、前記プラズマ処理において、前記載置された基板の中央部のエッチングレートが前記載置された基板の周縁部のエッチングレートよりも低い場合、前記内側電極へ負の直流電圧を印加することを特徴とする。

請求項９記載の基板処理方法は、請求項５記載の基板処理方法において、前記プラズマ処理の処理条件に応じて、前記誘電体部材を厚さ、誘電率及び表面積のうちの少なくとも１つが変更された他の誘電体部材へ変更することを特徴とする。

請求項１０記載の基板処理方法は、請求項５記載の基板処理方法において、前記外側電極を、可変コンデンサを有する容量可変フィルターを介して電気的に接地させ、前記プラズマ処理の処理条件に応じて前記可変コンデンサの容量を変更させる際、前記容量可変フィルターにおける電位差を、前記容量可変フィルターの電圧特性における共振点を含む範囲で変更することを特徴とする。

請求項１１記載の基板処理方法は、請求項５記載の基板処理方法において、前記外側電極にも他の直流電圧を印加し、前記プラズマ処理の処理条件に応じて前記内側電極の電位と前記外側電極の電位との差を調整することを特徴とする。

請求項１２記載の基板処理方法は、請求項１１記載の基板処理方法において、前記外側電極の電位が前記内側電極の電位と反対の電位となるように、前記外側電極に他の直流電圧を印加することを特徴とする。

本発明によれば、上部電極における処理空間に面する部分が誘電体部材によって覆われるので、上部電極が正イオンによってスパッタされることがない。また、誘電体部材が電子を阻止するので、プラズマへ電子流れ込まない。即ち、直流電流が流れないのでジュール熱による上部電極の加熱を防止でき、上部電極の消耗を防止できる。なお、プラズマへ電子が過剰に流れ込むことがないので、直流電流が流れることがなく、その結果、プラズマ処理の性能を安定させることができるとともに、電子を直流的に接地させる箇所を処理空間に設ける必要を無くすことができる。

さらに、本発明によれば、上部電極の内側電極には直流電圧が印加されるとともに、上部電極の外側電極は電気的に接地されるので、内側電極及び下部電極の間の電位差と、外側電極及び下部電極の間の電位差とを異ならせることができる。電位差が変わると、プラズマの密度分布も変わるため、内側電極及び下部電極の間のプラズマの密度と外側電極及び下部電極の間のプラズマの密度とを異ならせることができる。その結果、処理空間におけるプラズマの密度分布の制御性を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１の基板処理装置におけるプラズマ生成用の高周波電力に関する電気回路を模式的に示す図である。 図１の基板処理装置によるエッチングレートの均一性の向上の一例を説明するための図である。 図１の基板処理装置によるエッチングレートの均一性の向上の他例を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 図５の基板処理装置におけるプラズマ生成用の高周波電力に関する電気回路を模式的に示す図である。 図６における容量可変フィルターの電圧特性を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 図８の基板処理装置におけるプラズマ生成用の高周波電力に関する電気回路を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本基板処理装置は、基板としてのウエハにプラズマエッチング処理を施す。

図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍのウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内部には半導体デバイス用のウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２（下部電極）が配置されている。基板処理装置１０では、チャンバ１１の内部側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。

排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「処理室」という。）１５には後述するようにプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１６にはチャンバ１１内部のガスを排出する排気管１７が接続される。排気プレート１４は処理室１５に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１６への漏洩を防止する。

排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内部を真空引きして減圧する。なお、チャンバ１１内部の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。

チャンバ１１内部のサセプタ１２には第１の高周波電源１８が第１の整合器１９を介して接続され、且つ第２の高周波電源２０が第２の整合器２１を介して接続されており、第１の高周波電源１８は比較的高い周波数、例えば、４０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に供給し、第２の高周波電源２０は比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能する。また、第１の整合器１９及び第２の整合器２１は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。

サセプタ１２の上部は、大径の円柱の先端から小径の円柱が同心軸に沿って突出している形状を呈し、該上部には小径の円柱を囲うように段差が形成される。小径の円柱の先端には静電電極板２２を内部に有するセラミックスからなる静電チャック２３が配置されている。静電電極板２２には第１の可変直流電源２４が接続されており、静電電極板２２に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２３側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２２及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２３に吸着保持される。

また、サセプタ１２の上部には、静電チャック２３に吸着保持されたウエハＷを囲うように、フォーカスリング２５がサセプタ１２の上部における段差へ載置される。フォーカスリング２５はシリコン（Ｓｉ）からなる。すなわち、フォーカスリング２５は半導体からなるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２５上まで拡大する。

チャンバ１１の天井部には、処理空間ＰＳを挟んでサセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド２６が配置される。シャワーヘッド２６は、誘電体板２７（誘電体部材）と、上部電極板２８（上部電極）と、該上部電極板２８を着脱可能に釣支するクーリングプレート２９と、該クーリングプレート２９を覆う蓋体３０とを有する。

誘電体板２７は、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）やイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）等のセラミックス、石英等のガラス、又は結晶の様なプラズマ耐性を有する絶縁材料からなる円板状部材であり、上部電極板２８の処理空間ＰＳに面する部分（下面）を全て覆う。上部電極板２８は、半導体、例えば、シリコンからなる円板状部材である。誘電体板２７及び上部電極板２８には、これらを貫通し、且つ後述のクーリングプレート２９におけるバッファ室と連通する多数のガス孔（図示しない）が形成される。また、クーリングプレート２９の内部にはバッファ室（図示しない）が設けられ、このバッファ室には処理ガス供給管３１を介して処理ガス供給装置（図示しない）から処理ガスが供給される。処理ガス供給装置は、例えば、各種ガスの流量比を適切に調整して混合ガスを生成し、該混合ガスを処理ガス供給管３１、バッファ室及びガス孔を介して処理空間ＰＳへ導入する。

また、シャワーヘッド２６の上部電極板２８は、サセプタ１２に載置されたウエハＷの中央部と対向する内側電極２８ａと、該ウエハＷの周縁部と対向する外側電極２８ｂとに分割され、内側電極２８ａ及び外側電極２８ｂの間には、内側電極２８ａ及び外側電極２８ｂを電気的に絶縁する環状の絶縁性部材である絶縁リング３２が介在する。内側電極２８ａには第２の可変直流電源３３が接続され、内側電極２８ａへ正の直流電圧が印加される。第２の可変直流電源３３は内側電極２８ａへ印加する直流電圧の値を変更できるので、内側電極２８ａの電位は変更可能である。また、外側電極２８ｂは直流電源等に接続されることなく電気的に接地される。

基板処理装置１０では、処理空間ＰＳへ導入された処理ガスが第１の高周波電源１８からサセプタ１２を介して処理空間ＰＳへ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中の正イオンはウエハＷに引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。このとき、上部電極板２８は誘電体板２７によって覆われるので、正イオンによってスパッタされることがなく、上部電極板２８は消耗することがない。

図２は、図１の基板処理装置におけるプラズマ生成用の高周波電力に関する電気回路を模式的に示す図である。

図２の電気回路には、第１の高周波電源１８及び接地の間には、第１の高周波電源１８から処理空間ＰＳ、内側電極２８ａ及び第２の可変直流電源３３を経て接地に至る第１の経路Ｌ１と、第１の高周波電源１８から処理空間ＰＳ及び外側電極２８ｂを経て接地に至る第２の経路Ｌ２とが存在し、第１の経路Ｌ１と第２の経路Ｌ２とは並列に接続される。

第１の経路Ｌ１では、処理空間ＰＳ及び内側電極２８ａを互いに直列接続されたコンデンサＣ１及びコンデンサＣ２とみなすことができ、第２の経路Ｌ２では、処理空間ＰＳ及び外側電極２８ｂを互いに直列接続されたコンデンサＣ３及びコンデンサＣ４とみなすことができる。

図２の電気回路において、第１の経路Ｌ１にはコンデンサＣ２と接地の間に第２の可変直流電源３３が介在し、該第２の可変直流電源３３がコンデンサＣ２（内側電極２８ａ）に正の直流電圧を印加するため、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２における電位差の合計は、コンデンサＣ３及びコンデンサＣ４における電位差の合計よりも小さくなる。その結果、コンデンサＣ１における電位差はコンデンサＣ３における電位差よりも小さくなる。ここで、コンデンサＣ１における電位差は処理空間ＰＳにおける内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間の電位差とみなすことができ、コンデンサＣ３における電位差は処理空間ＰＳにおける外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間の電位差とみなすことができる。一般に、処理空間における電位差が大きいと電界が強くなってプラズマの密度が高くなり、処理空間における電位差が小さいと電界が弱くなってプラズマの密度が低くなる。

したがって、基板処理装置１０では、処理空間ＰＳにおいて、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度を外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度よりも低くできる。

また、図２の電気回路において、第２の可変直流電源３３にコンデンサＣ２（内側電極２８ａ）へ負の直流電圧を印加させた場合、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２における電位差の合計は、コンデンサＣ３及びコンデンサＣ４における電位差の合計よりも大きくなる。その結果、コンデンサＣ１における電位差をコンデンサＣ３における電位差よりも大きくすることができ、もって、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度を外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度よりも高くできる。

すなわち、内側電極２８ａ及び接地の間に第２の可変直流電源３３を介在させることによってプラズマの密度分布の制御性を向上することができ、これにより、プラズマエッチング処理におけるエッチングレートの均一性を向上することができる。

例えば、プラズマエッチング処理においてウエハＷの中央部のエッチングレートがウエハＷの周縁部のエッチングレートよりも高い場合（図３の実線を参照。）、第２の可変直流電源３３からコンデンサＣ２（内側電極２８ａ）へ正の直流電圧を印加することにより、ウエハＷの中央部におけるプラズマの密度を低下させることができ、もって、ウエハＷの中央部のエッチングレートを低下させることができる（図３の破線を参照。）。また、ウエハＷの中央部のエッチングレートがウエハＷの周縁部のエッチングレートよりも低い場合（図４の実線を参照。）、第２の可変直流電源３３からコンデンサＣ２（内側電極２８ａ）へ負の直流電圧を印加することにより、ウエハＷの中央部におけるプラズマの密度を高くすることができ、もって、ウエハＷの中央部のエッチングレートを上昇させることができる（図４の破線を参照。）。

また、基板処理装置１０では、内側電極２８ａの電位が第２の可変直流電源３３によって変更可能であるため、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２における電位差の合計、引いては、コンデンサＣ１における電位差（内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間の電位差）を積極的に変更することができる。ここで、プラズマエッチング処理の処理条件、例えば、ガス種、処理空間ＰＳの圧力、プラズマ生成用の高周波電力の大きさに応じて内側電極２８ａへ印加される直流電圧の値を変更すれば、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間においてプラズマエッチング処理の処理条件に適したプラズマの密度分布を実現することができる。

本実施の形態に係る基板処理装置１０によれば、上部電極板２８における処理空間ＰＳに面する部分が誘電体板２７によって覆われるので、上部電極板２８が正イオンによってスパッタされることがない。また、誘電体板２７が電子を阻止するので、プラズマへ電子流れ込まない。即ち、直流電流が流れないのでジュール熱による上部電極板２８の加熱を防止でき、上部電極板２８の消耗を防止できる。なお、プラズマへ電子が過剰に流れ込むことがないので、直流電流が流れることがなく、その結果、プラズマ処理の性能を安定させることができるとともに、電子を直流的に接地させる箇所を、処理空間ＰＳを含むチャンバ１１内に設ける必要を無くすことができる。

さらに、本実施の形態に係る基板処理装置１０によれば、上部電極板２８の内側電極２８ａには直流電圧が印加されるとともに、上部電極板２８の外側電極２８ｂは電気的に接地されるので、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間の電位差と、外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間の電位差とを異ならせることができる。電位差が変わると電界の強さが変わり、プラズマの密度分布も変わるため、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度と外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度とを異ならせることができる。その結果、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性を向上することができる。

また、基板処理装置１０では、内側電極２８ａの電位を変更することができるので、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間の電位差を積極的に変更することができる。その結果、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度分布の制御性を向上することができる。

上述した基板処理装置１０では、プラズマ処理の処理条件に応じて誘電体板２７が厚さ、誘電率及び表面積のうちの少なくとも１つが変更された他の誘電体板へ変更されてもよい。誘電率及び表面積のうちの少なくとも１つが変更されると、図２の電気回路において、コンデンサＣ１やコンデンサＣ３の容量が変更されて電位差が変更されるため、コンデンサＣ２やコンデンサＣ４における電位差も変更される。すなわち、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布を変更することができ、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性をより向上することができる。

また、上述した基板処理装置１０では、内側電極２８ａに第２の可変直流電源３３が接続されて外側電極２８ｂが接地しているが、プラズマエッチング処理の処理条件や結果に応じて内側電極２８ａを接地させるとともに、外側電極２８ｂへ可変直流電源を接続して外側電極２８ｂへ直流電圧を印加してもよい。これによっても、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度と外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度とを異ならせることができ、もって、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性を向上することができる。

なお、上述した基板処理装置１０では、内側電極２８ａへ第２の可変直流電源３３を接続したが、該内側電極２８ａへ所定値の直流電圧のみを印加する固定直流電源を接続してもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置について詳細に説明する。

本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

図５は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図５において、基板処理装置３４では、外側電極２８ｂに容量可変フィルター３５が接続され、外側電極２８ｂは該容量可変フィルター３５を介して接地される。容量可変フィルター３５は、並列に接続された複数の可変コンデンサを内蔵し、所定の周波数以上の高周波電流を遮断するハイカットフィルターとして機能する。また、高周波電圧が印加される際、内蔵する可変コンデンサの容量を変更することによって当該容量可変フィルター３５における電位差を変更することができ、その結果、容量可変フィルター３５に接続された電極の電位を変更することができる。

図６は、図５の基板処理装置におけるプラズマ生成用の高周波電力に関する電気回路を模式的に示す図である。

図６の電気回路には、図２における第１の経路Ｌ１と、第１の高周波電源１８から処理空間ＰＳ、外側電極２８ｂ及び容量可変フィルター３５を経て接地に至る第３の経路Ｌ３とが存在し、第１の経路Ｌ１と第３の経路Ｌ３とは並列に接続される。第３の経路Ｌ３では、コンデンサＣ３（処理空間ＰＳ）及びコンデンサＣ４（外側電極２８ｂ）に容量可変フィルター３５が直列に接続されているとみなすことができる。

図６の電気回路において、第３の経路Ｌ３にはコンデンサＣ４と接地の間に容量可変フィルター３５が介在し、該容量可変フィルター３５がコンデンサＣ４の電位を変更するため、コンデンサＣ３及びコンデンサＣ４における電位差の合計を積極的に変更することができ、引いては、コンデンサＣ３における電位差（処理空間ＰＳにおける外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間の電位差）を積極的に変更することができる。その結果、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマ密度分布の制御性だけでなく、外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマ密度分布の制御性も向上することができ、もって、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性をより向上することができる。

ここで、基板処理装置３４において、プラズマエッチング処理の処理条件に応じてコンデンサＣ３における電位差を積極的に変更するのが好ましい。これにより、外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間においてプラズマエッチング処理の処理条件に適したプラズマの密度分布を実現することができる。

また、容量可変フィルター３５では、内蔵する可変コンデンサの容量を変更させることによって当該容量可変フィルター３５における電位差を変更することができるが、変更後の容量は容量可変フィルター３５が備える目盛り（ポジション）によって示され、容量可変フィルター３５における電位差（電圧特性）は図７に示すように変化する。ここで、容量可変フィルター３５における電圧特性は、電位差がほぼ０となる共振点と、電位差が極端に大きくなる共振点とを有する。なお、容量可変フィルター３５における電圧特性は処理条件に応じて異なる変化態様を示す。図中の「◆」、「■」や「●」はそれぞれ異なる処理条件における電圧特性を示す。

基板処理装置３４では、プラズマエッチング処理の処理条件に応じて容量可変フィルター３５における電位差を変更してコンデンサＣ３における電位差を変更する際、容量可変フィルター３５における電位差を当該容量可変フィルター３５の電圧特性における共振点を含む範囲で変更させるのが好ましい。これにより、コンデンサＣ３における電位差を大幅に変更できるので、外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度分布の制御性を大幅に向上することができる。

上述した基板処理装置３４では、内側電極２８ａに第２の可変直流電源３３が接続されて外側電極２８ｂに容量可変フィルター３５が接続されているが、内側電極２８ａに容量可変フィルター３５を接続させるともに、外側電極２８ｂへ第２の可変直流電源３３を接続してもよい。これによっても、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度と外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマの密度とを異ならせることができ、もって、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性をより向上することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置について詳細に説明する。

本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

図８は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図８において、基板処理装置３６では、外側電極２８ｂに第３の可変直流電源３７が接続され、外側電極２８ｂへ正の直流電圧が印加される。第３の可変直流電源３７は外側電極２８ｂへ印加する直流電圧の値を変更できるので、外側電極２８ｂの電位は変更可能である。

図９は、図８の基板処理装置におけるプラズマ生成用の高周波電力に関する電気回路を模式的に示す図である。

図９の電気回路には、図２における第１の経路Ｌ１と、第１の高周波電源１８から処理空間ＰＳ、外側電極２８ｂ及び第３の可変直流電源３７を経て接地に至る第４の経路Ｌ４とが存在し、第１の経路Ｌ１と第４の経路Ｌ４とは並列に接続される。第４の経路Ｌ４では、コンデンサＣ３（処理空間ＰＳ）及びコンデンサＣ４（外側電極２８ｂ）に第３の可変直流電源３７が直列に接続されているとみなすことができる。

図９の電気回路において、第４の経路Ｌ４にはコンデンサＣ４と接地の間に第３の可変直流電源３７が介在し、該第３の可変直流電源３７がコンデンサＣ４に正の直流電圧を印加するため、外側電極２８ｂが直接接地される場合に比べて、コンデンサＣ３及びコンデンサＣ４における電位差の合計が小さくなる。一方、第３の可変直流電源３７にコンデンサＣ４へ負の直流電圧を印加させると、コンデンサＣ３及びコンデンサＣ４における電位差の合計が大きくなる。

したがって、基板処理装置３６では、コンデンサＣ３における電位差（外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間の電位差）を積極的に変更することができる。すなわち、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマ密度分布の制御性だけでなく、外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマ密度分布の制御性も向上することができるので、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性をより向上することができる。

特に、第２の可変直流電源３３にコンデンサＣ２へ正の直流電圧を印加させて内側電極２８ａに正の電位を発生させるとともに、第３の可変直流電源３７にコンデンサＣ４へ負の直流電圧を印加させて外側電極２８ｂに負の電位を発生させた場合、コンデンサＣ１における電位差とコンデンサＣ３における電位差との絶対値差を大きくすることができ、これにより、大きな偏りのあるエッチングレートの分布を確実に改善することができる。なお、コンデンサＣ２へ負の直流電圧を印加して内側電極２８ａに負の電位を発生させるとともに、コンデンサＣ４へ正の直流電圧を印加して外側電極２８ｂに正の電位を発生させてもよく、これによっても、大きな偏りのあるエッチングレートの分布を確実に改善することができる。

また、基板処理装置３６では内側電極２８ａの電位が変更可能であるだけでなく、外側電極２８ｂの電位も変更可能であるため、プラズマエッチング処理の処理条件に応じて内側電極２８ａの電位と外側電極２８ｂの電位との差を調整するのが好ましい。これにより、内側電極２８ａ及びサセプタ１２の間のプラズマ密度と、外側電極２８ｂ及びサセプタ１２の間のプラズマ密度との差を細かく調整することができ、もって、プラズマエッチング処理の処理条件により適したプラズマの密度分布を実現することができる。

上述した各実施の形態では、上部電極板２８がサセプタ１２に対して相対的に移動することがないが、シャワーヘッド２６を上下方向移動可能に構成して上部電極板２８がサセプタ１２に対して相対的に移動できるようにしてもよい。この場合、図２，６及び９の電気回路におけるコンデンサＣ１やコンデンサＣ３の容量が変更可能となるので、コンデンサＣ１やコンデンサＣ３における電位差をきめ細かく調整することができ、もって、処理空間ＰＳにおけるプラズマの密度分布の制御性をさらに向上することができる。

上述した各実施の形態に係る基板処理装置がプラズマエッチング処理を施す基板は、半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

なお、本発明について、上記各実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。

本発明の目的は、上述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記憶媒体を、コンピュータ等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施の形態の機能を実現することになり、プログラム及びそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。

また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

Ｗ ウエハ
ＰＳ 処理空間
１０，３４，３６ 基板処理装置
１２ サセプタ
１８ 第１の高周波電源
２８ 上部電極板
２８ａ 内側電極
２８ｂ 外側電極
３３ 第２の可変直流電源
３５ 容量可変フィルター
３７ 第３の可変直流電源

Claims (12)

1. 高周波電源に接続され且つ基板を載置する下部電極と、該下部電極と対向して配された上部電極と、前記下部電極及び前記上部電極の間の処理空間とを備え、該処理空間に発生したプラズマを用いて前記載置された基板にプラズマ処理を施す基板処理装置において、
   前記上部電極における前記処理空間に面する部分を覆う誘電体部材を備え、
   前記上部電極は、前記載置された基板の中央部と対向する内側電極と、前記載置された基板の周縁部と対向する外側電極とに分割され、
   前記内側電極と前記外側電極とは互いに電気的に絶縁され、
   前記内側電極には直流電圧が印加されるとともに、前記外側電極は電気的に接地されることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記内側電極には可変直流電源が接続されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記外側電極は容量可変フィルターを介して電気的に接地されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
4. 前記外側電極にも他の直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
5. 高周波電源に接続され且つ基板を載置する下部電極と、該下部電極と対向して配された上部電極と、前記下部電極及び前記上部電極の間の処理空間とを備え、前記上部電極は、前記載置された基板の中央部と対向する内側電極と、前記載置された基板の周縁部と対向する外側電極とに分割され、前記内側電極と前記外側電極とは互いに電気的に絶縁される基板処理装置において、前記処理空間に発生したプラズマを用いて前記載置された基板にプラズマ処理を施す基板処理方法であって、
   前記上部電極における前記処理空間に面する部分を誘電体部材で覆い、
   前記内側電極に直流電圧を印加するとともに、前記外側電極を電気的に接地させることを特徴とする基板処理方法。
6. 前記プラズマ処理の処理条件に応じて前記内側電極へ印加される直流電圧の値を変更することを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
7. 前記プラズマ処理において、前記載置された基板の中央部のエッチングレートが前記載置された基板の周縁部のエッチングレートよりも高い場合、前記内側電極へ正の直流電圧を印加することを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
8. 前記プラズマ処理において、前記載置された基板の中央部のエッチングレートが前記載置された基板の周縁部のエッチングレートよりも低い場合、前記内側電極へ負の直流電圧を印加することを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
9. 前記プラズマ処理の処理条件に応じて、前記誘電体部材を厚さ、誘電率及び表面積のうちの少なくとも１つが変更された他の誘電体部材へ変更することを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
10. 前記外側電極を、可変コンデンサを有する容量可変フィルターを介して電気的に接地させ、
    前記プラズマ処理の処理条件に応じて前記可変コンデンサの容量を変更させる際、前記容量可変フィルターにおける電位差を、前記容量可変フィルターの電圧特性における共振点を含む範囲で変更することを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
11. 前記外側電極にも他の直流電圧を印加し、
    前記プラズマ処理の処理条件に応じて前記内側電極の電位と前記外側電極の電位との差を調整することを特徴とする請求項５記載の基板処理方法。
12. 前記外側電極の電位が前記内側電極の電位と反対の電位となるように、前記外側電極に他の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１１記載の基板処理方法。

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