JP5254533B2 - プラズマ処理装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は，処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理装置とプラズマ処理方法に関する。

例えば半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスでは，半導体ウェハに対するエッチングや成膜などの処理について，プラズマ処理装置によるプラズマ処理が広く用いられている。かかるプラズマ処理装置は，処理容器内に上下に対向する電極が設けられ，例えば基板を載置した下部電極に高周波電力を供給し，下部電極と上部電極との間にプラズマを生成して基板の処理を行っている。

このプラズマ処理装置において，製品の歩留りを向上させるためには，処理容器内に発生するプラズマの密度分布を制御して，処理のウェハの面内の均一性を高める必要がある。そのための一つの対策として，本出願人は，処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側の，高周波電源からの基本波やその高調波に対するインピーダンスを変化させる方法を開示している（特許文献１参照）。

特開２００４−９６０６６号公報

プラズマ処理装置の処理容器内には，プラズマ処理中，電極に供給された高周波電力の基本波や，それに対する種々の高次の高調波が発生する。上記特許文献１で開示した方法によれば，処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側の，高周波電源からの基本波やその高調波に対するインピーダンスを変化させることにより，それら基本波や，それに対する高調波を選択的に共振させて，半導体ウェハに対するプラズマ処理の面内均一性を高く維持し，また，処理容器内のプラズマ状態を安定的に維持することが可能となる。

しかしながら，このように基本波や高調波を選択的に共振させる場合，共振のＱ値（共振の鋭さ）が大きくなりすぎると，プラズマから見たインピーダンスを僅かに変えただけでも，半導体ウェハに対するエッチング速度などが大きく変化することになる。このような共振のＱ値は，低圧（例えば５０ｍＴ以下）で高パワー（例えば５００Ｗ以上）のプロセスでは，特に大きくなってしまう。

また，同じ仕様のプラズマ処理装置であっても，各プラズマ処理装置毎に，処理容器内のコンディションが僅かに異なるが，上述のように共振のＱ値が大きくなりすぎると，個々のプラズマ装置ごとにインピーダンス制御が大きく異なるといったいわゆる機差の問題が発生する。この結果，複数のプラズマ処理装置で基板を並行して処理すると，基板の処理状態が装置間でばらつくことがあった。

したがって本発明の目的は，以上のような基本波や高調波の共振を利用してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止することにある。

上記課題を解決するために，本発明者によれば，処理容器内において上下に対向させて配置した一対の電極の少なくとも一方に高周波電源より高周波電力を供給して，前記処理容器内にプラズマを生成させ，基板を処理するプラズマ処理装置であって，前記一対の電極の少なくとも一方側に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる２つ以上の可変インピーダンス部と，抵抗値が０．５Ω〜５Ωの抵抗体とをそれぞれ直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，前記可変インピーダンス回路は，共振の対象とする周波数の異なる高周波を選択するための２種以上のフィルタを有し，前記２つ以上の可変インピーダンス部は，互いに周波数の異なる高周波をそれぞれ共振させることを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置によれば，可変インピーダンス回路に抵抗体を設けたことにより，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。

このプラズマ処理装置において，前記一対の電極の両方に高周波電源より高周波電力を供給し，前記一対の電極の少なくとも一方に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス部と抵抗体を直列に接続し，前記可変インピーダンス回路は，対向する電極に供給される高周波電源の基本波，その基本波に対する高調波，および，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つの高周波を共振させるように，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるようにしても良い。

また，前記一対の電極の一方に高周波電源より高周波電力を供給し，前記高周波電力が供給される電極と対向する電極に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス部と抵抗体を直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，前記可変インピーダンス回路は，対向する電極に供給される高周波電源の基本波，および，その基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つの高周波を共振させるように，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるようにしても良い。

また，前記一対の電極の一方に高周波電源より高周波電力を供給し，前記高周波電力が供給される電極に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス部と抵抗体を直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，前記可変インピーダンス回路は，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波を共振させるように，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるようにしても良い。

また，前記フィルタとして，例えば，ハイパスフィルタ，ローパスフィルタ，バンドパスフィルタが例示される。

また，本発明によれば，処理容器内において上下に対向させて配置した一対の電極の少なくとも一方に高周波電源より高周波電力を供給して前記処理容器内にプラズマを生成させて基板を処理するプラズマ処理方法であって，前記一対の電極の少なくとも一方に接続した２つ以上の可変インピーダンス部を用いて，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるに際し，可変インピーダンス回路に設けられた周波数の異なる高周波を選択するための２種以上のフィルタにより，共振の対象とする高周波を選択し，前記２つ以上の可変インピーダンス部により，互いに周波数の異なる高周波をそれぞれ共振させ，抵抗値が０．５Ω〜５Ωの抵抗体を前記２つ以上の可変インピーダンス部とそれぞれ直列に接続することにより，共振のＱ値を下げることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。

本発明によれば，処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路に抵抗体を設けたことにより，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。このため，基板に対するエッチング速度などを制御しやすくなり，また，各プラズマ装置ごとにインピーダンス制御が異なるといったいわゆる機差の問題も抑制できる。

以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置として，プラズマエッチング装置１の概略的な構成を示す縦断面図である。図２は，下部電極１２に接続される高周波ライン３７の回路構成図である。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すようにプラズマエッチング装置１は，例えば略円筒状の処理容器２を備えている。処理容器２の内壁面には，例えばアルミナなどの保護膜が被覆されている。また処理容器２は，電気的に接地されている。

例えば処理容器２内の中央部の底部には，絶縁板１０を介在して円柱状の電極支持台１１が設けられている。電極支持台１１上には，基板Ｗを載置する載置台を兼ねた高周波電極としての下部電極１２が設けられている。下部電極１２の上面は，例えば中央が円柱状に突出しており，この突出部１２ａに基板（半導体ウェハ）Ｗが保持される。下部電極１２の突出部１２ａの周囲には，石英製で環状のフォーカスリング１３が設けられている。

下部電極１２と対向する処理容器２の天井部には，例えば略円盤形状の上部電極２０が下部電極１２と対をなすように取り付けられている。上部電極２０と処理容器２の天井壁部との接触部には，環状の絶縁体２１が介在され，上部電極２０と処理容器２の天井壁部とが電気的に絶縁されている。

この上部電極２０には，マッチング回路２５を介して第１の高周波電源２６からプラズマ生成用の高周波電力を供給するための第１の高周波ライン２７が電気的に接続されている。この第１の高周波電源２６は，例えば６０ＭＨｚの高周波電力を発生させ，プラズマ生成用として上部電極２０に高周波電力を供給する。

上部電極２０の下面には，例えば多数のガス吐出孔３０が形成されている。ガス吐出孔３０は，上部電極２０の上面に接続されたガス供給管３１を介して，ガス供給源３２に連通している。ガス供給源３２には，エッチング処理のための処理ガスが貯留されている。このガス供給源３２からガス供給管３１を通じて上部電極２０内に導入された処理ガスが，複数のガス吐出孔３０から処理容器２内に供給される。

一方，下部電極１２には，マッチング回路３５を介して第２の高周波電源３６からバイアス用の高周波電力を供給するための第２の高周波ライン３７が電気的に接続されている。この第２の高周波電源３６は，上記第１の高周波電源２６よりも周波数が低い，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を発生させ，バイアス用として下部電極１２に高周波電力を供給する。なお，この第２の高周波電源２８によっても処理容器２内にプラズマＰが生成されることもある。

また，第２の高周波ライン３７には，マッチング回路３５と下部電極１２の間において，処理容器２内に生成されるプラズマから見た下部電極１２のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路４０が設けられている。

ここで，この下部電極１２に接続される高周波ライン３７の回路構成について，具体的に説明する。図２に示すように，マッチング回路３５は，第１の固定コイル５０と第１の可変コンデンサ５１と第２の固定コイル５２とを有している。高周波ライン３７において，下部電極１２側から，第１の固定コイル５０，第１の可変コンデンサ５１，第２の固定コイル５２の順序で，第２の高周波電源３６側に向けて直列に接続されている。

また，第２の固定コイル５２の両端とアース５５との間に，第２の可変コンデンサ５６と固定コンデンサ５７とがそれぞれ並列的に接続されている。かかるマッチング回路３５は，第２の高周波電源３６から下部電極１２へ供給される高周波電力が下部電極１２にて反射を起こさないように，そのインピーダンスを例えば５０Ωにするように自動的に調整する機能を有している。

また，可変インピーダンス回路４０は，高周波ライン３７とアース５５との間に，可変インピーダンス部６０と，抵抗体６１と，フィルタ６２を直列に接続した構成になっている。フィルタ６２は，第２の高周波電源３６から下部電極１２に供給される基本波である例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が可変インピーダンス部６０に流れ込まないようにカットし，且つこの基本波よりも大きな周波数の高周波電力を可変インピーダンス部６０に通すように選択させるためのものであり，例えばハイパスフィルタが使用される。

後述するように，第１の高周波電源２６から上部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力（例えば６０ＭＨｚの高周波電力）を供給し，第２の高周波電源３６から下部電極１２に基本波であるバイアス用の高周波電力（例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力）供給して処理容器２内にプラズマＰを発生させると，プラズマＰからは，上記基本波に対する２次，３次，４次，５次・・・等の高次の高調波が発生する。これらプラズマ生成用の高周波電力の基本波とその基本波に対する高調波の高周波電力は，前述の可変インピーダンス回路４０において，フィルタ６２を通過して，可変インピーダンス部６０に供給される。その際，可変インピーダンス部６０は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，それら基本波と複数の高次の高調波の内の少なくとも１つに対して共振させるように変更することが可能である。

また前述のように，第２の高周波電源３６から下部電極１２に供給されたバイアス用の高周波電力によっても処理容器２内にプラズマＰが生成される場合がある。かかる場合，可変インピーダンス部６０は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，このバイアス用の高周波電力の基本波に対する高次の高調波の内の少なくとも１つに対して共振させるように変更させても良い。

可変インピーダンス部６０は，例えばインダクタンスが略２００ｎＨの固定コイル６５と可変コンデンサ６６を備えており，可変コンデンサ６６の容量を変化させることにより，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを適宜変化し得るようになっている。ここでは，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波，このプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，および，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波，のうちの少なくとも一つを共振させることができるように，可変コンデンサ６６の容量を変化させて，プラズマから見た下部電極１２側のインピーダンスを調整できるようになっている。

図１に示すように，処理容器２の下部には，排気機構（図示せず）に通じる排気管７０が接続されている。排気管７０を介して処理容器２内を真空引きすることで，処理容器２内を所定の圧力に減圧できるようになっている。

次に，以上のように構成されたプラズマエッチング装置１の作用について説明する。

このプラズマエッチング装置１においてプラズマエッチング処理を行う際には，図１に示すように先ず基板Ｗが処理容器２内に搬入され，下部電極１２上に載置される。そして，排気管７０から排気が行われて処理容器２内が減圧され，更に，ガス吐出孔３０からはガス供給源３２から供給された所定の処理ガスが処理容器２内に供給される。また，第１の高周波電源２６により，上部電極２０にプラズマ生成用の例えば６０ＭＨｚの高周波電力が供給される。また一方で，第２の高周波電源３６により，下部電極１２にバイアス用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。

これにより，下部電極１２と上部電極２０との間に高周波電力が印加され，処理容器２内において下部電極１２と上部電極２０との間にプラズマＰが生成される。このプラズマＰにより処理ガスから活性種やイオンなどが生成され，下部電極１２上に載置された半導体ウェハＷの表面膜がエッチングされる。所定時間エッチングが行われた後，上部電極２０および下部電極１２に対する高周波電力の供給と，処理容器２内への処理ガスの供給が停止され，ウェハＷが処理容器２内から搬出されて，一連のプラズマエッチング処理が終了する。

ここで，以上のプラズマエッチング処理中，処理容器２内のプラズマＰからは，プラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する２次，３次，４次，５次・・・等の高次の高調波が発生する。また，場合によっては，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２次，３次，４次，５次・・・等の高次の高調波も発生する。これらのプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，バイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波，および，プラズマ生成用の高周波電力の基本波は，下部電極１２に接続された前述の可変インピーダンス回路４０において，フィルタ６２を通過し，可変インピーダンス部６０に供給されることになる。その際，可変インピーダンス部６０に設けた可変コンデンサ６６の容量を調整することにより，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，それら３つの内の少なくとも１つに対して共振させるように変更する。

こうしてプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを変更することにより，上記３つに対して共振させ，エッチング速度を高めることができ，ウエハＷに対するプラズマ処理の面内均一性も高く維持できるようになる。一方，このように上記３つを選択的に共振させた場合，エッチング速度が早くなる反面，共振のＱ値が過剰に大きくなり過ぎると，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを僅かに変えただけでも，半導体ウェハＷに対するエッチング速度が大きく変化してしまう。

しかしながら，そのようなＱ値の過剰な上昇は，可変インピーダンス回路４０に設けた抵抗体６１によって防止することができる。ここで，図３は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸに対する，半導体ウェハＷに対するエッチング速度Ｅ．Ｒ．の変化を示したグラフである。共振の近傍では処理容器２内のプラズマＰから下部電極１２側に，高周波電力が急激に供給されることとなるので，この図３に示したように，共振の近傍では半導体ウェハＷに対するエッチング速度Ｅ．Ｒ．を大きく上昇させることができる。

この場合，共振のＱ値が過剰に大きくなり過ぎると，エッチング速度Ｅ．Ｒ．の制御が困難となるが，可変インピーダンス回路４０に抵抗体６１を設けたことにより，共振の近傍においても，処理容器２内のプラズマＰから下部電極１２側に供給される高周波電力が抑制されることになる。これにより，図３中の点線で示したように，エッチング速度Ｅ．Ｒ．の急激な増減が抑制され，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。このため，エッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御する際に，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整しやすくなる。

また，可変インピーダンス回路４０に抵抗体６１を設けたことにより，各プラズマ装置ごとにインピーダンス制御が異なるといったいわゆる機差の問題も抑制できるようになる。例えば，図３中において，インピーダンスＸのあわせこみ精度をΔXとする。即ち，複数台の装置で同じインピーダンスＸに設定したつもりでもΔXのばらつきがあるとする。もちろん，ΔXはできるだけ小さくするように工夫されているが，測定器の測定精度などもあり，実際には０にすることはできず，通常０．５Ω程度の大きさになる。一方で，共振の近傍ではエッチング速度Ｅ．Ｒ．の変化が激しく，このΔXのばらつきが，エッチング速度Ｅ．Ｒ．のばらつき，すなわち機差になってしまう。本発明によれば，可変インピーダンス回路４０に抵抗体６１を挿入したことで，共振での変化を小さくし，エッチング速度Ｅ．Ｒ．のばらつきΔＥ．Ｒ．を小さくすることができるようになる。このばらつきΔＥ．Ｒ．があらゆるレシピに対して機差の基準値（例えば５%）以下になるように抵抗体６１の抵抗値を選ぶことによって，この現象に起因する機差を無くすことができる。また，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整する場合，上記３つに対して完全な共振状態に調整する他，不完全な共振状態，例えば５０％程度の共振状態に調整する等，プラズマの状態を任意にコントロールできるようになり，共振状態の程度も０〜１００％まで容易に変化できるようになる。

なお，このように共振のＱ値が過剰に大きくなることを抑制してインピーダンス制御を容易にさせるために，抵抗体６１の抵抗値は，例えば０．５〜５Ω程度にすると良い。また，通常の巻き線型の抵抗体では，エッチングプロセスなどで使用される高周波周波数帯域（例えば０．４〜１００ＭＨｚ）に対して有効に抵抗として動作しないので，高周波特性の良い抵抗体を用いることが肝要である。また，共振を起こさせる周波数の高周波に対してのみ抵抗がはたらくように，インピーダンス回路４０の回路定数の選び方にも注意する必要がある。即ち，共振を起こさない周波数の高周波に対しては，インピーダンスの虚数成分を大きくすることによってインピーダンスを大きくし，電流が抵抗体６１に流れないようにする。この場合，インピーダンスが例えば５００Ω以上になるようにする（抵抗体６１の実数成分は上記のとおり例えば５Ω以下だが，虚数成分が５００Ω以上（あるいは−５００Ω以下）になるようにする）。

なお，可変インピーダンス回路４０には，フィルタ６２が設けられているので，第２の高周波電源３６から下部電極１２に供給される基本波である例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力は，フィルタ６２で遮られ，可変インピーダンス部６０には流れ込まない。この基本波の高周波電力は，上部電極２０，処理容器２の側壁等を介してアース側に抜けることとなる。

以上，本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが，本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば，図２では，可変インピーダンス部６０として可変コンデンサ６６と固定コイル６５との直列回路を用いた場合を説明したが，これに限定されず，可変インピーダンス部６０は，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを変えることができるならばどのような回路でもよい。

また，図２で説明した可変インピーダンス回路４０は，１つの可変コンデンサ６６と１つの固定コイル６５とよりなる可変インピーダンス部６０で，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波，このプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波の基本波に対する高調波，のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるようにしたが，これに替えて，各高調波に対して独立してインピーダンス制御ができるように複数の可変インピーダンス部を設けるようにしてもよい。図４〜６は，そのような複数の可変インピーダンス部を有する可変インピーダンス回路４０の変形例を示す回路図である。なお，図４〜６では，何れも３つの可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃを設けた可変インピーダンス回路４０を例示している。

図４に示す可変インピーダンス回路４０では，高周波ライン３７に対して，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃと，第１〜３の抵抗体６１ａ，６１ｂ，６１ｃと，第１〜３のフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃをそれぞれ並列に接続した構成である。各第１〜３のバンドパスフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃは，それぞれ異なる高調波を通すものであり，この例では，第１のバンドパスフィルタ６２ａは，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波の基本波に対する２次高調波を中心とする周波数帯域の高周波電圧を通し，第２のバンドパスフィルタ６２ｂは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する３次高調波を中心とする周波数帯域の高周波電圧を通し，第３のバンドパスフィルタ６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する４次高調波を中心とする周波数帯域の高周波電圧を通すように設定されている。なお，これら第１〜３のバンドパスフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波（１３．５６ＭＨｚ）は通さないのは勿論である。そして，各第１〜３のバンドパスフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃに，第１〜３の抵抗体６１ａ，６１ｂ，６１ｃおよび第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃをそれぞれ個別に直列接続している。なお，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃは，第１〜３の固定コイル６５ａ，６５ｂ，６５ｃおよび第１〜３の可変コンデンサ６６ａ，６６ｂ，６６ｃをそれぞれ有しており，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃの容量を変化させることにより，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃにおいてそれぞれ変化し得るようになっている。

この図４に示した可変インピーダンス回路４０によれば，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次の高調波の内，選択的に１つの高調波を共振させることができるのみならず，２〜４次の高調波の任意の２つ或いは３つの高調波を同時に共振させることができる。従って，各高調波が持つプラズマ処理に対する特性を複合的に組み合わせることができる。

また，第１〜３の可変インピーダンス部６０ａ，６０ｂ，６０ｃにおいて，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスを変化させる場合，第１〜３の抵抗体６１ａ，６１ｂ，６１ｃがそれぞれ設けられていることにより，共振のＱ値が過剰に大きくなることを防止できる。このため，２〜４次の高調波の何れに対しても，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整してエッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御しやすくなる。

図５に示す可変インピーダンス回路４０は，高周波ライン３７に対して，第１〜３のフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを直列に接続した構成である。第１のフィルタ６２ａは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２次高調波以上の周波数を通過するハイパスフィルタであり，第２のフィルタ６２ｂは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する３次高調波以上の周波数を通過するハイパスフィルタであり，第３のフィルタ６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する４次高調波以上の周波数を通過するハイパスフィルタである。そして，第１のフィルタ６２ａと第２のフィルタ６２ｂとの間に，第１の可変インピーダンス部６０ａと第１の抵抗体６１ａを接続し，第２のフィルタ６２ｂと第３のフィルタ６２ｃとの間に，第２の可変インピーダンス部６０ｂと第２の抵抗体６１ｂを接続し，第３のフィルタ６２ｃの下流側に，第３の可変インピーダンス部６０ｃと第３の抵抗体６１ｃを接続している。

この図５に示した可変インピーダンス回路４０によっても，先に図４で説明した場合と同様に，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次の高調波の内，選択的に１つの高調波を共振させる他，２〜４次の高調波の任意の２つ或いは３つを同時に共振させることができる。また，２〜４次の高調波の何れに対しても，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整してエッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御しやすくなる。

図６に示す可変インピーダンス回路４０は，高周波ライン３７において，第１〜３のフィルタ６２ａ，６２ｂ，６２ｃを直列に配置した構成である。第１のフィルタ６２ａは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する４次高調波以下の周波数を通過するローパスフィルタであり，第２のフィルタ６２ｂは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する３次高調波以下の周波数を通過するローパスフィルタであり，第３のフィルタ６２ｃは，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２次高調波以下の周波数を通過するローパスフィルタである。そして，そして，第１のフィルタ６２ａと第２のフィルタ６２ｂとの間に，第１の可変インピーダンス部６０ａと第１の抵抗体６１ａを接続し，第２のフィルタ６２ｂと第３のフィルタ６２ｃとの間に，第２の可変インピーダンス部６０ｂと第２の抵抗体６１ｂを接続し，第３のフィルタ６２ｃの下流側に，第３の可変インピーダンス部６０ｃと第３の抵抗体６１ｃを接続している。

この図６に示した可変インピーダンス回路４０によっても，先に図４，５で説明した場合と同様に，バイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次の高調波の内，選択的に１つの高調波を共振させる他，２〜４次の高調波の任意の２つ或いは３つを同時に共振させることができる。また，２〜４次の高調波の何れに対しても，プラズマＰから見た下部電極１２側のインピーダンスＸを調整してエッチング速度Ｅ．Ｒ．などを制御しやすくなる。

なお，これら図４〜６では，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する２〜４次高調波の周波数帯域の高周波電圧を通す可変インピーダンス回路４０について説明したが，可変インピーダンス回路４０に通す高周波電圧の周波数帯域は，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波に限らず，その他，プラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波でも良い。また，それらの高調波を適宜組み合わせて可変インピーダンス回路４０に通すようにしても良い。

なお，図１では，可変インピーダンス回路４０を第２の高周波電源３６の高周波ライン３７に設けた場合について説明したが，これに限定されず，高周波電流が流れる部分ならば何処に設けてもよい。図７は，高周波ライン３７に代えて，第１の高周波電源２６から上部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を供給する第１の高周波ライン２７に可変インピーダンス回路４０を設けた例を示している。この図７に示す例の場合，可変インピーダンス回路４０は，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波を除く他の３種（上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波，バイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波）のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるように構成すればよい。

また，図８は，高周波ライン３７に加えて，第１の高周波電源２６から上部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を供給する第１の高周波ライン２７にも可変インピーダンス回路４０を設けた例を示している。このように，可変インピーダンス回路４０は，各電極１２，２０に高周波電力を供給する何れの高周波ライン２７，３７に設けることもできる。この図７に示す例の場合，第１の高周波ライン２７に設けた可変インピーダンス回路４０は，上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波を除く他の３種（上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波，バイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波）のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるように構成すればよい。また，第２の高周波ライン３７に設けた可変インピーダンス回路４０は，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波を除く他の３種（上部電極２０に供給されるプラズマ生成用の高周波電力の基本波，プラズマ生成用の高周波電力の基本波に対する高調波，下部電極１２に供給されるバイアス用の高周波電力の基本波に対する高調波）のうちの少なくとも一つを選択的に共振させるように構成すればよい。

なお，以上説明した実施の形態では，上部電極２０と下部電極１２の双方にそれぞれ高周波電源２６，３６を接続した形態を例にとって説明したが，これに限定されず，いずれか一方の電極のみに高周波電源を接続した場合も本発明を適用できるのは勿論である。そのように一方の電極のみに高周波電源を接続した場合は，高周波電力が供給される電極と対向する電極に，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路４０を設ける。そして，可変インピーダンス回路４０において，対向する電極に供給される高周波電源の基本波およびその基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つを共振させるように，電極側のインピーダンスを変化させるように構成する。また，一方の電極のみに高周波電源を接続した場合，高周波電力が供給される電極に，処理容器２内に生成されるプラズマＰから見た電極側のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路４０を設けても良い。その場合は，可変インピーダンス回路４０において，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波を共振させるように，電極側のインピーダンスを変化させるように構成する。また，以上の実施の形態では，本発明をプラズマエッチング装置１に適用していたが，本発明は，エッチング処理以外の基板処理，例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また，本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は，半導体ウェハ，有機ＥＬ基板，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。

本発明は，処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理に適用できる。

本発明の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の概略的な構成を示す縦断面図である。 下部電極に接続される高周波ラインの回路構成図である。 プラズマから見た下部電極側のインピーダンスＸに対するエッチング速度Ｅ．Ｒ．の変化を示したグラフである。 可変インピーダンス回路の変形例を示す回路図である。 可変インピーダンス回路の別の変形例を示す回路図である。 可変インピーダンス回路の更に別の変形例を示す回路図である。 第１の高周波ラインに可変インピーダンス回路を設けた実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の概略的な構成を示す縦断面図である。 第１の高周波ラインと第２の高周波ラインに可変インピーダンス回路を設けた実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の概略的な構成を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｐ プラズマ
１ プラズマエッチング装置
２ 処理容器
１０ 絶縁板
１１ 支持台
１２ 下部電極
１３ フォーカスリング
２０ 上部電極
２１ 絶縁体
２５ マッチング回路
２６ 第１の高周波電源
２７ 第１の高周波ライン
３０ ガス吐出孔
３１ ガス供給管
３２ ガス供給源
３５ マッチング回路
３６ 第２の高周波電源
３７ 第２の高周波ライン
４０ 可変インピーダンス回路
５０ 第１の固定コイル
５１ 第１の可変コンデンサ
５２ 第２の固定コイル
５５ アース
５６ 第２の可変コンデンサ
５７ 固定コンデンサ
６９ 可変インピーダンス部
６１ 抵抗体
６２ フィルタ
６５ 固定コイル
６６ 可変コンデンサ
７０ 排気管

Claims (6)

1. 処理容器内において上下に対向させて配置した一対の電極の少なくとも一方に高周波電源より高周波電力を供給して，前記処理容器内にプラズマを生成させ，基板を処理するプラズマ処理装置であって，
   前記一対の電極の少なくとも一方側に，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た電極側のインピーダンスを変化させる２つ以上の可変インピーダンス部と，抵抗値が０．５Ω〜５Ωの抵抗体とをそれぞれ直列に接続した可変インピーダンス回路を設け，
   前記可変インピーダンス回路は，共振の対象とする周波数の異なる高周波を選択するための２種以上のフィルタを有し，
   前記２つ以上の可変インピーダンス部は，互いに周波数の異なる高周波をそれぞれ共振させることを特徴とする，プラズマ処理装置。
2. 前記一対の電極の両方に高周波電源より高周波電力を供給し，
   前記一対の電極の少なくとも一方側に，前記可変インピーダンス回路を設け，
   前記可変インピーダンス回路は，対向する電極に供給される高周波電源の基本波，その基本波に対する高調波，及び，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つに対して，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記一対の電極の一方に高周波電源より高周波電力を供給し，
   前記高周波電力が供給される電極と対向する電極の側に，前記可変インピーダンス回路を設け，
   前記可変インピーダンス回路は，対向する電極に供給される高周波電源の基本波，および，その基本波に対する高調波の少なくともいずれか一つに対して，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記一対の電極の一方に高周波電源より高周波電力を供給し，
   前記高周波電力が供給される電極の側に，前記可変インピーダンス回路を設け，
   前記可変インピーダンス回路は，自己の電極に供給される高周波電源の基本波に対する高調波に対して，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記フィルタは，ハイパスフィルタ，ローパスフィルタ，バンドパスフィルタのいずれかであることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
6. 処理容器内において上下に対向させて配置した一対の電極の少なくとも一方に高周波電源より高周波電力を供給して前記処理容器内にプラズマを生成させて基板を処理するプラズマ処理方法であって，
   前記一対の電極の少なくとも一方に接続した２つ以上の可変インピーダンス部を用いて，前記処理容器内に生成されるプラズマから見た前記電極側のインピーダンスを変化させるに際し，可変インピーダンス回路に設けられた周波数の異なる高周波を選択するための２種以上のフィルタにより，共振の対象とする高周波を選択し，前記２つ以上の可変インピーダンス部により，互いに周波数の異なる高周波をそれぞれ共振させ，抵抗値が０．５Ω〜５Ωの抵抗体を前記２つ以上の可変インピーダンス部とそれぞれ直列に接続することにより，共振のＱ値を下げることを特徴とする，プラズマ処理方法。

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