特開 2023-88520 プラズマエッチング処理装置及び上部電極

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023088520

(43)【公開日】2023-06-27

(54)【発明の名称】プラズマエッチング処理装置及び上部電極

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230620BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20230620BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101B

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021203304

(22)【出願日】2021-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 一光

(72)【発明者】

【氏名】花岡 秀敏

(72)【発明者】

【氏名】加藤 智也

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB05

2G084CC12

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD21

2G084DD23

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF15

5F004AA16

5F004BA06

5F004BA09

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB28

5F004CA02

5F004CA03

5F004CA06

5F004DA00

5F004DA15

5F004DA26

5F004DB01

5F004DB02

5F004DB03

5F004DB07

5F004EB01

(57)【要約】

【課題】グローバルチルティングを抑制することができるプラズマエッチング処理装置及び上部電極を提供する。
【解決手段】プラズマエッチング処理装置は、プラズマエッチングチャンバと、プラズマエッチングチャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成された基板支持部と、基板支持部と対向する上部電極とを備え、上部電極は、第１の厚さのセンター領域と、上部電極の半径方向において、センター領域との接続部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である、第１の厚さ以上である第２の厚さのミドル領域と、半径方向において、ミドル領域との接続部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である、第２の厚さより厚い第３の厚さのエッジ領域と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマエッチングチャンバと、
前記プラズマエッチングチャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成された基板支持部と、
前記基板支持部と対向する上部電極とを備え、
前記上部電極は、
第１の厚さのセンター領域と、
前記上部電極の半径方向において、前記センター領域との接続部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、前記第１の厚さ以上である第２の厚さのミドル領域と、
前記半径方向において、前記ミドル領域との接続部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、前記第２の厚さより厚い第３の厚さのエッジ領域と、
を有するプラズマエッチング処理装置。

【請求項2】

前記センター領域は、内周部と外周部とを有し、前記内周部の平面部の厚さが前記外周部の平面部の厚さよりも厚く、前記半径方向において、前記内周部の前記平面部と前記外周部の前記平面部との接続部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、
請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項3】

前記センター領域は、内周部と外周部とを有し、前記内周部の平面部の厚さが前記外周部の厚さよりも厚く、前記半径方向において、前記外周部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、
請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項4】

前記センター領域は、リング状の凸部を備える内周部と、外周部と有し、前記凸部の平面部の厚さが前記外周部の平面部の厚さよりも厚く、前記半径方向において、前記凸部の前記平面部と前記外周部の前記平面部との接続部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、
請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項5】

前記センター領域は、リング状の凸部を備える内周部と、外周部と有し、前記凸部の平面部の厚さが前記外周部の厚さよりも厚く、前記半径方向において、前記外周部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、
請求項１に記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項6】

前記エッジ領域の前記第３の厚さは、前記センター領域の最も厚い領域よりも厚い、
請求項２～５のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項7】

前記ミドル領域は、前記センター領域との接続部から、前記エッジ領域との接続部までがテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、
請求項１～６のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項8】

前記ミドル領域は、厚さの異なる平面部を複数有し、前記平面部間がテーパ形状で接続され、前記テーパ形状の端部が線状である、
請求項１～６のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項9】

前記エッジ領域は、内周側の端部が前記エッジリングの内径よりも外側になるように形成される、
請求項１～８のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項10】

前記エッジ領域は、前記エッジリングの外径よりも外側になるように形成される、
請求項１～８のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項11】

前記エッジ領域は、最外周部に平面部を有する、
請求項９または１０に記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項12】

前記上部電極の内部には、前記センター領域、前記ミドル領域及び前記エッジ領域にわたって、プロセスガスの流路が形成される、
請求項１～１１のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項13】

前記上部電極は、シリコン又は炭化シリコンで形成される、
請求項１～１２のいずれか１つに記載のプラズマエッチング処理装置。

【請求項14】

プラズマエッチング処理装置に用いる上部電極であって、
第１の厚さのセンター領域と、
前記上部電極の半径方向において、前記センター領域との接続部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、前記第１の厚さ以上である第２の厚さのミドル領域と、
前記半径方向において、前記ミドル領域との接続部がテーパ形状であり、前記テーパ形状の端部が線状である、前記第２の厚さより厚い第３の厚さのエッジ領域と、
を有する上部電極。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラズマエッチング処理装置及び上部電極に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマエッチング処理装置では、基板（以下、ウェハともいう。）を支持する基板支持面においてプラズマシースの厚みが不均一となる場合がある。このため、電界の向きが基板と垂直にならずにイオンの軌道が傾き、エッチングホールが斜めに傾くチルティングが発生する。チルティングは、エッジリングの消耗により、基板のエッジ領域のプラズマシースが変動することで発生することが知られている。この様なチルティングを抑制するために、基板周辺部のインピーダンスを調整するための可動部を設けることが提案されている（特許文献１）。また、エッジリングのポテンシャルを調整するために、バイアス電圧を印加することが提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２５６３７号公報

【特許文献2】特開２０２１－６８８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、グローバルチルティングを抑制することができるプラズマエッチング処理装置及び上部電極を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によるプラズマエッチング処理装置は、プラズマエッチングチャンバと、プラズマエッチングチャンバ内で基板及びエッジリングを支持するように構成された基板支持部と、基板支持部と対向する上部電極とを備え、上部電極は、第１の厚さのセンター領域と、上部電極の半径方向において、センター領域との接続部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である、第１の厚さ以上である第２の厚さのミドル領域と、半径方向において、ミドル領域との接続部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である、第２の厚さより厚い第３の厚さのエッジ領域と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、グローバルチルティングを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態における処理対象の基板の構造の一例を示す図である。

【図3】図３は、チルティングの一例を示す図である。

【図4】図４は、グローバルチルティングと改善策の一例を示す図である。

【図5】図５は、上部電極のテーパ形状によるチルティングへの影響の一例を示す図である。

【図6】図６は、上部電極のテーパ形状によるチルティングへの影響の一例を示す図である。

【図7】図７は、本実施形態における上部電極の断面の一例を示す図である。

【図8】図８は、上部電極のセンター領域の形状のバリエーションの一例を示す図である。

【図9】図９は、外周部に平面部があるセンター領域の各形状と第１のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。

【図10】図１０は、外周部に平面部がないセンター領域の各形状と第１のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。

【図11】図１１は、外周部に平面部があるセンター領域の各形状と第２のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。

【図12】図１２は、外周部に平面部がないセンター領域の各形状と第２のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。

【図13】図１３は、外周部に平面部があるセンター領域の各形状と第３のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。

【図14】図１４は、外周部に平面部がないセンター領域の各形状と第３のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、開示するプラズマエッチング処理装置及び上部電極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、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。

【0009】

近年、デバイスの微細化が進むことで、プラズマエッチングによる穴経が小さく、かつ、穴の深さも深くなってきている。このため、プラズマエッチングの精度も、より高精度が必要になってきている。そこで、基板のエッジ領域のチルティングだけでなく、基板の半径方向におけるセンター領域、ミドル領域及びエッジ領域それぞれにおけるチルティングの方向にバラツキが生じる、いわゆるグローバルチルティングが問題となっている。グローバルチルティングは、プラズマシースの厚みの分布が不均一となることで発生すると考えられる。そこで、プラズマシースの厚みの分布を平坦（均一）にすることで、グローバルチルティングを抑制することが期待されている。

【0010】

［プラズマ処理システムの構成］
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。図１に示すように、プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマエッチング処理装置の一例である。容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、シールドリング１２とともに、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマエッチングチャンバの一例である。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。

【0011】

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0012】

一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。

【0013】

リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

【0014】

また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

【0015】

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。シャワーヘッド１３は、上部電極として、例えば、シリコン（Ｓｉ）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）で形成される。また、以下の説明では、上部電極として機能するシャワーヘッド１３について詳細に説明する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

【0016】

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

【0017】

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

【0018】

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。

【0019】

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

【0020】

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。

【0021】

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

【0022】

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

【0023】

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

【0024】

［グローバルチルティング］
次に、図２から図４を用いてグローバルチルティングについて説明する。図２は、本実施形態における処理対象の基板の構造の一例を示す図である。図２に示すように、処理対象の基板Ｗは、例えば、シリコン基板５０上に、シリコン酸化膜５１と、シリコン窒化膜５２と、ポリシリコン膜５３とが形成されている。基板Ｗには、エッチング処理にてエッチングホールである穴５４が形成される。この様なエッチング処理のプロセス条件としては、例えば、下部電極に、プラズマソースとして４０ＭＨｚのＲＦ電力を１０００～６０００Ｗ供給し、バイアスとして、２００～６００ｋＨｚ、２０００～９０００ＶのＤＣパルスを供給する。また、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力は、８～２０ｍＴｏｒｒとし、プロセスガスとして、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＮＦ３、Ｏ２といったガスが供給される。

【0025】

図３は、チルティングの一例を示す図である。図３に示すように、基板Ｗの場所によっては、穴５４が斜めに傾くチルティングが発生する場合がある。例えば、穴５４ａで示す基板の中心側（Ｃｅｎｔｅｒ）に傾くインナーチルト５５や、穴５４ｂで示す基板の端部側（Ｅｄｇｅ）側に傾くアウターチルト５６が発生する。グローバルチルティングは、基板Ｗの半径方向におけるセンター領域、ミドル領域及びエッジ領域それぞれにおいて、インナーチルト５５やアウターチルト５６が発生している状態である。

【0026】

図４は、グローバルチルティングと改善策の一例を示す図である。図４に示す状態６０では、プラズマシースの厚み分布に対応する、所定の電位をイメージする線である電位６１が、基板Ｗに対して平行となっておらず、イオンの進行方向６２が、基板Ｗに対して垂直となっていない。このため、状態６０では、イオンの進行方向６２に応じてグローバルチルティングが発生する。これに対し、状態６３では、上部電極であるシャワーヘッド１３のプラズマに接する下面の形状を変更することで、電子密度が高くなる領域６４を生成する。領域６４により、プラズマシースの厚み分布に対応する、所定の電位をイメージする線である電位６５を平坦にすることで、イオンの進行方向６６を基板Ｗに対して垂直とする。これにより、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0027】

［上部電極の形状変更による影響］
続いて、図５及び図６を用いて上部電極の形状変更によるチルティングへの影響について説明する。図５は、上部電極のテーパ形状によるチルティングへの影響の一例を示す図である。図５では、上部電極であるシャワーヘッド１３の周縁部近傍にテーパ形状を設けた場合におけるチルティングへの影響を示す。シャワーヘッド１３ｄは、基板Ｗの中心から端部までに対向する領域を平面とし、リングアセンブリ１１２に対向する領域から外縁部にかけてを、シャワーヘッド１３ｄとリングアセンブリ１１２との距離が短くなるようにテーパ形状を設けたものである。グラフ６７は、チルティングの量を表しており、縦軸の０より上側がアウターチルトに対応し、縦軸の０より下側がインナーチルトに対応する。グラフ６７中、「Taper1」で表すグラフは、シャワーヘッド１３ｄを用いた場合の実験結果である。また、グラフ６７中、「Reference」で表すグラフは、従前の中心から外縁部まで平面であるシャワーヘッドを用いた場合の実験結果である。２つのグラフを比較すると、基板Ｗの中心から１２０ｍｍ付近において、矢印６７ａで示すように、シャワーヘッド１３ｄを用いた場合、アウターチルトからインナーチルトへと変化している。

【0028】

図６は、上部電極のテーパ形状によるチルティングへの影響の一例を示す図である。図６に示すシャワーヘッド１３ｅは、基板Ｗの中心から１４０ｍｍ付近までに対向する領域を平面とし、基板Ｗの１４０ｍｍ付近に対向する領域から外縁部にかけてを、シャワーヘッド１３ｅとリングアセンブリ１１２との距離が短くなるようにテーパ形状を設けたものである。つまり、シャワーヘッド１３ｅは、シャワーヘッド１３ｄよりもテーパ形状が中心に近い部分に位置している。グラフ６８は、チルティングの量を表しており、縦軸の０より上側がアウターチルトに対応し、縦軸の０より下側がインナーチルトに対応する。グラフ６８中、「Taper2」で表すグラフは、シャワーヘッド１３ｅを用いた場合の実験結果である。また、グラフ６７中、「Reference」で表すグラフは、従前の中心から外縁部まで平面であるシャワーヘッドを用いた場合の実験結果である。２つのグラフを比較すると、基板Ｗの中心からの距離が３０ｍｍ～１１０ｍｍ付近については、矢印６８ａ，６８ｂで示すように、シャワーヘッド１３ｅを用いた場合、アウターチルトを抑制できている。一方、基板Ｗの中心からの距離が１３５ｍｍ付近では、矢印６８ｃで示すように、シャワーヘッド１３ｅを用いた場合、インナーチルト傾向であったものがアウターチルトへと変化している。

【0029】

グラフ６７，６８より、上部電極であるシャワーヘッド１３ｄのエッジ領域を１段厚くするだけだと、基板Ｗのミドル領域のチルティングは抑制できるが、逆に基板Ｗのエッジ領域（外縁部）のチルティングの角度が悪化してしまうことがわかる。そこで、本実施形態では、シャワーヘッド１３のミドル領域からエッジ領域にかけて２段以上に段階的に厚くすることで、ミドル領域及びエッジ領域のグローバルチルティングを抑制する。

【0030】

［上部電極の形状の詳細］
次に、図７から図１４を用いて上部電極であるシャワーヘッド１３の形状の詳細について説明する。以下のシャワーヘッド１３の形状の説明においては、シャワーヘッド１３の中心を通る断面における形状にて説明する。また、シャワーヘッド１３は、その中心で線対称の構造であるため、特に記載のない限り、右半分を図示している。図７は、本実施形態における上部電極の断面の一例を示す図である。図７に示すように、本実施形態では、シャワーヘッド１３のプラズマに接する下面について、中心側から順に、センター領域１３１、ミドル領域１３２及びエッジ領域１３３と定義する。また、図７から図１４では、ガス拡散室１３ｂ及びガス導入口１３ｃの図示を省略しているが、センター領域１３１、ミドル領域１３２及びエッジ領域１３３には、ガス拡散室１３ｂ及びガス導入口１３ｃが設けられている。シャワーヘッド１３では、ミドル領域１３２及びエッジ領域１３３を順に厚くすることで、グローバルチルティングを抑制している。なお、センター領域１３１、ミドル領域１３２及びエッジ領域１３３におけるテーパ形状の角度（斜面の角度）、テーパ形状の起点及び終点等の寸法は、プロセス条件に応じて最適化される。

【0031】

図８は、上部電極のセンター領域の形状のバリエーションの一例を示す図である。図８では、センター領域１３１の形状のバリエーションについて説明する。なお、図８においては、シャワーヘッド１３の中心から左右両側を図示している。センター領域１３１ａは、センター領域１３１が平坦（Ｆｌａｔ）である場合である。なお、以下の説明では、平坦であるセンター領域１３１ａのシャワーヘッド１３の厚さを第１の厚さとして説明する。また、センター領域１３１ａ～１３１ｃに示すように、センター領域１３１の厚さを変更することで、基板Ｗの中心部におけるグローバルチルティングを調整可能としている。

【0032】

センター領域１３１ｂは、中心部分が下側（プラズマに接する側）に凸となった形状である。センター領域１３１ｂは、内周部１３４と外周部１３５とを有する。内周部１３４は、凸形状の頂部であり平面となっている。外周部１３５は、接続部１３５ａと平面部１３５ｂとを有する。平面部１３５ｂの厚さは、内周部１３４より薄く、第１の厚さとなっており、テーパ形状の接続部１３５ａを介して内周部１３４と接続されている。つまり、内周部１３４の平面部の厚さは、外周部１３５の平面部１３５ｂの厚さよりも厚い。また、シャワーヘッド１３の半径方向において、内周部１３４と平面部１３５ｂとを接続する接続部１３５ａがテーパ形状となっている。さらに、内周部１３４と接続部１３５ａとの境界、及び、接続部１３５ａと平面部１３５ｂとの境界は、テーパ形状の端部であり、シャワーヘッド１３を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。なお、ここでの線状とは、面同士が直線的に交差していることを表す。面同士が曲面で交差する場合に比べて、加工寸法の管理が容易になり加工コストを抑えることができる。また、センター領域１３１ｂのバリエーションとして、外周部１３５に平面部１３５ｂを設けず、外周部１３５全体をテーパ形状の接続部１３５ａとしてもよい。

【0033】

センター領域１３１ｃは、センター領域１３１ｂの凸部分の中心に凹部を設けた形状、つまり、リング状の凸部を設けた形状である。センター領域１３１ｃは、内周部１３６と外周部１３７とを有する。内周部１３６は、リング状の凸形状の頂部である平面部１３６ａと、中心の凹部１３６ｂとを有する。外周部１３７は、接続部１３７ａと平面部１３７ｂとを有する。平面部１３７ｂの厚さは、内周部１３６の平面部１３６ａより薄く、第１の厚さとなっており、テーパ形状の接続部１３７ａを介して内周部１３６と接続されている。つまり、内周部１３６の平面部１３６ａの厚さは、外周部１３７の平面部１３７ｂの厚さよりも厚い。また、シャワーヘッド１３の半径方向において、平面部１３６ａと平面部１３７ｂとを接続する接続部１３７ａがテーパ形状である。さらに、平面部１３６ａと接続部１３７ａとの境界、及び、接続部１３７ａと平面部１３７ｂとの境界は、テーパ形状の端部であり、シャワーヘッド１３を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。同様に、平面部１３６ａと凹部１３６ｂとの境界、及び、凹部１３６ｂの底部平面とテーパ形状との境界も、シャワーヘッド１３を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。また、センター領域１３１ｃのバリエーションとして、外周部１３７に平面部１３７ｂを設けず、外周部１３７全体をテーパ形状の接続部１３７ａとしてもよい。

【0034】

図９は、外周部に平面部があるセンター領域の各形状と第１のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。図９では、センター領域１３１ａと第１のミドル領域１３２－１との組み合わせをシャワーヘッド７０として示している。また、センター領域１３１ｂと第１のミドル領域１３２－１との組み合わせをシャワーヘッド７１として示している。また、センター領域１３１ｃと第１のミドル領域１３２－１との組み合わせをシャワーヘッド７２として示している。なお、シャワーヘッド７０～７２は、シャワーヘッド１３のバリエーションの一例である。

【0035】

第１のミドル領域１３２－１は、センター領域１３１ａ～１３１ｃとの接続部１３２ａと、平面部１３２ｂとを有する。平面部１３２ｂは、センター領域１３１ａ、センター領域１３１ｂの平面部１３５ｂ、及び、センター領域１３１ｃの平面部１３７ｂよりも厚くなっており、テーパ形状の接続部１３２ａを介してセンター領域１３１ａ～１３１ｃと接続されている。また、センター領域１３１ａ～１３１ｃと接続部１３２ａとの境界、及び、接続部１３２ａと平面部１３２ｂとの境界は、テーパ形状の端部であり、シャワーヘッド７０～７２を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。同様に、平面部１３２ｂとエッジ領域１３３との境界も、シャワーヘッド７０～７２を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。また、平面部１３２ｂの厚さは、第２の厚さの一例であり、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さとは、差分７３の差を有する。なお、第２の厚さは、例えば、シャワーヘッド７２に示すように、センター領域１３１ｃの凸部（平面部１３６ａ）の厚さと同じ厚さとすることができる。

【0036】

また、シャワーヘッド７０～７２では、半径方向において、第１のミドル領域１３２－１の外周側にエッジ領域１３３を有する。エッジ領域１３３は、例えば外周側に向かって厚くなるようなテーパ形状である。エッジ領域１３３の最も厚い部分、例えば最外周部の厚さは、第３の厚さの一例であり、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さとは、差分７４の差を有する。また、差分７３と差分７４とを比較すると、差分７４の方が大きくなる。つまり、シャワーヘッド７２の例では、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１ａ～１３１ｃの最も厚い領域よりも厚くなる。なお、シャワーヘッド７１についても、シャワーヘッド７２と同様の厚さの関係を有する。また、図１のシャワーヘッド１３に示すように、エッジ領域１３３は、内周側の端部（ミドル領域１３２との接続部）がエッジリング（リングアセンブリ１１２）の内径よりも外側になるように形成される。また、エッジ領域１３３は、エッジリング（リングアセンブリ１１２）の外径よりも外側になるように形成されてもよい。さらに、エッジ領域１３３は、最外周部に平面部を有するようにしてもよい。

【0037】

図１０は、外周部に平面部がないセンター領域の各形状と第１のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。図１０に示すシャワーヘッド７５，７６は、図９に示すシャワーヘッド７１，７２に対して、センター領域１３１ｂ，１３１ｃをセンター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１に変更したバリエーションの一例である。センター領域１３１ｂ１は、センター領域１３１ｂの外周部１３５に平面部１３５ｂを設けず、外周部１３５全体をテーパ形状の接続部１３８としたものである。センター領域１３１ｃ１は、センター領域１３１ｃの外周部１３７に平面部１３７ｂを設けず、外周部１３７全体をテーパ形状の接続部１３８としたものである。なお、接続部１３８と、第１のミドル領域１３２－１の接続部１３２ａとの間には、加工時の制約による若干の平面部があってもよい。

【0038】

シャワーヘッド７５，７６では、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の接続部１３８と、第１のミドル領域１３２－１の接続部１３２ａとの境界は、両側のテーパ形状の端部であり、シャワーヘッド７５，７６を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。また、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さは、当該境界における厚さである。また、平面部１３２ｂの厚さは、第２の厚さの一例であり、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さとは、差分７７の差を有する。なお、第２の厚さは、例えば、シャワーヘッド７６に示すように、センター領域１３１ｃ１の凸部（平面部１３６ａ）の厚さと同じ厚さとすることができる。

【0039】

また、シャワーヘッド７５，７６では、半径方向において、第１のミドル領域１３２－１の外周側に、シャワーヘッド７０～７２と同様のエッジ領域１３３を有する。エッジ領域１３３の最も厚い部分、例えば最外周部の厚さは、第３の厚さの一例であり、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さとは、差分７８の差を有する。また、差分７７と差分７８とを比較すると、差分７８の方が大きくなる。つまり、シャワーヘッド７６の例では、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の最も厚い領域よりも厚くなる。なお、シャワーヘッド７５についても、シャワーヘッド７６と同様の厚さの関係を有する。シャワーヘッド７０～７２，７５，７６に示すように、プラズマと接する領域（面）の形状を調整し、プラズマシースの厚みの分布を平坦（均一）にすることで、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0040】

図１１は、外周部に平面部があるセンター領域の各形状と第２のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。図１１では、センター領域１３１ａと第２のミドル領域１３２－２との組み合わせをシャワーヘッド８０として示している。また、センター領域１３１ｂと第２のミドル領域１３２－２との組み合わせをシャワーヘッド８１として示している。また、センター領域１３１ｃと第２のミドル領域１３２－２との組み合わせをシャワーヘッド８２として示している。なお、シャワーヘッド８０～８２は、シャワーヘッド１３のバリエーションの一例である。

【0041】

第２のミドル領域１３２－２は、センター領域１３１ａ～１３１ｃとの接続部から、エッジ領域１３３との接続部までが、外周側の厚さが厚くなるようなテーパ形状である。センター領域１３１ａ～１３１ｃと第２のミドル領域１３２－２との境界、及び、第２のミドル領域１３２－２とエッジ領域１３３との境界は、テーパ形状の端部であり、シャワーヘッド８０～８２を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。第２のミドル領域１３２－２のエッジ領域１３３との接続部の厚さは、第２の厚さの一例であり、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さとは、差分８３の差を有する。なお、第２の厚さは、例えば、シャワーヘッド８２に示すように、センター領域１３１ｃの凸部（平面部１３６ａ）の厚さと同じ厚さとすることができる。

【0042】

また、シャワーヘッド８０～８２では、半径方向において、第２のミドル領域１３２－２の外周側にエッジ領域１３３を有する。エッジ領域１３３は、例えば外周側に向かって厚くなるようなテーパ形状である。エッジ領域１３３の最も厚い部分、例えば最外周部の厚さは、第３の厚さの一例であり、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さとは、差分８４の差を有する。また、差分８３と差分８４とを比較すると、差分８４の方が大きくなる。つまり、シャワーヘッド８２の例では、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１ａ～１３１ｃの最も厚い領域よりも厚くなる。なお、シャワーヘッド８１についても、シャワーヘッド８２と同様の厚さの関係を有する。

【0043】

図１２は、外周部に平面部がないセンター領域の各形状と第２のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。図１２に示すシャワーヘッド８５，８６は、図１１に示すシャワーヘッド８１，８２に対して、センター領域１３１ｂ，１３１ｃを、図１０に示すセンター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１に変更したバリエーションの一例である。

【0044】

シャワーヘッド８５，８６では、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の接続部１３８と、第２のミドル領域１３２－２との境界は、両側のテーパ形状の端部であり、シャワーヘッド８５，８６を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。なお、接続部１３８と、第２のミドル領域１３２－２との間には、加工時の制約による若干の平面部があってもよい。また、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さは、当該境界における厚さである。また、第２のミドル領域１３２－２とエッジ領域１３３との接続部の厚さは、第２の厚さの一例であり、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さとは、差分８７の差を有する。なお、第２の厚さは、例えば、シャワーヘッド８６に示すように、センター領域１３１ｃ１の凸部（平面部１３６ａ）の厚さと同じ厚さとすることができる。

【0045】

また、シャワーヘッド８５，８６では、半径方向において、第２のミドル領域１３２－２の外周側に、シャワーヘッド８０～８２と同様のエッジ領域１３３を有する。エッジ領域１３３の最も厚い部分、例えば最外周部の厚さは、第３の厚さの一例であり、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さとは、差分８８の差を有する。また、差分８７と差分８８とを比較すると、差分８８の方が大きくなる。つまり、シャワーヘッド８６の例では、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の最も厚い領域よりも厚くなる。なお、シャワーヘッド８５についても、シャワーヘッド８６と同様の厚さの関係を有する。このように、シャワーヘッド８０～８２，８５，８６に示すような形状としても、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0046】

図１３は、外周部に平面部があるセンター領域の各形状と第３のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。図１３では、センター領域１３１ａと第３のミドル領域１３２－３との組み合わせをシャワーヘッド９０として示している。また、センター領域１３１ｂと第３のミドル領域１３２－３との組み合わせをシャワーヘッド９１として示している。また、センター領域１３１ｃと第３のミドル領域１３２－３との組み合わせをシャワーヘッド９２として示している。なお、シャワーヘッド９０～９２は、シャワーヘッド１３のバリエーションの一例である。

【0047】

第３のミドル領域１３２－３は、テーパ形状の接続部と平面部とを組み合わせた領域１３２ｃ～１３２ｅを有する。領域１３２ｃ～１３２ｅは、内周側から順に、領域１３２ｃ、領域１３２ｄ、領域１３２ｅの順に、外周側に向かって厚くなる。領域１３２ｃの内周側は、接続部を介してセンター領域１３１ａ～１３１ｃと接続されている。領域１３２ｃの外周側の平面部は、領域１３２ｄの内周側の接続部と接続されている。同様に、領域１３２ｄの外周側の平面部は、領域１３２ｅの内周側の接続部と接続されている。また、領域１３２ｅの外周側の平面部は、エッジ領域１３３と接続されている。

【0048】

センター領域１３１ａ～１３１ｃと領域１３２ｃとの境界、領域１３２ｃと領域１３２ｄとの境界、領域１３２ｄと領域１３２ｅとの境界、及び、領域１３２ｅとエッジ領域１３３との境界は、テーパ形状の端部であり、シャワーヘッド９０～９２を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。また、領域１３２ｃ～１３２ｅの接続部と平面部との各境界についても、同様に、テーパ形状の端部であり、シャワーヘッド９０～９２を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。つまり、第３のミドル領域１３２－３は、厚さの異なる平面部を複数有し、平面部間がテーパ形状で接続され、テーパ形状の端部が線状である。なお、第３のミドル領域１３２－３では、領域１３２ｃ～１３２ｅに対応する領域の段数は限定されない。

【0049】

領域１３２ｃの平面部の厚さは、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さと差分９４の差を有する。領域１３２ｄの平面部の厚さは、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さと差分９５の差を有する。領域１３２ｅの平面部の厚さは、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さと差分９６の差を有する。領域１３２ｃ～１３２ｅの各平面部の厚さは、第２の厚さの一例である。なお、第２の厚さは、例えば、シャワーヘッド９２に示すように、センター領域１３１ｃの第１の厚さと差分９３の差を有するセンター領域１３１ｃの凸部（平面部１３６ａ）の厚さより、薄い領域（領域１３２ｃ，１３２ｄ）と厚い領域（領域１３２ｅ）とを設けるようにしてもよい。

【0050】

また、シャワーヘッド９０～９２では、半径方向において、第３のミドル領域１３２－３の外周側にエッジ領域１３３を有する。エッジ領域１３３は、例えば外周側に向かって厚くなるようなテーパ形状である。エッジ領域１３３の最も厚い部分、例えば最外周部の厚さは、第３の厚さの一例であり、センター領域１３１ａ～１３１ｃの第１の厚さとは、差分９７の差を有する。ここで、各差分の関係の一例としてシャワーヘッド９２の例を挙げると、差分９４＜差分９５＜差分９３＜差分９６＜差分９７となる。つまり、シャワーヘッド９２の例では、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１ａ～１３１ｃの最も厚い領域よりも厚くなる。なお、シャワーヘッド９１についても、シャワーヘッド９２と同様の厚さの関係を有する。

【0051】

図１４は、外周部に平面部がないセンター領域の各形状と第３のミドル領域との組み合わせの一例を示す図である。図１４に示すシャワーヘッド９８，９９は、図１３に示すシャワーヘッド９１，９２に対して、センター領域１３１ｂ，１３１ｃをセンター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１に変更したバリエーションの一例である。

【0052】

シャワーヘッド９８，９９では、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の接続部１３８と、第３のミドル領域１３２－３の領域１３２ｃとの境界は、両側のテーパ形状の端部であり、シャワーヘッド９８，９９を下側から見た場合に、同心円の線状となっている。なお、接続部１３８と、領域１３２ｃとの間には、加工時の制約による若干の平面部があってもよい。また、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さは、当該境界における厚さである。領域１３２ｃ～１３２ｅの各平面部の厚さは、第２の厚さの一例である。領域１３２ｃ～１３２ｅの各平面部の厚さと、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の第１の厚さとの差分は、シャワーヘッド９０～９２の差分９４～９６と同様である。また、シャワーヘッド９９に示すように、領域１３２ｃ～１３２ｅの各平面部の厚さと、センター領域１３１ｃ１の凸部（平面部１３６ａ）の厚さとの関係は、シャワーヘッド９２と同様である。

【0053】

また、シャワーヘッド９８，９９では、半径方向において、第３のミドル領域１３２－３の外周側にエッジ領域１３３を有する。エッジ領域１３３は、例えば外周側に向かって厚くなるようなテーパ形状である。エッジ領域１３３の最も厚い部分、例えば最外周部の厚さは、第３の厚さの一例である。また、差分９３～９７の関係は、シャワーヘッド９０～９２の差分９３～９７の関係と同様である。つまり、シャワーヘッド９９の例では、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１ｂ１，１３１ｃ１の最も厚い領域よりも厚くなる。なお、シャワーヘッド９８についても、シャワーヘッド９９と同様の厚さの関係を有する。このように、シャワーヘッド９０～９２，９８，９９に示すような形状としても、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0054】

以上、本実施形態によれば、プラズマエッチング処理装置（プラズマ処理装置１）は、プラズマエッチングチャンバ（プラズマ処理チャンバ１０）と、プラズマエッチングチャンバ内で基板Ｗ及びエッジリング（リングアセンブリ１１２）を支持するように構成された基板支持部１１と、基板支持部１１と対向する上部電極（シャワーヘッド１３）とを備え、上部電極は、第１の厚さのセンター領域１３１と、上部電極の半径方向において、センター領域１３１との接続部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である、第１の厚さ以上である第２の厚さのミドル領域１３２と、半径方向において、ミドル領域１３２との接続部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である、第２の厚さより厚い第３の厚さのエッジ領域１３３と、を有する。その結果、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0055】

また、本実施形態によれば、センター領域１３１ｂは、内周部１３４と外周部１３５とを有し、内周部１３４の平面部の厚さが外周部１３５の平面部１３５ｂの厚さよりも厚く、半径方向において、内周部１３４の平面部と外周部１３５の平面部１３５ｂとの接続部１３５ａがテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である。その結果、基板Ｗの中央部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0056】

また、本実施形態によれば、センター領域１３１ｂ１は、内周部１３４と外周部（接続部１３８）とを有し、内周部１３４の平面部の厚さが外周部の厚さよりも厚く、半径方向において、外周部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である。その結果、基板Ｗの中央部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0057】

また、本実施形態によれば、センター領域１３１ｃは、リング状の凸部を備える内周部１３６と、外周部１３７と有し、凸部の平面部１３６ａの厚さが外周部１３７の平面部１３７ｂの厚さよりも厚く、半径方向において、凸部の平面部１３６ａと外周部１３７の平面部１３７ｂとの接続部１３７ａがテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である。その結果、基板Ｗの中央部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0058】

また、本実施形態によれば、センター領域１３１ｃ１は、リング状の凸部を備える内周部１３６と、外周部（接続部１３８）と有し、凸部の平面部の厚さが外周部の厚さよりも厚く、半径方向において、外周部がテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である。その結果、基板Ｗの中央部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0059】

また、本実施形態によれば、エッジ領域１３３の第３の厚さは、センター領域１３１の最も厚い領域よりも厚い。その結果、基板Ｗの周縁部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0060】

また、本実施形態によれば、ミドル領域（第２のミドル領域１３２－２）は、センター領域１３１との接続部から、エッジ領域１３３との接続部までがテーパ形状であり、テーパ形状の端部が線状である。その結果、基板Ｗの中間部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0061】

また、本実施形態によれば、ミドル領域（第３のミドル領域１３２－３）は、厚さの異なる平面部を複数有し、平面部間がテーパ形状で接続され、テーパ形状の端部が線状である。その結果、基板Ｗの中間部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0062】

また、本実施形態によれば、エッジ領域１３３は、内周側の端部がエッジリングの内径よりも外側になるように形成される。その結果、基板Ｗの周縁部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0063】

また、本実施形態によれば、エッジ領域１３３は、エッジリングの外径よりも外側になるように形成される。その結果、基板Ｗの周縁部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0064】

また、本実施形態によれば、エッジ領域１３３は、最外周部に平面部を有する。その結果、基板Ｗの周縁部におけるプラズマシースを調整でき、グローバルチルティングを抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、上部電極の内部には、センター領域１３１、ミドル領域１３２及びエッジ領域１３３にわたって、プロセスガスの流路（ガス拡散室１３ｂ，ガス導入口１３ｃ）が形成される。その結果、基板Ｗに対してプロセスガスのプラズマによるプラズマ処理をおこなうことができる。

【0066】

また、本実施形態によれば、上部電極は、シリコン又は炭化シリコンで形成される。その結果、基板Ｗに対してプラズマ処理をおこなうことができる。

【0067】

今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

【0068】

また、上記した実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Ｗに対してエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Ｗに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。

【符号の説明】

【0069】

１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
１３ シャワーヘッド（上部電極）
１１２ リングアセンブリ
１３１，１３１ａ～１３１ｃ，１３１ｂ１，１３１ｃ１ センター領域
１３２ ミドル領域
１３２－１ 第１のミドル領域
１３２－２ 第２のミドル領域
１３２－３ 第３のミドル領域
１３３ エッジ領域
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】