(57)【要約】【課題】処理室の壁部との間において不必要な電界が生じるのを防止することができる電極構造を提供する。【解決手段】電極構造としてのシャワーヘッド２２は、プラズマ処理装置のチャンバ１１内において、ウエハＷを載置するサセプタ１２と対向し、且つチャンバ１１の側壁部によって囲まれ、また、シャワーヘッド２２は、サセプタ１２に載置されたウエハＷの中心部と対向する内側電極２５と、該内側電極２５と絶縁され且つ内側電極２５を囲う外側電極２６と、該外側電極２６と絶縁され且つ外側電極２６を囲う接地電極２７とを備え、内側電極２５及び外側電極２６には第２の高周波電源３２からそれぞれ高周波電力が印加され、接地電極２７は接地され且つチャンバ１１の側壁部によって囲まれる。【選択図】図１
2012109377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するプラズマ処理装置の処理室内において前記基板を載置する基板載置台と対向し、前記処理室の壁部によって囲まれる電極構造であって、
前記載置された基板の中心部と対向する第１の電極と、
該第１の電極と絶縁され且つ前記第１の電極を囲う第２の電極と、
該第２の電極と絶縁され且つ前記第２の電極を囲う第３の電極とを備え、
前記第１の電極及び前記第２の電極にはそれぞれ高周波電力が印加され、
前記第３の電極は接地され且つ前記処理室の壁部によって囲まれることを特徴とする電極構造。
【請求項２】
前記第３の電極と前記処理室の壁部との間に介在する絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電極構造。
【請求項３】
前記第１の電極の中心部から前記処理室の壁部に向かう方向に関する前記第３の電極の長さの、前記第２の電極の外径に対する比は０．１１１〜０．１５６であることを特徴とする請求項１又は２記載の電極構造。
【請求項４】
前記第２の電極には、前記第１の電極に印加される高周波電力の位相と逆の位相の高周波電力が印加されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電極構造。
【請求項５】
前記第１の電極の中心部から前記処理室の壁部に向かう方向に関する前記第２の電極の長さに対する前記第１の電極の長さの比は０．５〜３．５であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電極構造。
【請求項６】
基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室内に配置されて前記基板を載置する基板載置台と、
前記処理室内に配置されて基板載置台と対向するとともに、前記処理室の壁部によって囲まれる電極構造とを備え、
前記電極構造は、前記載置された基板の中心部と対向する第１の電極と、該第１の電極と絶縁され且つ前記第１の電極を囲う第２の電極と、該第２の電極と絶縁され且つ前記第２の電極を囲う第３の電極とを有し、
前記第１の電極及び前記第２の電極にはそれぞれ高周波電力が印加され、
前記第３の電極は接地され且つ前記処理室の壁部によって囲まれることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記電極構造は、前記第３の電極と前記処理室の壁部との間に介在する絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項６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、分割された複数の電極を有する電極構造及び該電極構造を備えるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
容量結合型のプラズマ処理装置、例えば、平行平板型のプラズマ処理装置では、処理室内の上部電極及び下部電極の間においてプラズマを発生させるが、該プラズマの分布が不均一となり、上部電極の中心近傍におけるプラズマの密度が上昇するという現象が表れる。特に、ＶＨＦ領域の高周波電力を用いてプラズマを生じさせた場合、上記現象が顕著に表れる。
【０００３】
プラズマの密度は、該プラズマに対向する電極の表面に発生するシースにおけるシース電界に左右されるため、上部電極を中心部に位置する内側電極と、該内側電極を囲う環状の外側電極とに分割し、外側電極に印加される高周波電力の値を内側電極に印加される高周波電力の値よりも大きくする技術が本出願人によって提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、外側電極に大きな値の高周波電力が印加されるため、該外側電極の表面に発生するシースにおけるシース電界が強くなり、該シース電界によって加速される電子が増加し、これにより、電子が処理ガスのガス分子と衝突する回数が増加する。その結果、プラズマが数多く生成されて外側電極の近傍においてプラズマ密度が上昇し、プラズマ分布の不均一が解消される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９３５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、外側電極に印加される高周波電力の値が大きくなると、図５に示すように、プラズマ処理装置５０の処理室５１内において、外側電極５２と接地電位の処理室側壁５３とが容量結合しやすくなり、外側電極５２及び処理室側壁５３の間に電界５４が発生することがある。また、内側電極５５も処理室側壁５３と容量結合することがあり、この場合、内側電極５５及び処理室側壁５３の間に弱い電界５６が発生することがある。電界５４，５６は被処理基板としてのウエハＷに対向せず、処理室内部品、例えば、排気プレート５７と対向するため、該電界５４，５６が生じさせたプラズマが排気プレート５７をスパッタリングして消耗させたり、該排気プレート５７の表面に付着した付着物をスパッタリングして剥離させ、パーティクルを生じさせるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、処理室の壁部との間において不必要な電界が生じるのを防止することができる電極構造及びプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の電極構造は、基板を処理するプラズマ処理装置の処理室内において前記基板を載置する基板載置台と対向し、前記処理室の壁部によって囲まれる電極構造であって、前記載置された基板の中心部と対向する第１の電極と、該第１の電極と絶縁され且つ前記第１の電極を囲う第２の電極と、該第２の電極と絶縁され且つ前記第２の電極を囲う第３の電極とを備え、前記第１の電極及び前記第２の電極にはそれぞれ高周波電力が印加され、前記第３の電極は接地され且つ前記処理室の壁部によって囲まれることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の電極構造は、請求項１記載の電極構造において、前記第３の電極と前記処理室の壁部との間に介在する絶縁部材をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の電極構造は、請求項１又は２記載の電極構造において、前記第１の電極の中心部から前記処理室の壁部に向かう方向に関する前記第３の電極の長さの、前記第２の電極の外径に対する比は０．１１１〜０．１５６であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の電極構造は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電極構造において、前記第２の電極には、前記第１の電極に印加される高周波電力の位相と逆の位相の高周波電力が印加されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の電極構造は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電極構造において、前記第１の電極の中心部から前記処理室の壁部に向かう方向に関する前記第２の電極の長さに対する前記第１の電極の長さの比は０．５〜３．５であることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項６記載のプラズマ処理装置は、基板を収容して処理する処理室と、前記処理室内に配置されて前記基板を載置する基板載置台と、前記処理室内に配置されて基板載置台と対向するとともに、前記処理室の壁部によって囲まれる電極構造とを備え、前記電極構造は、前記載置された基板の中心部と対向する第１の電極と、該第１の電極と絶縁され且つ前記第１の電極を囲う第２の電極と、該第２の電極と絶縁され且つ前記第２の電極を囲う第３の電極とを有し、前記第１の電極及び前記第２の電極にはそれぞれ高周波電力が印加され、前記第３の電極は接地され且つ前記処理室の壁部によって囲まれることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載のプラズマ処理装置は、請求項６記載のプラズマ処理装置において、前記電極構造は、前記第３の電極と前記処理室の壁部との間に介在する絶縁部材をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、それぞれ高周波電力が印加される第１の電極及び第２の電極と、処理室の壁部との間には接地された第３の電極が介在するので、従来のプラズマ処理装置において第１の電極及び第２の電極が処理室の壁部と容量結合していた部分では、第１の電極及び第２の電極は第３の電極と容量結合し、処理室の壁部と容量結合することがない。したがって、電極構造と処理室の壁部との間において不必要な電界が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電極構造が適用されるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置におけるシャワーヘッドの周縁部近傍における容量結合の形態を説明するための図であり、図２（Ａ）は、シャワーヘッド周縁部近傍の拡大断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のシャワーヘッドの表面に発生するシースにおけるシース電界の強度分布を示す図であり、図２（Ｃ）は、本実施の形態との比較のために記載される、従来のプラズマ処理装置における内側電極及び外側電極の２つの電極に分割された上部電極の表面近傍に発生するシース電界の強度分布を示す図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置におけるシャワーヘッドの表面近傍に発生するシースについて説明するための図であり、図３（Ａ）は内側電極や外側電極の表面近傍で発生するシースの様子を示す図であり、図３（Ｂ）は特定のタイミングにおける内側電極に印加された高周波電力に起因するシース電圧の定在波と、外側電極に印加された高周波電力に起因するシース電圧の定在波とをそれぞれ個別に示す図であり、図３（Ｃ）は特定のタイミングにおけるシース電圧の合成定在波を示す図であり、図３（Ｄ）は絶対値で表された合成定在波を示す図である。
【図４】内側電極及び外側電極の大きさの比を変えた場合のシース電界の強度分布を示す図であり、図４（Ａ）は外側電極の外形が４５０ｍｍであり、半径方向に関する内側電極の長さが１７５ｍｍであり、且つ外側電極の長さが５０ｍｍの場合（内側電極の長さと外側電極の長さの比が３．５：１の場合）を示す図であり、図４（Ｂ）は外側電極の外形が４５０ｍｍであり、半径方向に関する内側電極の長さが１１０ｍｍであり、且つ外側電極の長さが１１５ｍｍの場合（内側電極の長さと外側電極の長さの比が０．９５７：１の場合）を示す図であり、図４（Ｃ）は外側電極の外形が４５０ｍｍであり、半径方向に関する内側電極の長さが７５ｍｍであり、且つ外側電極の長さが１５０ｍｍの場合（内側電極の長さと外側電極の長さの比が０．５：１の場合）を示す図である。
【図５】従来の電極構造が適用されるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る電極構造が適用されるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す図である。本プラズマ処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。
【００１８】
図１において、プラズマ処理装置１０は、被処理基板としての半導体デバイス用のウエハＷを収容するチャンバ１１（処理室）を有し、該チャンバ１１内には下部電極を兼ねたウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２（基板載置台）が配置されている。チャンバ１１の壁部は電気的に接地し、サセプタ１２はチャンバ１１から電気的に絶縁されている。
【００１９】
プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１の側壁部とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。該排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材である。側方排気路１３は排気プレート１４の下流において排気管１５に接続される。該排気管１５にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
【００２０】
チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１６が第１の整合器１７を介して接続されて比較的低い周波数、例えば、３ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器１７は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。
【００２１】
また、サセプタ１２はハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４５を介して接地電位に接続され、これにより、サセプタ１２が後述の比較的高い周波数の高周波電力が印加された内側電極２５及び外側電極２６に対する対向電極として機能する。
【００２２】
サセプタ１２の上部には、静電電極板１８を内部に有する円板状のセラミックスからなる静電チャック１９が配置されている。静電電極板１８には直流電源２０が接続されており、静電電極板１８に正の電位の直流電力が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック１９側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板１８及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック１９に吸着保持される。
【００２３】
また、静電チャック１９に吸着保持されたウエハＷを囲うように、半導体や導電体、  例えば、シリコンからなるフォーカスリング２１がサセプタ１２上へ載置されるので、サセプタ１２及び後述するシャワーヘッド２２の間の処理空間Ｓに生じるプラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２１上まで拡大する。
【００２４】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド２２（電極構造）が配置される。シャワーヘッド２２は、誘電体からなる絶縁部３８を介してチャンバ１１の側壁部によって囲まれる。該シャワーヘッド２２は、サセプタ１２に載置されたウエハＷの中心部と対向する円板状の上部電極板２３及び該上部電極板２３を釣支する円板状のクーリングプレート２４からなる内側電極２５（第１の電極）と、該内側電極２５を囲う環状の外側電極２６（第２の電極）と、該外側電極２６を囲う環状の接地電極２７（第３の電極）とを有する。内側電極２５及び外側電極２６の間には誘電体からなる絶縁リング２８が介在し、該絶縁リング２８は外側電極２６を内側電極２５から絶縁し、外側電極２６及び接地電極２７の間には誘電体からなる絶縁リング２９が介在し、該絶縁リング２９は接地電極２７を外側電極２６から絶縁する。内側電極２５、外側電極２６及び接地電極２７はそれぞれ、半導体や導電体、例えば、シリコン単体や、イットリア等が被膜として表面に溶射されたアルミニウムからなる。接地電極２７は絶縁部３８に隣接するので、結果として、接地電極２７及びチャンバ１１の側壁部の間に絶縁部３８が介在することになる。また、内側電極２５、外側電極２６及び接地電極２７などの大きさは被処理体であるウエハＷの大きさに応じて相対的に決まり、外側電極２７の外径はウエハＷの外径とほぼ同じとなる。なお、プラズマ処理装置１０では、接地電極２７の外径が制限されて接地電極２７は側方排気路１３と対向しない。
【００２５】
内側電極２５には給電棒３０及び第２の整合器３１を介して第２の高周波電源３２が接続されている。第２の高周波電源３２は、比較的高い周波数、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用高周波電力を内側電極２５に印加する。また、外側電極２６には給電棒３０からコネクタ３４を介して分岐する給電筒３３が接続され、第２の高周波電源３２は、上記プラズマ生成用高周波電力を外側電極２６にも印加する。但し、本実施の形態では、外側電極２６へ、内側電極２５に印加されるプラズマ生成用高周波電力の位相とは逆の位相のプラズマ生成用高周波電力が印加される。一方、接地電極２７は電気的に接地され、高周波電力は印加されない。
【００２６】
また、内側電極２５はローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６を介して接地電位に接続され、これにより、内側電極２５が前述の比較的低い周波数の高周波電力が印加された下部電極としてのサセプタ１２に対する対向電極として機能する。
【００２７】
コネクタ３４及び内側電極２５の間には可変コンデンサ３５が配置され、該可変コンデンサ３５の容量を変化させることにより、内側電極２５へ印加されるプラズマ生成用高周波電力の値と、外側電極２６へ印加されるプラズマ生成用高周波電力の値とを変化させる。
【００２８】
内側電極２５では、クーリングプレート２４が内部にバッファ室３６を有し、クーリングプレート２４及び上部電極板２３がバッファ室３６と、サセプタ１２及びシャワーヘッド２２の間の処理空間Ｓとを連通させる複数のガス孔３７を有する。不図示の処理ガス供給装置からバッファ室３６へ供給された処理ガスは各ガス孔３７を介して処理空間Ｓへ導入される。
【００２９】
プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１内へ導入された処理ガスが第２の高周波電源３２からシャワーヘッド２２を介してチャンバ１１内へ印加されたプラズマ生成用高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中の陽イオンは、第１の高周波電源１６がサセプタ１２に印加する高周波電力によって生成されたイオン引き込み用のセルフバイアス電圧によってウエハＷに向けて引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。
【００３０】
図２は、図１のプラズマ処理装置におけるシャワーヘッドの周縁部近傍における容量結合の形態を説明するための図であり、図２（Ａ）は、シャワーヘッド周縁部近傍の拡大断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のシャワーヘッドの表面に発生するシースにおけるシース電界の強度分布を示す図であり、図２（Ｃ）は、本実施の形態との比較のために記載される、従来のプラズマ処理装置における内側電極及び外側電極の２つの電極に分割された上部電極の表面近傍に発生するシース電界の強度分布を示す図である。なお、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）における横軸の縮尺は図２（Ａ）におけるシャワーヘッドの絵の縮尺と同じである。
【００３１】
図２（Ａ）において、シャワーヘッド２２では、接地電位の接地電極２７が、接地電位のチャンバ１１の側壁部よりも外側電極２６や内側電極２５の近くに存在しているため、外側電極２６や内側電極２５からは、対向電極であるサセプタ１２を除いて接地電極２７のみが電気的に見え、チャンバ１１の側壁部は電気的に見えない。したがって、外側電極２６や内側電極２５は、対向電極であるサセプタ１２を除いてチャンバ１１の側壁部ではなく接地電極２７と容量結合する。その結果、シャワーヘッド２２の周縁部においては外側電極２６及び接地電極２７の間、並びに、内側電極２５及び接地電極２７の間にのみ、電界３９，４０が発生し、外側電極２６及びチャンバ１１の側壁部の間、並びに内側電極２５及びチャンバ１１の側壁部の間には電界が発生しない。ここで、上述したように、接地電極２７の外径が制限されて接地電極２７が側方排気路１３と対向しないので、電界３９，４０も側方排気路１３と対向することがない。すなわち、側方排気路１３と対向するような不必要な電界が発生するのを防止することができ、当該不必要な電界が生じさせたプラズマが側方排気路１３へ進入して排気プレート１４をスパッタリングして消耗させることがなく、また、該排気プレート１４の表面に付着した付着物をスパッタリングして剥離させ、パーティクルを生じさせることもない。
【００３２】
本発明者は、上述した作用を確認すべく、本実施の形態に係るシャワーヘッド２２及びその周辺構造に相当する計算モデルを作成し、コンピュータを用いたシミュレーションによってシャワーヘッド２２の表面に発生するシースにおけるシース電界の強度を算出したところ、図２（Ｂ）に示すように、ウエハＷの中心から外側電極２６までの間では、高周波電力が印加される内側電極２５及び外側電極２６と、これらの対向電極として機能するサセプタ１２との間で主たる電界が形成されるため、シース電界の強度が高いまま維持されるのに対し、シース電界の強度は接地電極２７に対向する位置において急激に低下し、接地電極２７からチャンバ１１の側壁部に亘ってほぼ０に等しい値が維持されるのを確認した。一方、従来のプラズマ処理装置では外側電極よりも外側の位置（接地電極２７に対向する位置に対応する。）において、図２（Ｃ）に示すように、シース電界の強度が側壁部に向って徐変しながら低下する、すなわち、シース電界の強度が側壁部に向ってテールを曳いているのが確認された。これにより、接地電極２７を外側電極２６及びチャンバ１１の側壁部の間に配置した効果が明確に確認された。
【００３３】
シャワーヘッド２２では、コスト低減の観点や重量軽減による取り扱い容易化の観点から、環状の接地電極２７は幅を狭くするのが好ましい。具体的には、内側電極２５の中心部からチャンバ１１の壁部に向かう方向（以下、「半径方向」という。）に関する接地電極２７の長さが小さい（電極幅が狭い）のが好ましい。一方、接地電極２７の電極幅を狭くすると、電界３９，４０によって発生したプラズマ中の陽イオンによる接地電極２７のスパッタリングが狭い面積に集中する。その結果、単位面積当たりのスパッタリングの頻度が上昇し、接地電極２７が早期に消耗する。それ故、接地電極２７の消耗抑制の観点からは、電極幅を狭くし過ぎることはあまり好ましくない。したがって、本実施の形態では、コスト低減や接地電極２７の取り扱い容易化、並びに接地電極２７の早期消耗防止の観点から、半径方向に関する接地電極２７の長さ（電極幅）の、外側電極２６の外径に対する比は０．１１１〜０．１５６に設定され、例えば、外側電極２６の外径が４５０ｍｍの場合には、５０ｍｍ〜７０ｍｍに設定される。
【００３４】
本実施の形態に係る電極構造としてのシャワーヘッド２２によれば、それぞれ高周波電力が印加される内側電極２５及び外側電極２６と、チャンバ１１の側壁部との間には接地電極２７が介在するので、内側電極２５及び外側電極２６は接地電極２７と容量結合し、チャンバ１１の側壁部と容量結合することがない。したがって、チャンバ１１の側壁部との間において不必要な電界が生じるのを防止することができる。
【００３５】
上述したシャワーヘッド２２では、半径方向に関する接地電極２７の長さは５０ｍｍ〜７０ｍｍである。接地電極２７の長さが５０ｍｍ以上なので、接地電極２７においてプラズマ中の陽イオンによってスパッタされる面積が大きくなり、単位面積当たりのスパッタリングの頻度を低下させることができるので、接地電極２７が早期に消耗するのを防ぐことができる。また、接地電極２７が７０ｍｍ以下なので、接地電極２７を或る程度軽量化することができ、もって、コスト低減や接地電極２７の取り扱い容易化を実現することができる。
【００３６】
シャワーヘッド２２では、処理空間Ｓにプラズマが発生すると表面にシースが発生するが、該シース内では内側電極２５に印加された高周波電力及び外側電極２６に印加されたプラズマ生成用高周波電力のそれぞれに起因するシース電圧の定在波が存在する。
【００３７】
シース電圧の定在波の振幅は、処理空間Ｓの周縁部において小さくなる。換言すれば、シース電圧の定在波の振幅は処理空間Ｓの中心部において大きくなる。シース電圧の定在波の振幅が大きくなると、シース電界の強度も上昇するので、電子が加速されやすくなり、処理ガス中のガス分子と衝突しやすくなる。その結果、処理空間Ｓの中心部においてプラズマの生成量が増加してプラズマの密度が上昇する。
【００３８】
しかしながら、本実施の形態では、外側電極２６へ、内側電極２５に印加されるプラズマ生成用高周波電力の位相とは逆の位相のプラズマ生成用高周波電力が印加されるので、
図３（Ａ）に示すように、内側電極２５や外側電極２６の表面近傍においてシース４３が発生した場合、図３（Ｂ）に示すように、特定のタイミングにおいて、内側電極２５に印加されたプラズマ生成用高周波電力に起因するシース電圧の定在波４１の位相が、外側電極２６に印加されたプラズマ生成用高周波電力に起因するシース電圧の定在波４２の位相と逆になる。定在波４１及び定在波４２が上記特定のタイミングにおいて互いに干渉するため、合成定在波の波形は、図３（Ｃ）に示すように、定在波４１や定在波４２の波形よりも高さが小さくなるが、絶対値で表された当該合成定在波の波形は、図３（Ｄ）に示すように、振幅が均一となる。これにより、シャワーヘッド２２の表面においてシース４３におけるシース電界の強度を均一とすることができ、もって、シース４３の近傍の電子密度分布を均一とすることができる。
【００３９】
また、定在波４１及び定在波４２の振幅は処理空間Ｓの中心部において大きくなるため、例えば、定在波４１の大きな振幅を定在波４２の大きな振幅で打ち消すことになり、定在波４１及び定在波４２の合成定在波の振幅は、内側電極２５や外側電極２６の表面の何れの箇所においてもほぼ同じとなる。その結果、内側電極２５や外側電極２６の表面の何れの箇所においてもシース電界の強度をほぼ同じにすることができる（図３（Ａ）参照）ので、プラズマ密度の偏在が解消される。すなわち、処理空間Ｓにおいてプラズマ密度が不均一となるのを防止することができる。
【００４０】
ところで、本発明者は、上述したシミュレーションによってシャワーヘッド２２の表面に発生するシースにおけるシース電界の強度を算出した際、内側電極２５及び外側電極２６の大きさの比が変わると、シースにおけるシース電界の強度分布が変化するのを確認した。
【００４１】
シースにおけるシース電界の強度分布が変化するのは、内側電極２５及び外側電極２６の大きさの比が変わることにより、内側電極２５から供給された高周波電力に起因するシース電圧の定在波と外側電極２６から供給された高周波電力に起因するシース電圧の定在波が互いに干渉するためであると考えられた。
【００４２】
そこで、内側電極２５及び外側電極２６の大きさの比を変えながら上記シミュレーションを繰り返して実行し、算出されるシース電界の強度分布のばらつきが、ウエハＷにおけるプラズマエッチング処理の均一性の観点から許容されるばらつきの範囲である１０％以内に収まる内側電極２５及び外側電極２６の大きさの比を求めたところ、内側電極２５の直径が３５０ｍｍであって、外側電極２６の外径が４５０ｍｍの場合、すなわち、半径方向に関する内側電極２５の長さが１７５ｍｍであり、且つ外側電極２６の長さが５０ｍｍの場合、算出されるシース電界の強度分布のばらつきが１０％であり（図４（Ａ））、内側電極２５の直径が２２０ｍｍであって、外側電極２６の外径が４５０ｍｍの場合、すなわち、半径方向に関する内側電極２５の長さが１１０ｍｍであり、且つ外側電極２６の長さが１１５ｍｍの場合、算出されるシース電界の強度分布のばらつきが３％であり（図４（Ｂ））、内側電極２５の直径が１５０ｍｍであって、外側電極２６の外径が４５０ｍｍの場合、すなわち、半径方向に関する内側電極２５の長さが７５ｍｍであり、且つ外側電極２６の長さが１５０ｍｍの場合、算出されるシース電界の強度分布のばらつきが５％である（図４（Ｃ））ことを確認した。
【００４３】
したがって、半径方向に関する外側電極２６の長さに対する内側電極２５の長さの比が０．５（７５ｍｍ／１５０ｍｍ）〜３．５（１７５ｍｍ／５０ｍｍ）であれば、算出されるシース電界の強度分布のばらつきが１０％以内となり、ウエハＷにおけるプラズマエッチング処理の均一性の観点から許容されるばらつきの範囲に収まることが分かった。
【００４４】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００４５】
例えば、上述した本実施の形態に係る電極構造は、半導体デバイス用のウエハＷをプラズマエッチング処理するプラズマ処理装置１０だけでなく、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等をプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置にも適用することができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では半導体デバイス用のウエハＷを処理するプラズマ処理装置へ本発明を適用する場合について説明したため、電極などが円筒形を基本とする形状で構成されていたが、ＬＣＤなどのガラス基板を処理するプラズマ処理装置へ本発明を適用する場合には、電極などが矩形を基本とする形状で構成されてもよい。
【００４７】
また、上述した本実施の形態に係る電極構造では、接地電極２７の外径が制限されて接地電極２７は側方排気路１３と対向しないが、接地電極２７の外径をさらに制限して接地電極２７がサセプタ１２の側壁を覆うインシュレータリング４４と対向しないようにしてもよい。これにより、インシュレータリング４４と対向するような不必要な電界が発生するのを防止することができ、当該不必要な電界が生じさせたプラズマがインシュレータリング４４をスパッタリングして消耗させるのを防止するとともに、該インシュレータリング４４の表面に付着した付着物をスパッタリングして剥離させ、パーティクルを生じさせるのを防止することができる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｓ  処理空間
Ｗ  ウエハ
１０  プラズマ処理装置
１１  チャンバ
１２  サセプタ
２２  シャワーヘッド
２３  上部電極板
２４  クーリングプレート
２５  内側電極
２６  外側電極
２７  接地電極
３２  第２の高周波電源
【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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