(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置内に生成されるプラズマの均一性を向上させる。【解決手段】プラズマ処理装置１０は、高周波電力が印加される第１の電極と、第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に生成されるプラズマと第２の電極との間に配置された複数の誘電体ユニットと、それぞれの誘電体ユニットの位置または誘電率を独立に制御することにより、それぞれの誘電体ユニットを介するプラズマと第２の電極との間のインピーダンスを制御する制御部６０とを備える。【選択図】図１
2018129224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力が印加される第１の電極と、
前記第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に生成されるプラズマと、前記第２の電極との間に配置された複数の誘電体ユニットと、
それぞれの誘電体ユニットの位置または誘電率を独立に制御することにより、それぞれの前記誘電体ユニットを介する前記プラズマと前記第２の電極との間のインピーダンスを制御する制御部と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記第２の電極と対向する前記第１の電極の電極面に対して垂直な方向における前記誘電体ユニットの位置、前記電極面に対して並行な方向における前記誘電体ユニットの位置、またはその両方を制御することにより、それぞれの前記誘電体ユニットを介する前記プラズマと前記第２の電極との間のインピーダンスを制御す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。
【請求項３】
それぞれの前記誘電体ユニットは、少なくとも一部が板状の誘電体であり、前記誘電体ユニットの厚さ方向が前記第２の電極と対向する前記第１の電極の電極面の面内方向となる向きで、前記第２の電極の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
それぞれの前記誘電体ユニットは、少なくとも一部が棒状の誘電体であり、前記誘電体ユニットの長手方向が、前記第２の電極と対向する前記第１の電極の電極面に対して垂直な方向となる向きで、前記第２の電極の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、
それぞれの前記誘電体ユニットの温度を制御することにより、それぞれの前記誘電体ユニットの誘電率を制御す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。
【請求項６】
それぞれの前記誘電体ユニットは、
誘電率の異なる複数種類の流体の少なくとも一つが供給される容器を有し、
前記制御部は、
それぞれの前記誘電体ユニットの前記容器内に供給される前記複数種類の流体の比率を制御することにより、それぞれの前記誘電体ユニットの誘電率を制御す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。
【請求項７】
それぞれの前記誘電体ユニットは、
前記第２の電極の中央部および前記第２の電極の周縁部にそれぞれ配置され、
前記制御部は、
それぞれの前記誘電体ユニットの誘電率を独立に制御す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程では、プラズマを用いて処理を行う工程がある。プラズマを用いた処理工程では、処理装置内に生成されるプラズマの均一性が、製造される半導体の特性を左右する重要な要素の一つである。そのため、プラズマを用いた処理工程では、プラズマの分布を高い精度で制御することが求められる。処理装置内に生成されるプラズマの偏りを少なくするためには、処理装置において、プラズマが生成される空間を対称な構造とすることが考えられる。しかし、プラズマが生成される空間を対称な構造となるように設計したとしても、部品の加工寸法の誤差や、組み付けのばらつき、部品の消耗などにより、処理装置内の空間が対称な構造にならない場合が多い。
【０００３】
これを防止するために、プラズマを生成するための電極を中心部と周辺部とに分け、中心部と接地との間のインピーダンスと、周辺部と接地との間のインピーダンスを制御することにより、径方向のプラズマの分布を制御する技術が知られている。また、電極に高周波電力を印加する給電部の周囲に、給電部と接地との間のインピーダンスを制御する装置を設け、電極に印加される高周波電力の周方向の分布を制御する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８２９９３９０号明細書
【特許文献２】特開２００９−１６４６０８号公報
【特許文献３】米国特許第８６５２２９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、処理装置内に生成されるプラズマの分布を、径方向および周方向について同時に制御する方法は存在しない。そのため、処理装置内に生成されるプラズマの分布を、径方向および周方向について同時に制御することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、プラズマ処理装置であって、高周波電力が印加される第１の電極と、前記第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に生成されるプラズマと、前記第２の電極との間に配置された複数の誘電体ユニットと、それぞれの誘電体ユニットの位置または誘電率を独立に制御することにより、それぞれの前記誘電体ユニットを介する前記プラズマと前記第２の電極との間のインピーダンスを制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の種々の側面および実施形態によれば、プラズマ処理装置内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施例１におけるプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施例１におけるプラズマ処理装置の一例を示す上面図である。
【図３】図３は、実施例１における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、実施例１における誘電体ユニットの一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、分布調整部付近の等価回路の一例を示す図である。
【図６】図６は、誘電体ユニットの位置に対するプラズマとチャンバの側壁との間のインピーダンスの変化の一例を示す図である。
【図７】図７は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す図である。
【図８】図８は、誘電体ユニットの位置の一例を示す図である。
【図９】図９は、誘電体ユニットの位置の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、誘電体ユニットの位置の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、静電ポテンシャルの変化率の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、エッチングレートの偏りの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、分布調整部により偏りが補正されたエッチングレートの分布の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例２におけるプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す拡大図である。
【図１６】図１６は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、静電ポテンシャルの変化率の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例３における誘電体ユニットの一例を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、実施例４における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２０】図２０は、誘電体ユニットの板部の配置の一例を示す模式図である。
【図２１】図２１は、実施例５における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２２】図２２は、実施例６における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２３】図２３は、実施例７における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２４】図２４は、実施例８における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２５】図２５は、実施例９における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２６】図２６は、実施例１０におけるプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
【図２７】図２７は、実施例１０における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【図２８】図２８は、容器の配置の一例を示す上面図である。
【図２９】図２９は、実施例１０における分布調整部の一例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、高周波電力が印加される第１の電極と、第１の電極に対して対向電極として機能する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に生成されるプラズマと、第２の電極との間に配置された複数の誘電体ユニットと、それぞれの誘電体ユニットの位置または誘電率を独立に制御することにより、それぞれの誘電体ユニットを介するプラズマと第２の電極との間のインピーダンスを制御する制御部とを備える。
【００１０】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、制御部は、第２の電極と対向する第１の電極の電極面に対して垂直な方向における誘電体ユニットの位置、電極面に対して並行な方向における誘電体ユニットの位置、またはその両方を制御することにより、それぞれの誘電体ユニットを介するプラズマと第２の電極との間のインピーダンスを制御してもよい。
【００１１】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、誘電体ユニットは、少なくとも一部が板状の誘電体であり、誘電体ユニットの厚さ方向が第２の電極と対向する第１の電極の電極面の面内方向となる向きで、第２の電極の周縁部に配置されていてもよい。
【００１２】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、それぞれの誘電体ユニットは、少なくとも一部が棒状の誘電体であり、誘電体ユニットの長手方向が、第２の電極と対向する第１の電極の電極面に対して垂直な方向となる向きで、第２の電極の周縁部に配置されていてもよい。
【００１３】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、制御部は、それぞれの誘電体ユニットの温度を制御することにより、それぞれの誘電体ユニットの誘電率を制御してもよい。
【００１４】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、それぞれの誘電体ユニットは、誘電率の異なる複数種類の流体の少なくとも一つが供給される容器を有してもよく、制御部は、それぞれの誘電体ユニットの容器内に供給される複数種類の流体の比率を制御することにより、それぞれの誘電体ユニットの誘電率を制御してもよい。
【００１５】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、それぞれの誘電体ユニットは、第２の電極の中央部および第２の電極の周縁部にそれぞれ配置されてもよく、制御部は、それぞれの誘電体ユニットの誘電率を独立に制御してもよい。
【００１６】
以下に、開示するプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示されるプラズマ処理装置が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
［プラズマ処理装置１０の構成］
図１は、実施例１におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す断面図である。本実施例におけるプラズマ処理装置１０は、例えば容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成され、内部に略円筒形状の空間が形成されたチャンバ１を有する。チャンバ１は保安接地されている。チャンバ１は、チャンバ１の内側壁によって形成された略円筒形状の空間の中心軸が、図１に示す軸線Ａに一致するように配置されている。
【００１８】
チャンバ１内には、半導体ウエハＷが載置される略円筒形状の載置台２が設けられる。載置台２は、下部電極２ａ、基材４、フォーカスリング５、および静電チャック６を有する。基材４は、セラミックス等によって形成され、絶縁板３を介してチャンバ１の底部に配置されている。基材４の上に例えばアルミニウム等で形成された下部電極２ａが設けられている。
【００１９】
下部電極２ａの上面には、半導体ウエハＷを静電気力で吸着保持する静電チャック６が設けられている。静電チャック６は、導電膜で形成された電極６ａが一対の絶縁層６ｂで挟まれた構造を有する。電極６ａには直流電源１２が電気的に接続されている。半導体ウエハＷは、静電チャック６の上面に載置され、直流電源１２から供給された直流電圧によって静電チャック６の表面に生じた静電気力により静電チャック６の上面に吸着保持される。
【００２０】
下部電極２ａの上面には、静電チャック６を囲むように、例えば単結晶シリコン等で形成された導電性のフォーカスリング５が設けられる。フォーカスリング５により、半導体ウエハＷの表面において、エッチング等のプラズマ処理の均一性が向上する。下部電極２ａおよび基材４の側面は、例えば石英等で形成された円筒形状の内壁部材３ａによって囲まれている。
【００２１】
下部電極２ａの内部には、例えば環状の冷媒室２ｂが形成されている。冷媒室２ｂには、外部に設けられた図示しないチラーユニットから、配管２ｃおよび配管２ｄを介して、例えばガルデン（登録商標）等の冷媒が循環供給される。冷媒室２ｂ内を循環する冷媒によって、下部電極２ａ、基材４、および静電チャック６の温度が制御され、静電チャック６上の半導体ウエハＷが所定温度に制御される。
【００２２】
また、静電チャック６上に載置された半導体ウエハＷの裏面と静電チャック６の上面との間には、図示しない伝熱ガス供給機構から、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが、配管１３を介して供給される。
【００２３】
下部電極２ａには、整合器８ｂを介して高周波電源７ｂが接続されている。高周波電源７ｂは、イオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定の周波数（例えば１３ＭＨｚ）の高周波電力を下部電極２ａに供給する。なお、整合器８ｂは、さらにローパスフィルタの機能を有する。これにより、プラズマから下部電極２を介して整合器８ｂへ流れ込む、イオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定の周波数より高い周波数（例えば２０ＭＨｚ以上）の高周波電力が保安接地へ流れる。そのため、当該高周波電力が高周波電源７ｂに流れ込むことが防止される。
【００２４】
載置台２の周囲には、載置台２を囲むように排気路７１が設けられている。排気路７１内には、複数の貫通口を有するバッフル板７５が設けられている。排気路７１には、排気口７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有しており、チャンバ１内を所望の真空度まで減圧することができる。
【００２５】
チャンバ１の側壁には、開口部７４が設けられており、開口部７４には、当該開口部７４を開閉するためのゲートバルブＧが設けられている。また、チャンバ１の内側壁および載置台２の外側壁には、デポシールド７６およびデポシールド７７が着脱自在に設けられている。デポシールド７６およびデポシールド７７は、チャンバ１の内側壁に反応副生成物（デポ）が付着することを防止する。
【００２６】
下部電極２ａの上方には、載置台２と対向するように上部電極１６が設けられている。下部電極２ａと上部電極１６とは、互いに略平行となるようにチャンバ１内に設けられている。以下では、静電チャック６上に載置された半導体ウエハＷと、上部電極１６の下面との間の空間を処理空間Ｓと呼ぶ。
【００２７】
上部電極１６は、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６は、天板支持部１６０および上部天板１６１を有する。天板支持部１６０は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により略円板形状に形成され、その下部に上部天板１６１を着脱自在に支持する。上部天板１６１は、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、石英等のシリコン含有物質で形成される。上部天板１６１の下面は、電極面の一例である。
【００２８】
天板支持部１６０には、整合器８ａを介して高周波電源７ａが接続されている。高周波電源７ａは、プラズマの発生に用いられる所定の周波数（例えば６０ＭＨｚ）の高周波電力を天板支持部１６０に供給する。
【００２９】
天板支持部１６０の内部には、ガス拡散室１６２が設けられている。天板支持部１６０の底部には、ガス拡散室１６２の下部に位置するように、複数のガス流通口１６３が形成されている。複数のガス流通口１６３は、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔でガス拡散室１６２の下部に形成されている。
【００３０】
上部天板１６１には、上部天板１６１を厚さ方向に貫通するように複数のガス流通口１６４が設けられている。複数のガス流通口１６４は、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で上部天板１６１に形成されている。それぞれのガス流通口１６４は、上記したガス流通口１６３の中の１つに連通している。ガス拡散室１６２に供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６３およびガス流通口１６４を介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、複数のガス流通口１６３およびガス流通口１６４は、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で配置されている。そのため、複数のガス流通口１６３およびガス流通口１６４を介してチャンバ１内に供給される処理ガスは、軸線Ａを中心として周方向に略均一な流量で処理空間Ｓ内に供給される。
【００３１】
なお、上部電極１６には、図示しないヒータや、冷媒を循環させるための図示しない配管等の温度調整機構が設けられており、半導体ウエハＷの処理中に上部電極１６を所望の範囲内の温度に制御できるようになっている。また、上部電極１６には、チャンバ１内の処理空間Ｓにプラズマが生成される際に、必要に応じて、負の直流電圧がローパスフィルタ（ＬＰＦ）を介して印加されてもよい。
【００３２】
上部電極１６の天板支持部１６０には、ガス拡散室１６２に処理ガスを導入するためのガス導入口１６５が設けられている。なお、ガス導入口１６５は、軸線Ａがガス導入口１６５の中心を通るように配置されることが好ましい。ガス導入口１６５には、配管１５ｂの一端が接続されている。配管１５ｂの他端は、弁Ｖおよびマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ａ等の流量制御器を介して、半導体ウエハＷの処理に用いられる処理ガスを供給するガス供給源１５に接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂを介してガス拡散室１６２に供給され、ガス流通口１６３およびガス流通口１６４を介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
【００３３】
載置台２の周囲であって、載置台２の上方には、処理空間Ｓを囲むように、チャンバ１の側壁に沿って複数の分布調整部１００が配置されている。複数の分布調整部１００は、例えば図２に示すように、軸線Ａを中心軸とする円状に略均等な間隔で配置されており、処理空間Ｓ内に生成されたプラズマの分布を制御する。図２は、実施例１におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す上面図である。本実施例において、チャンバ１内には、処理空間Ｓを囲むように１２個の分布調整部１００−１〜１００−１２が配置されている。なお、分布調整部１００の数は、例えば図２に示すように、軸線Ａを中心軸とする円状に配置されていれば、１２個未満であってもよく、１２個より多くてもよい。なお、以下では、１２個の分布調整部１００−１〜１００−１２のそれぞれを区別することなく総称する場合に単に分布調整部１００と記載する。
【００３４】
それぞれの分布調整部１００は、２つの誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂを有する。本実施例の分布調整部１００において、誘電体ユニット１０１ｂは、誘電体ユニット１０１ａよりも軸線Ａ側に配置されている。
【００３５】
［分布調整部１００の構造］
図３は、実施例１における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。本実施例における分布調整部１００は、誘電体ユニット１０１ａ〜１０１ｂおよびアクチュエータ１０２ａ〜１０２ｂを有する。なお、以下では、誘電体ユニット１０１ａ〜１０１ｂのそれぞれを区別することなく総称する場合に単に誘電体ユニット１０１と記載し、アクチュエータ１０２ａ〜１０２ｂのそれぞれを区別することなく総称する場合に単にアクチュエータ１０２と記載する。それぞれの誘電体ユニット１０１は、絶縁性部材４５に形成された貫通口を介して、上部電極１６よりも下方の位置の空間であって、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０３で囲まれた空間内に挿入される。誘電体ユニット１０１が絶縁部材１０３で囲まれることにより、プラズマによる誘電体ユニット１０１へのダメージを抑制することができる。これにより、誘電体ユニット１０１としては、プラズマに対する耐性の低い材料を用いることができる。本実施例における誘電体ユニット１０１は、例えば図４に示すように、誘電体によって略円筒状の棒状に形成されている。
【００３６】
アクチュエータ１０２は、例えばエアシリンダ等であり、誘電体ユニット１０１を軸線Ａに沿って上下方向に移動させる。上下方向とは、下部電極２ａと対向する上部天板１６１の下面である電極面に対して垂直な方向である。アクチュエータ１０２は、制御部６０からの指示に応じて、制御部６０から指示された移動量分、誘電体ユニット１０１を軸線Ａに沿って上下方向に移動させる。
【００３７】
アクチュエータ１０２が、誘電体ユニット１０１を上下方向に移動させることにより、誘電体ユニット１０１を介した処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスが変化する。これにより、処理空間Ｓ内の高周波電力の分布が変化し、処理空間Ｓ内に生成されるプラズマの分布が変化する。それぞれの分布調整部１００において、誘電体ユニット１０１ａおよび１０１ｂの上下方向の位置は独立に制御可能である。そのため、処理空間Ｓと各分布調整部１００との間において、プラズマの分布が独立に制御される。これにより、処理空間Ｓ内において、軸線Ａを中心軸とする円の周方向および径方向のそれぞれにおいて、処理空間Ｓ内に生成されたプラズマの分布を制御することができる。
【００３８】
なお、本実施例において、上部電極１６は、プラズマ生成用の高周波電力が印加されるカソードとして機能する。一方、プラズマ生成用の高周波電力に対して、下部電極２ａおよびチャンバ１の側壁は、上部電極１６に対する対向電極であるアノードとして機能する。上部電極１６は、第１の電極の一例であり、下部電極２ａおよびチャンバ１の側壁は、第２の電極の一例である。
【００３９】
上記のように構成されたプラズマ処理装置１０は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。制御部６０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を有しプラズマ処理装置１０の各部を制御するプロセッサ６１と、ユーザインターフェイス６２と、記憶部６３とを備える。ユーザインターフェイス６２は、オペレータがプラズマ処理装置１０を操作するためのコマンド等の入力に用いられるキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等を含む。
【００４０】
記憶部６３には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサ６１が実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件のデータ等が記憶されたレシピが格納されている。プロセッサ６１は、記憶部６３内に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムに基づいて動作する。そして、プロセッサ６１は、ユーザインターフェイス６２を介して受け付けた指示等に応じて、レシピ等を記憶部６３から読み出し、読み出したレシピ等に基づいてプラズマ処理装置１０を制御する。これにより、プラズマ処理装置１０によって所望の処理が行われる。また、プロセッサ６１は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体などに格納された制御プログラムやレシピ等を、当該記録媒体から読み出して実行することも可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、例えば、ハードディスク、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）、フレキシブルディスク、半導体メモリ等である。また、プロセッサ６１は、他の装置の記憶部内に格納された制御プログラムやレシピ等を、例えば通信回線を介して当該他の装置から取得して実行することも可能である。
【００４１】
プラズマ処理装置１０において半導体ウエハＷにプラズマを用いた処理が行われる場合、制御部６０は、プラズマ処理装置１０に対して例えば以下の制御を行う。まず、制御部６０は、静電チャック６上に半導体ウエハＷが載置された状態で、弁ＶおよびＭＦＣ１５ａを制御して、ガス拡散室１６２内に所定の流量の処理ガスを供給する。ガス拡散室１６２内に供給された処理ガスは、複数のガス流通口１６３およびガス流通口１６４を介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。また、制御部６０は、排気装置７３を稼働させ、チャンバ１内を所定の圧力に制御する。
【００４２】
そして、制御部６０は、高周波電源７ａにプラズマの発生に用いられる所定周波数の高周波電力を発生させ上部電極１６に印加させると共に、高周波電源７ｂにイオンの引き込み（バイアス）に用いられる所定周波数の高周波電力を発生させ下部電極２ａに印加させる。これにより、静電チャック６上の半導体ウエハＷと上部電極１６との間の処理空間Ｓに、処理ガスのプラズマが生成され、プラズマと半導体ウエハＷとの間にイオン引き込み用のバイアス電位が生じる。そして、制御部６０は、それぞれの分布調整部１００内の誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を個別に制御し、プラズマの分布を制御する。そして、処理空間Ｓに生成されたプラズマに含まれるイオンやラジカルにより、静電チャック６上の半導体ウエハＷにエッチング等の所定の処理が行われる。
【００４３】
［シミュレーション結果］
図５は、分布調整部１００付近の等価回路の一例を示す図である。図５では、説明を簡単にするために、誘電体ユニット１０１およびアクチュエータ１０２を１つずつ有する分布調整部１００を例に説明する。図５において、処理空間Ｓ内に生成されるプラズマと載置台２との間の容量をＣｂ（Ｃ１）、プラズマと上部電極１６との間の容量をＣ２、誘電体ユニット１０１を介するプラズマとチャンバ１の側壁との間の容量をＣｗ（Ｃ３〜Ｃ１２）、誘電体ユニット１０１を介する上部電極１６とチャンバ１の側壁との間の容量をＣ１３〜Ｃ１６と定義する。誘電体ユニット１０１の上下方向の位置を変化させると、図５に示した容量Ｃｗが変化する。これにより、処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスが変化する。
【００４４】
ここで、例えば図５に示すように、誘電体ユニット１０１の下端と絶縁部材１０３の上面との間の距離をｈ１と定義し、絶縁部材１０３の上面から上部電極１６の下面までの高さをｈ２と定義する。誘電体ユニット１０１は、ｈ１＝０〜ｈ２の範囲で上下方向に移動する。誘電体ユニット１０１が上下方向に移動すると、容量比Ｃｗ／Ｃｂが変化する。これにより、処理空間Ｓの中心部と周辺部とで高周波電力の比も変化する。処理空間Ｓの中心部と周辺部とで高周波電力の比が変化すると、処理空間Ｓの中心部と周辺部とでプラズマの分布も変化する。従って、誘電体ユニット１０１の挿入量を制御することにより、処理空間Ｓの中心部と周辺部とでプラズマの分布を制御することができる。
【００４５】
また、誘電体ユニット１０１の位置を変化させた場合の容量Ｃｗによるインピーダンスの変化をシミュレーションによって求めた。図６は、誘電体ユニット１０１の位置に対するプラズマとチャンバ１の側壁との間のインピーダンスの変化の一例を示す図である。図６では、プラズマ生成用の高周波電力として４０ＭＨｚの高周波電力を用いてシミュレーションを行った。
【００４６】
図６のシミュレーション結果を参照すると、誘電体ユニット１０１の挿入量を少なくするほど、即ちｈ１が大きくなるほど、プラズマとチャンバ１の側壁との間のインピーダンスが大きくなることが分かる。これは、プラズマとチャンバ１の側壁との間の容量Ｃｗが小さくなるためである。また、図６のシミュレーション結果を参照すると、誘電体ユニット１０１の挿入量を変化させることにより、プラズマとチャンバ１の側壁との間のインピーダンスが最大値（ｈ１＝８０ｍｍの時に８．８４Ω）と最小値（ｈ１＝０ｍｍの時に８．１７Ω）とで約８％程度の差が表れることが分かった。図６のシミュレーション結果から明らかなように、それぞれの誘電体ユニット１０１の挿入量を独立に制御することにより、処理空間Ｓ内のプラズマの周方向の分布を制御することが可能である。
【００４７】
次に、処理空間Ｓ内の静電ポテンシャルの分布についてシミュレーションを行った。図７は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す図である。図７に示したシミュレーション結果では、図８〜図１０に示すように、分布調整部１００内の誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの上下方向における位置関係を個別に変化させた。図７に示したシミュレーション結果において、「down−down」は、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂが図８に示す位置にある場合、すなわち、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を両方とも最大にした場合の静電ポテンシャルの分布を示しており、「down−up」は、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂが図９に示す位置にある場合、すなわち、誘電体ユニット１０１ａの挿入量を最大にし、誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を最小にした場合の静電ポテンシャルの分布を示しており、「up−up」は、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂが図１０に示す位置にある場合、すなわち、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を両方とも最小にした場合の静電ポテンシャルの分布を示している。図７における縦軸の値は、半導体ウエハＷの中心位置（即ち、軸線Ａが通る半導体ウエハＷ上の位置）における静電ポテンシャルで規格化されている。なお、図７のシミュレーション結果では、下部電極２ａに高周波電力が印加された場合において、半導体ウエハＷの上方１０ｍｍの位置での静電ポテンシャルの分布が示されている。
【００４８】
図７を参照すると、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を両方とも最大にした場合と、挿入量を両方とも最小にした場合とで、静電ポテンシャルの分布が変化していることが分かる。また、誘電体ユニット１０１ａの挿入量を最大にし、誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を最小にした場合には、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を両方とも最大にした場合と最小にした場合との間の分布となっていることが分かる。
【００４９】
図１１は、静電ポテンシャルの変化率の一例を示す図である。図１１においても、半導体ウエハＷのエッヂ付近ほど、誘電体ユニット１０１の挿入量に対する静電ポテンシャルの変化量が大きいことが分かる。この結果から、上部電極１６に高周波電力が印加された場合、半導体ウエハＷの面内において、エッヂ部分のプラズマの分布をより効果的に制御できることが分かる。
【００５０】
ここで、例えば図１２に示すように、半導体ウエハＷのエッチングレートが、半導体ウエハＷの面内においてｘ方向（図１２の下側）に偏っている場合、半導体ウエハＷの中心（軸線Ａ）から見てｘ方向にある誘電体ユニット１０１の挿入量を制御する。例えば図２に示したように複数の分布調整部１００が配置されている場合、軸線Ａから見てｘ方向にある分布調整部１００−６〜１００−８において、誘電体ユニット１０１を上方に引き上げる。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−６〜１００−８の方向において、プラズマと接地との間のインピーダンスが増加し、高周波電力が減少する。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−６〜１００−８の方向におけるプラズマが減少する。
【００５１】
また、例えば図２に示したように複数の分布調整部１００が配置されている場合、軸線Ａから見てｘ方向と反対方向にある分布調整部１００−１２、１００−１、および１００−２において、誘電体ユニット１０１を下方に引き下げる。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−１２、１００−１、および１００−２の方向において、プラズマと接地との間のインピーダンスが減少し、高周波電力が増加する。これにより、軸線Ａから分布調整部１００−１２、１００−１、および１００−２の方向におけるプラズマが増加する。
【００５２】
これにより、ｘ方向におけるプラズマが減少し、ｘ方向と反対方向におけるプラズマが増加する。これにより、プラズマの分布が、図１２に示したエッチングレートの分布が形成された際の分布よりもｘ方向と反対方向に偏る。これにより、例えば図１３に示すように、エッチングレートの偏りが抑制される。
【００５３】
また、図１３に示したエッチングレートの分布が得られる各分布調整部１００内の誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量において、全ての分布調整部１００内の誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を一律に所定量変化させることにより、半導体ウエハＷの中央付近におけるエッチングレートとエッヂ付近におけるエッチングレートとの比率を変化させることができる。これにより、半導体ウエハＷのエッジ付近におけるエッチングレートと、中央付近におけるエッチングレートとの差が小さくなり、エッチングレートの均一性を高めることができる。
【００５４】
上記説明から明らかなように、本実施例のプラズマ処理装置１０によれば、半導体ウエハＷの周方向に均等配置された複数の誘電体ユニット１０１の挿入量をそれぞれ独立に制御することにより、半導体ウエハＷの周方向および径方向においてプラズマの分布を同時に制御することが可能となる。これにより、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができ、半導体ウエハＷに対する処理の均一性を向上させることができる。
【実施例２】
【００５５】
図１４は、実施例２におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す断面図である。上記した実施例１におけるプラズマ処理装置１０では、高周波電源７ａによって生成されたプラズマ生成用の高周波電力が整合器８ａを介して上部電極１６に印加された。これに対し、本実施例のプラズマ処理装置１０では、例えば図１４に示すように、高周波電源７ａによって生成されたプラズマ生成用の高周波電力が整合器８ａを介して下部電極２ａに印加される。天板支持部１６０は直接あるいはコンデンサ等の素子や電気回路等を介して接地される。その他の点については、本実施例におけるプラズマ処理装置１０は、図１を用いて説明した実施例１のプラズマ処理装置１０と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００５６】
本実施例において、下部電極２ａは、プラズマ生成用の高周波電力が印加されるカソードとして機能する。一方、プラズマ生成用の高周波電力に対して、上部電極１６およびチャンバ１の側壁は、下部電極２ａに対する対向電極であるアノードとして機能する。本実施例において、下部電極２ａは第１の電極の一例であり、上部電極１６およびチャンバ１の側壁は第２の電極の一例である。
【００５７】
次に、本実施例においても、処理空間Ｓ内の静電ポテンシャルの分布についてシミュレーションを行った。図１５は、静電ポテンシャルの分布の一例を示す図である。図１６は、図１５において半導体ウエハＷの中心からの距離が１４０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲を拡大した図である。図１５および図１６に示したシミュレーション結果においても、図８〜図１０に示したように、分布調整部１００内の誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの上下方向における位置関係を個別に変化させた。
【００５８】
図１５および図１６を参照すると、本実施例においても、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を両方とも最大にした場合と、挿入量を両方とも最小にした場合とで、静電ポテンシャルの分布が変化していることが分かる。また、誘電体ユニット１０１ａの挿入量を最大にし、誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を最小にした場合には、誘電体ユニット１０１ａおよび誘電体ユニット１０１ｂの挿入量を両方とも最大にした場合と最小にした場合との間の分布となっていることが分かる。
【００５９】
図１７は、静電ポテンシャルの変化率の一例を示す図である。図１７を参照すると、本実施例においても、半導体ウエハＷのエッヂ付近ほど、誘電体ユニット１０１の挿入量に対する静電ポテンシャルの変化量が大きいことが分かる。この結果から、本実施例においても、半導体ウエハＷの面内において、エッヂ部分のプラズマの分布をより効果的に制御できることが分かる。
【実施例３】
【００６０】
図１８は、実施例３における誘電体ユニット１０１の一例を示す斜視図である。上記した実施例１における誘電体ユニット１０１は、略円筒状の棒状に形成されるのに対し、本実施例の誘電体ユニット１０１は、例えば図１８に示すように、支持部１０５および板部１０６を有する。板部１０６は、誘電体により板状に形成される。支持部１０５は、誘電体で形成されてもよく、金属で形成されてもよい。板部１０６は、略円筒状のチャンバ１の側壁に沿う形状に湾曲している。軸線Ａを中心軸とする円の周方向における板部１０６の幅Ｌは、軸線Ａから誘電体ユニット１０１が配置された位置までの距離を半径とする円を、分布調整部１００の数で均等分割した長さから、隣接する分布調整部１００の板部１０６の間に設けられる隙間の距離を除いた長さである。隣接する分布調整部１００の板部１０６の間に設けられる隙間は、狭い方が好ましい。誘電体ユニット１０１は、板部１０６の厚さ方向が、軸線Ａを中心軸とする円の径方向を向くように、チャンバ１の側壁に沿って配置されている。なお、板部１０６は、湾曲していない平板形状であってもよい。
【００６１】
このように、誘電体ユニット１０１の少なくとも一部が板状の誘電体で形成されていることにより、誘電体ユニット１０１の位置の変化量に対して、処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスの変化量を大きくすることができる。
【実施例４】
【００６２】
実施例４における誘電体ユニット１０１は、例えば図１９に示すように、板部１０６ａおよび板部１０６ｂが上下方向に重なる位置となるように配置される。図１９は、実施例４における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。
【００６３】
それぞれの分布調整部１００の板部１０６は、例えば図２０に示すように、周方向において隣接する板部１０６ａの間の隙間と、周方向において隣接する板部１０６ｂの間の隙間とが、周方向において異なる位置となるように配置されることが好ましい。これにより、処理空間Ｓ内に生成されるプラズマに対して、周方向において隣接する板部１０６ａの間の隙間、および、周方向において隣接する板部１０６ｂの間の隙間の影響を低減することができる。
【実施例５】
【００６４】
また、それぞれの分布調整部１００において、板部１０６ａと板部１０６ｂとは、例えば図２１に示すように、厚さ方向が上下方向を向くように配置されてもよい。図２１は、実施例５における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。
【実施例６】
【００６５】
上記した実施例１〜５では、誘電体ユニット１０１の位置を変化させることにより、処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスを変化させる。これに対し、本実施例では、誘電体ユニット１０１自体の誘電率を変化させることにより、処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスを変化させる。
【００６６】
図２２は、実施例６における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。本実施例における分布調整部１００は、誘電体で棒状または板状に形成され、内部にヒータ１２０が埋め込まれた誘電体ユニット１０１を有する。誘電体ユニット１０１に埋め込まれたヒータ１２０は、ＬＰＦ１２１を介して可変直流電源１２２に接続される。ＬＰＦ１２１は、プラズマから誘電体ユニット１０１を介して可変直流電源１２２へ流れ込む高周波電力を遮断する。可変直流電源１２２は、ＬＰＦ１２１を介して直流電圧または直流電流をヒータ１２０に供給する。可変直流電源１２２によってヒータ１２０に供給される直流電圧または直流電流は、制御部６０によって制御される。なお、誘電体ユニット１０１の誘電体として、アルミナや石英等のようにプラズマに対する耐性を有する材料が用いられる場合、絶縁部材１０３は設けられていなくてもよい。また、本実施例では、ヒータ１２０用の電源として可変直流電源１２２が用いられているが、ヒータ１２０用の電源としては、可変交流電源が用いられてもよい。
【００６７】
ヒータ１２０は、ＬＰＦ１２１を介して可変直流電源１２２から供給された電圧または電流の大きさに応じて発熱し、誘電体ユニット１０１を加熱する。誘電体ユニット１０１は、ヒータ１２０による加熱により、温度が変化する。誘電体ユニット１０１の温度が変化すると、誘電体ユニット１０１の誘電率が変化する。これにより、処理空間Ｓ内のプラズマと接地との間のインピーダンスを変化させることができる。また、加熱された誘電体ユニット１０１の温度を一定値に制御するため、誘電体ユニット１０１に温度測定用のセンサ（図示せず）を取り付け、センサによって測定された温度データに基づいて、制御部６０がヒータ１２０に供給される電力を制御するようにしてもよい。
【実施例７】
【００６８】
実施例７では、誘電体ユニット内に供給される異なる誘電率の複数種類の流体の比率を制御することにより、誘電体ユニットの誘電率を変化させる。図２３は、実施例７における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。本実施例における分布調整部１００は、弁１３０ａ、弁１３０ｂ、配管１３１ａ、および配管１３１ｂを有する。配管１３１ａおよび配管１３１ｂは、チャンバ１を介して、チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０３で囲まれた空間を構成する容器１３３に連通している。また、配管１３１ａは、弁１３０ａを介して、ガスを容器１３３内に供給し、容器１３３からガスを吸引するガス調整部に接続されている。また、配管１３１ｂは、弁１３０ｂを介して、液体を容器１３３内に供給し、容器１３３から液体を吸引する液体調整部に接続されている。ガス調整部および液体調整部の動作は、制御部６０によって制御され、容器１３３内に供給されているガスと液体の界面位置が調整される。すなわち、複数種類の流体の比率が制御部６０によって制御制御される。容器１３３は、誘電体ユニットの一例である。
【００６９】
本実施例において、容器１３３内に供給されるガスは、例えばドライエアーであり、容器１３３内に供給される液体は、例えば有機溶剤（ガルデンなど）である。ドライエアーの誘電率は、有機溶剤の誘電率に比べてずっと小さい。そのため、容器１３３内に供給されるドライエアーおよび有機溶剤の比率を制御することにより、容器１３３内に供給された物質全体の誘電率を変化させることができる。ドライエアーおよび有機溶剤は、誘電率の異なる複数種類の流体の一例である。
【実施例８】
【００７０】
実施例７では、各分布調整部１００内に１つの容器１３３が設けられ、容器１３３内に供給される異なる誘電率の複数種類の流体の比率が制御される。これに対し、本実施例では、各分布調整部１００内に半導体ウエハＷの径方向に並べて配置された複数の容器１３３ａおよび容器１３３ｂ内にそれぞれ異なる誘電率の複数種類の流体が供給され、容器１３３ａおよび容器１３３ｂのそれぞれの誘電率が独立に制御される。
【００７１】
図２４は、実施例８における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。本実施例における分布調整部１００は、弁１３０ａ〜弁１３０ｄおよび配管１３１ａ〜配管１３１ｄを有する。チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０３で囲まれた空間は、仕切１３２によって半導体ウエハＷの径方向において容器１３３ａおよび容器１３３ｂに分けられている。配管１３１ａは、絶縁性部材４５を介して、絶縁性部材４５、絶縁部材１０３、および仕切１３２で囲まれた容器１３３ｂ内の空間に連通している。また、配管１３１ｄは、チャンバ１および絶縁部材１０３を介して、容器１３３ｂ内の空間に連通している。配管１３１ｂおよび配管１３１ｃは、チャンバ１を介して、チャンバ１、絶縁性部材４５、絶縁部材１０３、および仕切１３２で囲まれた容器１３３ａ内の空間に連通している。
【００７２】
また、配管１３１ａは、弁１３０ａを介して、ガスを容器１３３ｂ内に供給し、容器１３３ｂからガスを吸引するガス調整部に接続されている。また、配管１３１ｂは、弁１３０ｂを介して、ガスを容器１３３ａ内に供給し、容器１３３ａからガスを吸引するガス調整部に接続されている。また、配管１３１ｃは、弁１３０ｃを介して、液体を容器１３３ａ内に供給し、容器１３３ａから液体を吸引する液体調整部に接続されている。また、配管１３１ｄは、弁１３０ｄを介して、液体を容器１３３ｂ内に供給し、容器１３３ｂから液体を吸引する液体調整部に接続されている。
【実施例９】
【００７３】
実施例８では、各分布調整部１００内に半導体ウエハＷの径方向に並べて配置された複数の容器１３３ａおよび容器１３３ｂ内にそれぞれ異なる誘電率の複数種類の流体が供給される。これに対し、本実施例では、各分布調整部１００内に上下方向に並べて配置された複数の容器１３３ａおよび容器１３３ｂ内にそれぞれ異なる誘電率の複数種類の流体が供給され、容器１３３ａおよび容器１３３ｂ内のそれぞれの誘電率が独立に制御される。
【００７４】
図２５は、実施例９における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。本実施例における分布調整部１００は、弁１３０ａ〜弁１３０ｄおよび配管１３１ａ〜配管１３１ｄを有する。チャンバ１、絶縁性部材４５、および絶縁部材１０３で囲まれた空間は、仕切１３２によって上下に容器１３３ａおよび容器１３３ｂに分けられている。配管１３１ａおよび配管１３１ｂは、チャンバ１を介して、チャンバ１、絶縁性部材４５、絶縁部材１０３、および仕切１３２で囲まれた容器１３３ａ内の空間に連通している。また、配管１３１ｃおよび配管１３１ｄは、チャンバ１を介して、チャンバ１、絶縁部材１０３、および仕切１３２で囲まれた容器１３３ｂ内の空間に連通している。
【００７５】
また、配管１３１ａは、弁１３０ａを介して、ガスを容器１３３ａ内に供給し、容器１３３ａからガスを吸引するガス調整部に接続されている。また、配管１３１ｂは、弁１３０ｂを介して、液体を容器１３３ａ内に供給し、容器１３３ａから液体を吸引する液体調整部に接続されている。また、配管１３１ｃは、弁１３０ｃを介して、ガスを容器１３３ｂ内に供給し、容器１３３ｂからガスを吸引するガス調整部に接続されている。また、配管１３１ｄは、弁１３０ｄを介して、液体を容器１３３ｂ内に供給し、容器１３３ｂから液体を吸引する液体調整部に接続されている。
【００７６】
なお、実施例８および実施例９では、半導体ウエハＷの径方向または上下方向に２つの容器１３３ａおよび容器１３３ｂが配置されるが、容器１３３は、半導体ウエハＷの径方向または上下方向に３つ以上配置されてもよい。
【実施例１０】
【００７７】
上記した実施例１〜９では、処理空間Ｓの周囲に設けられた複数の分布調整部１００によって、周方向におけるプラズマと接地との間のインピーダンスが制御された。これに対し、実施例１０では、上部電極１６が、中心部と、周辺部とに分割され、周辺部が周方向にさらに複数に分割される。そして、分割された上部電極１６と処理空間Ｓとの間にそれぞれ分布調整部１００が配置され、分布調整部１００を介したプラズマと上部電極１６との間のインピーダンスを制御することにより、周方向におけるプラズマと接地との間のインピーダンスを制御する点が実施例１〜９とは異なる。
【００７８】
図２６は、実施例１０におけるプラズマ処理装置１０の一例を示す断面図である。図２７および図２９は、実施例１０における分布調整部１００の一例を示す拡大断面図である。図２８は、容器１７０の配置の一例を示す上面図である。本実施例におけるプラズマ処理装置１０は、以下に説明する点を除き、図１を用いて説明した実施例１のプラズマ処理装置１０と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７９】
本実施例における上部電極１６は、上部電極１６ａと、上部電極１６ａの周囲の複数の上部電極１６ｂとに分割されている。複数の上部電極１６ｂは、上部電極１６ａの周囲に、軸線Ａを中心軸とする円周状に略等間隔で配置されている。上部電極１６ａと複数の上部電極１６ｂとは、絶縁性部材４５により絶縁されている。また、隣接する上部電極１６ｂ同士は、絶縁性部材４５により互いに絶縁されている。
【００８０】
上部電極１６ａは、絶縁性部材４５と周辺の上部電極１６ｂとを介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６ａは、天板支持部１６０ａ、容器１７０ａ、および上部天板１６１ａを有する。天板支持部１６０ａは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により略円板形状に形成されている。容器１７０ａは、空洞を有する中空の誘電体、例えば中空セラミックス等により略円板形状に形成されており、その下部に上部天板１６１ａを着脱自在に支持する。上部天板１６１ａは、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、石英等のシリコン含有物質で略円板形状に形成される。
【００８１】
天板支持部１６０ａは接地されている。なお、他の例として、天板支持部１６０ａは、コンデンサ等の素子や電気回路を介して接地されてもよい。天板支持部１６０ａの内部には、ガス拡散室１６２ａが設けられている。ガス拡散室１６２ａの下部には、複数のガス流通口１６３ａが形成されている。複数のガス流通口１６３ａは、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔でガス拡散室１６２ａの下部に形成されている。
【００８２】
容器１７０ａには、例えば図２７および図２８に示すように、複数のガス流通口１７１ａが形成されている。複数のガス流通口１７１ａは、例えば図２８に示すように、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で配置されている。容器１７０ａ内の空間には、例えば図２６および図２７に示すように、配管１４５ａを介してガス調整部１４０ａが接続されており、配管１５５ａを介して液体調整部１５０ａが接続されている。容器１７０ａは、誘電体ユニットの一例である。
【００８３】
ガス調整部１４０ａは、例えば図２６に示すように、弁１４１、弁１４２、ガス供給部１４３、およびガス吸引部１４４を有する。容器１７０ａ内にガスを供給する際には、弁１４２が閉状態に制御され、弁１４１が開状態に制御される。そして、ガス供給部１４３から配管１４５ａを介して容器１７０ａ内にガスが供給される。また、容器１７０ａ内からガスを吸引する際には、弁１４１が閉状態に制御され、弁１４２が開状態に制御される。そして、ガス吸引部１４４によって配管１４５ａを介して容器１７０ａ内のガスが吸引される。
【００８４】
液体調整部１５０ａは、例えば図２６に示すように、弁１５１、弁１５２、液体供給部１５３、および液体吸引部１５４を有する。容器１７０ａ内に液体を供給する際には、弁１５２が閉状態に制御され、弁１５１が開状態に制御される。そして、液体供給部１５３から配管１５５ａを介して容器１７０ａ内に液体が供給される。また、容器１７０ａ内から液体を吸引する際には、弁１５１が閉状態に制御され、弁１５２が開状態に制御される。そして、液体吸引部１５４によって配管１５５ａを介して容器１７０ａ内の液体が吸引される。
【００８５】
上部天板１６１ａには、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で複数のガス流通口１６４ａが形成されている。それぞれのガス流通口１６４ａは、例えば図２７に示すように、容器１７０ａのガス流通口１７１ａに連通している。天板支持部１６０ａには、ガス拡散室１６２ａに処理ガスを導入するためのガス導入口１６５ａが設けられている。配管１５ｂの一端は、弁ＶおよびＭＦＣ１５ａを介してガス供給源１５に接続され、他端は、複数に分岐し、その一つはガス導入口１６５ａに接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂおよびガス導入口１６５ａを介してガス拡散室１６２ａに供給され、ガス流通口１６３ａ、ガス流通口１７１ａ、およびガス流通口１６４ａを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
【００８６】
また、それぞれの上部電極１６ｂは、絶縁性部材４５を介して、チャンバ１の上部に支持されている。上部電極１６ｂは、天板支持部１６０ｂ、複数の容器１７０ｂ−１〜１７１ｂ−１２、および上部天板１６１ｂを有する。天板支持部１６０ｂは、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等により形成されている。それぞれの容器１７０ｂは、空洞を有する中空の誘電体、例えば中空セラミックス等により略円板形状に形成されており、その下部に上部天板１６１ｂを着脱自在に支持する。上部天板１６１ｂは、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、石英等のシリコン含有物質で形成される。
【００８７】
それぞれの天板支持部１６０ｂは接地されている。なお、他の例として、それぞれの天板支持部１６０ｂは、コンデンサ等の素子や電気回路を介して接地されてもよい。それぞれの天板支持部１６０ｂの内部には、ガス拡散室１６２ｂが設けられている。ガス拡散室１６２ｂには、複数のガス流通口１６３ｂが形成されている。複数のガス流通口１６３ｂは、軸線Ａを中心とする同心円の円周に沿って略均等な間隔でガス拡散室１６２ｂの下部に形成されている。
【００８８】
それぞれの容器１７０ｂには、例えば図２８および図２９に示すように、複数のガス流通口１７１ｂが形成されている。複数のガス流通口１７１ｂは、例えば図２８に示すように、軸線Ａを中心とする同心円に沿って略均等な間隔で配置されている。それぞれの容器１７０ｂ内の空間には、例えば図２６および図２９に示すように、配管１４５ｂを介してガス調整部１４０ｂが接続されており、配管１５５ｂを介して液体調整部１５０ｂが接続されている。それぞれの容器１７０ｂは、誘電体ユニットの一例である。なお、それぞれの容器１７０ｂに接続されているガス調整部１４０ｂおよび液体調整部１５０ｂは、それぞれの容器１７０ｂ内のガスと液体との比率を独立に調整する。以下では、複数の容器１７０ｂ−１〜１７０ｂ−１２の中の１つの容器１７０ｂと、それに接続されたガス調整部１４０ｂおよび液体調整部１５０ｂの構造について説明するが、他の容器１７０ｂと、それに接続されたガス調整部１４０ｂおよび液体調整部１５０ｂの構造についても同様である。
【００８９】
ガス調整部１４０ｂは、例えば図２６に示したガス調整部１４０ａと同様の構成である。具体的には、ガス調整部１４０ｂは、弁１４１、弁１４２、ガス供給部１４３、およびガス吸引部１４４を有する。容器１７０ｂ内にガスを供給する際には、弁１４２が閉状態に制御され、弁１４１が開状態に制御される。そして、ガス供給部１４３から配管１４５ｂを介して容器１７０ｂ内にガスが供給される。また、容器１７０ｂ内からガスを吸引する際には、弁１４１が閉状態に制御され、弁１４２が開状態に制御される。そして、ガス吸引部１４４によって配管１４５ｂを介して容器１７０ｂ内のガスが吸引される。
【００９０】
液体調整部１５０ｂは、例えば図２６に示した液体調整部１５０ａと同様の構成である。具体的には、液体調整部１５０ｂは、弁１５１、弁１５２、液体供給部１５３、および液体吸引部１５４を有する。容器１７０ｂ内に液体を供給する際には、弁１５２が閉状態に制御され、弁１５１が開状態に制御される。そして、液体供給部１５３から配管１５５ｂを介して容器１７０ｂ内に液体が供給される。また、容器１７０ｂ内から液体を吸引する際には、弁１５１が閉状態に制御され、弁１５２が開状態に制御される。そして、液体吸引部１５４によって配管１５５ｂを介して容器１７０ｂ内の液体が吸引される。
【００９１】
本実施例において、容器１７０ａおよび容器１７０ｂ内に供給されるガスは、例えばドライエアーであり、容器１７０ａおよび容器１７０ｂ内に供給される液体は、例えば有機溶剤（ガルデンなど）である。ガス調整部１４０ａおよびガス調整部１４０ｂによるガスの供給および吸引の動作、ならびに、液体調整部１５０ａおよび液体調整部１５０ｂによる液体の供給および吸引の動作は、制御部６０によって制御される。なお、本実施例では、ガス調整部１４０ａによって容器１７０ａ内のガスの供給および吸引が行われ、各ガス調整部１４０ｂによって対応する容器１７０ｂ内のガスの供給および吸引が行われるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、容器１７０ａに接続された配管１４５ａの他端が大気開放され、液体調整部１５０ａによって容器１７０ａ内の液体の量のみが調整されてもよい。同様に、例えば、各容器１７０ｂに接続された配管１４５ｂの他端が大気開放され、各液体調整部１５０ｂによって対応する容器１７０ｂ内の液体の量のみが調整されてもよい。この場合であっても、容器１７０ａおよび容器１７０ｂ内に供給された液体の量に応じて、容器１７０ａおよび容器１７０ｂ内の液体とガスの比を調整することが可能である。
【００９２】
それぞれの上部天板１６１ｂには、軸線Ａを中心として同心円状に略均等な間隔で複数のガス流通口１６４ｂが形成されている。それぞれのガス流通口１６４ｂは、例えば図２９に示すように、容器１７０ｂのガス流通口１７１ｂに連通している。天板支持部１６０ｂには、ガス拡散室１６２ｂに処理ガスを導入するためのガス導入口１６５ｂが設けられている。配管１５ｂの他端は、複数に分岐し、その一つがガス導入口１６５ｂに接続されている。ガス供給源１５から供給された処理ガスは、配管１５ｂおよびガス導入口１６５ｂを介してガス拡散室１６２ｂに供給され、ガス流通口１６３ｂ、ガス流通口１７１ｂ、およびガス流通口１６４ｂを介してチャンバ１内にシャワー状に拡散されて供給される。
【００９３】
実施例１０において、高周波電源７ａによって生成されたプラズマ生成用の高周波電力は、整合器８ａを介して下部電極２ａに印加される。実施例１０では、下部電極２ａは、プラズマ生成用の高周波電力が印加されるカソードとして機能する。一方、プラズマ生成用の高周波電力に対して、上部電極１６ａおよび複数の上部電極１６ｂのそれぞれは、下部電極２ａに対する対向電極であるアノードとして機能する。本実施例において、下部電極２ａは、第１の電極の一例であり、上部電極１６ａおよび複数の上部電極１６ｂは、第２の電極の一例である。また、上部電極１６ａは、第２の電極における中心部の一例であり、複数の上部電極１６ｂは、上部電極１６ａの周囲に配置された周辺部の一例である。
【００９４】
本実施例においても、上部電極１６ａ内の容器１７０ａおよび複数の上部電極１６ｂのそれぞれが有する容器１７０ｂ内に供給される誘電率の異なる流体の比率を制御することにより、容器１７０内に供給された物質全体の誘電率を個別に変化させることができる。これにより、処理空間Ｓ内のプラズマと、上部電極１６ａおよび複数の上部電極１６ｂのそれぞれとの間のインピーダンスを個別に変化させることができる。これにより、プラズマ処理装置１０内に生成されるプラズマの均一性を向上させることができ、半導体ウエハＷに対する処理の均一性を向上させることができる。
【００９５】
＜その他＞
なお、本発明は、上記した各実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００９６】
例えば、上記した実施例１〜５において、各分布調整部１００のアクチュエータ１０２は、誘電体ユニット１０１を上下方向に移動させるが、他の例として、アクチュエータ１０２は、誘電体ユニット１０１を、軸線Ａを中心軸とする円の径方向、または、軸線Ａを中心軸とする円の周方向に移動させてもよい。
【００９７】
また、上記した実施例１〜５と実施例６とを組合せ、それぞれの誘電体ユニット１０１の位置を変化させると共に、誘電体ユニット１０１の誘電率を変化させてもよい。
【００９８】
また、上記した実施例１〜５では、軸線Ａを中心軸とする円周に沿って、複数の誘電体ユニット１０１が２列配置されたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、複数の誘電体ユニット１０１は、軸線Ａを中心軸とする円周に沿って１列配置されてもよく、３列以上配置されてもよい。実施例６についても同様に、複数の誘電体ユニット１０１は、軸線Ａを中心軸とする円周に沿って２列以上配置されてもよい。実施例１０についても同様に、複数の上部電極１６ｂは、軸線Ａを中心軸とする円周に沿って２列以上配置されてもよい。
【００９９】
また、上記した実施例７〜１０では、異なる誘電率を有する複数種類の流体としてドライエアーおよび有機溶剤を例に説明した。しかし、異なる誘電率を有する複数種類の流体であれば、流体の組合せは気体と液体に限られず、異なる誘電率を有する２種類の気体であってもよく、異なる誘電率を有する２種類の液体であってもよい。また、異なる誘電率を有する複数種類の流体であれば、３種類以上の流体が用いられてもよい。
【０１００】
また、上記した実施例７〜１０では、各容器内に充填される誘電率の異なる複数の流体の比率を変化させることにより、各容器の誘電率を変化させたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、各容器内にヒータを設け、容器内の流体の温度を変化させることにより、流体が充填された容器の誘電率を変化させてもよい。この場合、容器内に充填される流体は、１種類の流体であってもよく、誘電率の異なる複数種類の流体であってもよい。また、誘電率の異なる複数種類の流体を用いる場合、容器内に充填される流体の比率と、容器内の温度とをそれぞれ制御することで、各容器内の誘電率の変化量を大きくすることができる。
【０１０１】
また、上記した実施例では、プラズマ処理装置１０として、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、ＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）等、他の方式を用いたエッチング装置においても開示の技術を適用することができる。また、プラズマを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、エッチング装置の他、成膜や改質等の処理を行う装置においても、開示の技術を適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
Ｓ  処理空間
Ｗ  半導体ウエハ
１０  プラズマ処理装置
１  チャンバ
２  載置台
２ａ  下部電極
７ａ、７ｂ  高周波電源
８ａ、８ｂ  整合器
１６、１６ａ、１６ｂ  上部電極
１６０、１６０ａ、１６０ｂ  天板支持部
１６１、１６１ａ、１６１ｂ  上部天板
１６２、１６２ａ、１６２ｂ  ガス拡散室
１６３、１６３ａ、１６３ｂ  ガス流通口
１６４、１６４ａ、１６４ｂ  ガス流通口
１６５、１６５ａ、１６５ｂ  ガス導入口
４５  絶縁性部材
６０  制御部
１００  分布調整部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ  誘電体ユニット
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  アクチュエータ
１０３  絶縁部材
１０５、１０５ａ、１０５ｂ  支持部
１０６、１０６ａ、１０６ｂ  板部
１２０  ヒータ
１２１  ＬＰＦ
１２２  可変直流電源
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ  弁
１３１、１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ  配管
１３２  仕切
１３３、１３３ａ、１３３ｂ  容器
１４０ａ、１４０ｂ  ガス調整部
１４１  弁
１４２  弁
１４３  ガス供給部
１４４  ガス吸引部
１４５ａ、１４５ｂ  配管
１５０ａ、１５０ｂ  液体調整部
１５１  弁
１５２  弁
１５３  液体供給部
１５４  液体吸引部
１５５ａ、１５５ｂ  配管
１７０ａ、１７０ｂ  容器
１７１ａ、１７１ｂ  ガス流通口
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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