(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域を加熱する第一のヒータと、
前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域を加熱する第二のヒータと、
前記処理容器の上部中央に設けられ反応ガスの供給口となるインジェクターを含み、前記被処理基板の中央部への流量と端部への流量との流量比が所定の流量比となるように、前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域に対してプラズマ処理用の反応ガスを前記インジェクターから供給する反応ガス供給部と、
前記被処理基板の中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせるように、前記反応ガス供給部により供給される反応ガスの前記中央部への流量および端部への流量に応じて、前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう前記第一および第二のヒータを制御して、前記被処理基板のプラズマエッチング処理を行う制御手段とを備える、プラズマエッチング処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記反応ガス供給部による反応ガスに応じて、前記第一および第二のヒータを制御する、請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記端部の領域の温度が前記中央部の領域の温度よりも高くなるよう前記第一および第二のヒータを制御する、請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。
【請求項４】
前記被処理基板は、エッチング対象となるポリシリコン層を有し、
前記制御手段は、前記ポリシリコン層のプラズマエッチング処理を行う、請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。
【請求項５】
前記第一および第二のヒータは、前記保持台の内部に設けられている、請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。
【請求項６】
前記保持台は、円板状であり、
前記第二のヒータは、環状である、請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。
【請求項７】
プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
前記保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電体板とを備える、請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。
【請求項８】
被処理基板をプラズマエッチング処理するためのプラズマエッチング処理方法であって、
処理容器内に設けられた保持台上に前記被処理基板を保持させる工程と、
前記被処理基板の中央部への流量と端部への流量との流量比が所定の流量比となるように、前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域に対して、前記処理容器の上部中央に設けられ反応ガスの供給口となるインジェクターからプラズマ処理用の反応ガスを供給する工程と、
前記被処理基板の中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせるように、前記反応ガス供給部により供給される反応ガスの前記中央部への流量と端部への流量との流量比に応じて、前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう前記第一および第二のヒータを制御して前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域と中央部の周辺に位置する端部の領域との温度を異ならせて、前記被処理基板のプラズマエッチング処理を行う工程とを含む、プラズマエッチング処理方法。
【請求項９】
その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、
前記処理容器内に配置され、その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の領域を加熱する第一のヒータと、
前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域を加熱する第二のヒータと、
プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、
前記保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電体板と、
前記処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう、前記第一および第二のヒータを制御して、前記被処理基板のプラズマエッチング処理を行う制御手段とを備えるプラズマ処理装置であって、
前記保持台は、その上に保持された前記被処理基板の周囲に配置されるフォーカスリングを含み、
前記反応ガス供給部は、前記誘電体板の中央部に設けられており、前記保持台上に保持された前記被処理基板の中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、
前記保持台上に保持された前記被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ前記保持台の真上領域に設けられており、前記フォーカスリングに向かって真下方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含む、プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第二の反応ガス供給部は、前記保持台の近傍に配置されている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記第二の反応ガス供給部は、環状部を含み、
前記環状部には、反応ガスを供給する供給孔が設けられている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記被処理基板は、円板状であり、
前記環状部は、円環状であって、
前記環状部の内径は、前記被処理基板の外径よりも大きい、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記フォーカスリングは、円環状であって、
前記供給孔は、前記フォーカスリングの外径側よりも内径側に近い位置に設けられている、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法であって、
処理容器内に設けられ、その上に被処理基板を保持した際に被処理基板の周囲に配置されるフォーカスリングを含む保持台上に被処理基板を保持させる工程と、
プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、
誘電体板を用いてマイクロ波を前記処理容器内に導入する工程と、
前記保持台に保持された前記被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう制御する工程と、
前記誘電体板の中央部から前記被処理基板の中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給すると共に、前記保持台上に保持された前記被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ前記保持台の真上領域から前記フォーカスリングに向かって真下方向へ反応ガスを供給する工程とを含む、プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマエッチング処理装置およびプラズマエッチング処理方法に関するものであり、特に、マイクロ波をプラズマ源としてプラズマを発生させるプラズマエッチング処理装置およびプラズマエッチング処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置は、被処理基板である半導体基板（ウェーハ）にエッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の複数の処理を施して製造される。エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理については、そのエネルギー供給源としてプラズマを用いた処理方法、すなわち、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等がある。【０００３】
ここで、プラズマの発生源としてマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が、特開２００５−１００９３１号公報に開示されている。特開２００５−１００９３１号公報によると、プラズマ処理装置に設けられた天板（誘電体板）の下面側には、テーパ状の凸部または凹部が設けられている。マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波により、天板の下面側のテーパ状の凸部または凹部において、電界の最適な共振領域を形成して、チャンバー（処理容器）内に安定したプラズマを発生させ、上記したエッチング処理等を行うこととしている。【０００４】
また、処理対象となる半導体基板の温度を均一に維持する方法が、特開平１１−１２１３８５号公報に開示されている。特開平１１−１２１３８５号公報によると、サセプタを加熱するヒーターブロックは、少なくとも３つ以上のレジスターブロックを備えており、各レジスターブロックの温度を制御することにより、サセプタの温度を短時間に均一に維持し、これにより半導体基板の温度を均一に維持することとしている。【０００５】
ここで、被処理基板に対してエッチング処理を行う際に、被処理基板の中央部側に向かって反応ガスを供給するセンターガス導入方式を採用する場合がある。センターガス導入方式において、エッチングに用いられる反応ガスは、まず、被処理基板の中央部側に供給される。その後、中央部側の領域と中央部の周辺に位置する端部側の領域とで所定の流量比となるように分けられた反応ガスのうち、端部側のエッチングに用いられる反応ガスが、中央部側から被処理基板の端部側に流れ、端部側のエッチング処理を行う。このようにして、被処理基板全体のエッチング処理を行う。【０００６】
このようなセンターガス導入方式において通常のエッチング処理を行った場合、被処理基板の中央部と端部において、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）バイアスが異なることになる。【０００７】
ここで、ＣＤバイアスについて簡単に説明する。図１１は、エッチング処理前の被処理基板１０１の一部を示す断面図である。図１１を参照して、被処理基板１０１は、薄層１０２を覆うように薄層１０２の上に薄層１０３が形成されており、パターニングによる幅ｘの薄層１０４が薄層１０３の上に形成されている。ここで、被処理基板１０１にエッチング処理を行って薄層１０３を取り除く場合、図１２に示すように、パターニングにより形成した薄層１０４およびその下層に位置する薄層１０３の幅ｙが、エッチングにより短くなる。このエッチング前後の幅の差ｙ−ｘが、ＣＤバイアスである。【０００８】
センターガス導入方式のプラズマエッチングによると、被処理基板１０１の中央部側においては、反応ガスのみが積極的に供給されるが、被処理基板１０１の端部側においては、中央部側から流れてきた反応ガスに加え、被処理基板１０１の中央部側のエッチング処理により発生した反応生成物のガスも端部側に流れていくことになる。ここで、例えば、反応ガスとしてＨＢｒ／Ａｒ／Ｏ２のような混合ガスを用いてポリシリコン層をエッチングする場合、ＳｉＢｒＯのような付着性が高く揮発しにくい反応生成物が生じる。そうすると、図１３に示すように、エッチング処理対象となる薄層１０３の側壁部分に反応生成物１０５が付着して堆積し、薄層１０３の幅が広くなってしまう。このような現象により、被処理基板１０１の中央部におけるＣＤバイアスと端部におけるＣＤバイアスとが異なることになる。【０００９】
図１４は、従来のセンターガス導入方式のプラズマエッチング処理装置によりエッチング処理した被処理基板の各位置におけるＣＤバイアスの一例を示すグラフである。なお、横軸は、被処理基板の中心０からの距離を示し、縦軸は、ＣＤバイアスの値である。図１４を参照して、被処理基板の中央部、すなわち、０ｍｍ付近の領域におけるＣＤバイアスは−１２ｎｍ程度であるのに対して、端部、すなわち、±１２５ｍｍ付近の領域におけるＣＤバイアスは−５ｎｍやそれ以下であり、中央部側から端部側に向かって徐々にＣＤバイアスが低くなっている。このように、中央部側と端部側のＣＤバイアスが異なると、被処理基板内においてエッチングにより形成される形状を均一な形状とすることができない。この場合、特開２００５−１００９３１号公報のように、被処理基板の各部を均一に維持するように制御しても、同様の傾向である。また、中央部側に供給する反応ガスと端部側に供給される反応ガスの比率を制御しても、主に中央部側のＣＤバイアスの値を制御することができるだけである。
【発明の開示】
【００１０】
この発明の目的は、エッチング処理時における被処理基板のＣＤバイアスを適切に制御することができるプラズマエッチング処理装置を提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、エッチング処理時における被処理基板のＣＤバイアスを適切に制御することができるプラズマエッチング処理方法を提供することである。
【００１２】
この発明に係るプラズマエッチング処理装置は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域を加熱する第一のヒータと、保持台に保持された被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域を加熱する第二のヒータと、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域に向かってプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、保持台に保持された被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう、第一および第二のヒータを制御して、被処理基板のプラズマエッチング処理を行う制御手段とを備える。
【００１３】
ＣＤバイアスは、被処理基板の温度条件によっても左右される。したがって、このようなプラズマエッチング処理装置によると、被処理基板の中央部側に向かって反応ガスを供給してエッチング処理を行う際に、被処理基板の中央部側と端部側の温度を異ならせて、中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせることができる。したがって、エッチング処理時における被処理基板のＣＤバイアスを適切に制御することができる。
【００１４】
好ましくは、制御手段は、反応ガス供給部による反応ガスに応じて、第一および第二のヒータを制御する。
【００１５】
さらに好ましい一実施形態として、制御手段は、端部の領域の温度が中央部の領域の温度よりも高くなるよう第一および第二のヒータを制御する。
【００１６】
ここで、被処理基板は、エッチング対象となるポリシリコン層を有し、制御手段は、ポリシリコン層のプラズマエッチング処理を行うようにしてもよい。
【００１７】
好ましい一実施形態として、第一および第二のヒータは、保持台の内部に設けられている。こうすることにより、より確実に半導体基板の中央部および端部の温度を制御することができる。
【００１８】
また、好ましい一実施形態として、保持台は、円板状であり、第二のヒータは、環状である。こうすることにより、保持台の形状に合わせて、より適切に端部の温度を制御することができる。
【００１９】
この発明の他の局面においては、プラズマエッチング処理方法は、被処理基板をプラズマエッチング処理するためのプラズマエッチング処理方法であって、処理容器内に設けられた保持台上に被処理基板を保持させる工程と、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域と中央部の周辺に位置する端部の領域との温度を異ならせて、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域に向かってプラズマ処理用の反応ガスを供給し、被処理基板のプラズマエッチング処理を行う工程とを含む。
【００２０】
このようなプラズマエッチング処理方法によると、被処理基板の中央部側に向かって反応ガスを供給してエッチング処理を行う際に、被処理基板の中央部側と端部側の温度を異ならせて、中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせることができる。したがって、エッチング処理時における被処理基板のＣＤバイアスを適切に制御することができる。
【００２１】
すなわち、このようなプラズマエッチング処理装置およびプラズマエッチング処理方法によると、被処理基板の中央部側に向かって反応ガスを供給してエッチング処理を行う際に、被処理基板の中央部側と端部側の温度を異ならせて、中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせることができる。したがって、エッチング処理時における被処理基板のＣＤバイアスを適切に制御することができる。
【００２２】
また、この発明に係るプラズマ処理装置は、その内部で被処理基板にプラズマ処理を行う処理容器と、処理容器内に配置され、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台に保持された被処理基板の中央部の領域を加熱する第一のヒータと、保持台に保持された被処理基板の中央部の周辺に位置する端部の領域を加熱する第二のヒータと、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を処理容器内に導入する誘電体板と、処理容器内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、保持台に保持された被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう、第一および第二のヒータを制御して、被処理基板のプラズマエッチング処理を行う制御手段とを備える。保持台は、その上に保持された被処理基板の周囲に配置されるフォーカスリングを含む。反応ガス供給部は、誘電体板の中央部に設けられており、保持台上に保持された被処理基板の中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、保持台上に保持された被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ保持台の真上領域に設けられており、フォーカスリングに向かって真下方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とを含む。
【００２３】
このような構成のプラズマ処理装置は、被処理基板の中央領域に向かって反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、フォーカスリングに向かって真下方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とにより、被処理基板全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、被処理基板の中央領域およびフォーカスリングに向かって供給された反応ガス同士が淀む領域を、被処理基板上を避けた位置にすることができる。さらに、第二の反応ガス供給部によって被処理基板へ到達するプラズマの流れを遮蔽することもない。したがって、ＣＤバイアスの適切な制御も含め、被処理基板の処理における面内均一性を向上することができる。なお、ここでいう真上領域とは、被処理基板の垂直上方側の領域を指すが、厳密に垂直上方側の領域を意味するのではなく、おおよそ垂直上方側の領域を指す。
【００２４】
好ましくは、第二の反応ガス供給部は、保持台の近傍に配置されている。
【００２５】
さらに好ましくは、第二の反応ガス供給部は、環状部を含み、環状部には、反応ガスを供給する供給孔が設けられている。
【００２６】
さらに好ましくは、被処理基板は、円板状であり、環状部は、円環状であって、環状部の内径は、被処理基板の外径よりも大きい。
【００２７】
さらに好ましくは、フォーカスリングは、円環状であって、供給孔は、フォーカスリングの外径側よりも内径側に近い位置に設けられている。
【００２８】
この発明のさらに他の局面において、プラズマ処理方法は、被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理方法であって、処理容器内に設けられ、その上に被処理基板を保持した際に被処理基板の周囲に配置されるフォーカスリングを含む保持台上に被処理基板を保持させる工程と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる工程と、誘電体板を用いてマイクロ波を処理容器内に導入する工程と、保持台に保持された被処理基板の中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう制御する工程と、誘電体板の中央部から被処理基板の中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給すると共に、保持台上に保持された被処理基板の真上領域を避けた位置であってかつ保持台の真上領域からフォーカスリングに向かって真下方向へ反応ガスを供給する工程とを含む。
【００２９】
すなわち、このようなプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によると、被処理基板の中央領域に向かって反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部と、フォーカスリングに向かって真下方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部とにより、被処理基板全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、被処理基板の中央領域およびフォーカスリングに向かって供給された反応ガス同士が淀む領域を、被処理基板上を避けた位置にすることができる。さらに、第二の反応ガス供給部によって被処理基板へ到達するプラズマの流れを遮蔽することもない。したがって、ＣＤバイアスの適切な制御も含め、被処理基板の処理における面内均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施形態に係るプラズマエッチング処理装置の要部を示す概略断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るプラズマエッチング処理方法でエッチング処理された半導体基板の一部を示す概略断面図である。
【図３】半導体基板の中央部および端部の温度を変化させてプラズマ処理した場合のＣＤバイアスと測定位置との関係を示すグラフである。
【図４】図３に示すグラフの測定位置を示す図である。
【図５】従来において、処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給部を二箇所設けたプラズマ処理装置の一部を示す概略断面図である。
【図６】被処理基板Ｗの真上領域に第二の反応ガス供給部を設けたプラズマ処理装置の一部を示す概略断面図であり、図５に示す断面に相当する。
【図７】この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。
【図８】図７に示すプラズマ処理装置に備えられる第二の反応ガス供給部に含まれる環状部付近を、図７中の矢印ＶＩＩの方向から見た図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置において、被処理基板Ｗを成膜した際の膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。
【図１０】被処理基板Ｗにおける図９中に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｖ軸、Ｗ軸を示す図である。
【図１１】エッチング処理前の半導体基板の一部を示す概略断面図である。
【図１２】エッチング処理後の半導体基板の一部を示す概略断面図である。
【図１３】エッチング処理において、反応生成物が堆積した半導体基板の一部を示す概略断面図である。
【図１４】従来のセンターガス導入方式のプラズマエッチング処理装置によりエッチング処理した被処理基板の各位置におけるＣＤバイアスの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。【００３２】
図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマエッチング処理装置の要部を示す概略断面図である。なお、以下に示す図面においては、紙面上を上方向とする。【００３３】
図１を参照して、プラズマエッチング処理装置１１は、センターガス導入方式である。プラズマエッチング処理装置１１は、その内部で被処理基板である半導体基板Ｗにプラズマ処理を行う処理容器１２と、反応ガスの供給口となるインジェクター１５を含み、半導体基板Ｗの中央部側に向かってプラズマエッチング処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部１３と、処理容器１２内に配置され、その上に半導体基板Ｗを保持する円板状の保持台１４と、高周波電源（図示せず）等から構成されており、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器（図示せず）と、保持台１４と対向する位置に配置され、マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に導入する誘電体板１６と、プラズマエッチング処理装置１１全体を制御する制御部２０とを備える。制御部２０は、反応ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、半導体基板Ｗをエッチング処理するためのプロセス条件を制御する。反応ガス供給部１３により供給される反応ガスは、半導体基板Ｗにおいて、中央部と中央部の周辺に位置する端部とが所定の流量比となるように供給される。【００３４】
保持台１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の下部側から上方に延びる支柱１９の上部に取り付けられている。保持台１４は、その上に載置される半導体基板Ｗを吸着する静電チャック構造を有する。なお、理解の容易の観点から、保持台１４の静電チャック構造については、図示を省略している。また、保持台１４には、バイアス電圧を付与する高周波電源１７が接続されている。【００３５】
プラズマエッチング処理装置１１は、真空ポンプおよび排気管（いずれも図示せず）等を有し、減圧により処理容器１２内の圧力を真空等、所定の圧力とすることができる。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置される誘電体板１６およびシール部材（図示せず）によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。【００３６】
プラズマエッチング処理装置１１は、保持台１４を加熱する第一のヒータ１８ａおよび第二のヒータ１８ｂを備える。第一および第二のヒータ１８ａ、１８ｂは、保持台１４の内部に設けられている。第一のヒータ１８ａは、円板状の保持台１４のうち、中央部側に配置され、第二のヒータ１８ｂは、第一のヒータ１８ａよりも外周側、すなわち、径方向外側に配置されている。第一のヒータ１８ａは、円板状であり、第二のヒータ１８ｂは、環状であるが、第一のヒータ１８ａについても、環状であってもよい。第一および第二のヒータ１８ａ、１８ｂは、制御部２０により、それぞれ異なる温度設定をすることができるよう構成されている。このように異なる温度制御が可能な第一および第二のヒータ１８ａ、１８ｂを備えることにより、保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの中央部および端部を異なる温度に調整することができる。【００３７】
プラズマエッチング処理装置１１は、マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波を処理装置内に導入する導波管２１と、マイクロ波を伝播する遅波板２２と、複数設けられたスロット穴２３からマイクロ波を誘電体板１６に導入する薄板円板状のスロットアンテナ２４とを備える。誘電体板１６は、円板状であって、誘電体で構成されている。誘電体板１６の下面側には、導入されたマイクロ波による定在波の発生を容易にするためのテーパ状に凹んだ環状の凹部２５が設けられている。【００３８】
マイクロ波発生器により発生させたマイクロ波は、導波管２１を通って、遅波板２２に伝播され、スロットアンテナ２４に設けられた複数のスロット穴２３から誘電体板１６に導入される。そして、処理容器１２内に電界を発生させ、プラズマ着火によりプラズマを発生させる。【００３９】
次に、上記したプラズマエッチング処理装置１１を用いて、この発明の一実施形態に係る半導体基板Ｗのプラズマエッチング処理方法について説明する。【００４０】
まず、上記したように保持台１４上に半導体基板Ｗを保持させる。次に、真空ポンプ等による減圧等を行う。【００４１】
その後、第一および第二のヒータ１８ａ、１８ｂを異なる温度に設定して加熱する。ここでは、第二のヒータ１８ｂの設定温度を、第一のヒータ１８ａの設定温度よりも高くなるように設定する。そうすると、保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの端部側が中央部側よりも高い温度となるように調整される。【００４２】
次に、反応ガス供給部１３に設けられたインジェクター１５から、半導体基板Ｗの中央部側に向かって、反応ガスを供給すると共に、プラズマ励起用のマイクロ波をマイクロ波発生器により発生させ、誘電体板１６を介して処理容器１２内にマイクロ波を導入して、プラズマを発生させ、プラズマエッチング処理を行う。処理容器１２内に供給された反応ガスは、図１中の矢印に示す方向に沿って流れる。そして、半導体基板Ｗ全体のエッチング処理を行う。【００４３】
この場合、半導体基板Ｗの端部側の温度を中央部側の温度よりも高くなるよう異ならせているため、中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせることができる。具体的には、端部側のＣＤバイアスは、上記したように中央部側のエッチング処理により生成される反応生成物の影響があるが、この反応生成物の付着による影響を考慮し、中央部側のＣＤバイアスが端部側のＣＤバイアスと同じとなるような温度設定とすることにより、中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスを合わせることができる。したがって、半導体基板Ｗの中央側と端部側において、ＣＤバイアスを適切に制御することができる。なお、この温度設定は、反応ガスの流量や反応ガスの種類等によって定められるものである。【００４４】
図２は、この発明の一実施形態に係るプラズマエッチング処理方法を含む製造方法で製造された半導体基板３１の一部を示す概略断面図である。半導体基板３１は、プラズマエッチング処理やプラズマＣＶＤ処理等、複数の処理工程により製造されるが、上記したプラズマエッチング処理は、図２に示す半導体基板３１において、ゲート酸化膜３２上に形成されたポリシリコン層を、ＨＢｒ／Ａｒ／Ｏ２の混合ガスを用いてエッチングして、ゲート電極３３を形成する場合等に適用される。【００４５】
図３は、半導体基板Ｗの中央部および端部の温度を変化させてプラズマ処理した場合のＣＤバイアスと測定位置との関係を示すグラフである。図３において、○印は、中央部の温度を６０℃、端部の温度を７５℃とした場合、△印は、中央部の温度と端部の温度を共に６０℃とした場合、□印は、中央部の温度を６０℃、端部の温度を５０℃とした場合を示す。縦軸は、ＣＤバイアス（−ｎｍ）、横軸は、半導体基板における位置を示す。ここで、半導体基板Ｗにおける測定位置については、図４に示す通りである。図４は、保持台１４を上側から見た場合におけるＣＤバイアスの測定位置を示す図である。図４を参照して、保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの中央部の領域を中心０とし、中心０から両端部側に向かってそれぞれ５段階にその領域を分け、０から＋５の各ポイントにおけるＣＤバイアスを測定している。【００４６】
図３および図４を参照して、端部の温度を５０℃、中央部の温度を６０℃として、端部の温度を中央部の温度よりも低くした場合、および端部の温度を６０℃、中央部の温度を６０℃として、端部と中央部の温度を同じにした場合はいずれも、図３中の△印、□印で示すように、端部から中央部に向かってＣＤバイアスは低くなる。しかし、端部の温度を７５℃、中央部の温度を６０℃として、端部の温度を中央部の温度よりも高くした場合、図３中の○印で示すように、端部から中央部に向かってＣＤバイアスはほぼ同じ値である。すなわち、端部と中央部を含む半導体基板Ｗの全面においてＣＤバイアスはほぼ同じ値となり、半導体基板Ｗの面内において、ＣＤバイアスはほぼ均一となる。【００４７】
このように、半導体基板Ｗの中央部側に向かって反応ガスを供給してエッチング処理を行う際に、半導体基板Ｗの端部側の温度を中央部側の温度よりも高くして、中央部側のＣＤバイアスと端部側のＣＤバイアスとを合わせることができる。したがって、エッチング処理時における半導体基板ＷのＣＤバイアスを適切に制御することができる。【００４８】
この場合、第一および第二のヒータ１８ａ、１８ｂは、保持台１４の内部に設けられているため、より確実に保持台１４上に保持された半導体基板Ｗの中央部側および端部側の温度を制御することができる。【００４９】
また、保持台１４は、円板状であって、第二のヒータ１８ｂは、環状であるため、保持台１４の形状に合わせて、より適切に端部側の温度を制御することができる。【００５０】
なお、上記の実施の形態においては、端部側の温度を中央部側の温度よりも高くするよう制御することにしたが、これに限らず、反応ガスの種類等、その他の条件に応じて、端部側の温度を中央部側の温度よりも低くするように制御して、ＣＤバイアスを合わせるようにしてもよい。すなわち、発生させるプラズマの状態によっては、端部側と中央部側の温度を同じ温度とすると、端部側のＣＤバイアスが中央部側のＣＤバイアスよりも高くなる場合がある。このような場合には、例えば、端部側の温度を中央部側の温度よりも低くなるようにして、プラズマエッチング処理を行うことにより、半導体基板Ｗの面内の各部において、ＣＤバイアスが均一となるよう制御することができる。【００５１】
なお、上記の実施の形態においては、ポリシリコン層をエッチングする場合について説明したが、これに限らず、半導体基板に形成されるＳｉＯ２層やメタル層等を処理対象としてエッチングする場合についても適用される。【００５２】
また、エッチング処理に供される反応ガスとして、例えば、ハフニウム（Ｈｆ）を含むガスや、ハフニウムオキサイド系のガス、ルテニウム（Ｒｕ）を含むガスを使用する際にも適用される。【００５３】
なお、上記の実施の形態においては、第一および第二のヒータを保持台の内部側に設けることにしたが、これに限らず、保持台の外部側、例えば、保持台の外周部分や下部側に設けることにしてもよい。【００５４】
また、上記の実施の形態においては、保持台は、円板状であったが、これに限らず、他の形状の保持台であってもよい。また、第一および第二のヒータについて、周方向に分断されていてもよく、第一または第二のヒータが、複数のヒータから構成されていてもよい。さらに、第二のヒータは、周方向に２重以上の構造であってもよい。すなわち、例えば、第二のヒータは、第一のヒータの外周側に配置される複数の径の異なるヒータにより構成されていてもよい。さらに、第一のヒータについても、周方向に２重以上の構造であってもよい。【００５５】
なお、上記の実施の形態において、プラズマエッチング処理装置は、被処理基板となる半導体基板Ｗの中央部側に向かってのみ反応ガスを供給する構成を有することとしたが、ＣＤバイアスの適切な制御も含め、被処理基板となる半導体基板の処理における面内均一性を向上する観点から、プラズマエッチング処理装置は、半導体基板の中央部側および端部側に向かって反応ガスを供給する構成とすることが考えられる。【００５６】
ここで、プラズマエッチング処理装置において、半導体基板の中央部側および端部側に反応ガスを供給する構成とすることについて考える。図５は、処理容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給部を二箇所に設けたプラズマ処理装置２０１の一部を示す概略断面図である。図５に示すプラズマ処理装置２０１では、円板状の被処理基板Ｗの中央領域に反応ガスを供給するために、処理容器２０２内にマイクロ波を導入する誘電体板２０３の中央部に第一の反応ガス供給部２０４を設けている。第一の反応ガス供給部２０４においては、被処理基板Ｗの中央領域に吹き付けるようにして反応ガスを供給している。また、被処理基板Ｗの端部領域に反応ガスを供給するために、処理容器２０２の側壁２０５の上部側に第二の反応ガス供給部２０６を設けている。なお、処理中のプラズマ処理装置２０１においては、図５中の下方側に位置する排気装置（図示せず）によって下方向に排気されている。【００５７】
このように反応ガス供給部を二箇所設けたプラズマ処理装置２０１において、処理容器２０２内に粘性流の圧力領域（およそ５０ｍＴｏｒｒ以上）で反応ガスを供給した場合、第二の反応ガス供給部２０６から供給された反応ガスは、第一の反応ガス供給部２０４の影響で、図５中の矢印Ｘで示す中央方向に流れてしまう。すなわち、第二の反応ガス供給部２０６から供給された反応ガスは、第一の反応ガス供給部２０４から供給された反応ガスと同じ供給路となってしまう。そのため、第二の反応ガス供給部２０６から反応ガスを供給する効果は認められず、被処理基板Ｗの中央領域に供給された反応ガスは、被処理基板Ｗの中央領域から端部領域に向けて放射状に広がり、端部に向かうにつれ反応ガスが消費され、かつ反応生成物が増加し、被処理基板Ｗの径方向で処理状態に分布が生じ、その結果面内の不均一を生じてしまう。【００５８】
一方、分子流の圧力領域（およそ５０ｍＴｏｒｒ以下）の場合、第二の反応ガス供給部２０６から供給された反応ガスは、排気装置による排気により、図５中の矢印Ｙで示す下方向に流れてしまう。そうすると、第二の反応ガス供給部２０６から供給された反応ガスは、被処理基板Ｗに達することなく排気されてしまうことになる。そのため、被処理基板Ｗに到達する反応ガスは第一の反応ガス供給部２０４からの供給のみとなり、上記と同様に被処理基板Ｗの処理状態に面内の不均一が生じることになる。【００５９】
このように、上記した構成のプラズマ処理装置２０１においては、処理容器２０２内の圧力領域を変更して第二のガス供給部２０６から供給するガス供給量を調整しても、被処理基板Ｗへ均一に反応ガスを供給することができず、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を確保することが困難である。【００６０】
ここで、被処理基板Ｗに均一に反応ガスを供給するために、被処理基板Ｗの真上領域に第二の反応ガス供給部を設けた場合、以下の問題が生ずるおそれがある。図６は、この場合におけるプラズマ処理装置２１１の一部を示す概略断面図であり、図５に示す断面に相当する。図６に示すように、プラズマ処理装置２１１には、誘電体板２１２の中央部に第一の反応ガス供給部２１３が設けられており、保持台２１４に保持された被処理基板Ｗの真上領域に、環状の第二の反応ガス供給部２１５が設けられている。第二の反応ガス供給部２１５により、被処理基板Ｗの端部領域に反応ガスを供給することとしている。【００６１】
しかし、このような構成とすると、第一の反応ガス供給部２１３から供給された反応ガスと、第二の反応ガス供給部２１５から供給された反応ガスとが、被処理基板Ｗの中央領域と端部領域の径方向の間の領域２１６において、ぶつかり合うことになる。図６中、領域２１６は点線で示している。そうすると、この領域２１６において反応ガスの淀む状態が生じ、デポジション（反応生成物）が滞留しやすくなってしまう。【００６２】
さらに、図６に示すように被処理基板Ｗの真上領域に第二の反応ガス供給部２１５を設けると、被処理基板Ｗ上においてプラズマの流れを遮蔽する遮蔽物が存在することになる。このようなプラズマ遮蔽物は、被処理基板Ｗ上におけるプラズマの不均一を生じさせることになる。【００６３】
上記したようなデポジションの滞留、およびプラズマ遮蔽物の影響により、領域２１６における被処理基板Ｗのエッチングレートと中央領域や端部領域における被処理基板Ｗのエッチングレートとが異なり、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を損ねることになる。【００６４】
したがって、このような問題を解消するためには、以下のような構成とするのがよい。図７は、この場合におけるプラズマエッチング処理装置の一部を示す断面図である。図７を参照して、プラズマ処理装置１１１は、その内部で被処理基板Ｗにプラズマ処理を行う処理容器１１２と、処理容器１１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部１１３と、その上に被処理基板Ｗを保持する円板状の保持台１１４と、保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの中央部の領域を加熱する第一のヒータ１５１と、保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの中央部の周辺に位置する端部の領域を加熱する第二のヒータ１５２と、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器１１５と、保持台１１４と対向する位置に配置され、マイクロ波発生器１１５により発生させたマイクロ波を処理容器１１２内に導入する誘電体板１１６と、保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの中央部および端部の領域の温度を異ならせるよう、第一および第二のヒータ１５１、１５２を制御して、被処理基板Ｗのプラズマエッチング処理を行うと共に、プラズマ処理装置１１１全体を制御する制御部（図示せず）とを備える。制御部は、反応ガス供給部１１３におけるガス流量、処理容器１１２内の圧力等、被処理基板Ｗをプラズマ処理するためのプロセス条件を制御する。【００６５】
処理容器１１２は、保持台１１４の下方側に位置する底部１１７と、底部１１７の外周から上方向に延びる側壁１１８とを含む。側壁１１８は、円筒状である。処理容器１１２の底部１１７には、排気用の排気孔１１９が設けられている。処理容器１１２の上部側は開口しており、処理容器１１２の上部側に配置される誘電体板１６、および誘電体板１６と処理容器１２との間に介在するシール部材としてのＯリング１２０によって、処理容器１１２は密封可能に構成されている。【００６６】
マッチング１２１を有するマイクロ波発生器１１５は、モード変換器１２２および導波管１２３を介して、マイクロ波を導入する同軸導波管１２４の上部に接続されている。例えば、マイクロ波発生器１１５で発生させたＴＥモードのマイクロ波は、導波管１２３を通り、モード変換器１２２によりＴＥＭモードへ変換され、同軸導波管１２４を伝播する。同軸導波管１２４は、径方向中央に設けられる中心導体１２５と、中心導体１２５の径方向外側に設けられる外周導体１２６とを含む。中心導体１２５の上端部は、モード変換器１２２の天井区画壁に接続されている。マイクロ波発生器１１５において発生させるマイクロ波の周波数としては、例えば、２．４５ＧＨｚが選択される。なお、導波管１２３としては、断面が円形状のものや断面が矩形状のものが使用される。【００６７】
誘電体板１１６は、円板状であって、誘電体で構成されている。誘電体板１１６の下部側には、導入されたマイクロ波による定在波の発生を容易にするためのテーパ状に凹んだ環状の凹部１２７が設けられている。この凹部１２７により、誘電体板１１６の下部側にマイクロ波によるプラズマを効率的に生成することができる。なお、誘電体板１１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。【００６８】
また、プラズマ処理装置１１１は、同軸導波管２４によって導入されたマイクロ波を伝播する遅波板１２８と、複数設けられたスロット穴１２９からマイクロ波を誘電体板１１６に導入する薄板円板状のスロット板１３０とを備える。マイクロ波発生器１１５により発生させたマイクロ波は、同軸導波管１２４を通って、遅波板１２８に伝播され、スロット板１３０に設けられた複数のスロット穴１２９から誘電体板１１６に導入される。誘電体板１６を透過したマイクロ波は、誘電体板１１６の直下に電界を生じさせ、処理容器１１２内にプラズマを生成させる。【００６９】
保持台１１４は、高周波電極を兼ねており、底部１１７から垂直上方に延びる絶縁性の筒状支持部１３１に支持されている。筒状支持部１３１の外周に沿って処理容器１１２の底部１１７から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１３２と処理容器１１２の側壁１１８との間には、環状の排気路１３３が形成される。この排気路１３３の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板１３４が取り付けられている。排気孔１１９の下部には排気管１３５を介して排気装置１３６が接続されている。排気装置１３６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置１３６により、処理容器１１２内を所望の真空度まで減圧することができる。【００７０】
保持台１１４には、ＲＦバイアス用の高周波電源１３７がマッチングユニット１３８および給電棒１３９を介して電気的に接続されている。この高周波電源１３７は、被処理基板Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。マッチングユニット１３８は、高周波電源１３７側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容しており、この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。【００７１】
保持台１１４の上面には、被処理基板Ｗを静電吸着力で保持するための静電チャック１４１が設けられている。また、静電チャック１４１の径方向外側には、被処理基板Ｗの周囲を環状に囲むフォーカスリング１４２が設けられている。すなわち、保持台１１４は、保持台１１４上に保持された被処理基板Ｗの周囲に配置されるフォーカスリング１４２を含む。フォーカスリング１４２は、円環状である。静電チャック１４１は、導電膜からなる電極１４３を一対の絶縁膜１４４、１４５の間に挟みこんだものである。電極１４３には高圧の直流電源１４６がスイッチ１４７および被覆線１４８を介して電気的に接続されている。直流電源１４６より印加される直流電圧により、クーロン力で被処理基板Ｗを静電チャック１４１上に吸着保持することができる。【００７２】
保持台１１４の内部には、第一のヒータ１５１と第二のヒータ１５２とが設けられている。第一のヒータ１５１は、保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの中央部の領域を加熱して、被処理基板Ｗの中央部を所定の温度に調整する。この場合、第一のヒータ１５１は、径方向に３重の構造である。第二のヒータ１５２は、保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの端部の領域を加熱して、被処理基板Ｗの端部を所定の温度に調整する。この場合、第二のヒータ１５２は、径方向に２重の構造である。第一および第二のヒータ１５１、１５２には、それぞれチラーユニット（図示せず）より配管（図示せず）を介して所定の温度の冷媒や伝熱ガスが循環供給される。このようにして、被処理基板Ｗの中央部および端部をそれぞれ異なる温度となるよう制御する。【００７３】
次に、処理容器１１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部１１３の具体的な構成について説明する。反応ガス供給部１１３は、被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部１６１と、フォーカスリング１４２に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部１６２とを備える。具体的には、第一の反応ガス供給部１６１は、図１中の矢印Ｆ１の方向に向かって反応ガスを供給し、第二の反応ガス供給部１６２は、図１中の矢印Ｆ２の方向に向かって反応ガスを供給する。第一の反応ガス供給部１６１および第二の反応ガス供給部１６２には、同じ反応ガス供給源（図示せず）から同じ種類の反応ガスが供給される。【００７４】
第一の反応ガス供給部１６１は、誘電体板１１６の径方向中央であって、保持台１１４と対向する対向面となる誘電体板１１６の下面１６３よりも誘電体板１１６の内方側に後退した位置に設けられている。こうすることにより、第一の反応ガス供給部１６１に対する電界集中による異常放電を回避することができる。誘電体板１１６には、第一の反応ガス供給部１６１を収容する収容部１６４が設けられている。第一の反応ガス供給部１６１と収容部１６４との間にはＯリング１６５が介在しており、処理容器１１２内の密封性を確保することとしている。【００７５】
第一の反応ガス供給部１６１には、被処理基板Ｗの中央領域に向かって吹き付けるようにして反応ガスを真下方向へ供給する複数の供給孔１６６が設けられている。供給孔１６６は、保持台１１４に対向する壁面１６７のうち、処理容器１１２内に露出する領域に設けられている。なお、壁面１６７は、平らである。また、第一の反応ガス供給部１６１には、供給孔１６６が誘電体板１１６の径方向中央に位置するように設けられている。【００７６】
プラズマ処理装置１１１には、同軸導波管１２４の中心導体１２５、スロット板１３０および誘電体板１１６をそれぞれ貫通し、供給孔１６６に至るようにして形成されたガス流路１６８が設けられている。中心導体１２５の上端部に形成されたガス入口１６９には、途中に開閉弁１７０やマスフローコントローラのような流量制御器１７１等が介設されたガス供給系１７２が接続されている。ガス供給系１７２により流量等を調整しながら反応ガスを供給する。【００７７】
第二の反応ガス供給部１６２は、円環状の環状部１７３を含む。環状部１７３は、管状部材で構成されており、その内部が反応ガスの流路となる。環状部１７３は、処理容器１１２内において、保持台１１４と誘電体板１１６との間に配置される。第二の反応ガス供給部１６２は、保持台１１４上に保持された被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置であってかつ保持台１１４の真上領域に設けられている。具体的には、円環状の環状部１７３の内径をＤ１とし、被処理基板Ｗの外径をＤ２とすると、環状部１７３の内径Ｄ１は、被処理基板Ｗの外径Ｄ２よりも大きく構成されている。Ｄ１の値として、具体的には、例えば、４００ｍｍが選択される。また、環状部１７３は、フォーカスリング１４２の真上領域に設けられている。環状部１７３は、処理容器１１２の側壁１１８から、真直ぐ内径側に延びる支持部１７４によって支持されている。支持部１７４は中空状である。【００７８】
環状部１７３には、被処理基板Ｗの外径側に配置されるフォーカスリング１４２に向かってに吹き付けるようにして反応ガスを真下方向へ供給する複数の供給孔１７５が設けられている。供給孔１７５は、丸孔状である。供給孔１７５は、環状部１７３の下部側に設けられている。複数の供給孔１７５は、環状部１７３において、周方向に等配に設けられている。なお、図８は、図７に示す第二の反応ガス供給部１６２に含まれる環状部１７３付近を、図７中の矢印ＶＩＩの方向から見た図である。この実施形態において、供給孔１７５は８つ設けられている。【００７９】
プラズマ処理装置１１１の外部から供給された反応ガスは、支持部１７４の内部を通って、環状部１７３に設けられた供給孔１７５から処理容器１１２内に供給される。支持部１７４の外方側においても、上記した開閉弁や流量制御器が介設されたガス供給系（図示せず）が設けられている。【００８０】
第二の反応ガス供給部１６２は、保持台１１４の近傍に設けられていることが好ましい。具体的には、処理容器１１２内において、第一の反応ガス供給部１６１から供給される反応ガスの流れの影響を受けないダウンフロー領域と呼ばれるプラズマ密度が低い領域に環状部１７３が設けられているとよい。保持台１１４に保持された被処理基板Ｗの上面１７７から図７中の一点鎖線で示す環状部１７３の上下方向の中心１７８までの距離Ｌ１としては、例えば、２００ｍｍが選択される。【００８１】
また、環状部１７３に設けられる複数の供給孔１７５は、フォーカスリング１４２の外径側よりも内径側に近い位置に設けられていることが好ましい。【００８２】
次に、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１１を用いて、被処理基板Ｗのプラズマ処理を行う方法について説明する。【００８３】
まず、処理容器１１２内に設けられた保持台１１４上に、上記した静電チャック１４１を用いて被処理基板Ｗを保持させる。この場合、フォーカスリング１４２は、被処理基板Ｗの周囲に位置することになる。そして、第一および第二のヒータ１５１、１５２により、被処理基板Ｗの中央部および端部をそれぞれ異なる温度となるよう制御する。次に、マイクロ波発生器１１５により、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる。その後、誘電体板１１６等を用いてマイクロ波を処理容器１１２内に導入する。そして、誘電体板１１６の中央部から被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向へ第一の反応ガス供給部１６１に設けられた供給孔１６６から反応ガスを供給すると共に、第二の反応ガス供給部１６２の環状部１７３に設けられた供給孔１７５からフォーカスリング１４２に向かって真下方向へ反応ガスを供給する。このようにして、被処理基板Ｗに対して、プラズマ処理を行う。【００８４】
このような構成のプラズマ処理装置１１１およびプラズマ処理方法によると、被処理基板Ｗの中央領域に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第一の反応ガス供給部１６１と、フォーカスリング１４２に向かって真下方向へ反応ガスを供給する第二の反応ガス供給部１６２とにより、被処理基板Ｗ全体に均一に反応ガスを供給することができる。また、被処理基板Ｗの中央領域およびフォーカスリング１４２に向かって供給された反応ガス同士が淀む領域を、被処理基板Ｗ上を避けた位置、具体的には、例えば、被処理基板Ｗの端部領域の外径側部分にすることができる。さらに、第二の反応ガス供給部１６２によって被処理基板Ｗへ到達するプラズマの流れを遮蔽することもない。したがって、ＣＤバイアスの適切な制御も含め、被処理基板Ｗの処理における面内均一性を向上することができる。【００８５】
図９は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１１において、被処理基板Ｗを成膜した際の膜厚と被処理基板Ｗにおける位置との関係を示すグラフである。図９において、縦軸は、膜厚（Å）を示し、横軸は、中心Ｏからの距離（ｍｍ）を示す。また、図１０において、被処理基板Ｗにおける図９中に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｖ軸、Ｗ軸を示す。図９は、第一の反応ガス供給部１６１からのガス供給量と第二の反応ガス供給部１６２からのガス供給量との比率を、２２：７８とした場合を示す。また、この場合における環状部１７３の中心径は４００ｍｍであり、図７に示す距離Ｌ１は、９０ｍｍである。また、他のプロセス条件として、圧力を１００ｍＴｏｒｒ、アルゴンガスの流量を１０００ｓｃｃｍ、ＨＢｒガスの流量を６００ｓｃｃｍ、酸素ガスの流量を４ｓｃｃｍ、チラーの温度を１０℃として中央領域の温度を６０℃、端部領域の温度を８０℃としている。すなわち、形状が相対的に太くなる傾向のある端部領域で温度を上げて反応生成物の付着を減少させ、ＣＤバイアスを増加、すなわち、形状を細くするように制御する。また、形状が相対的に細くなる傾向のある中央領域で温度を下げて反応生成物の付着を増加させ、ＣＤバイアスを減少、すなわち、形状を太くするように制御する。【００８６】
図９に示すように、被処理基板Ｗの中央領域および端部領域の膜厚が、中央領域と端部領域の間の領域の膜厚よりも若干厚くなっているが、比較的平らであり、ほぼ均一である。すなわち、面内均一に処理されている。【００８７】
ここで、従来の図６等に示すプラズマ処理装置の構成では、ガス供給量の比率の調整により、被処理基板Ｗの面内における処理を変えることはできない。すなわち、従来の図６等に示すプラズマ処理装置の構成では、ガス供給量の比率を変更しても、被処理基板Ｗの面内における処理の程度はほとんど変わらない。【００８８】
また、この発明に係るプラズマ処理装置においては、第二の反応ガス供給部１６２を構成する各部材について、被処理基板Ｗの真上領域を避けた位置に設けられているため、第二の反応ガス供給部１６２を構成する各部材のプラズマによる疲労を低減させることができる。したがって、第二の反応ガス供給部１６２の長寿命化を図ることができる。【００８９】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
この発明に係るプラズマエッチング処理装置およびプラズマエッチング処理方法によると、エッチング処理時における被処理基板のＣＤバイアスの適切な制御が要求される場合に、有効に利用される。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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