(57)【要約】【課題】電極構造の特別な改変や磁界装置等の大掛かりな外部装置の付加を必要とせずに、プラズマ密度分布制御の自由度を改善すること。【解決手段】サセプタ１２主面の静電チャック３８は、膜状の誘電体４０の中に半径方向で分割された中心導体４２および周辺導体４４を埋設している。中心導体４２には、外付けのＤＣ電源４６が中心インピーダンス調整部６４を介して電気的に接続されている。周辺導体４４には、別の外付けＤＣ電源５４が周辺インピーダンス調整部６６を介してインピーダンス回路５６を介して電気的に接続されている。サセプタ１２主面の中心部および周辺部より処理空間Ｓに向けてそれぞれ放射されるＲＦ電子電流の比を中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６により任意に可変調整することができる。【選択図】    図１
2008244063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内に配置され、前記処理容器に絶縁物を介して取り付けられる第１の電極と、
前記処理容器内で前記第１の電極と向かい合って配置される第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記第１の電極に第１の高周波を印加する第１の高周波電源と、
前記第１の電極の主面に絶縁体を介して埋め込まれ、互いに分離して電極中心部および電極周辺部にそれぞれ配置される中心導体および周辺導体と、
前記第１の高周波電源より前記第１の電極に印加される前記第１の高周波を前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ漏らすための第１の高周波漏洩部と
を有するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の高周波漏洩部が、前記第１の電極の半径方向におけるプラズマ密度分布特性を制御するために前記第１の高周波を漏らす請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の高周波漏洩部が、
前記中心導体または前記周辺導体に接続された伝送ラインと、
前記伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与えるインピーダンス調整部と
を有する請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記インピーダンス調整部が、前記伝送ラインに設けられた可変のインピーダンス回路を有する請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記インピーダンス調整部が、
前記伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する高周波電流測定部と、
前記伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御するインピーダンス制御部と
を有する請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の高周波漏洩部が、
前記中心導体に接続された中心伝送ラインと、
前記中心伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える中心インピーダンス調整部と、
前記周辺導体に接続された周辺伝送ラインと、
前記周辺伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える周辺インピーダンス調整部と
を有する請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインに設けられた可変の中心インピーダンス回路を有し、
前記周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインに設けられた可変の周辺インピーダンス回路を有する
請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する中心高周波電流測定部と、前記中心伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する中心インピーダンス制御部とを有し、
前記周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する周辺高周波電流測定部と、前記周辺伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する周辺インピーダンス制御部とを有する
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第１の電極に前記第１の高周波と異なる周波数の第２の高周波を印加する第２の高周波電源と、
前記第２の高周波電源より前記第１の電極に印加される前記第２の高周波を前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ漏らすための第２の高周波電流漏洩部と
を有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第１の高周波が、前記処理空間で前記処理ガスのプラズマを生成するのに適した周波数を有し、
前記第１の高周波漏洩部が、前記第１の電極の半径方向におけるプラズマ密度分布特性を制御するために前記第１の高周波を漏らし、
前記第２の高周波が、前記第１の電極に生成される自己バイアス電圧を制御するために適した周波数を有し、
前記第２の高周波漏洩部が、前記第１の電極側の半径方向における自己バイアス電圧特性を制御するために前記第２の高周波を漏らす
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記第１の高周波漏洩部が、前記中心導体または前記周辺導体に接続された伝送ラインと、前記伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１のインピーダンス調整部とを有し、
前記第２の高周波漏洩部が、前記中心導体または前記周辺導体に接続された伝送ラインと、前記伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２のインピーダンス調整部とを有する
請求項９または請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインに設けられた可変の第１のインピーダンス回路を有し、
前記第２のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインに設けられた可変の第２のインピーダンス回路を有する
請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第１のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する第１の高周波電流測定部と、前記伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記第１のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１のインピーダンス制御部とを有し、
前記第２のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第２の高周波電流測定部と、前記伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２のインピーダンス制御部とを有する
請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記第１の高周波漏洩部が、前記中心導体に接続された中心伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１の中心インピーダンス調整部と、前記周辺導体に接続された周辺伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１の周辺インピーダンス調整部とを有し、
前記第２の高周波漏洩部が、前記中心伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の中心インピーダンス調整部と、前記周辺伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の周辺インピーダンス調整部とを有する
請求項９または請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記第１の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインに設けられた可変の第１の中心インピーダンス回路を有し、
前記第１の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインに設けられた可変の第１の周辺インピーダンス回路を有し、
前記第２の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインに設けられた可変の第２の中心インピーダンス回路を有し、
前記第２の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインに設けられた可変の第２の周辺インピーダンス回路を有する
請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記第１の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する第１の中心高周波電流測定部と、前記中心伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記第１の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の中心インピーダンス制御部とを有し、
前記第１の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する第１の周辺高周波電流測定部と、前記周辺伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記第１の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の周辺インピーダンス制御部とを有し、
前記第２の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第２の中心高周波電流測定部と、前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の中心インピーダンス制御部とを有し、
前記第２の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第２の周辺高周波電流測定部と、前記周辺伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の周辺インピーダンス制御部とを有する
請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内に配置され、前記処理容器に絶縁物を介して取り付けられる第１の電極と、
前記処理容器内で前記第１の電極と向かい合って配置され、前記処理容器に絶縁物を介して取り付けられる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記第１の電極に第１の高周波を印加する第１の高周波電源と、
前記第２の電極に前記第１の高周波と異なる周波数の第２の高周波を印加する第２の高周波電源と、
前記第１の電極の主面に絶縁体を介して設けられ、互いに分離して電極中心部および電極周辺部にそれぞれ配置される中心導体および周辺導体と、
前記第２の高周波電源より前記第２の電極に印加される前記第２の高周波を前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ引き込むための高周波引き込み部と
を有するプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記高周波引き込み部が、
前記中心導体または前記周辺導体に接続された伝送ラインと、
前記伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与えるインピーダンス調整部と
を有する請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記インピーダンス調整部が、
前記伝送ラインに設けられた可変のインピーダンス回路と、
前記伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する高周波電流測定部と、
前記伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御するインピーダンス制御部と
を有する請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記高周波引き込み部が、
前記中心導体に接続された中心伝送ラインと、
前記中心伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える中心インピーダンス調整部と、
前記周辺導体に接続された周辺伝送ラインと、
前記周辺伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える周辺インピーダンス調整部と
を有する請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記中心インピーダンス調整部が、
前記中心伝送ラインに設けられた可変の中心インピーダンス回路と、
前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する中心高周波電流測定部と、
前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する中心インピーダンス制御部と
を有する請求項２０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記周辺インピーダンス調整部が、
前記周辺伝送ラインに設けられた可変の周辺インピーダンス回路と、
前記周辺伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する周辺高周波電流測定部と、
前記周辺伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する周辺インピーダンス制御部と
を有する請求項２０または請求項２１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２３】
前記第１の高周波電源より前記第１の電極に印加される前記第１の高周波を前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ漏らすための高周波漏洩部を有する請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２４】
前記第２の高周波が、前記処理空間で前記処理ガスのプラズマを生成するのに適した周波数を有し、
前記高周波引き込み部が、前記第１の電極の半径方向におけるプラズマ密度分布特性を制御するために前記第２の高周波を引き込み、
前記第１の高周波が、前記第１の電極に生成される自己バイアス電圧を制御するために適した周波数を有し、
前記高周波漏洩部が、前記第１の電極側の半径方向における自己バイアス電圧特性を制御するために前記第１の高周波を漏らす
請求項２３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２５】
前記高周波引き込み部が、前記中心導体または前記周辺導体に接続された伝送ラインと、前記伝送ライン上で所望のインピーダンスを与える第１のインピーダンス調整部とを有し、
前記高周波漏洩部が、前記中心導体または前記周辺導体に接続された伝送ラインと、前記伝送ライン上で所望のインピーダンスを与える第２のインピーダンス調整部とを有する
請求項２３または請求項２４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２６】
前記第１のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインに設けられた可変の第１のインピーダンス回路を有し、
前記第２のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインに設けられた可変の第２のインピーダンス回路を有する
請求項２５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２７】
前記第１のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第１の高周波電流測定部と、前記伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記第１のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１のインピーダンス制御部とを有し、
前記第２のインピーダンス調整部が、前記伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する第２の高周波電流測定部と、前記伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２のインピーダンス制御部とを有する
請求項２６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２８】
前記高周波引き込み部が、前記中心導体に接続された中心伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１の中心インピーダンス調整部と、前記周辺導体に接続された周辺伝送ライン上で前記第２の高周波に対して所望の伝達インピーダンスを与える第１の周辺インピーダンス調整部とを有し、
前記高周波漏洩部が、前記中心伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の中心インピーダンス調整部と、前記周辺伝送ライン上で前記第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の周辺インピーダンス調整部とを有する
請求項２３または請求項２４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２９】
前記第１の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインに設けられた可変の第１の中心インピーダンス回路を有し、
前記第１の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインに設けられた可変の第１の周辺インピーダンス回路を有し、
前記第２の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインに設けられた可変の第２の中心インピーダンス回路を有し、
前記第２の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインに設けられた可変の第２の周辺インピーダンス回路を有する
請求項２８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３０】
前記第１の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第１の中心高周波電流測定部と、前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第１の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の中心インピーダンス制御部とを有し、
前記第１の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第１の周辺高周波電流測定部と、前記周辺伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第１の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の周辺インピーダンス制御部とを有し、
前記第２の中心インピーダンス調整部が、前記中心伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する第２の中心高周波電流測定部と、前記中心伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の中心インピーダンス制御部とを有し、
前記第２の周辺インピーダンス調整部が、前記周辺伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量を測定する第２の周辺高周波電流測定部と、前記周辺伝送ラインを流れる前記第１の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の周辺インピーダンス制御部とを有する
請求項２９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３１】
前記第１の電極上に被処理基板を載置する請求項１〜３０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３２】
静電吸着力により前記基板を前記第１の電極上に保持するために、前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方に直流電圧を印加する直流電圧印加部を有する請求項３１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３３】
前記中心導体に第１の直流電圧を印加する第１の直流電圧印加部と、前記周辺導体に第２の直流電圧を印加する第２の直流電圧印加部とを有する請求項３２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３４】
前記第１の電極の温度を制御するために、前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を抵抗発熱体で構成し、前記抵抗発熱体に電力を供給するためのヒータ電源を有する請求項１〜３１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３５】
前記中心導体および前記周辺導体をそれぞれ第１および第２の抵抗発熱体で構成し、前記第１の抵抗発熱体に電力を供給するための第１のヒータ電源と、前記第２の抵抗発熱体に電力を供給するための第２のヒータ電源とを有する請求項３４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】
本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に電極に高周波を印加してプラズマを生成する容量結合型のプラズマ処理装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマがよく利用されている。従来より、枚葉式のプラズマ処理装置、特にプラズマエッチング装置の中では、大口径プラズマを容易に実現できる容量結合型のプラズマ処理装置が主流となっている。
【０００３】
一般に、容量結合型プラズマ処理装置は、真空チャンバとして構成される処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を載置し、両電極のいずれか一方に高周波電圧を印加する。この高周波電圧によって両電極間に形成される電界により電子が加速され、電子と処理ガスとの衝突電離によってプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望の微細加工たとえばエッチング加工が施される。ここで、高周波を印加される側の電極は整合器内のブロッキングキャパシタを介して高周波電源に接続されるため、カソード（陰極）として働く。基板を支持する下部電極に高周波を印加してこれをカソードとするカソードカップル方式は、下部電極に生じる自己バイアス電圧を利用してプラズマ中のイオンを基板にほぼ垂直に引き込むことにより、異方性エッチングを可能としている。
【特許文献１】特開２００１−３１３２８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
枚葉式プラズマプロセスの歩留まりを上げるには、基板中心部と基板周辺（エッジ）部との間でプロセス特性のばらつきを極力小さくする必要がある。ところが、容量結合型プラズマ処理装置においては、基板およびプラズマの大口径化に伴って、プラズマ密度分布が半径方向で不均一になりやすく、通常はプラズマ密度が基板中心部で相対的に高く基板周辺部で相対的に低くなりやすい。このようなプラズマ密度の不均一性はプロセス特性のばらつきの原因となり、ひいては製造歩留まりの低下につながる。このため、プラズマ密度分布を均一化する技術あるいは任意に制御できる技術が求められている。
【０００５】
従来より、プラズマ密度分布を制御する技法として、電極半径方向で電極間隔、磁場強度分布あるいは電極インピーダンス等に大小または強弱の変化をつける方法が知られている。しかしながら、これらの従来方式は、特別仕立ての機構（電極構造、磁界印加装置等）を必要とする不利点があり、また制御の自由度が小さいのも課題になっている。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、電極構造の特別な改変や磁界装置等の大掛かりな外部装置の付加を必要とせずに、プラズマ密度分布制御の自由度を改善するプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内に配置され、前記処理容器に絶縁物を介して取り付けられる第１の電極と、前記処理容器内で前記第１の電極と向かい合って配置される第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記第１の電極に第１の高周波を印加する第１の高周波電源と、前記第１の電極の主面に絶縁体を介して埋め込まれ、互いに分離して電極中心部および電極周辺部にそれぞれ配置される中心導体および周辺導体と、前記第１の高周波電源より前記第１の電極に印加される前記第１の高周波を前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ漏らすための第１の高周波漏洩部とを有する。
【０００８】
上記の装置構成においては、第１の高周波電源より第１の電極に印加された第１の高周波の一部を第１の高周波漏洩部が処理空間に放射させずに中心導体および／または周辺導体を介して漏らすことで、その高周波漏れ電流の流れる導体の領域から処理空間に放射する高周波電流を減少させ、当該領域上のプラズマ密度を下げることができる。高周波漏れ電流の電流量を多くするほど、当該領域における高周波電流の減少量を大きくし、プラズマ密度の低下幅を大きくすることができる。こうして、第１の電極の主面上で中心導体および／または周辺導体を介して高周波電流を局所的に所望量漏出させることにより、第１の電極の主面から処理空間に放射される高周波電流分布を制御し、ひいてはプラズマ密度分布特性を任意に制御することができる。
【０００９】
本発明の好適な一態様によれば、第１の高周波漏洩部が、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、この伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与えるインピーダンス調整部とを有する。ここで、インピーダンス調整部は、伝送ラインに設けられた可変のインピーダンス回路を有するのが好ましく、そのインピーダンスを可変制御することにより高周波漏れ電流の電流量を任意に可変することができる。この場合、さらに好適な一態様として、インピーダンス調整部が、伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する高周波電流測定部と、伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるようにインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御するインピーダンス制御部とを有する。かかる構成においては、高周波漏れ電流の電流量をフィードバック制御で正確に所望の値に制御することができる。
【００１０】
また、別の好適な一態様によれば、第１の高周波漏洩部が、中心導体に接続された中心伝送ラインと、この中心伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える中心インピーダンス調整部と、周辺導体に接続された周辺伝送ラインと、この周辺伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える周辺インピーダンス調整部とを有する。この場合、好ましくは、中心インピーダンス調整部が中心伝送ラインに設けられた可変の中心インピーダンス回路を有し、周辺インピーダンス調整部が周辺伝送ラインに設けられた可変の周辺インピーダンス回路を有する。さらに好ましくは、中心インピーダンス調整部が、中心伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する中心高周波電流測定部と、中心伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する中心インピーダンス制御部とを有する。また、周辺インピーダンス調整部が、周辺伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する周辺高周波電流測定部と、周辺伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する周辺インピーダンス制御部とを有する。かかる構成においては、中心導体および周辺導体の双方の領域で高周波漏れ電流の電流量をそれぞれ独立的に制御するので、プラズマ密度分布特性の制御をよりフレキシブルかつ精細に行うことができる。
【００１１】
本発明は、同一の高周波電極に周波数の異なる２つの高周波を重畳させて印加する２周波重畳印加方式にも適用可能である。すなわち、本発明の好適な一態様として、第１の電極に第１の高周波と異なる周波数の第２の高周波を印加する第２の高周波電源と、この第２の高周波電源より第１の電極に印加される第２の高周波を中心導体および周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ漏らすための第２の高周波電流漏洩部とが備えられる。この場合、第１の高周波が処理空間で処理ガスのプラズマを生成するのに適した周波数を有し、第１の高周波漏洩部が第１の電極の半径方向におけるプラズマ密度分布特性を制御するために第１の高周波を漏らしてよい。また、第２の高周波が第１の電極に生成される自己バイアス電圧を制御するために適した周波数を有し、第２の高周波漏洩部が第１の電極側の半径方向における自己バイアス電圧特性を制御するために第２の高周波を漏らしてよい。
【００１２】
上記のような２周波重畳印加方式において、好ましくは、第１の高周波漏洩部は、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、この伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１のインピーダンス調整部とを有してよい。この場合、第１のインピーダンス調整部は、上記伝送ラインに設けられた可変の第１のインピーダンス回路を有してよく、好ましくは上記伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第１の高周波電流測定部と、伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第１のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１のインピーダンス制御部とを有してよい。
【００１３】
また、第２の高周波漏洩部は、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、この伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２のインピーダンス調整部とを有してよい。この場合、第２のインピーダンス調整部は、上記伝送ラインに設けられた可変の第２のインピーダンス回路を有してよく、好ましくは、上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する第２の高周波電流測定部と、上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように第２のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２のインピーダンス制御部とを有してよい。
【００１４】
あるいは、別の好適な一態様として、第１の高周波漏洩部が、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１のインピーダンス調整部とを有し、第２の高周波漏洩部が、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２のインピーダンス調整部とを有してよい。
【００１５】
この場合、好ましくは、第１のインピーダンス調整部が上記伝送ラインに設けられた可変の第１のインピーダンス回路を有し、第２のインピーダンス調整部が上記伝送ラインに設けられた可変の第２のインピーダンス回路を有してよい。
【００１６】
また、さらに好ましくは、第１のインピーダンス調整部が、伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第１の高周波電流測定部と、上記伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第１のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１のインピーダンス制御部とを有し、第２のインピーダンス調整部が、伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する第２の高周波電流測定部と、上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように第２のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２のインピーダンス制御部とを有してよい。
【００１７】
また、好ましい一態様によれば、第１の高周波漏洩部が、中心導体に接続された中心伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１の中心インピーダンス調整部と、周辺導体に接続された周辺伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１の周辺インピーダンス調整部とを有し、第２の高周波漏洩部が、中心伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の中心インピーダンス調整部と、周辺伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の周辺インピーダンス調整部とを有する。
【００１８】
また、好ましい一態様によれば、第１の中心インピーダンス調整部が中心伝送ラインに設けられた可変の第１の中心インピーダンス回路を有し、第１の周辺インピーダンス調整部が周辺伝送ラインに設けられた可変の第１の周辺インピーダンス回路を有し、第２の中心インピーダンス調整部が中心伝送ラインに設けられた可変の第２の中心インピーダンス回路を有し、第２の周辺インピーダンス調整部が周辺伝送ラインに設けられた可変の第２の周辺インピーダンス回路を有してよい。この場合、さらに好ましくは、第１の中心インピーダンス調整部は、中心伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第１の中心高周波電流測定部と、中心伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第１の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の中心インピーダンス制御部とを有する。第１の周辺インピーダンス調整部は、周辺伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第１の周辺高周波電流測定部と、周辺伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第１の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の周辺インピーダンス制御部とを有する。第２の中心インピーダンス調整部は、中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量を測定する第２の中心高周波電流測定部と、前記中心伝送ラインを流れる前記第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記第２の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の中心インピーダンス制御部とを有する。そして、第２の周辺インピーダンス調整部は、周辺伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する第２の周辺高周波電流測定部と、周辺伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように第２の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の周辺インピーダンス制御部とを有する。
【００１９】
本発明の別の観点におけるプラズマ処理装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内に配置され、前記処理容器に絶縁物を介して取り付けられる第１の電極と、前記処理容器内で前記第１の電極と向かい合って配置され、前記処理容器に絶縁物を介して取り付けられる第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記第１の電極に第１の高周波を印加する第１の高周波電源と、前記第２の電極に前記第１の高周波と異なる周波数の第２の高周波を印加する第２の高周波電源と、前記第１の電極の主面に絶縁体を介して設けられ、互いに分離して電極中心部および電極周辺部にそれぞれ配置される中心導体および周辺導体と、前記第２の高周波電源より前記第２の電極に印加される前記第２の高周波を前記中心導体および前記周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ引き込むための高周波引き込み部とを有する。
【００２０】
上記の装置構成においては、第２の電極より処理空間に放射される第２の高周波の電子電流を第１の電極側で高周波引き込み部が中心導体および／または周辺導体を介して局所的に引き込むことで、当該引き込み領域における電子電流を増加させ、当該領域上のプラズマ密度を上げることができる。ここで、高周波引き込み電流の電流量を多くするほど、当該領域における高周波電子電流の増加量を大きくし、プラズマ密度の上昇幅を大きくすることができる。こうして、第１の電極の主面上で中心導体および／または周辺導体を介して高周波電流を局所的に所望量引き込むことにより、第２の電極の主面から処理空間に放射される高周波電流分布を制御し、ひいてはプラズマ密度分布特性を任意に制御することができる。
【００２１】
本発明の好適な一態様によれば、高周波引き込み部が、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、この伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与えるインピーダンス調整部とを有する。この場合、好ましくは、インピーダンス調整部が、上記伝送ラインに設けられた可変のインピーダンス回路と、上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する高周波電流測定部と、上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるようにインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御するインピーダンス制御部とを有する。さらに好ましくは、高周波引き込み部が、中心導体に接続された中心伝送ラインと、この中心伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える中心インピーダンス調整部と、周辺導体に接続された周辺伝送ラインと、この周辺伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える周辺インピーダンス調整部とを有する。
【００２２】
この場合、好ましくは、中心インピーダンス調整部が、中心伝送ラインに設けられた可変の中心インピーダンス回路と、中心伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する中心高周波電流測定部と、中心伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する中心インピーダンス制御部とを有する。さらに好ましくは、周辺インピーダンス調整部が、周辺伝送ラインに設けられた可変の周辺インピーダンス回路と、周辺伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する周辺高周波電流測定部と、周辺伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように前記周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する周辺インピーダンス制御部とを有する。
【００２３】
また、好ましい一態様として、第１の高周波電源より第１の電極に印加される第１の高周波を中心導体および周辺導体の少なくとも一方を介して所望の電流量だけ漏らすための高周波漏洩部が設けられる。この場合、第２の高周波が処理空間で処理ガスのプラズマを生成するのに適した周波数を有し、高周波引き込み部が第１の電極の半径方向におけるプラズマ密度分布特性を制御するために第２の高周波を引き込み、第１の高周波が第１の電極に生成される自己バイアス電圧を制御するために適した周波数を有し、高周波漏洩部が第１の電極側の半径方向における自己バイアス電圧特性を制御するために第１の高周波を漏らすようにしてよい。また、高周波引き込み部が、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、この伝送ライン上で所望のインピーダンスを与える第１のインピーダンス調整部とを有し、高周波漏洩部が、中心導体または周辺導体に接続された伝送ラインと、この伝送ライン上で所望のインピーダンスを与える第２のインピーダンス調整部とを有してよい。
【００２４】
この場合、第１のインピーダンス調整部が、好ましくは上記伝送ラインに設けられた可変の第１のインピーダンス回路を有し、さらに好ましくは上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する第１の高周波電流測定部と、上記伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第１のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１のインピーダンス制御部とを有してよい。また、第２のインピーダンス調整部が、好ましくは上記伝送ラインに設けられた可変の第２のインピーダンス回路を有し、さらに好ましくは上記伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第２の高周波電流測定部と、上記伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように第２のインピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２のインピーダンス制御部とを有してよい。
【００２５】
また、別の好ましい一態様によれば、高周波引き込み部が、中心導体に接続された中心伝送ライン上で第２の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第１の中心インピーダンス調整部と、周辺導体に接続された周辺伝送ライン上で第２の高周波に対して所望の伝達インピーダンスを与える第１の周辺インピーダンス調整部とを有し、高周波漏洩部が、中心伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の中心インピーダンス調整部と、周辺伝送ライン上で第１の高周波に対して所望のインピーダンスを与える第２の周辺インピーダンス調整部とを有してよい。
【００２６】
この場合、好ましくは、第１の中心インピーダンス調整部が中心伝送ラインに設けられた可変の第１の中心インピーダンス回路を有し、第１の周辺インピーダンス調整部が周辺伝送ラインに設けられた可変の第１の周辺インピーダンス回路を有し、第２の中心インピーダンス調整部が中心伝送ラインに設けられた可変の第２の中心インピーダンス回路を有し、第２の周辺インピーダンス調整部が周辺伝送ラインに設けられた可変の第２の周辺インピーダンス回路を有してよい。
【００２７】
さらに好ましくは、第１の中心インピーダンス調整部は、中心伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する第１の中心高周波電流測定部と、中心伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように第１の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の中心インピーダンス制御部とを有してよい。また、第１の周辺インピーダンス調整部は、周辺伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量を測定する第１の周辺高周波電流測定部と、周辺伝送ラインを流れる第２の高周波の電流量が所望の値になるように第１の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第１の周辺インピーダンス制御部とを有してよい。第２の中心インピーダンス調整部は、中心伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第２の中心高周波電流測定部と、中心伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第２の中心インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の中心インピーダンス制御部とを有してよい。また、第２の周辺インピーダンス調整部は、周辺伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量を測定する第２の周辺高周波電流測定部と、周辺伝送ラインを流れる第１の高周波の電流量が所望の値になるように第２の周辺インピーダンス回路のインピーダンスを可変制御する第２の周辺インピーダンス制御部とを有してよい。
【００２８】
また、本発明のブラズマ処理装置において、好ましくは、第１の電極上に被処理基板を載置してよい。この場合、静電吸着力により基板を第１の電極上に保持するために、中心導体および周辺導体の少なくとも一方に直流電圧を印加する直流電圧印加部を備えてよい。また、中心導体に第１の直流電圧を印加する第１の直流電圧印加部と、周辺導体に第２の直流電圧を印加する第２の直流電圧印加部とを備えてよい。
【００２９】
また、好適な一態様として、第１の電極の温度を制御するために、中心導体および周辺導体の少なくとも一方を抵抗発熱体で構成し、抵抗発熱体に電力を供給するためのヒータ電源を備えることもできる。好ましくは、中心導体および周辺導体をそれぞれ第１および第２の抵抗発熱体で構成し、第１の抵抗発熱体に電力を供給するための第１のヒータ電源と、第２の抵抗発熱体に電力を供給するための第２のヒータ電源とを備えてよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用を有することにより、電極構造の特別な改変や磁界装置等の大掛かりな外部装置の付加を必要とせずに、プラズマ密度分布制御の自由度を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３２】
図１に、本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、カソードカップルの容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。
【００３３】
チャンバ１０内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板状のサセプタ１２が下部電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で支持されている。この筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の底に排気口２０が設けられている。この排気口２０には排気管２２を介して排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２６が取り付けられている。
【００３４】
サセプタ１２には、高周波電源２８がＲＦケーブル３０、マッチングユニット３２および下部給電棒３４を介して電気的に接続されている。高周波電源２８は、チャンバ１０内でプラズマ処理を行う際に所定の周波数たとえば４０ＭＨｚの高周波を所定のパワーで出力する。ＲＦケーブル３０は、たとえば同軸ケーブルからなる。マッチングユニット３２には、高周波電源２８側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路が収容されるとともに、オートマッチング用のＲＦセンサ、コントローラ、ステッピングモータ等も備わっている。
【００３５】
サセプタ１２は半導体ウエハＷよりも一回り大きな直径または口径を有している。サセプタ１２の主面つまり上面は、ウエハＷと略同形状（円形）かつ略同サイズの中心領域つまりウエハ載置部と、このウエハ載置部の外側に延在する環状の周辺部とに半径方向で２分割されており、ウエハ載置部の上には処理対象の半導体ウエハＷが載置され、環状周辺部の上に半導体ウエハＷの口径よりも僅かに大きな内径を有するフォーカスリング３６が取り付けられる。このフォーカスリング３６は、半導体ウエハＷの被エッチング材に応じて、たとえばＳi，ＳiＣ，Ｃ，ＳiＯ2の中のいずれかの材質で構成されている。
【００３６】
サセプタ１２上面のウエハ載置部には、円板状の静電チャック３８が設けられている。この静電チャック３８は、サセプタ１２の上面に一体形成または一体固着された膜状または板状の誘電体４０の中に半径方向で分割された２つの導体つまり中心導体４２および周辺導体４４を封入または埋設している。中心導体４２は、半導体ウエハＷよりも小さな口径（直径）を有する円形の板状導体またはメッシュ状導体からなり、サセプタ１２と同軸または同心に配置される。一方、周辺導体４４は、中心導体４２の外径よりも幾らか大きな内径を有するリング形の板状導体またはメッシュ状導体からなり、やはりサセプタ１２と同軸または同心に配置される。なお、周辺導体４４の外径は半導体ウエハＷの外径より小さくても大きくてもよいが、適当に近いのが好ましい。
【００３７】
この実施形態における中心導体４２および周辺導体４４は、後述するようにサセプタ１２から高周波電流を流出または漏洩させる機能を有しているので、許容電流の大きな材質・形状が好ましく、たとえば太径の銅線または肉厚の銅板で構成されてよい。
【００３８】
中心導体４２には、チャンバ１０の外に配置される外付けのＤＣ（直流）電源４６がインピーダンス回路４８および直流・高周波兼用の伝送線５０を介して電気的に接続されている。ここで、伝送線５０およびインピーダンス回路４８は中心伝送ライン４５Ｃを構成している。伝送線５０の途中にはこの伝送ラインを流れる高周波漏れ電流ＭＩCを測定するための電流センサ５２が取り付けられている。ＤＣ電源４６よりＤＣ電圧が中心導体４２に印加されると、中心導体４２の直上で半導体ウエハＷと静電チャック３８との間に静電気が発生し、クーロン力によって静電チャック３８に半導体ウエハＷが吸着保持されるようになっている。
【００３９】
一方、周辺導体４４には、別の外付けＤＣ電源５４がインピーダンス回路５６および直流・高周波兼用の伝送線５８を介して電気的に接続されている。ここで、伝送線５８およびインピーダンス回路５６は周辺伝送ライン４５Ｅを構成している。伝送線５８の途中にはこの伝送ラインを流れる高周波漏れ電流ＭＩEを測定するための電流センサ６０が取り付けられている。ＤＣ電源５４より所定のＤＣ電圧が周辺導体４４に印加されると、周辺導体４４の直上で静電チャック３８が半導体ウエハＷを吸着保持するためのクーロン力が発生するようになっている。なお、両伝送線５０，５８は、それぞれ中心導体４２、周辺導体４４からの高周波漏れ電流ＭＩC，ＭＩEを流す機能を有しているので、許容電流の大きな太径の被覆電線で構成されてよい。
【００４０】
通常は、中心導体４２および周辺導体４４に互いに逆極性のＤＣ電圧が印加される。したがって、たとえば、中心導体４２には正のＤＣ電圧を印加し、周辺導体４４には負のＤＣ電圧を印加するように、両ＤＣ電源４６，５４の極性を選定してよい。
【００４１】
インピーダンス回路４８，５６は、制御部６２の制御の下で高周波に対するインピーダンスを可変できる可変インピーダンス回路からなり、制御部６２および電流センサ５２，６０と協働して中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６をそれぞれ構成している。両インピーダンス調整部６４，６６の構成および作用については後に詳細に説明する。
【００４２】
サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒通路６８が設けられている。この冷媒通路６８には、外付けのチラーユニット（図示せず）より配管を介して供給される所定温度の冷媒が流れるようになっている。冷媒の温度によって静電チャック３８上の半導体ウエハＷの温度を制御できる。さらに、ウエハ温度の精度を一層高めるために、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管およびサセプタ１２内部のガス通路７０を介して静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間に供給される。
【００４３】
チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って上部電極を兼ねるシャワーヘッド７２がチャンバ１０に直付け（アノード接地）で設けられている。このシャワーヘッド７２は、サセプタ１２と向かい合う電極板７４と、この電極板７４をその背後（上）から着脱可能に支持する電極支持体７６とを有し、電極支持体７６の内部にガス室７８を設け、このガス室７８からサセプタ１２側に貫通する多数のガス吐出孔８０を電極支持体７６および電極板７４に形成している。電極板７４とサセプタ１２との間のギャップがプラズマ生成空間ないし処理空間Ｓとなる。ガス室７８の上部に設けられるガス導入口７８ａには、処理ガス供給部８２からのガス供給管８４が接続されている。電極板７４はたとえばＳi、ＳiＣあるいはＣからなり、電極支持体７６はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。
【００４４】
制御部６２は、たとえばマイクロコンピュータを有しており、上記のようにインピーダンス調整部６４，６６内の制御を行うだけでなく、高周波電源２８、排気装置２４、ＤＣ電源４６，５４、処理ガス供給部８２等の装置内各部の制御および装置全体のシーケンス制御等を行う。
【００４５】
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ２６を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３８の上に載置する。そして、処理ガス供給部８２よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２４によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、高周波電源２８をオンにして高周波（４０ＭＨｚ）を所定のパワーで出力させ、この高周波をＲＦケーブル３０、マッチングユニット３２および下部給電棒３４を介してサセプタ（下部電極）１２に給電ないし印加する。また、両ＤＣ電源４６，５４をオンにし、静電吸着力によって、静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を閉じ込める。そして、チラーユニットからサセプタ１２内の冷媒通路６８に一定温度に温調された冷却水を供給する。シャワーヘッド７２より吐出されたエッチングガスは両電極１２，７２間で高周波の放電によってプラズマ化し、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の主面の膜がエッチングされる。
【００４６】
このプラズマエッチング装置においては、高周波電源２８からの高周波がサセプタ１２に印加されることで、主にサセプタ１２と上部電極７２との間の高周波放電により、さらにはサセプタ１２とチャンバ１０の側壁との間の高周波放電により、処理空間Ｓ内で処理ガスのプラズマが生成する。生成したプラズマは四方に、特にチャンバ半径方向外側に拡散し、プラズマ中の電子電流は上部電極７２やチャンバ１０の側壁等を通ってグランドへ流れる。
【００４７】
このプラズマエッチング装置がインピーダンス調整部６４，６６を備えていないと仮定した場合、サセプタ１６においては高周波の周波数が高いほど表皮効果によってサセプタ中心部にＲＦ電流が集まりやすく、しかもサセプタ１６からみて同電位（グランド電位）にある上部電極７２とチャンバ１０側壁とでは前者の方が後者よりも距離的に近いため、サセプタ中心部でより多くのＲＦ電子電流が処理空間Ｓに向けて放出される。その結果、サセプタ１２上方の処理空間Ｓにおけるプラズマ密度は、図３の点線ＰＲ'のようにサセプタ中心付近で最大になる略点対称の山形分布となるだけでなく、中心部（０位置）と周辺部（Ｒ位置，−Ｒ位置）との差が顕著に現れる。プラズマ密度分布はエッチングレートのウエハ面内分布を直接左右するので、エッチングレートのウエハ面内分布も同様に中心部の高い山形分布になる。
【００４８】
この実施形態では、サセプタ１２主面の中心部および周辺部より処理空間Ｓに向けてそれぞれ放射されるＲＦ電子電流ＲＦＩC，ＲＦＩEの割合または比を中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６により任意に可変調整することが可能であり、これによりプラズマ密度分布特性を自由自在に制御できるようになっている。したがって、たとえば図３の点線ＰＲ'で示すような中心部の高い山形のプラズマ密度分布特性を実線ＰＲのように略均一またはフラットなプラズマ密度分布特性に矯正し、エッチングレート面内分布の均一化を容易に実現できるようになっている。
【００４９】
図２に、中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６の構成例を示す。中心インピーダンス調整部６４のインピーダンス回路４８は、少なくとも１つの可変リアクタンス素子を含むＬＣ回路からなり、図示の例では可変コンデンサ９０Ｃとコイル９２Ｃとを並列に接続し、このＬＣ並列回路（９０Ｃ，９２Ｃ）と固定コンデンサ９４Ｃとを直列に接続し、固定コンデンサ９４Ｃの他方の端子をグランド電位に接続している。そして、ＬＣ並列回路（９０Ｃ，９２Ｃ）と固定コンデンサ９４Ｃ間の接続点ＮCにローパス・フィルタ（ＬＰＦ）９６Ｃを介してＤＣ電源４６の出力端子を接続している。制御部６２は、ステップモータ９８Ｃを通じて可変コンデンサ９０Ｃのインピーダンス・ポジションを可変制御できるようになっている。
【００５０】
ＤＣ電源４６より出力されるＤＣ電圧は、ＬＰＦ９６Ｃ、コイル９２Ｃをスルーで通り抜け、伝送線５０を伝って静電チャック３８の中心導体４２に印加されるようになっている。一方、高周波電源２８より給電棒３４を通ってサセプタ１２に印加される高周波の一部は、静電チャック３８の中心導体４２から伝送線５０に入り込み、インピーダンス回路４８のインピーダンスに逆比例する大きさの電流量で伝送線５０をＲＦ電流つまり中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCが流れる。もっとも、この中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCは、ＬＣ並列回路（９０Ｃ，９２Ｃ）から固定コンデンサ９４Ｃを通ってグランドに流れ、ＤＣ電源４６へは流れない。ＤＣ電源４６の手前でＬＰＦ９６Ｃが中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCをほぼ完全に遮断する。電流センサ５２は、伝送線５０を流れる中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCの電流値または電流量を測定し、そのＲＦ漏れ電流測定値を制御部６２に与える。制御部６２は、電流センサ５２で得られるＲＦ漏れ電流量測定値が設定値に一致するように可変コンデンサ９０Ｃのインピーダンス・ポジションを可変制御することができる。
【００５１】
周辺インピーダンス調整部６６のインピーダンス回路５６は、上記インピーダンス回路４８と同じ回路構成を有してよい。すなわち、可変コンデンサ９０Ｅとコイル９２Ｅとを並列に接続し、このＬＣ並列回路（９０Ｅ，９２Ｅ）と固定コンデンサ９４Ｅとを直列に接続し、固定コンデンサ９４Ｅの他方の端子をグランド電位に接続している。そして、ＬＣ並列回路（９０Ｅ，９２Ｅ）と固定コンデンサ９４Ｅ間の接続点ＮEにＬＰＦ９６Ｅを介してＤＣ電源５４の出力端子を接続している。
【００５２】
ＤＣ電源５４より出力されるＤＣ電圧は、ＬＰＦ９６Ｅ、コイル９２Ｅをスルーで通り抜け、伝送線５８を伝って静電チャック３８の周辺導体４４に印加されるようになっている。一方、高周波電源２８より給電棒３４を通ってサセプタ１２に印加される高周波の一部は、静電チャック３８の周辺導体４４から伝送線５８に入り込み、インピーダンス回路５６のインピーダンスに逆比例する大きさの電流量で伝送ライン５８をＲＦ電流つまり周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩEが流れる。この周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩEも、ＬＣ並列回路（９０Ｅ，９２Ｅ）から固定コンデンサ９４Ｅを通ってグランドに流れ、ＤＣ電源５４へは流れない。ＤＣ電源５４の手前でＬＰＦ９６ＥがＲＦ漏れ電流ＭＩEをほぼ完全に遮断する。電流センサ６０は、伝送ライン５８を流れる周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩEの電流値または電流量を測定し、そのＲＦ漏れ電流測定値を制御部６２に与える。制御部６２は、電流センサ６０で得られるＲＦ漏れ電流量測定値が設定値に一致するようにステップモータ９８Ｅを通じて可変コンデンサ９０Ｅのインピーダンス・ポジションを可変制御することができる。
【００５３】
図３につき、中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６の作用を説明する。高周波電源２８からの高周波が給電棒３４を通ってサセプタ１２に印加されると、表皮効果により表面伝いにサセプタ１２の裏面から側面を経由しておもて面（主面）にＲＦ電流が回り込み、サセプタ主面の各部から上部電極７２あるいはチャンバ１０側壁に向かって処理空間ＳにＲＦ電流ＲＦＩが放射される。
【００５４】
一方、サセプタ１２の主面からみて、静電チャック３８の中心導体４２からグランド電位に通じる中心伝送ライン４５Ｃおよび周辺導体４４からグランド電位に通じる周辺伝送ライン４５Ｅは、処理空間Ｓを介さない第３のＲＦ電流パスをそれぞれ形成している。このため、サセプタ１２の主面からＲＦ電流の一部つまり中心および周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩC，ＭＩEが処理空間Ｓに放射されずに両伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅにそれぞれ流れ込む。これら中心および周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩC，ＭＩEの電流量は、中心および周辺インピーダンス調整部６４、６６におけるインピーダンス回路４８，５６のインピーダンスにそれぞれ依存する。
【００５５】
ここで、サセプタ１２の主面上で、中心導体４２の領域から処理空間Ｓに放射される中心ＲＦ電子電流ＲＦＩCと中心導体４２から中心伝送ライン４５Ｃへ流出する中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCとが互いに対抗する関係にあり、周辺導体４４の領域から処理空間Ｓに放射される周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩEと周辺導体４４から周辺伝送ライン４５Ｅへ流出する周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩEとが互いに対抗する関係にある。したがって、中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCが増大するほど、中心ＲＦ電子電流ＲＦＩCが減少する。また、周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩEが増大するほど、周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩEが減少する。
【００５６】
制御部６２は、上記のようにステップモータ９８Ｃ，９８Ｅを通じて両インピーダンス回路４８，５６のインピーダンスをそれぞれ独立に可変制御し、両ＲＦ漏れ電流ＭＩC，ＭＩEの電流量をそれぞれ独立に可変制御することにより、中心ＲＦ電子電流ＲＦＩCと周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩEとの比またはバランスを任意に可変制御することができる。したがって、たとえば図３の点線ＰＲ'で示すような中心部の高い山形のプラズマ密度分布特性が得られるときは、周辺ＲＦ漏れ電流ＭＦＩEの電流量を少なめまたは殆ど零にして（周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩEを抑制しないで）、中心ＲＦ漏れ電流ＭＩCの電流量を多くする（中心ＲＦ電子電流ＲＦＩCを抑制する）ことにより、中心部の電子電流密度（つまりプラズマ密度）を局所的に減少させる仕方で、図３の実線ＰＲのように略均一またはフラットなプラズマ密度分布特性に矯正することができる。
【００５７】
図４に、本発明の第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、下部２周波重畳印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されている。図中、上記した第１の実施形態における各部と実質的に同一の構成および機能を有する部分には同一の符号を附している。
【００５８】
このプラズマエッチング装置は、プラズマ密度の制御に適した所定の周波数たとえば６０ＭＨｚの第１高周波を出力する第１の高周波電源１００と、サセプタ１２に生成される自己バイアス電圧ひいては半導体ウエハＷに引き込まれるイオンのエネルギーの制御に適した所定の周波数たとえば１３．５６ＭＨｚの第２高周波を出力する第２の高周波電源１０２とを備える。
【００５９】
第１の高周波電源１００より出力される第１高周波ＲＦ1は、ＲＦケーブル１０４、マッチングユニット３２および下部給電棒３４を介してサセプタ１２に印加される。第２の高周波電源１０２より出力される第２高周波ＲＦ2は、ＲＦケーブル１０６、マッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ１２に印加される。マッチングユニット３２には、第１高周波用の整合回路３２(1) と第２高周波用の整合回路３２(2)とが備えられる（図５）。
【００６０】
図５につき、このプラズマエッチング装置における作用を説明する。第１および第２の高周波電源１００，１０２より第１および第２高周波ＲＦ1，ＲＦ2が重畳してサセプタ１２に印加され、サセプタ１２の主面の各部から上部電極７２あるいはチャンバ１０側壁に向かって処理空間Ｓに第１および第２ＲＦ電子電流ＲＦＩ1，ＲＦＩ2が重畳して放射される。
【００６１】
より詳細には、サセプタ主面上で、中心導体４２の領域からは第１および第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1C，ＲＦＩ2Cが放射され、周辺導体４４の領域からは第１および第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1E，ＲＦＩ2Eが放射される。これらＲＦ電子電流の放射つまり高周波放電により処理空間Ｓに処理ガスのプラズマＰＲが生成する。ここで、処理空間Ｓにおけるサセプタ半径方向のプラズマ密度分布特性は、主として第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cの電流量（電流密度分布）と第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eの電流量（電流密度分布）のそれぞれの絶対値および両者間の大小関係（比）によって律速される。
【００６２】
また、プラズマＰＲと直接対向するチャンバ内各部の表面、特にサセプタ１２の主面（おもて面）、上部電極７２のおもて面、チャンバ１０の側壁等には、正イオンによる空間電荷層領域または直流電界領域つまりシースＳＨが形成される。ここで、サセプタ１２の主面におけるサセプタ半径方向のシース幅特性は、主として第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cの電流量（電流密度分布）と第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eの電流量（電流密度分布）のそれぞれの絶対値および両者間の大小関係（比）によって律速される。なお、サセプタ１２の主面における各位置のシース幅は、当該位置における自己バイアス電圧に比例する。したがって、シース幅が大きいほど、当該位置で半導体ウエハＷに引き込まれるイオンのエネルギーが大きいという関係がある。
【００６３】
一方、上記第１の実施形態と同様に、サセプタ１２の主面からみて、静電チャック３８の中心導体４２および周辺導体４４からグランド電位に通じる中心および周辺伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅは、処理空間Ｓを介さない第３のＲＦ電流パスを形成している。このため、サセプタ１２の主面からＲＦ電流の一部が処理空間Ｓに放射されずに伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅに流れ込む。
【００６４】
より詳細には、第１および第２高周波ＲＦ1，ＲＦ2にそれぞれ対応する第１および第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1C，ＭＩ2Cが、中心導体４２から中心伝送ライン４５Ｃへ流れ込む。これら第１および第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1C，ＭＩ2Cの電流量は、中心インピーダンス調整部６４の後述する第１および第２ＬＣ並列回路１１２Ｃ，１１４Ｃ（図６）のインピーダンスにそれぞれ依存する。
【００６５】
また、第１および第２高周波ＲＦ1，ＲＦ2にそれぞれ対応する第１および第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ1E，ＭＩ2Eが、周辺導体４４から周辺伝送ライン４５Ｅへ流れ込む。これら第１および第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ1E，ＭＩ2Eの電流量は、周辺インピーダンス調整部６６の第１および第２ＬＣ並列回路（図示せず）のインピーダンスにそれぞれ依存する。
【００６６】
そして、サセプタ１２の主面上で、中心導体４２の領域から処理空間Ｓに放射される第１および第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1C，ＲＦＩ2Cと中心導体４２から中心伝送ライン４５Ｃへ流出する第１および第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1C，ＭＩ2Cとがそれぞれ互いに対抗する関係にあり、周辺導体４４の領域から処理空間Ｓに放射される第１および第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1E，ＲＦＩ2Eと周辺導体４４から周辺伝送ライン４５Ｅへ流出する第１および第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ1E，ＭＩ2Eとがそれぞれ互いに対抗する関係にある。したがって、第１中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1Cが増大するほど、第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cは減少する。また、第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cが増大するほど、第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cは減少する。また、第１周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ1Eが増大するほど、第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eが減少する。また、第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eが増大するほど、第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eが減少する。
【００６７】
ここで、中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６は、後述するように、第１中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1C，第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2C，第１周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ1E，第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eの各々を独立に可変制御できるように構成されている。したがって、第１中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1Cおよび第１周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ1Eの電流量を可変制御することにより、第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cと第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eとの比またはバランスを任意に可変制御し、ひいてはサセプタ半径方向のプラズマ密度分布特性を任意のプロファイルに制御することができる。一方で、第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cおよび第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eの電流量を可変制御することにより、第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cと第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eとの比またはバランスを任意に可変制御し、ひいてはサセプタ半径方向の自己バイアス電圧特性またはイオンエネルギー特性を任意のプロファイルに制御することができる。
【００６８】
図６に、この第２の実施形態における中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６の構成例を示す。
【００６９】
中心インピーダンス調整部６４のインピーダンス回路１０８は、それぞれ少なくとも１つの可変リアクタンス素子を含む第１および第２高周波用のＬＣ回路１１２Ｃ，１１４Ｃを含んでいる。図示の例では、第１高周波用のＬＣ回路１１２Ｃが可変コンデンサ１１６Ｃとコイル１１８Ｃとを並列に接続したＬＣ並列回路として構成され、第２高周波用のＬＣ回路１１４Ｃが可変コンデンサ１２０Ｃとコイル１２２Ｃとを並列に接続したＬＣ並列回路として構成されている。ＤＣ電源４６より出力されるＤＣ電圧は、ＬＰＦ９６Ｃ、コイル１２２Ｃ，コイル１１８Ｃをスルーで通り抜け、伝送線５０を伝って静電チャック３８の中心導体４２に印加される。制御部６２は、ステップモータ１２４Ｃ，１２６Ｃを通じてそれぞれ可変コンデンサ１１６Ｃ，１２０Ｃのインピーダンス・ポジションを可変制御できるようになっている。
【００７０】
第１高周波用のＬＣ並列回路１１２Ｃは、第１中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1C（６０ＭＨｚ）に対しては所望のインピーダンスを与え、第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2C（１３．５６ＭＨｚ）に対してはコイル１１８Ｃを介してこれを実質的にスルーで通すように、可変コンデンサ１１６Ｃのキャパシタンスおよびコイル１１８Ｃのインダクタンスを選定している。一方、第２高周波用の並列ＬＣ回路１１４Ｃは、第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2C（１３．５６ＭＨｚ）に対しては所望のインピーダンスを与え、第１中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ1C（６０ＭＨｚ）に対しては可変コンデンサ１２０Ｃを介してこれを実質的にスルーで通すように、可変コンデンサ１２０Ｃのキャパシタンスおよびコイル１２２Ｃのインダクタンスを選定している。
【００７１】
周辺インピーダンス調整部６６のインピーダンス回路１１０は、図示省略するが、上記した中心インピーダンス調整部６４のインピーダンス回路１０８と同様の回路構成を有している。
【００７２】
図７に、本発明の第３の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されている。図中、上記した第１および第２の実施形態における各部と実質的に同一の構成および機能を有する部分には同一の符号を附している。
【００７３】
このプラズマエッチング装置は、上部電極（シャワーヘッド）７２を環状の絶縁体１３０を介してチャンバ１０の天井部に非接地で取り付け、この上部電極７２にプラズマ生成用の第１高周波（たとえば６０ＭＨｚ）を印加する。より詳細には、第１の高周波電源１００の出力端子をＲＦケーブル１０４、マッチングユニット３２Ａおよび上部給電棒１３２を介して上部電極７２に電気的に接続している。また、サセプタ１２には、イオン引き込み用の第２高周波（たとえば１３．５６ＭＨｚ）のみを印加する。より詳細には、第２の高周波電源１０２の出力端子をＲＦケーブル１０６、マッチングユニット３２Ｂおよび下部給電棒３４を介してサセプタ１２に電気的に接続している。
【００７４】
図８につき、このプラズマエッチング装置における作用を説明する。第１高周波電源１００より第１高周波ＲＦ1が上部電極７２に印加され、上部電極７２の主面の各部から下部電極（サセプタ）１２あるいはチャンバ１０側壁に向かって処理空間Ｓに第１ＲＦ電子電流ＲＦＩ1が放射される。一方、第２高周波電源１０２より第２高周波ＲＦ2がサセプタ１２に印加され、サセプタ１２の主面の各部から上部電極７２あるいはチャンバ１０側壁に向かって処理空間Ｓに第２ＲＦ電子電流ＲＦＩ2が放射される。
【００７５】
より詳細には、上部電極７２においては、直下の中心導体４２と対向する電極中心領域から第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cが放射され、直下の周辺導体４４と対向する電極周辺領域から第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eが放射される。一方、サセプタ１２においては、中心導体４２の領域から第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cが放射され、周辺導体４４の領域から第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eが放射される。これらＲＦ電子電流の放射つまり高周波放電により処理空間Ｓに処理ガスのプラズマＰＲが生成する。ここで、処理空間Ｓにおけるサセプタ半径方向のプラズマ密度分布特性は、主として第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cの電流量（電流密度分布）と第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eの電流量（電流密度分布）のそれぞれの絶対値および両者間の大小関係（比）によって規定される。
【００７６】
また、プラズマＰＲと直接対向するチャンバ内各部の表面、特にサセプタ１２の主面（おもて面）、上部電極７２のおもて面、チャンバ１０の側壁等には、正イオンによる空間電荷層領域または直流電界領域つまりシースＳＨが形成される。ここで、サセプタ１２の主面におけるサセプタ半径方向のシース幅特性は、主として第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cの電流量（電流密度分布）と第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eの電流量（電流密度分布）のそれぞれの絶対値および両者間の大小関係（比）によって規定される。
【００７７】
一方、上記第１、第２の実施形態と同様に、サセプタ１２の主面からみて、静電チャック３８の中心導体４２および周辺導体４４からグランド電位に通じる中心および周辺伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅは、処理空間Ｓを介さない第３のＲＦ電流パスを形成している。このため、サセプタ１２の主面からＲＦ電流の一部が処理空間Ｓに放射されずに伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅに流れ込む。
【００７８】
より詳細には、第１高周波ＲＦ1に対応する第１中心ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Cおよび第２高周波ＲＦ2に対応する第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cが、中心導体４２から中心伝送ライン４５Ｃへ流れ込む。これら第１中心ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Cおよび第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cの電流量は、中心インピーダンス調整部６４の第１および第２ＬＣ並列回路１１２Ｃ，１１４Ｃ（図６）のインピーダンスにそれぞれ依存する。
【００７９】
また、第１高周波ＲＦ1に対応する第１周辺ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Eおよび第２高周波ＲＦ2に対応する第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eが、周辺導体４４から周辺伝送ライン４５Ｅへ流れ込む。これら第１周辺ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Eおよび第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eの電流量は、周辺インピーダンス調整部６６の第１および第２ＬＣ並列回路（図示せず）のインピーダンスにそれぞれ依存する。
【００８０】
そして、上部電極７２の中心領域から処理空間Ｓに放射される第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cの垂直下向きの成分と中心導体４２から中心伝送ライン４５Ｃへ流入する第１中心ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Cとが互いに強め合う関係にある。したがって、第１中心ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Cが増大するほど、第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cの垂直下向き成分が増大する。また、上部電極７２の周辺領域から処理空間Ｓに放射される第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eの垂直下向きの成分と周辺導体４４から周辺伝送ライン４５Ｅへ流入する第１周辺ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Eとが互いに増強し合う関係にある。したがって、第１周辺ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Eが増大するほど、第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eの垂直下向き成分が増大する。
【００８１】
一方、サセプタ１２の主面において、中心導体４２の領域から処理空間Ｓに放射される第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cと中心導体４２から中心伝送ライン４５Ｃへ流出する第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cとは互いに対抗する関係にある。したがって、第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cが増大するほど、第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cが減少する。また、周辺導体４４の領域から処理空間Ｓに放射される第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eと周辺導体４４から周辺伝送ライン４５Ｅへ流出する第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eとは互いに対抗する関係にある。したがって、第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eが増大するほど、第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eが減少する。
【００８２】
ここで、中心および周辺インピーダンス調整部６４，６６は、第１中心ＲＦ引き込み電流ＫＩ1C，第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2C、第１周辺ＲＦ引き込み電流ＫＩ1E，第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eの各々を独立に可変制御できるように構成されている。したがって、第１中心ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Cおよび第１周辺ＲＦ引き込み電流ＫＩ1Eの電流量を可変制御することにより、第１中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Cの垂直下向き成分と第１周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ1Eの垂直下向き成分との比またはバランスを任意に可変制御し、ひいてはサセプタ半径方向のプラズマ密度分布特性を任意のプロファイルに制御することができる。同時に、第２中心ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Cおよび第２周辺ＲＦ漏れ電流ＭＩ2Eの電流量を可変制御することにより、第２中心ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Cと第２周辺ＲＦ電子電流ＲＦＩ2Eとの比またはバランスを任意に可変制御し、ひいてはサセプタ半径方向の自己バイアス電圧特性またはイオンエネルギー特性を任意のプロファイルに制御することができる。
【００８３】
図９に、本発明の第４の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、サセプタ１２上面のウエハ載置部に、ウエハ吸着用の静電チャック３８およびウエハ加熱用の発熱体１４０を設けている。静電チャック３８は、サセプタ１２の上面に一体形成または一体固着された膜状または板状の誘電体４０の中にたとえばメッシュ状の導電体４３を封入しており、導電体４３にはチャンバ１０の外に配置される外付けの直流電源１４２がスイッチ１４４、高抵抗値の抵抗１４６およびＤＣ高圧線１４８を介して電気的に接続されている。ＤＣ電源１４２より印加される高圧の直流電圧により、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック３８上に吸着保持できるようになっている。
【００８４】
発熱体１４０は、静電チャック３８の導電体４３と一緒に誘電体４０の中に封入された例えばスパイラル状の抵抗発熱線からなり、たとえばサセプタ１２の半径方向において内側の中心発熱線１５０と外側の周辺発熱線１５２とに２分割されている。このうち、中心発熱線１５０は、中心インピーダンス調整部６４の中心伝送ライン４５Ｃを介してヒータ電源１５４に電気的に接続されている。また、周辺発熱線１５２は、周辺インピーダンス調整部６６の周辺伝送ライン４５Ｅを介して別のヒータ電源１５６に電気的に接続されている。
【００８５】
ヒータ電源１５４，１５６は、たとえばＳＳＲ（Solid State Relay）を用いて商用周波数のスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）動作を行う交流出力型の電源であり、中心発熱体１５０および周辺発熱体１５２とそれぞれ閉ループの回路で接続されている。このため、中心伝送ライン４５Ｃは、往復路の電流パスを構成する一対の伝送路を有しており、それら一対の伝送路のそれぞれにインピーダンス回路４８を設けている。同様に、周辺伝送ライン４５Ｅも、往復路の電流パスを構成する一対の伝送路を有しており、それら一対の伝送路のそれぞれにインピーダンス回路５６を設けている。
【００８６】
この実施形態において、ヒータ電源１５４より出力される電流は、中心インピーダンス調整部６４の中心伝送ライン４５Ｃを通って中心発熱線１５０に給電または供給され、中心発熱線１５０の各部でジュール熱を発生させる。一方、ヒータ電源１５６より出力される電流は、周辺インピーダンス調整部６６の周辺伝送ライン４５Ｅを通って周辺発熱線１５２に給電または供給され、周辺発熱線１５２の各部でジュール熱を発生させる。これにより、サセプタ１２にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与え、しかもヒータの加熱を半径方向の中心部とエッジ部とで独立に制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
【００８７】
中心インピーダンス調整部６４および周辺インピーダンス調整部６６は、上記第１実施形態と同様の構成を有してよく、プラズマ密度分布制御に関して第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、電気的には、第１実施形態における中心導体４２，周辺導体４４、ＤＣ電源４６，５４が中心発熱線１５０、周辺発熱線１５２、ヒータ電源１５４，１５６にそれぞれ置き換わるだけで、中心インピーダンス調整部６４および周辺インピーダンス調整部６６の作用は基本的に異なるところはない。
【００８８】
上述した第２および第３の実施形態においても、上記のようなヒータ内蔵型のサセプタを採用し、上記と同様の変形または置換を行うことができる。
【００８９】
以上本発明の好適な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ものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００９０】
たとえば、上記した実施形態のインピーダンス回路４８，５６，１０８，１１０におけるインピーダンス可変のＬＣ並列回路をインピーダンス可変のＬＣ直列回路に置き換える構成も可能である。その場合、ＬＣ直列回路の前段でＤＣ電源４６，５４あるいはヒータ電源１５４，１５６を伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅに接続すればよい。あるいは、電流変化が度を越えて急にならないように抵抗を加える構成も可能である。また、上記した実施形態では、中心インピーダンス調整部６４および周辺インピーダンス調整部６６の伝送ライン４５Ｃ，４５ＥをＤＣ電源４６，５４あるいはヒータ電源１５４，１５６の給電線に兼用させたが、上記実施形態のインピーダンス調整を行うための専用線とすることも可能である。また、他の用途の給電線を上記実施形態の伝送ライン４５Ｃ，４５Ｅに兼用させてもよい。ＤＣ電源４６，５４のいずれか一方をグランド電位に接続されたコイルに置き換えることも可能である。また、中心インピーダンス調整部６４および周辺インピーダンス調整部６６の両方ではなく、いずれか一方のみを備える装置構成も可能である。
【００９１】
静電チャック３８において、たとえば、ウエハ吸着保持用の導体をサセプタ半径方向で中心導体，中間導体、周辺導体に３分割する構成も可能であり、その場合はそれら中心導体，中間導体、周辺導体に中心インピーダンス調整部、中間インピーダンス調整部、周辺インピーダンス調整部をそれぞれ接続すればよい。同様に、加熱用の導体についても３分割構成とすることができる。また、上部電極に静電チャック構造あるいは加熱用の導体を設ける構成にも本発明を適用することができる。
【００９２】
また、本発明は、プラズマエッチング装置に限定されず、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態における中心および周辺インピーダンス調整部の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における中間および周辺インピーダンス調整部の作用を説明するための図である。
【図４】第２の実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【図５】第２の実施形態における中心および周辺インピーダンス調整部の作用を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態における中心および周辺インピーダンス調整部の構成例を示す図である。
【図７】第３の実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【図８】第３の実施形態における中心および周辺インピーダンス調整部の作用を説明するための図である。
【図９】第４の実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０    チャンバ（処理容器）
１２    サセプタ（下部電極）
２４    排気装置
２８    高周波電源
４２    中心導体
４４    周辺導体
４５Ｃ    中心伝送ライン
４５Ｅ    周辺伝送ライン
４６，５４    ＤＣ電源
４８，５６    インピーダンス回路
５２，６０    電流センサ
６２    制御部
６４    中心インピーダンス調整部
６６    周辺インピーダンス調整部
７２    シャワーヘッド（上部電極）
８２    処理ガス供給部
１００，１０２    高周波電源
１０８，１１０    インピーダンス回路
１５０    中心発熱線
１５２    周辺発熱線
１５４，１５６    ヒータ電源
【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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