プラズマ処理装置及びプラズマ分布の制御方法
【課題】プラズマ密度の分布特性を制御することで、プラズマ処理の均一性と歩留まりの向上を実現可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室で基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体と、前記給電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第１の可動導電体を有している。
【解決手段】内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室で基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体と、前記給電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第１の可動導電体を有している。
【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プラズマ処理装置にかかり、特にプラズマ処理装置を構成する中間導電体の電位を変更する手段を備えたプラズマ処理装置、及びプラズマ生成用の高周波のパスを切り替えることにより処理室に発生するプラズマの分布を制御するプラズマ分布の制御方法に関する。
【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装置として、プラズマ処理装置が広く利用されている。プラズマ処理装置のひとつであるプラズマエッチング装置は、処理容器または反応室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、上部電極もしくは下部電極に整合器を介してプラズマ生成用の高周波電圧を印加している。
【０００３】
上部電極には多数のガス噴出孔が設けられ、かかるガス噴出孔からプラズマ化されたエッチングガスを基板全体に噴出して、被処理基板全面を同時にエッチングするのが一般的である。
【０００４】
通常、平行平板型のプラズマエッチング装置の上部電極と下部電極は平行に配置され、上部電極もしくは下部電極に整合器を介してプラズマ生成用の高周波電圧が印加される。両電極の間で高周波電界によって加速された電子、電極から放出された二次電子、あるいは加熱された電子が処理ガスの分子と電離衝突を起こして、処理ガスのプラズマが発生する。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。
【０００５】
ここで、半導体集積回路の微細化につれて、プラズマ処理に低圧下での高密度プラズマが要求されている。例えば、容量結合型のプラズマ処理装置においては、より高効率・高密度・低バイアスのプラズマ処理が求められている。また、半導体チップサイズの大面積化、被処理基板の大口径化に伴い、より大きな口径のプラズマが求められており、チャンバ（処理容器）が益々大型化しつつある。
【０００６】
しかし、被処理基板の大口径化に伴う大口径のプラズマにおいては、電極（上部電極、又は下部電極）の中心部における電界強度が、エッジ部における電界強度よりも高くなる傾向がある。その結果、生成されるプラズマの密度は、電極中心部側が電極エッジ部側よりも高くなるという問題がある。また、プラズマ密度の高い電極中心部ではプラズマの抵抗率が低くなり、対向する電極においても電極中心部に電流が集中し、プラズマ密度の不均一性がさらに強まるという問題がある。
【０００７】
さらに、被処理基板の大口径化によるチャンバの大型化に伴い、エッチングの実プロセスにおいては、処理ガスの流れによる影響でプラズマ密度が被処理基板の中心部と外周部で異なるという問題もある。
【０００８】
プラズマ密度の不均一性は、被処理基板のエッチングレートに差を生じさせ、被処理基板の周縁部から取得するデバイスの歩留まりを悪化させる原因となっている。
【０００９】
かかる問題に対しては、これまでも電極構造に様々な工夫が試みられている。この問題を解消するため、高周波電極の主面中心部を高抵抗部材で構成するものが知られている（特許文献１）。この技術は、高周波電源に接続される側の電極の主面（プラズマ接触面）の中央部を高抵抗部材で構成し、そこでより多くの高周波電力をジュール熱として消費させることで、電極の主面における電界強度を電極外周部よりも電極中心部で相対的に低下させ、上記のようなプラズマ密度の不均一性を補正するものである。
【００１０】
また、特許文献２に開示されるプラズマ処理装置は、処理空間と向き合う電極の主面に誘電体を埋め込んで、電極主面より処理空間に放射される高周波に対するインピーダンスを相対的に、電極中心部で大きく、電極エッジ部で小さくなるようにして、プラズマ密度分布の均一性を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３２３４５６
【特許文献２】特開２００４−３６３５５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記のような高周波放電方式のプラズマ処理装置において、高周波電極の主面中心部を高抵抗部材で構成するものは、ジュール熱による高周波電力の消費（エネルギー損失）が多くなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、上記のように電極の主面に誘電体を埋め込む技術は、電極主面上のインピーダンス分布特性が誘電体の材質及び形状プロファイルによって固定され、多種多様なプロセスあるいはプロセス条件の変更に対してフレキシブルに対応できないという問題がある。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、プラズマ密度の分布特性を制御することで、プラズマ処理の均一性と歩留まりの向上を実現可能な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】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室で基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体と、前記給電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第１の可動導電体を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記の装置構成においては、プラズマ処理装置の処理容器を構成する内壁や円環状部材を支持する中間支持体等を第１の中間導電体として使用し、かかる第１の中間導電体と給電体とをメカニカルな手段により電気的に接続又は非接続とすることで高周波の印加パスを自在に切り替えることができる。それにより、処理室の下部電極上のプラズマ密度分布特性を半径方向で容易かつ自在に制御することができる。また、可動導電体の位置に応じて、給電体と中間導電体とを電気的に分離することも容易である。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第２の可動導電体を備えたことを特徴とする。
【００１８】
例えば、円環状部材がフォーカスリングである場合、フォーカスリングの一端はサセプタに載置され、他端は第１の中間導電体により支持されている。ここで第１の可動導電体により第１の中間導電体が給電体と接続すると、フォーカスリングの電位はサセプタの電位と同電位となる。そのためフォーカスリングの両端には高周波が印加されずフォーカスリングは加熱されない。一方、第１の中間導電体が第２の可動導電体との接続により接地電位となると、フォーカスリングの両端に高周波が印加されフォーカスリングは加熱される。それにより、特に処理室のウエハエッジ部のプラズマ密度の分布特性を制御することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けられていることを特徴とする。第１、第２の可動導電体が処理室外にあるため、その作動により処理室が汚染されることはない。
【００２０】
上記の装置構成においては、処理室を汚染することなく高周波の印加パスを自在に切り替えることができ、処理室のプラズマ密度の均一性を確保することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記給電体に沿って軸方向に移動可能であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、絶縁部材により電気的に分離された一体構造であることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とを一体として可動せしめる可動機構を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体、及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段を備えていることを特徴とする。
【００２５】
給電体は、円筒または円柱の形体を有するのが好ましい。この場合、可動導電体を給電体に沿って軸方向に移動可能とすることも、給電体を回転中心軸としてその回りを回転させることも可能である。また、給電体の外周を環状に囲む可動導電体の中心円筒部と、給電体とを多点接触手段（マルチコンタクト）で電気的に接続することは好適である。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする。
【００２７】
２分割型のフォーカスリングを用いることにより、外側のフォーカスリングと内側のフォーカスリングとは断熱状態にある。そのため、内側のフォーカスリングを、例えば静電チャック（ＥＳＣ）の温度と同じ温度に制御し、一方において、外側のフォーカスリングを高周波の印加パスの切り替えにより加熱することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室に配されて基板を載置する載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマを用いて、前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体を、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第１の可動導電体により、前記給電体と電気的に接続又は非接続とし、高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第２の可動導電体により電気的に接続又は非接続可能とすることにより高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とする。
【００３１】
第１の可動導電体により第１の中間導電体が給電体と電気的に接続することで、円環状部材の両端が同電位となり、その結果、円環状部材には高周波が印加されず、円環状部材は加熱されない。一方、第２の可動導電体との接続により第１の中間導電体が接地電位となると、円環状部材の両端に高周波が印加され円環状部材は加熱されることになる。それにより処理室のウエハエッジ部のプラズマ密度の分布特性を制御することができる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記第１の中間導電体を接地電位に保持することにより、前記２分割型のフォーカスリングの径方向外側のフォーカスリングを加熱することを特徴とする。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記フォーカスリングの押さえ部材の一端を給電電位とし、他端を接地電位とすることにより、前記フォーカスリングの押さえ部材を加熱することを特徴とする。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０から１５のいずれかに記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記第１の可動導電体及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段により電気的に接続することを特徴とする。
【００３７】
多点接触手段（マルチコンタクト）で電気的に接続することにより、給電体と可動導電体との接触抵抗を低減することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成及び作用により、プラズマ密度分布の容易かつ自在な制御が可能となり、プラズマ処理の均一性や歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマ処理装置の構成を示した縦断面図である。
【図２】可動機構が最も下がった状態（第１の状態）を示した図である。
【図３】可動導電体が図２の状態にあるときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示した図である。
【図４】可動機構が最も上がった状態（第２の状態）を示した図である。
【図５】可動導電体が図４の状態にあるときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示した図である。
【図６】本発明の一実施例である多点接触手段（マルチコンタクト）を用いた給電体と可動導電体との接触面を示す縦断面図である。
【図７】本実施の形態におけるプラズマ処理装置の水平方向断面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明に基づくプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
図１に本発明の一実施形態であるプラズマ処理装置の全体の概略構成を示す。このプラズマ処理装置は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる内部を気密に密閉可能な処理室を備えた円筒形のチャンバ１を含んで構成されている。ここでは、下部２周波印加方式の容器結合型プラズマ処理装置として構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１周波印加方式のプラズマ処理装置であってもよい。
【００４２】
チャンバ１の処理室には、被処理基板として例えば半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷ）を支持するサセプタ２が水平に配置されている。サセプタ２は、アルミニウム等の導電性材料からなり、ＲＦ電極を兼ねている。サセプタ２の上面には、ウエハＷを静電吸着力で保持するために、セラミックス等の誘電体からなる静電チャック３が設けられている。静電チャック３の内部には、導電体例えば銅、タングステン等の導電膜からなる内部電極４が埋め込まれている。
【００４３】
静電チャック３は、ウエハＷと接触して熱交換を行うことにより、ウエハＷの温度を調節する熱交換プレートとして用いられる。ウエハＷの外側には、フォーカスリング５が配置される。この実施形態においては、フォーカスリング５は、外側フォーカスリング５ａ及び内側フォーカスリング５ｂと２分割型のものを使用している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、通常のリング形状であってもよい。フォーカスリング５は、ウエハＷに応じて、例えばＳｉ、ＳｉＣ、Ｃ、ＳｉＯ２等の材料からなる。
【００４４】
チャンバ１の側壁と筒状支持部の外壁１８（中間導電体）との間には、環状の排気路６が形成され、底部に排気ポート２６が設けられている。排気ポート２６には、排気管７を介して排気装置８が接続されている。排気装置８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１内のプラズマ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１の側壁の外には、ウエハＷの搬入出口９を開閉するゲートバルブ１０が取り付けられている。
【００４５】
サセプタ２の背面（下面）中心部には、下方に配置されるマッチングユニット１３の出力端子から鉛直上方にまっすぐ延びる円柱形または円筒形の給電体１４の上端が接続されている。下部２周波印加方式で用いられる第１及び第２高周波電源１２ａ、１２ｂは、マッチングユニット１３及び給電体１４を介してサセプタ２に電気的に接続されている。給電体１４は、例えば銅またはアルミニウム等の導体からなる。
【００４６】
第１高周波電源１２ａは、サセプタ２の上方でプラズマの生成に主として寄与する比較的高い周波数、例えば６０ＭＨｚの第１高周波を出力する。一方、第２高周波電源１２ｂは、サセプタ２上のウエハＷへのイオンの引き込みに主として寄与する比較的低い周波数、例えば２ＭＨｚの第２高周波を出力する。マッチングユニット１３には、第１高周波電源１２ａ側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ、チャンバ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための第１の整合器と、第２高周波電源１２ｂ側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための第２の整合器とが収容されている。
【００４７】
静電チャック３は、膜状または板状の誘電体の中にシート状またはメッシュ状の導電体からなる内部電極４を入れたもので、サセプタ２の上面に一体形成または一体固着されている。内部電極４は、チャンバ１の外に配置される直流電源及び給電線（例えば被覆線）に電気的に接続され、直流電源より印加される直流電圧により、クーロン力でウエハＷを静電チャック３に吸着保持することができる。
【００４８】
チャンバ１の天井部には、サセプタ２と平行に向かい合ってシャワーヘッドが設けられている。このシャワーヘッドは、上部電極２０を兼ねており、上部電極２０は、電極板２１と、この電極板２１を上から着脱可能に支持する電極支持体２７とを有する。電極支持体２７の内部には、ガス室２８が設けられ、このガス室２８からサセプタ２側に貫通する多数のガス噴出孔２２が電極支持体２７及び電極板２１に形成されている。電極板２１とサセプタ２との間の空間がプラズマ生成空間ないし処理空間となる。ガス室２８の上部に設けられるガス導入口２８ａには、処理ガス供給部２９からのガス供給管２３が接続されている。なお、電極板２１は、例えばＳiやＳiＣからなり、電極支持体２７は、例えばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。
【００４９】
このプラズマ処理装置における主たる特徴は、絶縁体で支えられた２つの可動導電体１７、１９が、ウエハＷにプラズマ処理を施す処理室と隔離されているところにある。これにより、たとえ可動導電体１７、１９の作動により極めて微細な塵埃が発生したとしても、それらが処理室に入り汚染を生じさせることはない。可動導電体１７は、最も下がった位置で給電体１４及び中間導電体１６と電気的に接続する。一方において、中間導電体１８は接地（アース）されている。また、可動機構１５により、可動導電体１７が最も上がった位置では、可動導電体１９が中間導電体１６と電気的に接続することになる。それにより、中間導電体１６は接地電位となる。このように、可動機構１５により中間導電体１６をどの電位の部材と電気的に接続あるいは非接続とするかにより、高周波の印加パスを自在に切り替えることができる。ここで、可動導電体１７、１９及び可動機構１５を備えた機構が可動給電機構３０である。
【００５０】
この可動給電機構３０の詳細を示したのが図２及び図４である。図２は、可動機構１５が最も下がった状態（第１の状態）を示した図であり、図４は、可動機構１５が最も上がったときの状態（第２の状態）を示した図である。図２において、サセプタ２の下面には給電体１４が電気的に接続されている。また、サセプタ２の下の空間内には、入れ子構造で可動導電体１７、可動導電体１９が設けられている。それらは可動機構１５により上下（軸方向）に移動可能な構造となっている。給電体１４と中間導電体１６とは、可動導電体１７を介して電気的な抵抗が出来るだけ少ないように接続することが好ましい。
【００５１】
中間導電体１６は、例えばプラズマ処理装置のチャンバ１を構成する内壁や円環状部材を支持する中間支持体である。また、中間導電体１８は、例えば円筒支持部の外壁である。なお、中間導電体１８を接地電位に保持しておくことは好ましい。
【００５２】
図６は、給電体１４、中間導電体１６、１８と可動導電体１７、１９との接触状態を示した図である。図６（ａ）において、可動導電体１７は、例えば銅またはアルミニウムからなり、給電体１４の外周を環状に囲む中心円筒部１７ａと、この中心円筒部１７ａから半径方向外側に水平に延びる中心ラジアル部１７ｂとを有する。中心円筒部１７ａの外表面が、給電体１４との接触抵抗を低減するためにマルチコンタクト２４で覆われていることは好ましい。
【００５３】
可動導電体１７の中心円筒部１７ａは、給電体１４に沿って鉛直方向に移動可能な構造となっている。また、中心ラジアル部１７ｂも、一定の大きさを有するマルチコンタクト２４で覆われており、中間導電体１６の上面あるいはサセプタ２の下面と一定の間隔を保ち、マルチコンタクト２４で電気的に接続される構造となっている。
【００５４】
図６（ｂ）において、可動導電体１９は、例えば銅またはアルミニウムからなり、中間導電体１８の内周を環状に囲むとともに水平にも延びた形状となっている。可動導電体１９の一部が、一定の大きさを有するマルチコンタクト２４で覆われており、可動導電体１９の外表面と中間導電体１８の内周面とは、一定の間隔を保ちながらマルチコンタクト２４で電気的に接続される構造となっている。また、中間導電体１６の下面と一定の間隔を保ち、マルチコンタクト２４により電気的に接続される構造となっている。
【００５５】
可動機構１５は、例えば、回転駆動力を発生する電気モータと、この電気モータの回転駆動力を鉛直方向の直進駆動力に変換する運動変換機構とを有しており、運動変換機構の直進移動部が可動導電体１７の中心円筒部１７ａ及び可動導電体１９の下面に結合している。
【００５６】
図３は、可動導電体１７、１９が、図２に示すような第１の状態であるときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示した図である。
【００５７】
このような状態の場合においては、可動導電体１７により中間導電体１６が高周波電源１２ａ又は１２ｂと接続されることで、フォーカスリング５の両端は同電位となり高周波は流れず、そのためフォーカスリング５は加熱されない。すなわち、第１高周波電源１２ａ又は１２ｂからの高周波は、給電体１４を介してサセプタ２に全部供給されるのではなく、その一部は、給電体１４から高周波バイパス路に分岐して中間導電体１６に供給されることになる。
【００５８】
図４は、可動導電体１７、１９が最も上がった状態（第２の状態）の場合の図である。第２の状態とは、可動機構１５による昇降駆動によって、可動導電体１７の中心ラジアル部１７ｂがサセプタ２の下面と接続され、可動導電体１９が中間導電体１６の下面と接続される状態をいう。この状態の場合、可動導電体１９は、中間導電体１８と電気的に接続しているとともに、中間導電体１６とも電気的に接続している。そのため中間導電体１６の電位は接地電位となる。
【００５９】
この実施形態においては、外側フォーカスリング５ａ及び内側フォーカスリング５ｂの２分割型のフォーカスリングを使用している。その結果、外側フォーカスリング５ａの半径方向で外側端の電位は接地電位となる。一方、外側フォーカスリング５ａの他の一端（半径方向で内側端）は給電側の電位となる（静電チャック３と同電位となる）。その結果、外側フォーカスリング５ａの両端には高周波が印加され、外側フォーカスリング５ａは加熱されることになる。なお、内側フォーカスリング５ｂには高周波は印加されず、サセプタ２の温度とほぼ同じ温度に調節される。
【００６０】
図５に、可動導電体１７、１９を第２の状態（可動機構１５が最も上がった位置）に切り替えたときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示す。
【００６１】
この場合、可動導電体１７はサセプタ２と、可動導電体１９は中間導電体１６と電気的に接続することになる。可動導電体１９を介して接続した中間導電体１６は、接地電位となるため、高周波電源１２ａ又は１２ｂからの高周波が給電体１４を介してサセプタ２に全部供給され、外側フォーカスリング５ａの両端に高周波が印加される。このため、外側フォーカスリング５ａは加熱される。
【００６２】
図７は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の水平方向の断面を示した図である。チャンバ１の外壁である中間導電体１８の半径方向内側には中間導電体１６が配置されている。
【００６３】
チャンバ１の中心部には給電体１４が配置されている。この給電体１４に軸方向に接しながら上下する可動導電体１７が、中心から放射状に３つの部分からなる形状で形成されている。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、可動導電体１７を４枚以上の分割板で形成してもよく、また分割板ではなく、円板にチラーホースなどを通す穴を開け、この穴を利用するような形態であってもよい。
【００６４】
可動導電体１７の端部が重なるようにして可動導電体１９が設けられている。可動導電体１９は、中間導電体１８と電気的に接するように構成されるとともに、軸方向（上下方向）に可動でき、最も上がった状態では中間導電体１６と電気的に接続する構造となっている。
【００６５】
可動導電体１７、１９の昇降機構の制御、及びこのプラズマ処理装置内の各部、例えば排気装置８、高周波電源１２ａ、１２ｂ、処理ガス供給部２９等の個々の動作及び装置全体の動作（シーケンス）は、例えばマイクロコンピュータからなる制御部（図示せず）によって制御される。
【００６６】
以上、本発明の好適な一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決してなく、種々の変形が可能である。特に、可動給電機構３０の構成については装置内の他の機構と最適に組み合わせられるように種々の選択・変形を行うことができる。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１ チャンバ
２ サセプタ（ＲＦ電極）
３ 静電チャック（ＥＳＣ）
４ 内部電極
５ フォーカスリング
５ａ 外側フォーカスリング
５ｂ 内側フォーカスリング
６ 排気路
７ 排気管
８ 排気装置
９ ウエハの搬入出口
１０ ゲートバルブ
１１ 押さえ部材
１２ａ 第１高周波電源
１２ｂ 第２高周波電源
１３ マッチングユニット
１４ 給電体
１５ 可動機構
１６ 中間導電体
１７ 可動導電体
１８ 筒状支持部の外壁（中間導電体）
１９ 可動導電体
２０ 上部電極
２１ 電極板
２２ ガス噴出孔
２３ ガス導入管
２４ マルチコンタクト
２６ 排気ポート
２７ 電極支持体
２８ ガス室
２８ａ ガス導入口
２９ 処理ガス供給部
３０ 可動給電機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置にかかり、特にプラズマ処理装置を構成する中間導電体の電位を変更する手段を備えたプラズマ処理装置、及びプラズマ生成用の高周波のパスを切り替えることにより処理室に発生するプラズマの分布を制御するプラズマ分布の制御方法に関する。
【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装置として、プラズマ処理装置が広く利用されている。プラズマ処理装置のひとつであるプラズマエッチング装置は、処理容器または反応室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、上部電極もしくは下部電極に整合器を介してプラズマ生成用の高周波電圧を印加している。
【０００３】
上部電極には多数のガス噴出孔が設けられ、かかるガス噴出孔からプラズマ化されたエッチングガスを基板全体に噴出して、被処理基板全面を同時にエッチングするのが一般的である。
【０００４】
通常、平行平板型のプラズマエッチング装置の上部電極と下部電極は平行に配置され、上部電極もしくは下部電極に整合器を介してプラズマ生成用の高周波電圧が印加される。両電極の間で高周波電界によって加速された電子、電極から放出された二次電子、あるいは加熱された電子が処理ガスの分子と電離衝突を起こして、処理ガスのプラズマが発生する。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。
【０００５】
ここで、半導体集積回路の微細化につれて、プラズマ処理に低圧下での高密度プラズマが要求されている。例えば、容量結合型のプラズマ処理装置においては、より高効率・高密度・低バイアスのプラズマ処理が求められている。また、半導体チップサイズの大面積化、被処理基板の大口径化に伴い、より大きな口径のプラズマが求められており、チャンバ（処理容器）が益々大型化しつつある。
【０００６】
しかし、被処理基板の大口径化に伴う大口径のプラズマにおいては、電極（上部電極、又は下部電極）の中心部における電界強度が、エッジ部における電界強度よりも高くなる傾向がある。その結果、生成されるプラズマの密度は、電極中心部側が電極エッジ部側よりも高くなるという問題がある。また、プラズマ密度の高い電極中心部ではプラズマの抵抗率が低くなり、対向する電極においても電極中心部に電流が集中し、プラズマ密度の不均一性がさらに強まるという問題がある。
【０００７】
さらに、被処理基板の大口径化によるチャンバの大型化に伴い、エッチングの実プロセスにおいては、処理ガスの流れによる影響でプラズマ密度が被処理基板の中心部と外周部で異なるという問題もある。
【０００８】
プラズマ密度の不均一性は、被処理基板のエッチングレートに差を生じさせ、被処理基板の周縁部から取得するデバイスの歩留まりを悪化させる原因となっている。
【０００９】
かかる問題に対しては、これまでも電極構造に様々な工夫が試みられている。この問題を解消するため、高周波電極の主面中心部を高抵抗部材で構成するものが知られている（特許文献１）。この技術は、高周波電源に接続される側の電極の主面（プラズマ接触面）の中央部を高抵抗部材で構成し、そこでより多くの高周波電力をジュール熱として消費させることで、電極の主面における電界強度を電極外周部よりも電極中心部で相対的に低下させ、上記のようなプラズマ密度の不均一性を補正するものである。
【００１０】
また、特許文献２に開示されるプラズマ処理装置は、処理空間と向き合う電極の主面に誘電体を埋め込んで、電極主面より処理空間に放射される高周波に対するインピーダンスを相対的に、電極中心部で大きく、電極エッジ部で小さくなるようにして、プラズマ密度分布の均一性を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−３２３４５６
【特許文献２】特開２００４−３６３５５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記のような高周波放電方式のプラズマ処理装置において、高周波電極の主面中心部を高抵抗部材で構成するものは、ジュール熱による高周波電力の消費（エネルギー損失）が多くなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、上記のように電極の主面に誘電体を埋め込む技術は、電極主面上のインピーダンス分布特性が誘電体の材質及び形状プロファイルによって固定され、多種多様なプロセスあるいはプロセス条件の変更に対してフレキシブルに対応できないという問題がある。
【００１４】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、プラズマ密度の分布特性を制御することで、プラズマ処理の均一性と歩留まりの向上を実現可能な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】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室で基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体と、前記給電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第１の可動導電体を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記の装置構成においては、プラズマ処理装置の処理容器を構成する内壁や円環状部材を支持する中間支持体等を第１の中間導電体として使用し、かかる第１の中間導電体と給電体とをメカニカルな手段により電気的に接続又は非接続とすることで高周波の印加パスを自在に切り替えることができる。それにより、処理室の下部電極上のプラズマ密度分布特性を半径方向で容易かつ自在に制御することができる。また、可動導電体の位置に応じて、給電体と中間導電体とを電気的に分離することも容易である。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第２の可動導電体を備えたことを特徴とする。
【００１８】
例えば、円環状部材がフォーカスリングである場合、フォーカスリングの一端はサセプタに載置され、他端は第１の中間導電体により支持されている。ここで第１の可動導電体により第１の中間導電体が給電体と接続すると、フォーカスリングの電位はサセプタの電位と同電位となる。そのためフォーカスリングの両端には高周波が印加されずフォーカスリングは加熱されない。一方、第１の中間導電体が第２の可動導電体との接続により接地電位となると、フォーカスリングの両端に高周波が印加されフォーカスリングは加熱される。それにより、特に処理室のウエハエッジ部のプラズマ密度の分布特性を制御することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けられていることを特徴とする。第１、第２の可動導電体が処理室外にあるため、その作動により処理室が汚染されることはない。
【００２０】
上記の装置構成においては、処理室を汚染することなく高周波の印加パスを自在に切り替えることができ、処理室のプラズマ密度の均一性を確保することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記給電体に沿って軸方向に移動可能であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、絶縁部材により電気的に分離された一体構造であることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とを一体として可動せしめる可動機構を備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記第１の可動導電体、及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段を備えていることを特徴とする。
【００２５】
給電体は、円筒または円柱の形体を有するのが好ましい。この場合、可動導電体を給電体に沿って軸方向に移動可能とすることも、給電体を回転中心軸としてその回りを回転させることも可能である。また、給電体の外周を環状に囲む可動導電体の中心円筒部と、給電体とを多点接触手段（マルチコンタクト）で電気的に接続することは好適である。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする。
【００２７】
２分割型のフォーカスリングを用いることにより、外側のフォーカスリングと内側のフォーカスリングとは断熱状態にある。そのため、内側のフォーカスリングを、例えば静電チャック（ＥＳＣ）の温度と同じ温度に制御し、一方において、外側のフォーカスリングを高周波の印加パスの切り替えにより加熱することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室に配されて基板を載置する載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマを用いて、前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体を、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第１の可動導電体により、前記給電体と電気的に接続又は非接続とし、高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第２の可動導電体により電気的に接続又は非接続可能とすることにより高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とする。
【００３１】
第１の可動導電体により第１の中間導電体が給電体と電気的に接続することで、円環状部材の両端が同電位となり、その結果、円環状部材には高周波が印加されず、円環状部材は加熱されない。一方、第２の可動導電体との接続により第１の中間導電体が接地電位となると、円環状部材の両端に高周波が印加され円環状部材は加熱されることになる。それにより処理室のウエハエッジ部のプラズマ密度の分布特性を制御することができる。
【００３２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記第１の中間導電体を接地電位に保持することにより、前記２分割型のフォーカスリングの径方向外側のフォーカスリングを加熱することを特徴とする。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記フォーカスリングの押さえ部材の一端を給電電位とし、他端を接地電位とすることにより、前記フォーカスリングの押さえ部材を加熱することを特徴とする。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０から１５のいずれかに記載のプラズマ分布の制御方法であって、前記第１の可動導電体及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段により電気的に接続することを特徴とする。
【００３７】
多点接触手段（マルチコンタクト）で電気的に接続することにより、給電体と可動導電体との接触抵抗を低減することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成及び作用により、プラズマ密度分布の容易かつ自在な制御が可能となり、プラズマ処理の均一性や歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマ処理装置の構成を示した縦断面図である。
【図２】可動機構が最も下がった状態（第１の状態）を示した図である。
【図３】可動導電体が図２の状態にあるときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示した図である。
【図４】可動機構が最も上がった状態（第２の状態）を示した図である。
【図５】可動導電体が図４の状態にあるときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示した図である。
【図６】本発明の一実施例である多点接触手段（マルチコンタクト）を用いた給電体と可動導電体との接触面を示す縦断面図である。
【図７】本実施の形態におけるプラズマ処理装置の水平方向断面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明に基づくプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４１】
図１に本発明の一実施形態であるプラズマ処理装置の全体の概略構成を示す。このプラズマ処理装置は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等からなる内部を気密に密閉可能な処理室を備えた円筒形のチャンバ１を含んで構成されている。ここでは、下部２周波印加方式の容器結合型プラズマ処理装置として構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１周波印加方式のプラズマ処理装置であってもよい。
【００４２】
チャンバ１の処理室には、被処理基板として例えば半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷ）を支持するサセプタ２が水平に配置されている。サセプタ２は、アルミニウム等の導電性材料からなり、ＲＦ電極を兼ねている。サセプタ２の上面には、ウエハＷを静電吸着力で保持するために、セラミックス等の誘電体からなる静電チャック３が設けられている。静電チャック３の内部には、導電体例えば銅、タングステン等の導電膜からなる内部電極４が埋め込まれている。
【００４３】
静電チャック３は、ウエハＷと接触して熱交換を行うことにより、ウエハＷの温度を調節する熱交換プレートとして用いられる。ウエハＷの外側には、フォーカスリング５が配置される。この実施形態においては、フォーカスリング５は、外側フォーカスリング５ａ及び内側フォーカスリング５ｂと２分割型のものを使用している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、通常のリング形状であってもよい。フォーカスリング５は、ウエハＷに応じて、例えばＳｉ、ＳｉＣ、Ｃ、ＳｉＯ２等の材料からなる。
【００４４】
チャンバ１の側壁と筒状支持部の外壁１８（中間導電体）との間には、環状の排気路６が形成され、底部に排気ポート２６が設けられている。排気ポート２６には、排気管７を介して排気装置８が接続されている。排気装置８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１内のプラズマ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１の側壁の外には、ウエハＷの搬入出口９を開閉するゲートバルブ１０が取り付けられている。
【００４５】
サセプタ２の背面（下面）中心部には、下方に配置されるマッチングユニット１３の出力端子から鉛直上方にまっすぐ延びる円柱形または円筒形の給電体１４の上端が接続されている。下部２周波印加方式で用いられる第１及び第２高周波電源１２ａ、１２ｂは、マッチングユニット１３及び給電体１４を介してサセプタ２に電気的に接続されている。給電体１４は、例えば銅またはアルミニウム等の導体からなる。
【００４６】
第１高周波電源１２ａは、サセプタ２の上方でプラズマの生成に主として寄与する比較的高い周波数、例えば６０ＭＨｚの第１高周波を出力する。一方、第２高周波電源１２ｂは、サセプタ２上のウエハＷへのイオンの引き込みに主として寄与する比較的低い周波数、例えば２ＭＨｚの第２高周波を出力する。マッチングユニット１３には、第１高周波電源１２ａ側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ、チャンバ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための第１の整合器と、第２高周波電源１２ｂ側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための第２の整合器とが収容されている。
【００４７】
静電チャック３は、膜状または板状の誘電体の中にシート状またはメッシュ状の導電体からなる内部電極４を入れたもので、サセプタ２の上面に一体形成または一体固着されている。内部電極４は、チャンバ１の外に配置される直流電源及び給電線（例えば被覆線）に電気的に接続され、直流電源より印加される直流電圧により、クーロン力でウエハＷを静電チャック３に吸着保持することができる。
【００４８】
チャンバ１の天井部には、サセプタ２と平行に向かい合ってシャワーヘッドが設けられている。このシャワーヘッドは、上部電極２０を兼ねており、上部電極２０は、電極板２１と、この電極板２１を上から着脱可能に支持する電極支持体２７とを有する。電極支持体２７の内部には、ガス室２８が設けられ、このガス室２８からサセプタ２側に貫通する多数のガス噴出孔２２が電極支持体２７及び電極板２１に形成されている。電極板２１とサセプタ２との間の空間がプラズマ生成空間ないし処理空間となる。ガス室２８の上部に設けられるガス導入口２８ａには、処理ガス供給部２９からのガス供給管２３が接続されている。なお、電極板２１は、例えばＳiやＳiＣからなり、電極支持体２７は、例えばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。
【００４９】
このプラズマ処理装置における主たる特徴は、絶縁体で支えられた２つの可動導電体１７、１９が、ウエハＷにプラズマ処理を施す処理室と隔離されているところにある。これにより、たとえ可動導電体１７、１９の作動により極めて微細な塵埃が発生したとしても、それらが処理室に入り汚染を生じさせることはない。可動導電体１７は、最も下がった位置で給電体１４及び中間導電体１６と電気的に接続する。一方において、中間導電体１８は接地（アース）されている。また、可動機構１５により、可動導電体１７が最も上がった位置では、可動導電体１９が中間導電体１６と電気的に接続することになる。それにより、中間導電体１６は接地電位となる。このように、可動機構１５により中間導電体１６をどの電位の部材と電気的に接続あるいは非接続とするかにより、高周波の印加パスを自在に切り替えることができる。ここで、可動導電体１７、１９及び可動機構１５を備えた機構が可動給電機構３０である。
【００５０】
この可動給電機構３０の詳細を示したのが図２及び図４である。図２は、可動機構１５が最も下がった状態（第１の状態）を示した図であり、図４は、可動機構１５が最も上がったときの状態（第２の状態）を示した図である。図２において、サセプタ２の下面には給電体１４が電気的に接続されている。また、サセプタ２の下の空間内には、入れ子構造で可動導電体１７、可動導電体１９が設けられている。それらは可動機構１５により上下（軸方向）に移動可能な構造となっている。給電体１４と中間導電体１６とは、可動導電体１７を介して電気的な抵抗が出来るだけ少ないように接続することが好ましい。
【００５１】
中間導電体１６は、例えばプラズマ処理装置のチャンバ１を構成する内壁や円環状部材を支持する中間支持体である。また、中間導電体１８は、例えば円筒支持部の外壁である。なお、中間導電体１８を接地電位に保持しておくことは好ましい。
【００５２】
図６は、給電体１４、中間導電体１６、１８と可動導電体１７、１９との接触状態を示した図である。図６（ａ）において、可動導電体１７は、例えば銅またはアルミニウムからなり、給電体１４の外周を環状に囲む中心円筒部１７ａと、この中心円筒部１７ａから半径方向外側に水平に延びる中心ラジアル部１７ｂとを有する。中心円筒部１７ａの外表面が、給電体１４との接触抵抗を低減するためにマルチコンタクト２４で覆われていることは好ましい。
【００５３】
可動導電体１７の中心円筒部１７ａは、給電体１４に沿って鉛直方向に移動可能な構造となっている。また、中心ラジアル部１７ｂも、一定の大きさを有するマルチコンタクト２４で覆われており、中間導電体１６の上面あるいはサセプタ２の下面と一定の間隔を保ち、マルチコンタクト２４で電気的に接続される構造となっている。
【００５４】
図６（ｂ）において、可動導電体１９は、例えば銅またはアルミニウムからなり、中間導電体１８の内周を環状に囲むとともに水平にも延びた形状となっている。可動導電体１９の一部が、一定の大きさを有するマルチコンタクト２４で覆われており、可動導電体１９の外表面と中間導電体１８の内周面とは、一定の間隔を保ちながらマルチコンタクト２４で電気的に接続される構造となっている。また、中間導電体１６の下面と一定の間隔を保ち、マルチコンタクト２４により電気的に接続される構造となっている。
【００５５】
可動機構１５は、例えば、回転駆動力を発生する電気モータと、この電気モータの回転駆動力を鉛直方向の直進駆動力に変換する運動変換機構とを有しており、運動変換機構の直進移動部が可動導電体１７の中心円筒部１７ａ及び可動導電体１９の下面に結合している。
【００５６】
図３は、可動導電体１７、１９が、図２に示すような第１の状態であるときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示した図である。
【００５７】
このような状態の場合においては、可動導電体１７により中間導電体１６が高周波電源１２ａ又は１２ｂと接続されることで、フォーカスリング５の両端は同電位となり高周波は流れず、そのためフォーカスリング５は加熱されない。すなわち、第１高周波電源１２ａ又は１２ｂからの高周波は、給電体１４を介してサセプタ２に全部供給されるのではなく、その一部は、給電体１４から高周波バイパス路に分岐して中間導電体１６に供給されることになる。
【００５８】
図４は、可動導電体１７、１９が最も上がった状態（第２の状態）の場合の図である。第２の状態とは、可動機構１５による昇降駆動によって、可動導電体１７の中心ラジアル部１７ｂがサセプタ２の下面と接続され、可動導電体１９が中間導電体１６の下面と接続される状態をいう。この状態の場合、可動導電体１９は、中間導電体１８と電気的に接続しているとともに、中間導電体１６とも電気的に接続している。そのため中間導電体１６の電位は接地電位となる。
【００５９】
この実施形態においては、外側フォーカスリング５ａ及び内側フォーカスリング５ｂの２分割型のフォーカスリングを使用している。その結果、外側フォーカスリング５ａの半径方向で外側端の電位は接地電位となる。一方、外側フォーカスリング５ａの他の一端（半径方向で内側端）は給電側の電位となる（静電チャック３と同電位となる）。その結果、外側フォーカスリング５ａの両端には高周波が印加され、外側フォーカスリング５ａは加熱されることになる。なお、内側フォーカスリング５ｂには高周波は印加されず、サセプタ２の温度とほぼ同じ温度に調節される。
【００６０】
図５に、可動導電体１７、１９を第２の状態（可動機構１５が最も上がった位置）に切り替えたときの２周波給電機構の等価回路を模式的に示す。
【００６１】
この場合、可動導電体１７はサセプタ２と、可動導電体１９は中間導電体１６と電気的に接続することになる。可動導電体１９を介して接続した中間導電体１６は、接地電位となるため、高周波電源１２ａ又は１２ｂからの高周波が給電体１４を介してサセプタ２に全部供給され、外側フォーカスリング５ａの両端に高周波が印加される。このため、外側フォーカスリング５ａは加熱される。
【００６２】
図７は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の水平方向の断面を示した図である。チャンバ１の外壁である中間導電体１８の半径方向内側には中間導電体１６が配置されている。
【００６３】
チャンバ１の中心部には給電体１４が配置されている。この給電体１４に軸方向に接しながら上下する可動導電体１７が、中心から放射状に３つの部分からなる形状で形成されている。なお、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、可動導電体１７を４枚以上の分割板で形成してもよく、また分割板ではなく、円板にチラーホースなどを通す穴を開け、この穴を利用するような形態であってもよい。
【００６４】
可動導電体１７の端部が重なるようにして可動導電体１９が設けられている。可動導電体１９は、中間導電体１８と電気的に接するように構成されるとともに、軸方向（上下方向）に可動でき、最も上がった状態では中間導電体１６と電気的に接続する構造となっている。
【００６５】
可動導電体１７、１９の昇降機構の制御、及びこのプラズマ処理装置内の各部、例えば排気装置８、高周波電源１２ａ、１２ｂ、処理ガス供給部２９等の個々の動作及び装置全体の動作（シーケンス）は、例えばマイクロコンピュータからなる制御部（図示せず）によって制御される。
【００６６】
以上、本発明の好適な一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決してなく、種々の変形が可能である。特に、可動給電機構３０の構成については装置内の他の機構と最適に組み合わせられるように種々の選択・変形を行うことができる。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１ チャンバ
２ サセプタ（ＲＦ電極）
３ 静電チャック（ＥＳＣ）
４ 内部電極
５ フォーカスリング
５ａ 外側フォーカスリング
５ｂ 内側フォーカスリング
６ 排気路
７ 排気管
８ 排気装置
９ ウエハの搬入出口
１０ ゲートバルブ
１１ 押さえ部材
１２ａ 第１高周波電源
１２ｂ 第２高周波電源
１３ マッチングユニット
１４ 給電体
１５ 可動機構
１６ 中間導電体
１７ 可動導電体
１８ 筒状支持部の外壁（中間導電体）
１９ 可動導電体
２０ 上部電極
２１ 電極板
２２ ガス噴出孔
２３ ガス導入管
２４ マルチコンタクト
２６ 排気ポート
２７ 電極支持体
２８ ガス室
２８ａ ガス導入口
２９ 処理ガス供給部
３０ 可動給電機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室で基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体と、前記給電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第１の可動導電体を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第２の可動導電体を備えた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】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記給電体に沿って軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、絶縁部材により電気的に分離された一体構造であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とを一体として可動せしめる可動機構を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１の可動導電体、及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室に配されて基板を載置する載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマを用いて、前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるプラズマ分布の制御方法であって、
前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体を、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第１の可動導電体により、前記給電体と電気的に接続又は非接続とし、高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とするプラズマ分布の制御方法。
【請求項１１】
前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第２の可動導電体により電気的に接続又は非接続可能とすることにより高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１２】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１３】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１４】
前記第１の中間導電体を接地電位に保持することにより、前記２分割型のフォーカスリングの径方向外側のフォーカスリングを加熱することを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１５】
前記フォーカスリングの押さえ部材の一端を給電電位とし、他端を接地電位とすることにより、前記フォーカスリングの押さえ部材を加熱することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１６】
前記第１の可動導電体及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段により電気的に接続することを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１】
内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室で基板を載置するとともに下部電極を兼ねた載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記下部電極に対向してその上方に配置される上部電極と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマにより前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体と、前記給電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第１の可動導電体を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを電気的に接続又は非接続可能とする第２の可動導電体を備えた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】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、前記給電体に沿って軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とが、絶縁部材により電気的に分離された一体構造であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の可動導電体と前記第２の可動導電体とを一体として可動せしめる可動機構を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１の可動導電体、及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
内部が真空に保持可能な処理室を含む処理容器と、該処理室に配されて基板を載置する載置台と、前記基板の周縁を囲むように配され、前記載置台により一端が支持され、他端が前記処理容器の構成部材で支持された円環状部材と、前記載置台に高周波電力を供給する給電体とを備え、前記処理室で発生するプラズマを用いて、前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置におけるプラズマ分布の制御方法であって、
前記円環状部材の中間を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在する第１の中間導電体を、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第１の可動導電体により、前記給電体と電気的に接続又は非接続とし、高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とするプラズマ分布の制御方法。
【請求項１１】
前記円環状部材の他端を支持する前記処理容器の構成部材であって、前記処理室外に延在し接地電位に保持された第２の中間導電体と、前記第１の中間導電体とを、前記処理室外にあって前記処理容器内に設けた第２の可動導電体により電気的に接続又は非接続可能とすることにより高周波のパスを切り替え、前記処理室で発生するプラズマの分布を制御することを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１２】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向内側の円環状部材が２分割型のフォーカスリングであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１３】
前記円環状部材が２つの部材からなり、前記円環状部材の中間から径方向外側の円環状部材がフォーカスリングの押さえ部材であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１４】
前記第１の中間導電体を接地電位に保持することにより、前記２分割型のフォーカスリングの径方向外側のフォーカスリングを加熱することを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１５】
前記フォーカスリングの押さえ部材の一端を給電電位とし、他端を接地電位とすることにより、前記フォーカスリングの押さえ部材を加熱することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ分布の制御方法。
【請求項１６】
前記第１の可動導電体及び／又は前記第２の可動導電体が、多点接触手段により電気的に接続することを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載のプラズマ分布の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１６５７９８（Ｐ２０１０−１６５７９８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０００（Ｐ２００９−６０００）
【出願日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１４日（２００９．１．１４）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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