(57)【要約】      （修正有）【課題】安定したプラズマ処理を行うことができるとともに、整合器を構成するバリアブルコンデンサの寿命の長期化を図ることのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】高周波電源９０からの高周波電力を、第１のパワーと、当該第１のパワーより高い第２のパワーとにパルス状に一定周期で切り替えるパワー変調を行うパワー変調手段９５と、高周波電源９０からの高周波電力をインピーダンス整合させて印加するための整合器８８を有し、該整合器８８が、パワー変調手段によるパワー変調時に、第１のパワー印加時、及び第２のパワー印加開始から所定期間、整合動作を停止可能に構成する。【選択図】図１
2010238881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容してプラズマ処理を施すための処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に所定の処理ガスを供給するための処理ガス供給機構と、
前記処理チャンバー内に設けられ、前記基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、前記下部電極の上方に配設された上部電極とからなる平行平板型の一対の電極と、
前記一対の電極の少なくとも一方に高周波電力を印加するための高周波電源と、
前記高周波電源からの高周波電力をインピーダンス整合させて前記一方の電極に印加するための整合器と、
前記高周波電源からの高周波電力を、第１のパワーと、当該第１のパワーより高い第２のパワーとに一定周期で切り替えるパワー変調を行うとともに、前記第１のパワー印加時、及び前記第２のパワー印加開始から所定期間、前記整合器の整合動作を停止させるマスク制御を行う制御手段と
を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記高周波電源は、前記下部電極に接続され、イオン引き込み用の高周波電力を出力するイオン引き込み用の高周波電源であり、
前記制御手段は、前記イオン引き込み用の高周波電力を前記パワー変調し、かつ、前記整合器の前記マスク制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマ処理装置であって、
前記上部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加するためのプラズマ生成用の高周波電源を具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項２記載のプラズマ処理装置であって、
前記下部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加するためのプラズマ生成用の高周波電源をさらに具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載のプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成用の高周波電力をインピーダンス整合させるためのプラズマ生成電源用整合器を具備し、
前記制御手段は、前記プラズマ生成電源用整合器の整合動作を、前記整合器の前記マスク制御に応じて停止させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項３又は４記載のプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成用の高周波電力をインピーダンス整合させるためのプラズマ生成電源用整合器を具備し、
前記制御手段は、前記プラズマ生成用の高周波電力を前記パワー変調と同期させて第３のパワーと、当該第３のパワーより高い第４のパワーとに切り替えるとともに、前記プラズマ生成電源用整合器の整合動作を前記マスク制御に応じて停止させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記高周波電源は、プラズマ生成用の高周波電力を出力するプラズマ生成用の高周波電源であり、
前記制御手段は、前記プラズマ生成用の高周波電力を前記パワー変調し、かつ、前記整合器の前記マスク制御を行うことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項７記載のプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成用の高周波電源は、前記上部電極に接続されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項７記載のプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ生成用の高周波電源は、前記下部電極に接続されることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のプラズマ処理装置であって、
前記下部電極にイオン引き込み用の高周波電力を印加するためのイオン引き込み用高周波電源と、前記イオン引き込み用高周波電源からのイオン引き込み用の高周波電力をインピーダンス整合させるためのイオン引き込み電源用整合器を具備し、
前記制御手段は、前記イオン引き込み電源用整合器の整合動作を、前記整合器の前記マスク制御に応じて停止させることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、
前記基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記制御手段は、前記高周波電源から一定パワーの高周波電力を印加して前記基板に所定時間プラズマ処理を行った後、前記パワー変調を行うよう制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
基板を収容してプラズマ処理を施すための処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に所定の処理ガスを供給するための処理ガス供給機構と、
前記処理チャンバー内に設けられた平行平板型の一対の電極と、
前記一対の電極の少なくとも一方に高周波電力を印加するための高周波電源と、
前記高周波電源からの高周波電力をインピーダンス整合させて前記一方の電極に印加するための整合器と、を具備したプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記高周波電源からの高周波電力を、第１のパワーと、当該第１のパワーより高い第２のパワーとに一定周期で切り替えるパワー変調を行うとともに、前記第１のパワー印加時、及び前記第２のパワー印加開始から所定期間、前記整合器の整合動作を停止させるマスク制御を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１４】
請求項１３項記載のプラズマ処理方法であって、
前記基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のプラズマ処理方法であって、
前記高周波電源から一定パワーの高周波電力を印加して前記基板に所定時間プラズマ処理を行った後、前記パワー変調を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にエッチング処理等のプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば半導体装置の製造分野等では、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板等に、エッチング処理や成膜処理等の所定のプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置が用いられている。
【０００３】
上記のプラズマ処理装置の一つとして、処理チャンバー内に平行平板型の対向電極が設けられ、これらの対向電極間に高周波電力を印加して処理ガスのプラズマを発生させる容量結合型のプラズマ処理装置が知られている。また、上記のプラズマ処理装置において、高周波電力を、第１のパワーと、この第１のパワーより高いパワーの第２のパワーに一定周期で切り替えるパワー変調を行うように構成されたプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３３０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したパワー変調を行う従来のプラズマ処理装置では、より高パワーである第２のパワー印加時のみ整合器による整合動作を行い、低パワーである第１のパワー印加時には整合器による整合動作を行わないようにしている。しかしながら、このようなプラズマ処理装置では、パワー変調により高周波電力をパルス状等に印加すると、高周波電力のパルスの立ち上がり時に、過渡的なプラズマ状態の変動が発生し、プラズマが安定するまで暫く時間がかかる。この時、整合器がプラズマ状態の変動に追従して整合動作を行おうとするため、整合器を構成するバリアブルコンデンサ（可変コンデンサ）が微動を繰り返す動作が発生し、プラズマの安定化を阻害してプラズマ処理の状態が不安定になるとともに、バリアブルコンデンサの寿命を縮めてしまうという問題が発生することが判明した。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べてプラズマの安定化を図ることができ、安定したプラズマ処理を行うことができるとともに、整合器を構成するバリアブルコンデンサの寿命の長期化を図ることのできるプラズマ処理装置を及びプラズマ処理方法提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のプラズマ処理装置は、基板を収容してプラズマ処理を施すための処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に所定の処理ガスを供給するための処理ガス供給機構と、前記処理チャンバー内に設けられ、前記基板を載置するための載置台を兼ねた下部電極と、前記下部電極の上方に配設された上部電極とからなる平行平板型の一対の電極と、前記一対の電極の少なくとも一方に高周波電力を印加するための高周波電源と、前記高周波電源からの高周波電力をインピーダンス整合させて前記一方の電極に印加するための整合器と、前記高周波電源からの高周波電力を、第１のパワーと、当該第１のパワーより高い第２のパワーとに一定周期で切り替えるパワー変調を行うとともに、前記第１のパワー印加時、及び前記第２のパワー印加開始から所定期間、前記整合器の整合動作を停止させるマスク制御を行う制御手段とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記高周波電源は、前記下部電極に接続され、イオン引き込み用の高周波電力を出力するイオン引き込み用の高周波電源であり、前記制御手段は、前記イオン引き込み用の高周波電力を前記パワー変調し、かつ、前記整合器の前記マスク制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３のプラズマ処理装置は、請求項２記載のプラズマ処理装置であって、前記上部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加するためのプラズマ生成用の高周波電源を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４のプラズマ処理装置は、請求項２記載のプラズマ処理装置であって、前記下部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加するためのプラズマ生成用の高周波電源をさらに具備したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５のプラズマ処理装置は、請求項３又は４記載のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成用の高周波電力をインピーダンス整合させるためのプラズマ生成電源用整合器を具備し、前記制御手段は、前記プラズマ生成電源用整合器の整合動作を、前記整合器の前記マスク制御に応じて停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６のプラズマ処理装置は、請求項３又は４記載のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成用の高周波電力をインピーダンス整合させるためのプラズマ生成電源用整合器を具備し、前記制御手段は、前記プラズマ生成用の高周波電力を前記パワー変調と同期させて第３のパワーと、当該第３のパワーより高い第４のパワーとに切り替えるとともに、前記プラズマ生成電源用整合器の整合動作を前記マスク制御に応じて停止させることを特徴とする。
【００１３】
請求項７のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記高周波電源は、プラズマ生成用の高周波電力を出力するプラズマ生成用の高周波電源であり、前記制御手段は、前記プラズマ生成用の高周波電力を前記パワー変調し、かつ、前記整合器の前記マスク制御を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項８のプラズマ処理装置は、請求項７記載のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成用の高周波電源は、前記上部電極に接続されることを特徴とする。
【００１５】
請求項９のプラズマ処理装置は、請求項７記載のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成用の高周波電源は、前記下部電極に接続されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０のプラズマ処理装置は、請求項８又は９記載のプラズマ処理装置であって、前記下部電極にイオン引き込み用の高周波電力を印加するためのイオン引き込み用高周波電源と、前記イオン引き込み用高周波電源からのイオン引き込み用の高周波電力をインピーダンス整合させるためのイオン引き込み電源用整合器を具備し、前記制御手段は、前記イオン引き込み電源用整合器の整合動作を、前記整合器の前記マスク制御に応じて停止させることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１のプラズマ処理装置は、請求項１〜１０いずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、前記基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とする。
【００１８】
請求項１２のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記制御手段は、前記高周波電源から一定パワーの高周波電力を印加して前記基板に所定時間プラズマ処理を行った後、前記パワー変調を行うよう制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項１３のプラズマ処理方法は、基板を収容してプラズマ処理を施すための処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に所定の処理ガスを供給するための処理ガス供給機構と、前記処理チャンバー内に設けられた平行平板型の一対の電極と、前記一対の電極の少なくとも一方に高周波電力を印加するための高周波電源と、前記高周波電源からの高周波電力をインピーダンス整合させて前記一方の電極に印加するための整合器と、を具備したプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、前記高周波電源からの高周波電力を、第１のパワーと、当該第１のパワーより高い第２のパワーとに一定周期で切り替えるパワー変調を行うとともに、前記第１のパワー印加時、及び前記第２のパワー印加開始から所定期間、前記整合器の整合動作を停止させるマスク制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項１４のプラズマ処理方法は、請求項１３項記載のプラズマ処理方法であって、前記基板にプラズマエッチング処理を施すことを特徴とする。
【００２１】
請求項１５のプラズマ処理方法は、請求項１４記載のプラズマ処理方法であって、前記高周波電源から一定パワーの高周波電力を印加して前記基板に所定時間プラズマ処理を行った後、前記パワー変調を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来に比べてプラズマの安定化を図ることができ、安定したプラズマ処理を行うことができるとともに、整合器を構成するバリアブルコンデンサの寿命の長期化を図ることのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の縦断面構成を示す図。
【図２】図１のプラズマエッチング装置の第１の整合器の構成を示す図。
【図３】図１のプラズマエッチング装置におけるパワー変調の例を説明するための図。
【図４】図１のプラズマエッチング装置におけるパワー変調の例を説明するための図。
【図５】図１のプラズマエッチング装置の第２の整合器の構成を示す図。
【図６】図１のプラズマエッチング装置の第２の整合器の動作を説明するための図。
【図７】実施形態における効果を説明するための図。
【図８】第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置の縦断面構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明をプラズマエッチング装置に適用した一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示す図である。このプラズマエッチング装置は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。図１に示すように、このプラズマエッチング装置は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状の処理チャンバー１０を具備しており、この処理チャンバー１０は保安接地されている。
【００２６】
処理チャンバー１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状のサセプタ支持台１４が配置され、このサセプタ支持台１４の上に例えばアルミニウムからなるサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は下部電極を構成し、その上に被処理基板である半導体ウエハＷが載置される。
【００２７】
サセプタ１６の上面には、半導体ウエハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１８が設けられている。この静電チャック１８は、導電膜からなる電極２０を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有しており、電極２０には直流電源２２が電気的に接続されている。そして、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により半導体ウエハＷが静電チャック１８に吸着保持される。
【００２８】
静電チャック１８（半導体ウエハＷ）の周囲でサセプタ１６の上面には、例えばシリコン等から環状に形成されたフォーカスリング２４が配置されている。サセプタ１６およびサセプタ支持台１４の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材２６が設けられている。
【００２９】
サセプタ支持台１４の内部には、冷媒室２８が設けられている。この冷媒室２８には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管３０ａ，３０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度を調整することによって、サセプタ１６上の半導体ウエハＷの温度を制御できるようになっている。
【００３０】
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン３２を介して静電チャック１８の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給されるようになっている。
【００３１】
下部電極であるサセプタ１６の上方には、サセプタ１６と対向するように平行に上部電極３４が設けられており、上部電極３４およびサセプタ（下部電極）１６の間の空間がプラズマ生成空間となっている。上部電極３４は、下部電極であるサセプタ１６上の半導体ウエハＷと対向してプラズマ生成空間と接する面、つまり対向面を形成する。
【００３２】
上記上部電極３４は、絶縁性遮蔽部材４２を介して、処理チャンバー１０の上部に支持されており、サセプタ１６との対向面を構成しかつ多数の吐出孔３７を有する電極板３６と、この電極板３６を着脱自在に支持し、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる水冷構造の電極支持体３８とによって構成されている。電極板３６は、ジュール熱の発生の少ない低抵抗の導電体または半導体から構成することが好ましい。また、レジストを強化する観点からはシリコン含有物質が好ましい。このような観点から、電極板３６はシリコンやＳｉＣで構成されるのが好ましい。電極支持体３８の内部には、ガス拡散室４０が設けられ、このガス拡散室４０からはガス吐出孔３７に連通する多数のガス通流孔４１が下方に延びている。
【００３３】
電極支持体３８にはガス拡散室４０へ処理ガスを導くガス導入口６２が形成されており、このガス導入口６２にはガス供給管６４が接続され、ガス供給管６４には処理ガス供給源６６が接続されている。ガス供給管６４には、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６８および開閉バルブ７０が設けられている。そして、処理ガス供給源６６から、エッチングのための処理ガスとして、例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフロロカーボンガス（ＣｘＦｙ）が供給され、この処理ガスが、ガス供給管６４を経てガス拡散室４０に至り、ガス拡散室４０からガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してシャワー状にプラズマ生成空間に吐出される。すなわち、上部電極３４は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。
【００３４】
上部電極３４には、第１の整合器４６及び給電棒４４を介して、第１の高周波電源４８が電気的に接続されている。第１の高周波電源４８は、比較的高い周波数、例えば２７〜１００ＭＨｚの周波数（本実施形態では６０ＭＨｚ）の高周波電力を出力する。第１の整合器４６は、第１の高周波電源４８の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もので、処理チャンバー１０内にプラズマが生成されている時に第１の高周波電源４８の出力インピー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。第１の整合器４６の出力端子は給電棒４４の上端に接続されている。
【００３５】
一方、上記上部電極３４には、第１の高周波電源４８の他、可変直流電源５０が電気的に接続されている。可変直流電源５０はバイポーラ電源であってもよい。具体的には、この可変直流電源５０は、上記第１の整合器４６および給電棒４４を介して上部電極３４に接続されており、オン・オフスイッチ５２により給電のオン・オフが可能となっている。可変直流電源５０の極性および電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ５２のオン・オフはコントローラ５１により制御されるようになっている。
【００３６】
第１の整合器４６は、図２に示すように、第１の高周波電源４８の給電ライン４９から分岐して設けられた第１の可変コンデンサ（バリアブルコンデンサ）５４と、給電ライン４９のその分岐点の下流側に設けられた第２の可変コンデンサ（バリアブルコンデンサ）５６を有している。第１の可変コンデンサ５４は、ステッピングモータ５４ａによって駆動され、第２の可変コンデンサ５６は、ステッピングモータ５６ａによって駆動され、上記の整合動作を実行するようになっている。また、ステッピングモータ５４ａ及びステッピングモータ５６ａの駆動は、整合器制御部４６ａによって制御され、この整合器制御部４６ａには、後述するようにＲＦ制御器９５からの信号が入力されるようになっている。
【００３７】
また、第１の整合器４６には、直流電圧電流（以下、単に直流電圧という）が上部電極３４に有効に供給可能で、かつ、第１の高周波電源４８からの高周波電力（例えば６０ＭＨｚ）および後述する第２の高周波電源からの高周波電力（例えば１３．５６ＭＨｚ）をトラップするフィルタ５８が設けられている。すなわち、可変直流電源５０からの直流電流がフィルタ５８を介して給電ライン４９に流れる。このフィルタ５８はコイル５９とコンデンサ６０とで構成されており、これらにより第１の高周波電源４８からの高周波電力および後述する第２の高周波電源からの高周波電力がトラップされる。
【００３８】
図１に示すように、処理チャンバー１０の側壁から上部電極３４の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１０ａが設けられており、この円筒状接地導体１０ａの天壁部分は筒状の絶縁部材４４ａにより上部給電棒４４から電気的に絶縁されている。
【００３９】
下部電極であるサセプタ１６には、第２の整合器８８を介して第２の高周波電源９０が電気的に接続されている。この第２の高周波電源９０から下部電極サセプタ１６に高周波電力が供給されることにより、半導体ウエハＷにバイアスが印加され半導体ウエハＷにイオンが引き込まれる。第２の高周波電源９０は、第１の高周波電源４８より低い周波数、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数（本実施形態では１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を出力する。
【００４０】
上記第２の高周波電源９０には、第２の高周波電源９０を制御するＲＦ制御器９５が接続されている。このＲＦ制御器９５は、第２の高周波電源９０からの高周波電力が、第１のパワーとこの第１のパワーより高い第２のパワーとの間で所定周期でパワー変調するようにパワー制御を行うことが可能となっており、通常の連続モードとパワー制御モードとの間で切り換え可能となっている。
【００４１】
パワー変調の典型例としては、図３に示すようなパルス波形を挙げることができるが、これに限るものではない。なお、図３に示す例ではパルスのデューティー比が５０％となっている。また、この際の出力電圧波形は、図４に示すようになる。一周期中の最大電圧値と最小電圧値との差がＶｐｐとなる。なお、図４中のＰｓｅｔは設定電圧を示す。
【００４２】
なお、このＲＦ制御器９５は、第２の整合器８８にも接続されており、第２の整合器８８も制御する。また、ＲＦ制御器９５は、第１の高周波電源４８および第１の整合器４６にも接続されており、これらも制御可能となっている。
【００４３】
第２の整合器８８は第２の高周波電源９０の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、処理チャンバー１０内にプラズマが生成されている時に第２の高周波電源９０の出力インピーダンスと処理チャンバー１０内のプラズマを含めた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。この第２の整合器８８は、図５に示すように、第２の高周波電源９０の給電ライン９６から分岐して設けられた第１の可変コンデンサ９７と、給電ライン９６のその分岐点の第２の高周波電源９０側に設けられた第２の可変コンデンサ９８と、分岐点の反対側に設けられたコイル９９とを有している。第１の可変コンデンサ９７は、ステッピングモータ９７ａによって駆動され、第２の可変コンデンサ９８は、ステッピングモータ９８ａによって駆動され、上記の整合動作を実行するようになっている。また、ステッピングモータ９７ａ及びステッピングモータ９８ａの駆動は、整合器制御部８８ａによって制御され、この整合器制御部８８ａには、上記したＲＦ制御器９５からの信号が入力されるようになっている。
【００４４】
本実施形態の場合、通常のプラズマエッチングと異なり、第２の高周波電源９０は、高周波電力が所定周期でパワー変調されるパワー変調モードで動作するため、このパワー変調モードの際に、ＲＦ制御器９５が、第２の整合器８８における整合動作をパワー変調に同期させて切り換えるように制御する。このＲＦ制御器９５からの制御信号は、図５に示したとおり、第２の整合器８８の整合器制御部８８ａに入力される。
【００４５】
この場合に、ＲＦ制御器９５は、第２の高周波電力供給ユニット９０をパワー変調モードで動作させているときに、第１のパワーの際には第２の整合器８８の動作を行わないように制御し、第２のパワーの際には、第２のパワー印加開始から所定期間第２の整合器８８の動作を行わないように制御する（マスク制御）。そして、所定期間経過後に、第２の整合器８８が第２の高周波電源９０の出力インピーダンスと処理チャンバー１０内のプラズマを含めた負荷インピーダンスとを一致させる整合動作を行うように制御する。
【００４６】
具体的には、図６に示すように、相対的にパワーが大きい第２のパワーのときのみ、かつ、第２のパワーの印加開始（図６に示すパルスの立ち上がり）から所定期間（図６に示すＴ１）経過後のみ、第１の可変コンデンサ９７の容量Ｃ１と第２の可変コンデンサ９８の容量Ｃ２とを独立に制御する。そして、第１のパワーの時、及び第２のパワーの印加開始（図６に示すパルスの立ち上がり）から所定期間（図６に示すＴ１）は、容量Ｃ１、容量Ｃ２をそれぞれ固定とする。
【００４７】
図６に示すパワー変調モードでは、パルス状にパワー変調を行っており、パルスのデューティー比は５０％となっている。そして、周波数は１５Ｈｚ、周期約６６ミリ秒であり、第２のパワーが印加される１つのパルスの幅（図６に示すＴ２）は、約３３ミリ秒となっている。そして、第２のパワーが印加される１つのパルスの幅（３３ミリ秒）のうち、第２のパワーの印加開始（図６に示すパルスの立ち上がり）からパルスの幅の０〜９８．５％の範囲で第２の整合器８８の整合動作を停止するよう設定できるようになっている。なお、第２のパワーの印加開始から第２の整合器８８の整合動作を停止（マスク）する期間（パルスの幅の０〜９８．５％）については、ＲＦ制御器９５に設定し、この設定値にしたがって、ＲＦ制御器９５が第２の整合器８８の動作を制御するようになっている。
【００４８】
図６の下部に示したのは、処理チャンバー１０内のプラズマを含めた負荷インピーダンスの変化である。この負荷インピーダンスは、相対的にパワーが大きい第２のパワー印加開始に基づくプラズマ状態の変化により変動し、次第に収束する。そして、このように負荷インピーダンスが変動している期間に第２の整合器８８の整合動作を行うと、図７（ａ）に示すように、第１の可変コンデンサ９７（Ｃ１）と、第２の可変コンデンサ９８（Ｃ２）の微動を繰り返して操作する動作が発生する。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、縦軸は、第１の可変コンデンサ９７を駆動するステッピングモータ９７ａのステップ数及び第２の可変コンデンサ９８を駆動するステッピングモータ９８ａのステップ数、横軸は時間を示している。
【００４９】
第２の整合器８８に上記の図７（ａ）に示すような動作が発生すると、プラズマの安定化を阻害し、また、第１の可変コンデンサ９７及び第２の可変コンデンサ９８の寿命を縮めてしまうという問題が発生する。これに対して、本実施形態では、第２のパワーの印加開始から所定期間（図６に示すＴ１）経過後のみ、第１の可変コンデンサ９７の容量Ｃ１と第２の可変コンデンサ９８の容量Ｃ２とを独立に制御するので、図７（ｂ）に示すように、第１の可変コンデンサ９７及び第２の可変コンデンサ９８が微動を繰り返すことなくその制御が円滑に行われ、プラズマの安定化を図ることができるとともに、第１の可変コンデンサ９７及び第２の可変コンデンサ９８の寿命を縮めてしまうことがない。
【００５０】
なお、図６において、点線で囲んだ部分が、第２の整合器８８の整合動作を停止させている期間、すなわちマスク制御している期間を示している。第２のパワー印加時における第２の整合器８８の整合動作を停止させる期間（図６に示すＴ１）は、パワー変調における第１のパワーと第２のパワーの差、パワー変調の周波数及びデューティー比等によって異なるが、第２のパワーが印加される期間（パルスの幅）の５０％以上程度とすることが好ましい。なお、図７に示したデータは、第２の高周波電源９０からの高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）を２０００Ｗと１５０Ｗとにパワー変調し、第１の高周波電源４８からの高周波電力（６０ＭＨｚ）を１５０Ｗに固定した場合に得られたデータである。
【００５１】
また、本実施形態では、下部電極１６に印加される高周波電力を出力する第２の高周波電源９０をパワー変調する一方で、上部電極３４に印加される高周波電力を出力する第１の高周波電源４８をパワー変調せずに、一定のパワーを印加する連続モードとしている。この連続モードの第１の高周波電源４８からの高周波電力に対して、第２の高周波電源９０からの高周波電力に対してと同様に、上記のマスク制御を行うことが好ましい。
【００５２】
第１の高周波電源４８が連続モードの高周波電力を出力するとは言え、第１の整合器４６が第１の高周波電源４８の出力インピーダンスと整合させるのは、図６の下部に示したような変動する負荷インピーダンスである。処理チャンバー１０内のプラズマを含めた負荷インピーダンスは、第１の整合器４６から見ても第２の整合器８８から見ても共通だからである。したがって、第２の整合器８８の整合動作を停止させる期間と全く同じ期間・タイミングで、第１の整合器４６の整合動作を停止させることが好ましい。これにより、プラズマの安定化を確実に図るとともに、第１の整合器４６を構成する第１の可変コンデンサ５４と第２の可変コンデンサ５６の寿命の長期化を図ることができる。
【００５３】
上記のように、パワー変調を行う場合、通常の整合器のように順方向のパワーＰｆのみの制御ではハンチングが生じるため、第２の整合器８８として反射パワーＰｒも加味したロードパワーＰＬ（＝Ｐｆ−Ｐｒ）制御付きのものを用いることが好ましい。具体的には、第２の高周波電源９０が出力するパワー値Ｐｆと、処理チャンバー１０内のプラズマを含めた負荷インピーダンスによって反射されるパワー値Ｐｒとの差分である、下部電極であるサセプタ１６に供給されるパワー値ＰＬが常に一定になるように、第２の高周波電源９０を制御する。第１の高周波電源４６についても、第２の高周波電源からの高周波電力がパワー変調されている影響を受けるため、同様にロードパワー制御付きのものとして同様の制御を行うことが好ましい。
【００５４】
上部電極３４には、第１の高周波電源４８からの高周波電力（６０ＭＨｚ）は通さずに第２の高周波電源９０からの高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）をグランドへ通すためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）９２が電気的に接続されている。このローパスフィルタ（ＬＰＦ）９２は、好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成されるが、１本の導線だけでも第１の高周波電源４８からの高周波電力（６０ＭＨｚ）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、下部電極であるサセプタ１６には、第１の高周波電源４８からの高周波電力（６０ＭＨｚ）をグランドに通すためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９４が電気的に接続されている。
【００５５】
処理チャンバー１０の底部には排気口８０が設けられ、この排気口８０に排気管８２を介して排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理チャンバー１０内を所望の真空度まで減圧可能となっている。また、処理チャンバー１０の側壁には半導体ウエハＷの搬入出口８５が設けられており、この搬入出口８５はゲートバルブ８６により開閉可能となっている。
【００５６】
また、処理チャンバー１０の内壁に沿って処理チャンバー１０にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するためのデポシールド１１が着脱自在に設けられている。すなわち、デポシールド１１が処理チャンバー壁を構成している。また、デポシールド１１は、内壁部材２６の外周にも設けられている。処理チャンバー１０の底部の処理チャンバー壁側のデポシールド１１と内壁部材２６側のデポシールド１１との間には排気プレート８３が設けられている。デポシールド１１および排気プレート８３としては、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆したものを好適に用いることができる。
【００５７】
デポシールド１１の処理チャンバー内壁を構成する部分のウエハＷとほぼ同じ高さの部分には、グランドにＤＣ的に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）９１が設けられており、これにより後述するような異常放電防止効果を発揮する。なお、この導電性部材９１は、プラズマ生成領域に設けられていれば、その位置は図１に示す位置に限られず、例えばサセプタ１６の周囲に設ける等、サセプタ１６側に設けてもよく、また上部電極３４の外側にリング状に設ける等、上部電極３４近傍に設けてもよい。
【００５８】
プラズマエッチング装置の各構成部、例えば電源系やガス供給系、駆動系、さらにはＲＦ制御器９５等は、制御部（全体制御装置）１００に接続されて制御される構成となっている。また、制御部１００には、工程管理者がプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマエッチング装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１０１が接続されている。
【００５９】
さらに、制御部１００には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマエッチング装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部１０２が接続されている。レシピは記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００６０】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意のレシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。なお、本発明の実施の形態で述べるプラズマエッチング装置は、この制御部１００を含むものとする。
【００６１】
このように構成されたプラズマエッチング装置においてエッチング処理を行う際には、まず、ゲートバルブ８６を開状態とし、搬入出口８５を介してエッチング対象である半導体ウエハＷを処理チャンバー１０内に搬入し、サセプタ１６上に載置する。そして、処理ガス供給源６６からエッチングのための処理ガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介して処理チャンバー１０内へ供給しつつ、排気装置８４により処理チャンバー１０内を排気し、その中の圧力を例えば０．１〜１５０Ｐａの範囲内の設定値とする。
【００６２】
上記処理ガスとしては、従来用いられている種々のものを採用することができ、例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフロロカーボンガス（ＣｘＦｙ）に代表されるハロゲン元素を含有するガスを好適に用いることができる。さらに、ＡｒガスやＯ２ガス等の他のガスが含まれていてもよい。
【００６３】
このように処理チャンバー１０内にエッチングガスを導入した状態で、第１の高周波電源４８からプラズマ生成用の高周波電力を上部電極３４に印加するとともに、第２の高周波電源９０よりイオン引き込み用の高周波電力を下部電極であるサセプタ１６に印加する。そして、可変直流電源５０から所定の直流電圧を上部電極３４に印加する。さらに、静電チャック１８のための直流電源２２から直流電圧を静電チャック１８の電極２０に印加して、半導体ウエハＷを静電チャック１８に固定する。
【００６４】
上部電極３４の電極板３６に形成されたガス吐出孔３７から吐出された処理ガスは、高周波電力により生じた上部電極３４と下部電極であるサセプタ１６間のグロー放電中でプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷの被処理面がエッチングされる。
【００６５】
本実施形態では、このようにしてプラズマが形成される際に、上部電極３４に２７ＭＨｚ以上の高い周波数領域の高周波電力を供給しているので、プラズマを好ましい状態で高密度化することができ、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。
【００６６】
また、このようにプラズマが形成される際に、コントローラ５１により可変直流電源５０から上部電極３４に印加される直流電圧の極性および大きさを制御することにより、印加電極である上部電極３４の表面つまり電極板３６の表面に対する所定の（適度な）スパッタ効果が得られる程度にその表面の自己バイアス電圧Ｖｄｃが深くなるように、つまり上部電極３４表面でのＶｄｃの絶対値が大きくなるようにすることができる。
【００６７】
第１の高周波電源４８から印加される高周波電力のパワーが低い場合に、上部電極３４にポリマーが付着するが、可変直流電源５０から適切な直流電圧を印加することにより、上部電極３４に付着したポリマーをスパッタして上部電極３４の表面を清浄化することができ、かつ、半導体ウエハＷ上に最適な量のポリマーを供給することができる。これにより、フォトレジスト膜の表面荒れを解消することができ、かつ下地膜との間のエッチング選択比を高くすることができる。なお、可変直流電源５０からの印加電圧を制御する代わりに、印加電流または印加電力を制御するようにしてもよい。
【００６８】
このように上部電極３４に直流電圧を印加することにより、種々の効果が得られ、特に被処理基板である半導体ウエハＷに適切にポリマーを供給する効果によって、被エッチング膜と下地のエッチングストップ膜との選択比を大きくすることが可能となるが、低誘電率バリア膜であるＳｉＣ膜を下地エッチングストップ膜として使用して上層の被エッチング膜であるＳｉＯＣ系Ｌｏｗ−ｋ膜をエッチングする場合には、両者の組成が極めて近接しているため、このように直流電圧を印加しても十分なエッチング選択比を確保することができる条件のマージンが極めて狭い。
【００６９】
処理チャンバー１０内にプラズマを生成すると、上部電極３４から半導体ウエハＷにポリマーが供給され、バイアスが印加されていないと半導体ウエハＷにデポが生じるが、自己バイアス電圧Ｖｄｃの絶対値を上げて行くとエッチングが進行するようになる。このとき、ＳｉＯＣ系Ｌｏｗ−ｋ膜を高精度でエッチングするためには、ＳｉＯＣ系Ｌｏｗ−ｋ膜がエッチングされ、下地のＳｉＣ膜はエッチングされないようなＶｄｃが求められる。しかし、ＳｉＯＣ系Ｌｏｗ−ｋ膜とＳｉＣ膜とは組成が近接しているため、エッチング挙動が似ており、通常のエッチングでは高選択比のエッチングを行うことができるマージンは極めて狭く、エッチングレートを上げることができない。
【００７０】
エッチングはエッチング対象膜にバイアスを印加してイオンを引き込むことにより進行するが、上述したようにエッチング対象膜にはポリマーが供給されて堆積されるため、エッチングを進行させるためにはポリマーの厚さよりもイオン侵入深さのほうが大きくなるようにＶｄｃ（ウエハに入射するイオンエネルギー）を選択することが必要である。一方、エッチング対象膜がエッチングされた後は、下地膜に堆積されるポリマーの厚さがイオン侵入深さよりも厚ければ、下地膜のエッチングがストップし、選択性の高いエッチングが実現する。しかし、エッチング挙動が被エッチング膜と下地膜とで近接している場合には、高いエッチングレートで被エッチング膜をエッチングした後、連続的にオーバーエッチングを行うと、被エッチング膜が抜けた時点で下地膜上のポリマー厚さがイオン侵入深さよりも薄くなっており、下地膜がエッチングされてしまう。
【００７１】
そこで、本実施形態では、被エッチング膜が抜ける時点、すなわち被エッチング膜がエッチングされてオーバーエッチングに移行する時点におけるポリマー厚さがイオン侵入深さよりも厚くなるように、被エッチング膜にポリマーが堆積される第１のパワーと被処理基板の被エッチング膜がエッチングされる第２のパワーとの間で、所定周期でパワー変調を行う。この際には、制御部１００の指令によりＲＦ制御器９５が第２の高周波電源９０を通常モードからパワー変調モードに切り換える。これにより、第１のパワーでポリマーを堆積させ、第２のパワーでエッチングを進行させて、オーバーエッチング開始時にイオン侵入深さよりも厚いポリマー層が形成されるようにして、エッチングストップ膜を大きく浸食させることなくエッチングを停止させることができる。
【００７２】
本実施形態において、第２の高周波電源９０からの高周波電力をパワー変調する際の波形の典型例としては上述したようにパルス状を挙げることができる。ただし、これに限るものではなく第１のパワーと第２のパワーとで変調していれば、サインカーブ等の他の波形であってもよい。
【００７３】
パワー変調の際には、パワーが低い方の第１のパワーは０よりも大きいことが好ましい。パワーを０にするよりもある程度のパワーを保持していたほうがポリマーのデポを有効に供給することができる。第１のパワーおよび第２のパワーは、他のエッチング条件や膜の条件等によって適宜設定されるが、第１のパワーは１０〜５００Ｗの範囲が好ましく、第２のパワーは１００〜５０００Ｗの範囲が好ましい。さらには、第２のパワーは１００〜１０００Ｗの範囲がより好ましい。
【００７４】
また、パワー変調の周波数は、０．２５〜１００Ｈｚが好ましい。この範囲でポリマー層の生成が適度な範囲となる。すなわち、パワー変調（パルス）のデューティー比が５０％の場合に、周波数が１００Ｈｚを超えるとポリマーのデポが生じる第１のパワーの時間が１周期で１０ミリ秒未満となり、十分なデポが形成され難くなるおそれがあり、周波数が０．２５Ｈｚ未満であると１周期あたりの第１のパワーの時間が２秒を超えてポリマー層が厚くなり過ぎるおそれがある。
【００７５】
パワー変調（パルス）のデューティー比（第２のパワーの時間／１周期の全体の時間）は典型例として５０％を挙げることができるが、エッチングの条件や被エッチング膜および下地膜の条件等に応じて１〜９９％の間で適切に調整することができる。
【００７６】
エッチングに際しては、まず、バイアスパワーを変調しない通常のモードで高エッチングレートにて被エッチング膜をエッチングし、被エッチング膜のエッチング終了前にバイアスパワーを上述のようなパワー変調モードへ切り換えるが、この切り換えは、被エッチング膜がエッチングされて下地膜が見えた際に適切な量のポリマー層が形成されているようなタイミングで行うことが必要である。オーバーエッチングに入る直前にパワー変調モードへ切り換えたのではオーバーエッチング時にポリマー層の厚さが不十分になり、逆に、早く切り換え過ぎた場合には、エッチングレートが低下してしまう。したがって、下地膜が見えた際に適切な量のポリマー層が形成することができる時間が確保できるように、オーバーエッチングに入る時点にできるだけ近いタイミングで切り換えを行うことが好ましく、エッチング条件等にもよるが、被エッチング膜の残膜が２０〜３０ｎｍの時点で切り換えることが好ましい。
【００７７】
このようなパワー変調モードでエッチングする際には、上部電極３４に可変直流電源５０から直流電圧を印加することにより、上述したようなポリマー供給の効果が得られるため、ポリマー層を確保する観点から有利である。また、直流電圧を印加していない時には、バイアスパワーが変調することにより上部電極３４に第１の高周波電源４８から印加されるプラズマ生成用の高周波電力の反射波が増大してプラズマが不安定になるおそれがある。そこで、可変直流電源５０から上部電極３４に直流電圧を印加することで、上部電極３４側に形成されるプラズマシースの厚さが固定されるので、上部電極３４に印加されるプラズマ生成用の高周波電力の反射波が減少し、プラズマを安定させることができる。よって、プロセスの安定性や第１の高周波電源４８の寿命を向上させることができ、その点からも直流電圧を印加することが有利である。
【００７８】
上部電極３４に印加される直流電圧は、エッチング条件に応じて適宜設定されるが、通常の連続モードの場合もパワー変調モードの場合も、−３００〜−２ｋＶの範囲が好ましい。
【００７９】
次に、第２の高周波電源９０とともに第１の高周波電源４８もパワー変調モードにした例について説明する。プラズマの安定性等の観点から、第２の高周波電源９０をパワー変調モードとした時に、それに対応して第１の高周波電源４８をもパワー変調モードにすることが好ましい場合も考えられる。この際には、ＲＦ制御器９５により第２の高周波電源９０のみならず第１の高周波電源４８をもパワー変調するように制御する。
【００８０】
具体的には、第１の高周波電源４８を第２の高周波電源９０のパワー変調モードに同期させて、第３のパワーとこの第３のパワーより大きな第４のパワーとの間でパワー変調するように制御する。この場合に、第１の高周波電源４８と第２の高周波電源９０とで、高パワーと低パワーとを同じタイミングとなるようにしてもよいし、第１の高周波電源４８と第２の高周波電源９０とで、高パワーと低パワーとを逆のタイミングにしてもよい。また、いずれの場合であっても、第３のパワー印加時及び高パワーである第４のパワー印加開始から所定期間、第１の高周波電源４８についての第１の整合器４６の整合動作を停止することが好ましいことは、第２の高周波電源９０からの高周波電力のパワー変調モードの場合と同じである。
【００８１】
また、第２の高周波電源９０を通常の連続モードとし、第１の高周波電源４８をパワー変調モードとしても良いが、その場合は、上記のマスク制御を第１の高周波電源４８からの高周波電力に対して適用するのが好ましい。すなわち、第１の高周波電源４８からの第３のパワー印加時および高パワーである第４のパワー印加開始から所定期間、第１の整合器４６の整合動作を停止させる。
【００８２】
さらに、この連続モードの第２の高周波電源９０からの高周波電力に対して、第１の高周波電源４８からの高周波電力に対してと同様に、上記のマスク制御を行うことが好ましい。つまり、第１の整合器４６の整合動作を停止させる期間と全く同じ期間・タイミングで、第２の整合器８８の整合動作を停止させる。
【００８３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置の断面構成を示す図である。
【００８４】
このプラズマエッチング装置は、第１の高周波電源４８からのプラズマ生成用の高周波電力が下部電極であるサセプタ１６に印加されるようになっている点が図１に示した実施形態に係るプラズマエッチング装置とは異なっているが、他の構成については基本的に図１のプラズマエッチング装置と同様であるから、図８において、図１と対応する部分には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００８５】
本実施形態においては、下部電極であるサセプタ１６にプラズマを生成するための第１の高周波電源４８およびバイアスを印加してイオンを引き込むための第２の高周波電源９０の両方が接続されている。第１の高周波電源４８は第１の整合器８９を介してサセプタ１６に接続されており、第１の整合器８９は第２の整合器８８と同様の構成を有し、処理チャンバー１０内にプラズマが生成されている時に第１の高周波電源４８の出力インピー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。図１に示した実施形態の場合と同様に、第１の高周波電源４８の周波数は、２７〜１００ＭＨｚの範囲が好ましい。
【００８６】
第２の高周波電源９０は、ＲＦ制御器９５からの制御により、前述したようにパワー変調モードによる高周波電力の印加が可能となっている。また、このパワー変調モードでは、第１のパワーの際には第２の整合器８８の動作を行わないように制御し、第２のパワーの際には、第２のパワー印加開始から所定期間第２の整合器８８の動作を行わないように制御し、所定期間経過後に、第２の整合器８８の整合動作を行うように制御する点は前述した実施形態と同様である。また、第１の高周波電源４８も、ＲＦ制御器９５からの制御により、前述したようにパワー変調モードによる高周波電力の印加が可能となっており、このパワー変調モードでは、第１の整合器８９に対しても上記の第２の整合器８８と同様な制御が行われる点も前述した実施形態と同様である。
【００８７】
また、連続モードの第１の高周波電源４８からの高周波電力に対して、パワー変調モードの第２の高周波電源９０からの高周波電力に対してと同様に、上記のマスク制御を行うことが好ましいのも前述した実施形態と同様であり、第２の整合器８８の整合動作を停止させる期間と全く同じ期間・タイミングで、第１の整合器８９の動作を停止させる。
【００８８】
一方、上部電極３４に高周波電源が接続されておらず、可変直流電源５０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６ａを介して上部電極３４に接続されている。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６ａは第１および第２の高周波電源からの高周波をトラップするものであり、好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成される。
【００８９】
本実施形態では、下部電極であるサセプタ１６にプラズマ形成用の第１の高周波（ＲＦ）電力およびイオン引き込み用の第２の高周波（ＲＦ）電力を印加する下部ＲＦ二周波印加型のプラズマエッチング装置を示しているが、その他の容量結合型プラズマエッチング装置に対する優位点として、以下の点を挙げることができる。
【００９０】
まず、本実施形態のように下部電極であるサセプタ１６にプラズマ形成用の高周波電力を印加することで、半導体ウエハＷにより近いところでプラズマを形成することができ、またプラズマが広い領域に拡散せず処理ガスの解離を抑えることができるので、処理チャンバー１０内の圧力が高くプラズマ密度が低いような条件であっても、半導体ウエハＷに対するエッチングレートを上昇させることができる。また、プラズマ形成用の高周波電力の周波数が高い場合でも、比較的大きなイオンエネルギーを確保することができるので高効率である。
【００９１】
また、下部電極に一周波の高周波電力のみを印加するタイプの装置とは異なり、プラズマエッチングに必要なプラズマ形成の機能とイオン引き込みの機能とを独立に制御することが可能となる。したがって、高い微細加工性が要求されるエッチングの条件を満たすことが可能となる。
【００９２】
本実施形態では、このような機能を有する二周波印加型のプラズマエッチング装置を基本とし、上部電極へ直流電圧を印加することによって、上述したような機能を発揮するので、近年のエッチング微細加工に適合したより高性能のエッチングが可能となるとともに、バイアス用の高周波のパワー変調を行うことにより、例えばＳｉＯＣ系Ｌｏｗ−ｋ膜とＳｉＣ膜との組み合わせのように被エッチング膜と下地膜とで組成が近接している場合であっても、被エッチング膜を高選択比および高エッチングレートでエッチングすることができる。
【００９３】
また、第２の高周波電源９０を連続モードとし、第１の高周波電源４８をパワー変調モードとしても良いが、その場合は、上記のマスク制御を第１の高周波電源４８からの高周波電力に対しても適用するのが好ましいのも前述した実施形態と同様である。すなわち、第１の高周波電源４８からの第３のパワー印加時および高パワーである第４のパワー印加開始から所定期間、第１の整合器４６の整合動作を停止させる。
【００９４】
さらに、この連続モードの第２の高周波電源９０からの高周波電力に対して、第１の高周波電源４８からの高周波電力に対してと同様に、上記のマスク制御を行うことが好ましいのも前述した実施形態と同様である。つまり、第１の整合器８９の整合動作を停止させる期間と全く同じ期間・タイミングで、第２の整合器８８の整合動作を停止させる。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、上部電極に直流電圧を印加する例について示したが、直流電圧の印加は必須ではない。
【符号の説明】
【００９６】
１０……処理チャンバー、１６……サセプタ（下部電極）、３４……上部電極、４６……第１の整合器、４８……第１の高周波電源、６６……処理ガス供給源、８８……第２の整合器、９０……第２の高周波電源、９５……ＲＦ制御器、Ｗ……半導体ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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