(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に基板を配置し，その基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置して，前記基板に対するプラズマ処理を施す基板処理装置であって，
前記基板を載置する基板載置面と前記フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面を有するサセプタを備えた載置台と，
前記サセプタの温度を調整するサセプタ温調機構と，
前記基板の裏面を前記基板載置面に静電吸着するとともに，前記フォーカスリングの裏面を前記フォーカスリング載置面に静電吸着する基板保持部と，
前記基板の裏面に第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給部と，前記フォーカスリングの裏面に第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けた伝熱ガス供給機構と，を備え，
前記伝熱ガス供給機構は，前記第１伝熱ガス供給部に接続される第１ガス流路と，前記第２伝熱ガス供給部に接続される第２ガス流路とを独立して設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は前記フォーカスリング載置面に第２伝熱ガスが流通する程度に表面粗さを粗くした部位を前記フォーカスリングの周方向に沿って形成し，その部位に連通するように構成したことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記フォーカスリング載置面の内周側と外周側の両方に，前記第２伝熱ガスをシールするシール部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記フォーカスリング載置面の内周側と外周側の一方又は両方のシール部をなくしたことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記フォーカスリング載置面の表面と前記基板載置面の表面には溶射皮膜を形成し，
前記基板載置面の溶射被膜の気孔率に対して前記フォーカスリング載置面の溶射皮膜の気孔率を変えることによって，前記基板の面内処理特性を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記フォーカスリング載置面の溶射皮膜の気孔率は，サセプタの制御温度範囲に応じて決定されることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
処理室内に基板を配置し，その基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置して，前記基板に対するプラズマ処理を施す基板処理装置の基板処理方法であって，
前記基板処理装置は，
前記基板を載置する基板載置面と前記フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面を有するサセプタを備えた載置台と，
前記サセプタの温度を調整するサセプタ温調機構と，
前記基板の裏面を前記基板載置面に静電吸着するとともに，前記フォーカスリングの裏面を前記フォーカスリング載置面に静電吸着する基板保持部と，
前記基板の裏面に第１伝熱ガスを所望の圧力で供給する第１伝熱ガス供給部と，前記フォーカスリングの裏面に第２伝熱ガスを所望の圧力で供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けるとともに，前記第１伝熱ガス供給部に接続される第１ガス流路と，前記第２伝熱ガス供給部に接続される第２ガス流路とを独立して設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は前記フォーカスリング載置面に第２伝熱ガスが流通する程度に表面粗さを粗くした部位を前記フォーカスリングの周方向に沿って形成し，その部位に連通するように構成した伝熱ガス供給機構と，を備え，
前記第１伝熱ガスの供給圧力に対して前記第２伝熱ガスの供給圧力を変えることによって，前記基板の面内処理特性を制御することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
処理室内に基板を配置し，その基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置して，前記基板に対するプラズマ処理を施す基板処理装置の基板処理方法であって，
前記基板処理装置は，
前記基板を載置する基板載置面と前記フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面を有するサセプタを備えた載置台と，
前記サセプタの温度を調整するサセプタ温調機構と，
前記基板の裏面を前記基板載置面に静電吸着するとともに，前記フォーカスリングの裏面を前記フォーカスリング載置面に静電吸着する基板保持部と，
前記基板の裏面に第１伝熱ガスを所望の圧力で供給する第１伝熱ガス供給部と，前記フォーカスリングの裏面に第２伝熱ガスを所望の圧力で供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けるとともに，前記第１伝熱ガス供給部に接続される第１ガス流路と，前記第２伝熱ガス供給部に接続される第２ガス流路とを独立して設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は前記フォーカスリング載置面に第２伝熱ガスが流通する程度に表面粗さを粗くした部位を前記フォーカスリングの周方向に沿って形成し，その部位に連通するように構成した伝熱ガス供給機構と，を備え，
前記第１伝熱ガスと前記第２伝熱ガスのガス種を変えることにより，前記基板の面内処理特性を制御することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，半導体ウエハなどの基板にプラズマ処理を施す基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程では，半導体ウエハ等の基板に微細な回路パターンを形成する目的でエッチングや成膜などのプラズマ処理が繰り返し実施される。プラズマ処理では，例えば減圧可能に構成された基板処理装置の処理室内に対向配置された電極間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ，載置台上に載置した基板に対してプラズマを作用させてエッチングを行なう。
【０００３】
このようなプラズマ処理の際に，基板のセンタ部（中央部）と同様にエッジ部（周縁部）においても均一で良好な処理を行うため，載置台上の基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを載置台上に配置してエッチングが行われる。この場合，基板はプラズマからの入熱を受けることによる温度上昇を防止すべく，載置台の上部には基板を静電保持させる基板保持部を設けるとともに，基板裏面にＨｅガスなどの伝熱ガスを供給することによって，サセプタとの熱伝導性を高めることで，基板温度を一定に保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０３２８８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，プラズマ処理中は，基板のみならず，その周りのフォーカスリングもプラズマに晒されるので，フォーカスリングもプラズマの入熱により温度が変動する場合がある。このため，基板の面内処理特性（エッチングレートなどのプロセス特性）に影響を与える虞がある。
【０００６】
この点，プラズマ処理を繰り返すことによって基板の周りに設けた特性補正用リングが蓄熱して基板周辺部の処理特性が変動することを防止すべく，特性補正用リングも静電保持するとともに，基板裏面に供給する伝熱ガスを分岐させて特性補正用リング裏面にも供給するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
ところが，特許文献１のように１系統で基板裏面と特性補正用リング裏面に伝熱ガスを供給するだけでは，基板の処理条件（ガス種，ガス流量，処理室内圧力，高周波電力のパワー）によっては基板の面内処理特性を制御できない場合がある。特許文献１では基板裏面と特性補正用リング裏面の両方に同じ種類の伝熱ガスを同じ圧力で供給することしかできないので，基板の面内処理特性を伝熱ガスによって自由に制御することはできない。
【０００８】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，フォーカスリングの温度を基板の温度とは独立して制御することができ，これにより基板の面内処理特性を自由に制御することができる基板処理装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理室内に基板を配置し，その基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置して，前記基板に対するプラズマ処理を施す基板処理装置であって，前記基板を載置する基板載置面と前記フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面を有するサセプタを備えた載置台と，前記サセプタの温度を調整するサセプタ温調機構と，前記基板の裏面を前記基板載置面に静電吸着するとともに，前記フォーカスリングの裏面を前記フォーカスリング載置面に静電吸着する基板保持部と，前記基板の裏面に第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給部と，前記フォーカスリングの裏面に第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けた伝熱ガス供給機構と，を備えたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１０】
このような本発明では，基板保持部の基板載置面に基板を静電吸着するとともに，フォーカスリング載置面にフォーカスリングを静電吸着させることができる。これに加えて，基板裏面に第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給部と，フォーカスリング裏面に第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けることによって，基板裏面に供給する第１伝熱ガスとは独立して，フォーカスリング裏面に第２伝熱ガスを供給することができる。これにより，温調されたサセプタとの熱伝導率を独立して変えることができ，フォーカスリングの温度を基板温度とは独立して制御できるので，基板の面内処理特性を改善したり自由に制御したりすることができる。
【００１１】
また，上記伝熱ガス供給機構は，例えば前記第１伝熱ガス供給部に接続される第１ガス流路と，前記第２伝熱ガス供給部に接続される第２ガス流路とを独立して設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は前記フォーカスリング載置面に設けられた複数のガス孔に連通するように構成する。これにより，基板は基板載置面のガス孔からの第１伝熱ガスによって，フォーカスリングはフォーカスリング載置面のガス孔からの第２伝熱ガスによって，それぞれ別々にサセプタとの熱伝導率を制御することができる。
【００１２】
この場合，上記フォーカスリング載置面よりも下方に，前記フォーカスリングの周方向に沿った環状空間からなる第１環状拡散部を設け，前記第１環状拡散部の上部に前記フォーカスリング載置面の複数のガス孔を連通させるとともに，前記第１環状拡散部の下部に前記第２ガス流路を連通させるようにしてもよい。これによれば，この第２ガス流路を介して第１環状拡散部に第２伝熱ガスを供給することによって，第２伝熱ガスを第１環状拡散部の周方向に沿って全体に拡散させながら各ガス孔から噴出させることができるので，フォーカスリング裏面全体に満遍なく流通させることができる。
【００１３】
また，上記伝熱ガス供給機構は，前記第１伝熱ガス供給部に接続される第１ガス流路と，前記第２伝熱ガス供給部に接続される第２ガス流路とを独立して設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は前記フォーカスリング載置面の表面に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられた環状凹部からなる第２環状拡散部に連通するように構成してもよい。これによれば，第２伝熱ガスをフォーカスリングの裏面直下の第２環状拡散部全体に周方向に沿って拡散させることができるので，フォーカスリング裏面全体に満遍なく流通させることができる。
【００１４】
この場合，上記第２環状拡散部には，前記フォーカスリングの裏面を支持する複数の突起部を形成するようにしてもよい。これによれば，複数の突起部をフォーカスリング裏面に直接接触させて伝熱させることができる。これによりフォーカスリング裏面に直接接触して伝熱する部分を増やすことができる。
【００１５】
また，上記第２環状拡散部の下部には，その周方向に沿って溝部を形成し，前記第２ガス流路は前記溝部に連通させるようにしてもよい。これによれば，第２環状拡散部の突起部の数が多くて拡散し難い場合でも，第２ガス流路からの第２伝熱ガスは溝部を介して周方向に拡散するので，第２環状拡散部全体に行き渡り易くなる。
【００１６】
また，上記伝熱ガス供給機構は，前記第１伝熱ガス供給部に接続される第１ガス流路と，前記第２伝熱ガス供給部に接続される第２ガス流路とを独立して設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は前記フォーカスリング載置面に第２伝熱ガスが流通する程度に表面粗さを粗くした部位を前記フォーカスリングの周方向に沿って形成し，その部位に連通するように構成してもよい。これによれば，第２ガス流路からの第２伝熱ガスをフォーカスリング載置面の粗い表面を通ってフォーカスリングの周方向にわたって拡散させることができる。
【００１７】
この場合，上記フォーカスリング載置面の内周側と外周側の両方に，前記第２伝熱ガスをシールするシール部を設けるようにしてもよい。これによれば，第２伝熱ガスがフォーカスリング載置面から漏れ難くすることができるので，これによりフォーカスリングの第２伝熱ガスそのものによる伝熱効果を高めることで基板のエッジ部の処理特性を制御することができる。
【００１８】
また，上記フォーカスリング載置面の内周側と外周側の一方又は両方のシール部をなくすようにしてもよい。これによれば，第２伝熱ガスそのものによる伝熱効果だけでなく，さらに基板のエッジ部近傍で第２伝熱ガスをリークさせることができるので，そのエッジ部近傍のガス成分の比率を変えることによっても，基板のエッジ部の処理特性を制御できる。
【００１９】
また，上記フォーカスリング載置面の表面と前記基板載置面の表面には溶射皮膜を形成し，前記基板載置面の溶射被膜の気孔率に対して前記フォーカスリング載置面の溶射皮膜の気孔率を変えることによって，前記基板の面内処理特性を制御するようにしてもよい。この場合，前記フォーカスリング載置面の溶射皮膜の気孔率は，サセプタの制御温度範囲に応じて決定することが好ましい。
【００２０】
また，上記基板載置面の複数のガス孔は，センタ部領域とその周りのエッジ部領域とに分けて設け，前記第１ガス流路は前記基板載置面のセンタ部領域の複数のガス孔に連通し，前記第２ガス流路は２つの流路に分岐して，一方の流路は前記フォーカスリング載置面に設けられた複数のガス孔に連通し，他方の流路は前記基板載置面のエッジ部領域の複数のガス孔に連通するようにしてもよい。これによれば，フォーカスリングのみならず，基板のエッジ部領域についても第２伝熱ガスによって，センタ部領域とは別々に温度制御できるので，基板のエッジ部領域の処理特性を直接制御できる。
【００２１】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に基板を配置し，その基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置して，前記基板に対するプラズマ処理を施す基板処理装置の基板処理方法であって，前記基板処理装置は，前記基板を載置する基板載置面と前記フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面を有するサセプタを備えた載置台と，前記サセプタの温度を調整するサセプタ温調機構と，前記基板の裏面を前記基板載置面に静電吸着するとともに，前記フォーカスリングの裏面を前記フォーカスリング載置面に静電吸着する基板保持部と，前記基板の裏面に第１伝熱ガスを所望の圧力で供給する第１伝熱ガス供給部と，前記フォーカスリングの裏面に第２伝熱ガスを所望の圧力で供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けた伝熱ガス供給機構とを備え，前記第１伝熱ガスの供給圧力に対して前記第２伝熱ガスの供給圧力を変えることによって，前記基板の面内処理特性を制御することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【００２２】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に基板を配置し，その基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置して，前記基板に対するプラズマ処理を施す基板処理装置の基板処理方法であって，前記基板処理装置は，前記基板を載置する基板載置面と前記フォーカスリングを載置するフォーカスリング載置面を有するサセプタを備えた載置台と，前記サセプタの温度を調整するサセプタ温調機構と，前記基板の裏面を前記基板載置面に静電吸着するとともに，前記フォーカスリングの裏面を前記フォーカスリング載置面に静電吸着する基板保持部と，前記基板の裏面に第１伝熱ガスを所望の圧力で供給する第１伝熱ガス供給部と，前記フォーカスリングの裏面に第２伝熱ガスを所望の圧力で供給する第２伝熱ガス供給部とを独立して設けた伝熱ガス供給機構とを備え，前記第１伝熱ガスと前記第２伝熱ガスのガス種を変えることにより，前記基板の面内処理特性を制御することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば，基板とフォーカスリングの両方を静電吸着させるとともに，基板裏面のみならず，フォーカスリング裏面にも独立して伝熱ガスを供給することで，温調されたサセプタとの熱伝導率を独立して変えることができ，フォーカスリングの温度を基板温度とは独立して制御できる。これによって，基板の面内処理特性を改善したり自由に制御したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態にかかる基板処理装置の構成例を示す断面図である。
【図２】同実施形態における伝熱ガス供給機構の構成例を示す断面図である。
【図３Ａ】図２に示すフォーカスリングの近傍の構成を拡大した部分断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す部分の斜視図である。
【図４】同実施形態における伝熱ガス圧力とウエハ面内のエッチングレートとの関係をグラフにした実験結果を示す図である。
【図５】同実施形態におけるプロセスシーケンスの具体例を示す図である。
【図６】同実施形態におけるプロセスシーケンスの他の具体例を示す図である。
【図７Ａ】フォーカスリング載置面における第２伝熱ガスの流通構造の変形例を示す部分断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すフォーカスリングを除いた部分を示す斜視図である。
【図８Ａ】フォーカスリング載置面における第２伝熱ガスの流通構造の他の変形例を示す部分断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す変形例において溝部を設けた場合を示す部分断面図である。
【図９Ａ】フォーカスリング載置面における第２伝熱ガスの流通構造のさらに他の変形例を示す部分断面図であり，フォーカスリングの内周側と外周側の両方にシール部を設けた場合である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す変形例において，フォーカスリングの内周側のみにシール部を設けた場合の部分断面図である。
【図９Ｃ】図９Ａに示す変形例において，フォーカスリングの外周側のみにシール部を設けた場合の部分断面図である。
【図９Ｄ】図９Ａに示す変形例において，フォーカスリングの内周側と外周側の両方にシール部を設けない場合の部分断面図である。
【図１０Ａ】静電チャックの表面を構成する溶射被膜において，フォーカスリング載置面の気孔率を基板載置面の気孔率よりも大きくした場合を観念的に示した部分断面図である。
【図１０Ｂ】静電チャックの表面を構成する溶射被膜において，フォーカスリング載置面の気孔率を基板載置面の気孔率よりも小さくした場合を観念的に示した部分断面図である。
【図１０Ｃ】静電チャックの表面を構成する溶射被膜において，フォーカスリング載置面の溶射被膜を２層にした場合を観念的に示した部分断面図である。
【図１１】同実施形態における伝熱ガス供給機構の他の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
（基板処理装置）
先ず，本発明の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を図面を参照しながら説明する。ここでは，基板処理装置を平行平板型のプラズマ処理装置で構成した場合を例に挙げる。図１は，本実施形態にかかる基板処理装置１００の概略構成を示す縦断面図である。
【００２７】
基板処理装置１００は，例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムから成る円筒形状に成形された処理容器を有する処理室１０２を備える。処理室１０２は接地されている。処理室１０２内の底部にはウエハＷを載置するための略円柱状の載置台１１０が設けられている。載置台１１０はセラミックなどで構成された板状の絶縁体１１２と，絶縁体１１２上に設けられた下部電極を構成するサセプタ１１４とを備える。
【００２８】
載置台１１０はサセプタ１１４を所定の温度に調整可能なサセプタ温調部１１７を備える。サセプタ温調部１１７は，例えばサセプタ１１４の内部に周方向に沿って設けられた環状の温度調節媒体室１１８に温度調節媒体を循環するように構成されている。
【００２９】
サセプタ１１４の上部には，ウエハＷとそれを囲むように配置されるフォーカスリング１２４の両方を吸着可能な基板保持部としての静電チャック１２０が設けられている。静電チャック１２０の上側中央部に凸状の基板載置部が形成されており，この基板載置部の上面はウエハＷを載置する基板載置面１１５を構成し，その周囲の低い部分の上面はフォーカスリング１２４を載置するフォーカスリング載置面１１６を構成する。
【００３０】
静電チャック１２０は，絶縁材の間に電極１２２が介在された構成となっている。本実施形態における静電チャック１２０では，ウエハＷとフォーカスリング１２４の両方を吸着できるように，電極１２２が基板載置面１１５の下側のみならず，フォーカスリング載置面１１６の下側まで延出して設けられている。
【００３１】
静電チャック１２０は，電極１２２に接続された直流電源１２３から所定の直流電圧（例えば１．５ｋＶ）が印加される。これによって，ウエハＷ及びフォーカスリング１２４が静電チャック１２０に静電吸着される。なお，基板載置部は例えば図１に示すようにウエハＷの径よりも小径に形成し，ウエハＷを載置したときにウエハＷのエッジ部が基板載置部から張り出すようにする。
【００３２】
本実施形態における載置台１１０には，ウエハＷの裏面とフォーカスリング１２４の裏面に別々に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構２００が設けられている。このような伝熱ガスとしては，プラズマ入熱を受けるウエハＷやフォーカスリング１２４をサセプタ１１４の冷却温度を静電チャック１２０を介して効率よく伝熱して冷却できるＨｅガスの他，Ａｒガス，Ｈ２ガスも適用可能である。
【００３３】
伝熱ガス供給機構２００は，基板載置面１１５に載置されたウエハＷの裏面に第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給部２１０と，フォーカスリング載置面１１６に載置されたフォーカスリング１２４の裏面に第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給部２２０とを備える。
【００３４】
これらの伝熱ガスを介してサセプタ１１４とウエハＷの間の熱伝導率と，サセプタ１１４とフォーカスリング１２４との間の熱伝導率をそれぞれ別々に制御できる。例えば第１伝熱ガスと第２伝熱ガスの圧力やガス種を変えることができる。これにより，プラズマからの入熱があっても，ウエハＷの面内均一性を向上させることができるとともに，ウエハＷの温度とフォーカスリング１２４の温度との間に積極的に温度差をつけて，ウエハＷの面内処理特性を制御することもできる。これら第１伝熱ガス供給部２１０，第２伝熱ガス供給部２２０の具体的構成は後述する。
【００３５】
サセプタ１１４の上方には，このサセプタ１１４に対向するように上部電極１３０が設けられている。この上部電極１３０とサセプタ１１４の間に形成される空間がプラズマ生成空間となる。上部電極１３０は，絶縁性遮蔽部材１３１を介して，処理室１０２の上部に支持されている。
【００３６】
上部電極１３０は，主として電極板１３２とこれを着脱自在に支持する電極支持体１３４とによって構成される。電極板１３２は例えばシリコン製部材から成り，電極支持体１３４は例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの導電性部材から成る。
【００３７】
電極支持体１３４には処理ガス供給源１４２からの処理ガスを処理室１０２内に導入するための処理ガス供給部１４０が設けられている。処理ガス供給源１４２は電極支持体１３４のガス導入口１４３にガス供給管１４４を介して接続されている。
【００３８】
ガス供給管１４４には，例えば図１に示すように上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４６および開閉バルブ１４８が設けられている。なお，ＭＦＣの代わりにＦＣＳ（Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）を設けてもよい。処理ガス供給源１４２からはエッチングのための処理ガスとして，例えばＣ４Ｆ８ガスのようなフルオロカーボンガス（ＣｘＦｙ）が供給される。
【００３９】
処理ガス供給源１４２は，例えばプラズマエッチングのためのエッチングガスを供給するようになっている。なお，図１にはガス供給管１４４，開閉バルブ１４８，マスフローコントローラ１４６，処理ガス供給源１４２等から成る処理ガス供給系を１つのみ示しているが，基板処理装置１００は，複数の処理ガス供給系を備えている。例えば，ＣＦ４，Ｏ２，Ｎ２，ＣＨＦ３等のエッチングガスが，それぞれ独立に流量制御され，処理室１０２内に供給される。
【００４０】
電極支持体１３４には，例えば略円筒状のガス拡散室１３５が設けられ，ガス供給管１４４から導入された処理ガスを均等に拡散させることができる。電極支持体１３４の底部と電極板１３２には，ガス拡散室１３５からの処理ガスを処理室１０２内に吐出させる多数のガス吐出孔１３６が形成されている。ガス拡散室１３５で拡散された処理ガスを多数のガス吐出孔１３６から均等にプラズマ生成空間に向けて吐出できるようになっている。この点で，上部電極１３０は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。
【００４１】
なお，図示はしないが，載置台１１０には，ウエハＷをリフタピンで持ち上げて静電チャック１２０の基板載置面１１５から脱離させるリフタが設けられている。
【００４２】
処理室１０２の底部には排気管１０４が接続されており，この排気管１０４には排気部１０５が接続されている。排気部１０５は，ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており，処理室１０２内を所定の減圧雰囲気に調整する。また，処理室１０２の側壁にはウエハＷの搬出入口１０６が設けられ，搬出入口１０６にはゲートバルブ１０８が設けられている。ウエハＷの搬出入を行う際にはゲートバルブ１０８を開く。そして，図示しない搬送アームなどによって搬出入口１０６を介してウエハＷの搬出入を行う。
【００４３】
下部電極を構成するサセプタ１１４には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１５０が接続されている。電力供給装置１５０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電力供給機構１５２と，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電力供給機構１６２から構成されている。
【００４４】
第１高周波電力供給機構１５２は，サセプタ１１４側から順次接続される第１フィルタ１５４，第１整合器１５６，第１電源１５８を有している。第１フィルタ１５４は，第２周波数の電力成分が第１整合器１５６側に侵入することを防止する。第１整合器１５６は，第１高周波電力成分をマッチングさせる。
【００４５】
第２高周波電力供給機構１６２は，サセプタ１１４側から順次接続される第２フィルタ１６４，第２整合器１６６，第２電源１６８を有している。第２フィルタ１６４は，第１周波数の電力成分が第２整合器１６６側に侵入することを防止する。第２整合器１６６は，第２高周波電力成分をマッチングさせる。
【００４６】
基板処理装置１００には，制御部（全体制御装置）１７０が接続されており，この制御部１７０によって基板処理装置１００の各部が制御されるようになっている。また，制御部１７０には，オペレータが基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ，あるいは入力操作端末機能と状態の表示機能の双方を有するタッチパネル等からなる操作部１７２が接続されている。
【００４７】
さらに，制御部１７０には，基板処理装置１００で実行される各種処理（ウエハＷに対するプラズマ処理など）を制御部１７０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部１７４が接続されている。
【００４８】
記憶部１７４には，例えば複数の処理条件（レシピ）が記憶されている。各処理条件は，基板処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比，処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。
【００４９】
なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部１７４の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００５０】
制御部１７０は，操作部１７２からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部１７４から読み出して各部を制御することで，基板処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部１７２からの操作により処理条件を編集できるようになっている。
【００５１】
このような構成の基板処理装置１００において，サセプタ１１４上のウエハＷにプラズマ処理を施す際には，サセプタ１１４に，第１電源１５８から１０ＭＨｚ以上の第１高周波（例えば１００ＭＨｚ）を所定のパワーで供給するとともに，第２電源１６８から２ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ未満の第２高周波（例えば３ＭＨｚ）を所定のパワーで供給する。これにより，第１高周波の働きでサセプタ１１４と上部電極１３０との間に処理ガスのプラズマが発生するとともに，第２高周波の働きでサセプタ１１４にセルフバイアス電圧（−Ｖｄｃ）が発生し，ウエハＷに対してプラズマ処理を実行することができる。このように，サセプタ１１４に第１高周波および第２高周波を供給してこれらを重畳させることにより，プラズマを適切に制御してウエハＷに対する良好なプラズマ処理を行うことができる。
【００５２】
ところで，ウエハＷ上にプラズマが発生すると，ウエハＷのみならず，その周囲に配置されるフォーカスリング１２４もそのプラズマに晒されるため，プラズマからの入熱を受ける。このとき，サセプタ１１４は所定の温度に制御されているものの，サセプタ１１４とフォーカスリング１２４との熱伝導率によっては，フォーカスリング１２４の温度が変動する虞がある。特にフォーカスリング１２４の温度が変動すると，ウエハＷの面内処理特性に影響を与えてしまう。
【００５３】
そこで，本実施形態では，ウエハＷの裏面のみならず，フォーカスリング１２４の裏面にも，伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構２００を設けることで，ウエハＷの温度のみならず，フォーカスリング１２４の温度の変動も防止するようにしている。しかも，伝熱ガス供給機構２００を，ウエハＷの裏面に第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給部２１０と，フォーカスリング１２４の裏面に第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給部２２０とにより別系統で構成することによって，サセプタ１１４とフォーカスリング１２４との熱伝導率を，サセプタ１１４とウエハＷとの熱伝導率とは独立して制御することができる。こうして，フォーカスリング１２４の温度を制御することによって，ウエハＷの面内処理特性を改善したり自由に制御したりすることができる。
【００５４】
（伝熱ガス供給機構）
このような本実施形態における伝熱ガス供給機構２００の構成例を図面を参照しながらより詳細に説明する。図２は，伝熱ガス供給機構２００の構成例を説明するための断面図であり，図１に示すものと同一の機能構成を有する構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図２に示すように，伝熱ガス供給機構２００は，独立した別系統で設けられた第１伝熱ガス供給部２１０と第２伝熱ガス供給部２２０を備える。第１伝熱ガス供給部２１０は，静電チャック１２０の基板載置面１１５とウエハ裏面との間に，第１ガス流路２１２を介して第１伝熱ガスを所定の圧力で供給するようになっている。具体的には上記第１ガス流路２１２は，絶縁体１１２，サセプタ１１４を貫通し，基板載置面１１５に設けられた多数のガス孔２１８に連通している。ここでのガス孔２１８は，基板載置面１１５のセンタ部（中央部）からエッジ部（周縁部）にわたってほぼ全面に形成されている。
【００５６】
第１ガス流路２１２には，第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給源２１４が圧力制御バルブ（ＰＣＶ：Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ）２１６を介して接続されている。圧力制御バルブ（ＰＣＶ）２１６は，第１伝熱ガスの圧力が所定の圧力になるように流量を調整するものである。なお，第１伝熱ガス供給源２１４から第１伝熱ガスを供給する第１ガス流路２１２の数は，１本でも複数本でもよい。
【００５７】
第２伝熱ガス供給部２２０は，静電チャック１２０の基板載置面１１５とフォーカスリング１２４の裏面との間に，第２ガス流路２２２を介して第２伝熱ガスを所定の圧力で供給するようになっている。具体的には上記第２ガス流路２２２は，絶縁体１１２，サセプタ１１４を貫通し，フォーカスリング載置面１１６に設けられた多数のガス孔２２８に連通している。ここでのガス孔２１８は，フォーカスリング載置面１１６のほぼ全面に形成されている。
【００５８】
第２ガス流路２２２には，第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給源２２４が圧力制御バルブ２２６を介して接続されている。圧力制御バルブ（ＰＣＶ）２２６は，第２伝熱ガスの圧力が所定の圧力になるように流量を調整するものである。なお，第２伝熱ガス供給源２２４から第２伝熱ガスを供給する第２ガス流路２２２の数は，１本でも複数本でもよい。
【００５９】
フォーカスリング載置面１１６に設けられるガス孔２２８は例えば図３Ａ，図３Ｂに示すように構成される。図３Ａはガス孔２２８の構成例を説明するための断面図であり，図２のフォーカスリング１２４の近傍を部分的に拡大したものである。図３Ｂは図３Ａに示すフォーカスリング１２４を除いた部分を示す斜視図である。なお，図３Ａ，図３Ｂにおいては，静電チャック１２０の電極１２２の図示を省略している。
【００６０】
図３Ａ，図３Ｂに示す構成例は，静電チャック１２０の内部にフォーカスリング１２４の周方向に沿った環状の空間からなる第１環状拡散部２２９を設けた場合である。そして，この第１環状拡散部２２９の上部に各ガス孔２２８の下端を連通させるとともに，第１環状拡散部２２９の下部に第２ガス流路２２２を連通させる。これによれば，この第２ガス流路２２２を介して第１環状拡散部２２９に第２伝熱ガスを供給することによって，第２伝熱ガスを第１環状拡散部２２９の周方向に沿って全体に拡散させながら各ガス孔２２８から噴出させることができるので，フォーカスリング裏面全体に満遍なく流通させることができる。
【００６１】
このように，ウエハＷの裏面に第１伝熱ガスを供給する第１伝熱ガス供給部２１０と，フォーカスリング１２４の裏面に第２伝熱ガスを供給する第２伝熱ガス供給部２２０とにより別系統で構成することによって，ウエハ裏面とフォーカスリング裏面に供給する伝熱ガスの圧力を変えたり，ガス種を変えたりすることができる。これによって，サセプタ１１４とフォーカスリング１２４との熱伝導率を，サセプタ１１４とウエハＷとの熱伝導率とは独立して制御することができる。これにより，フォーカスリング１２４の温度を制御することができるので，ウエハＷの面内処理特性（例えばウエハＷのエッジ部の処理レートなど）を制御することができる。
【００６２】
ここで，第２伝熱ガスの圧力とウエハＷの面内処理特性との関係を示す実験結果について図面を参照しながら説明する。図４はこの実験結果をグラフに示した図である。この実験では，第１伝熱ガスと第２伝熱ガスはともにＨｅガスを用いて，第１伝熱ガスを一定の圧力（ここでは４０Ｔｏｒｒ）に保持したまま，第２伝熱ガスを１０Ｔｏｒｒ，３０Ｔｏｒｒ，５０Ｔｏｒｒと変化させて，直径３００ｍｍのウエハ上のフォトレジスト（ＰＲ）膜に対して同じエッチング処理を実行した。図４は，ウエハＷの中心をゼロとして−１５０ｍｍ〜１５０ｍｍまでの複数ポイントのエッチングレートを測定してプロットしたものである。なお，その他の主な処理条件は以下の通りである。
【００６３】
［処理条件］
処理ガス：Ｃ５Ｆ８ガス，Ａｒガス，Ｏ２ガス
処理室内圧力：２５ｍＴｏｒｒ
第１高周波（６０ＭＨｚ）：３３００Ｗ
第２高周波（２ＭＨｚ）：３８００Ｗ
サセプタ温度（下部電極温度）：２０℃
【００６４】
図４に示す実験結果によれば，フォーカスリング１２４の裏面に第２伝熱ガスを１０Ｔｏｒｒで供給した場合に比して，３０Ｔｏｒｒで供給した場合の方がウエハＷのエッジ部のエッチングレートが高くなり，ウエハＷのセンタ部のエッチングレートはほとんど変わっていないことがわかる。これは第２伝熱ガスの圧力を高くするほど，フォーカスリング１２４の第２伝熱ガスによる熱伝導率が高くなり，ウエハＷの温度よりもフォーカスリングの温度を低くすることができるからであると推察できる。さらに，第２伝熱ガスの圧力を高くするほど，ウエハＷの外周近傍にリークし易くなるので，それによってもエッジ部のエッチングレートに影響を与えたものと推察できる。
【００６５】
さらに第２伝熱ガスの圧力を高くして，５０Ｔｏｒｒで供給した場合は，ウエハＷのエッジ部のみならず，センタ部のエッチングレートも高くなっていることがわかる。これは第２伝熱ガスの圧力をさらに高くすると，フォーカスリング１２４の第２伝熱ガスによる熱伝導率がより高くなるとともに，第２伝熱ガスのリーク量はさらに増えるので，エッジ部のみならず，センタ部のエッチングレートまで影響を与えたものと推察できる。
【００６６】
これによれば，少なくとも１０Ｔｏｒｒ〜３０Ｔｏｒｒの範囲では，第２伝熱ガスの圧力を高くするほど，ウエハＷのエッジ部のエッチングレートのみを高くすることができる。また，少なくとも５０Ｔｏｒｒを超える範囲では，第２伝熱ガスの圧力を高くするほど，ウエハＷのセンタ部とエッジ部の両方のエッチングレートを高くすることができる。
【００６７】
次に，このような伝熱ガスの圧力による面内処理特性の制御を具体的なウエハＷの処理に適用した場合について図面を参照しながら説明する。図５はウエハＷの処理を複数のステップで実行する際のプロセスシーケンスの具体例を示す図である。ここでは，ステップに応じてウエハ裏面とフォーカスリング裏面に供給する伝熱ガスの圧力を変える場合を例に挙げる。
【００６８】
例えば図５に示すように，静電チャック１２０に直流電源１２３から所定の電圧を印加して，基板載置面１１５に載置されたウエハＷを静電吸着させた後，第１ステップでは例えば所定の圧力で第１伝熱ガスを供給するとともに，それと同じ圧力で第２伝熱ガスを供給し，処理ガスのプラズマを生成してウエハＷのプロセス処理を行う。
【００６９】
第１ステップが終了すると，第１伝熱ガスと第２伝熱ガスの供給を停止し，第２ステップに移る。第２ステップでは例えば第１ステップと同じ圧力で第１伝熱ガスを供給するとともに，それよりも低い圧力で第２伝熱ガスを供給し，処理ガスのプラズマを生成してウエハＷのエッチングなどのプロセス処理を行う。このように，各ステップごとに第１伝熱ガスと第２伝熱ガスの圧力を独立して調整することで，ウエハＷの最適な面内処理特性を得ることができ，またウエハＷの面内処理特性を自由に制御することもできる。
【００７０】
なお，図５では，第１伝熱ガスと第２伝熱ガスを各ステップごとに供給する場合について説明したが，これに限られるものではない。例えば第２伝熱ガスについては各ステップで連続して供給するようにしてもよい。図６は，プロセスシーケンスの他の具体例を示す図であり，第１伝熱ガスは各ステップごとに供給するのに対して，第２伝熱ガスについては各ステップで連続して供給する場合である。
【００７１】
この場合，ウエハＷの位置ずれや割れなどが発生しないように，少なくとも静電チャック１２０に直流電源１２３から所定の電圧を印加している間に第２伝熱ガスを供給することが好ましい。図６では，静電チャック１２０に直流電源１２３から所定の電圧を印加するタイミングで第２伝熱ガスを供給するとともに，静電チャック１２０に直流電源１２３から所定の電圧の印加を停止するタイミングで第２伝熱ガスを供給する。
【００７２】
このように，フォーカスリング１２４を複数のステップにわたって連続して冷却することで冷却効率が高まり，ウエハＷのエッジ部のエッチングレートをより高くすることができる。
【００７３】
ここまでは，第１伝熱ガスと第２伝熱ガスの圧力を変えることによって面内処理特性を制御する場合について説明したが，第１伝熱ガスと第２伝熱ガスのガス種を変えることによっても，ウエハＷの面内処理特性を制御できる。
【００７４】
例えば第１伝熱ガスはＨｅガスを用いるとともに，第２伝熱ガスとしてＡｒガス，Ｎ２ガスなどの他の不活性ガスを用いることで，フォーカスリング１２４の冷却効率を上昇させるとともに，プラズマ密度を制御できる。この場合，第２伝熱ガスの圧力を高くすることでリーク量を増やすことができるので，ウエハＷのエッジ部のプラズマ密度を制御できる。これによって，ウエハＷのセンタ部に対してエッジ部の処理レートを上昇させることができる。
【００７５】
また，第１伝熱ガスはＨｅガスを用いるとともに，第２伝熱ガスとしてＯ２ガスを用いることで，上記不活性ガスと同様に圧力を高くしてエッジ部の処理レート（例えばエッチングレート）を上昇させることができる。Ｏ２ガスはプラズマ処理（例えばエッチング処理）によって生成される反応生成物（デポ）を除去できるので処理レート（例えばエッチングレート）を上昇させることができる。
【００７６】
また，第１伝熱ガスはＨｅガスを用いるとともに，第２伝熱ガスとしてＣＦ系（Ｃ５Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，Ｃ４Ｆ８など）のガス，ＣＨＦ系（ＣＨＦ３，ＣＨ２Ｆ２など）のガスを用いることで，上記不活性ガスと同様に圧力を高くしてウエハＷのエッジ部の処理レート（例えばエッチングレート）を上昇させることができる。ＣＦ系ガスやＣＨＦ系ガスはプラズマ処理（例えばエッチング処理）によって生成される反応生成物（デポ）を堆積させることができるので，ウエハＷのエッジ部の処理レート（例えばエッチングレート）を下降させることができる。
【００７７】
このように，本実施形態における伝熱ガス供給機構２００は，ウエハ裏面とフォーカスリング裏面にそれぞれ第１伝熱ガス，第２伝熱ガスを別系統で供給することができるので，第１伝熱ガスと第２伝熱ガスの圧力やガス種を変えることもできる。これにより，これらの伝熱ガスを介してサセプタ１１４とウエハＷの間の熱伝導率と，サセプタ１１４とフォーカスリング１２４との間の熱伝導率をそれぞれ別々に制御できるので，プラズマからの入熱があっても，フォーカスリング１２４の温度の変動を防ぐことができるのでウエハＷの面内均一性を向上させることができる。これに加えて，ウエハＷの温度とフォーカスリング１２４の温度との間に積極的に温度差をつけて，ウエハＷの面内処理特性を自由に制御することもできる。
【００７８】
なお，上記実施形態では，フォーカスリング載置面１１６における第２伝熱ガスの流通構造として，図２，図３，図４に示すように複数のガス孔２２８を設けた場合を例に挙げたが，フォーカスリング１２４の裏面全体にわたって満遍なく第２伝熱ガスを供給することができるものであればよく，図２，図３，図４に示すものに限られるものではない。
【００７９】
（第２伝熱ガスの流通構造の変形例）
ここで，このようなフォーカスリング載置面１１６における第２伝熱ガスの流通構造の変形例を図面を参照しながら説明する。図７Ａは第２伝熱ガスの流通構造の変形例を説明するための断面図であり，この変形例におけるフォーカスリング１２４の近傍を部分的に拡大したものである。図７Ｂは図７Ａに示すフォーカスリング１２４を除いた部分を示す斜視図である。なお，図７Ａ，図７Ｂにおいては，静電チャック１２０の電極１２２を省略している。
【００８０】
図７Ａ，図７Ｂに示す構成例では，フォーカスリング載置面１１６の表面にフォーカスリング１２４の周方向に沿って環状の凹部からなる第２環状拡散部２３２を設けたものである。この第２環状拡散部２３２に第２ガス流路２２２を連通させて，この第２ガス流路２２２を介して第２環状拡散部２３２に第２伝熱ガスを供給する。これにより，第２伝熱ガスをフォーカスリング１２４の裏面直下の第２環状拡散部２３２全体に周方向に沿って拡散させることができるので，フォーカスリング裏面全体に満遍なく流通させることができる。
【００８１】
また，図８Ａに示すように第２環状拡散部２３２には複数の突起部２３３を設けてフォーカスリング１２４を支持するようにしてもよい。これによれば，複数の突起部２３３をフォーカスリング１２４の裏面に直接接触させて伝熱させることができる。これによりフォーカスリング１２４の裏面に直接接触して伝熱する部分を増やすことができる。
【００８２】
この場合にはさらに，図８Ｂに示すように第２環状拡散部２３２の下部に周方向に沿った溝部２３８を設けて，この溝部２３８に第２ガス流路２２２を連通させるようにしてもよい。これによれば，第２環状拡散部２３２の突起部２３３の数が多くて拡散し難くい場合でも，第２ガス流路２２２からの第２伝熱ガスは溝部２３８を介して周方向に拡散するので，第２環状拡散部２３２全体に行き渡り易くなる。この場合，溝部２３８の溝幅をガス流路２２２の孔径よりも大きくすることで，ガス流路２２２から溝部２３８に入り込む第２伝熱ガスをより効率よく拡散させることができる。
【００８３】
上記の他，フォーカスリング載置面１１６の表面粗さを粗くすることによっても，第２ガス流路２２２からの第２伝熱ガスをフォーカスリング載置面１１６の粗い表面の隙間（凸凹表面の隙間）を通ってフォーカスリング１２４の周方向にわたって拡散させることができる。具体的には例えば図９Ａに示すように，フォーカスリング載置面１１６に第２伝熱ガスが流通する程度に表面粗さを粗くした部位をフォーカスリング１２４の周方向に沿って形成する。そして，この表面粗さを粗くした部位に第２ガス流路２２２を連通させる。
【００８４】
この場合，図９Ａに示すようにフォーカスリング載置面１１６の内周側と外周側の両方に，第２伝熱ガスをシールするシール部２４０を設けるようにしてもよい。これによれば，このようなシール部２４０がない場合に比して，第２伝熱ガスがフォーカスリング載置面１１６の内周側と外周側から漏れ難くすることができる。これによって，フォーカスリング１２４の第２伝熱ガスそのものによる伝熱効果を高めることでウエハＷのエッジ部の処理特性を制御することができる。
【００８５】
なお，上記シール部２４０は，フォーカスリング載置面１１６の内周側と外周側の両方又は一方に設けないようにすることで，内周側と外周側の両方又は一方から第２伝熱ガスを積極的にリークさせるようにしてもよい。これによれば，第２伝熱ガスそのものによる伝熱効果だけでなく，さらにウエハＷのエッジ部近傍で第２伝熱ガスをリークさせることができるので，そのエッジ部近傍のガス成分の比率を変えることによっても，ウエハＷのエッジ部の処理特性を制御できる。
【００８６】
図９Ｂはフォーカスリング載置面１１６の内周側のみにシール部２４０を設けることで，第２伝熱ガスを外周側からリークし易くしたものである。逆に図９Ｃはフォーカスリング載置面１１６の外周側のみにシール部２４０を設けることで，第２伝熱ガスを内周側からリークし易くしたものである。図９Ｄはフォーカスリング載置面１１６の内周側と外周側の両方にシール部２４０を設けないことで，第２伝熱ガスを内周側と外周側の両方からリークし易くしたものである。
【００８７】
また，図９Ａ〜図９Ｄに示すフォーカスリング載置面１１６に，図８Ｂに示すものと同様の溝部２３８を設け，この溝部２３８に第２ガス流路２２２を連通させるようにしてもよい。これによれば，フォーカスリング載置面１１６の表面粗さの程度に拘わらず，第２ガス流路２２２からの第２伝熱ガスは溝部２３８を介して周方向に拡散するので，フォーカスリング載置面１１６の全体に行き渡り易くなる。この場合も，図８Ｂに示す場合と同様に溝部２３８の溝幅をガス流路２２２の孔径よりも大きくすることで，ガス流路２２２から溝部２３８に入り込む第２伝熱ガスをより効率よく拡散させることができる。
【００８８】
なお，図９Ａ〜図９Ｃに示すシール部２４０は，図８Ａに示すような突起部２３３を設けたフォーカスリング載置面１１６の表面構造に適用してもよい。また，図８Ａに示すフォーカスリング載置面１１６の表面構造において，内周側及び外周側の両方にシール部２４０を設けないようにしてもよい。
【００８９】
（静電チャックの表面加工）
次に，静電チャック１２０の表面加工について説明する。静電チャック１２０の表面は，溶射によってＡｌ２Ｏ３やＹ２Ｏ３などの溶射皮膜が形成されている（例えば後述する図１０Ａに示す溶射皮膜１１５Ａ，１１６Ａ参照）。この場合，基板載置面１１５の溶射皮膜１１５Ａの気孔率に対してフォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を変えることで，フォーカスリング載置面１１６からフォーカスリング１２４への熱伝導率を変えることができるので，これによってもフォーカスリング１２４の温度を制御できる。
【００９０】
ここで，プラズマからの熱量をＱ，フォーカスリング載置面１１６の面積をＳ，溶射被膜の厚みをＬ，溶射被膜１１６Ａの上面（フォーカスリング載置面１１６の表面）と下面の温度差をｄＴとすると，熱伝導率ｋは下記（１）式によって表されるので，下記（１）式から溶射被膜の上面と下面の温度差ｄＴは下記（２）式によって表すことができる。
【００９１】
ｋ［Ｗ／ｃｍＫ］＝（Ｑ・Ｓ）／（ｄＴ・Ｌ）    ・・・（１）
【００９２】
ｄＴ＝（Ｑ・Ｓ）／（ｋ・Ｌ）    ・・・（２）
【００９３】
上記（２）式によれば，溶射被膜１１６Ａの気孔率を大きくして熱伝導率ｋを小さくするほど，フォーカスリング載置面１１６の表面（溶射被膜１１６Ａの上面）の温度は大きくなるので，比較的高い温度範囲でフォーカスリング１２４の温度を制御できる。これに対して，溶射被膜１１６Ａの気孔率を小さくして熱伝導率ｋを大きくするほど，フォーカスリング載置面１１６の表面（溶射被膜１１６Ａの上面）の温度は小さくなるので，比較的低い温度範囲でフォーカスリング１２４を制御できる。
【００９４】
ここで，フォーカスリング載置面１１６の溶射被膜１１６Ａの気孔率を変えた場合の具体例について図面を参照しながら説明する。図１０Ａはフォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を基板載置面１１５の溶射皮膜１１５Ａの気孔率よりも大きくした場合の部分断面図であり，図１０Ｂはフォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を基板載置面１１５の溶射皮膜１１５Ａの気孔率よりも小さくした場合の部分断面図である。図１０Ａ，図１０Ｂは溶射皮膜１１５Ａ，１１６Ａの気孔率の違いを観念的に表したものである。なお，図１０Ａ，図１０Ｂにおいては伝熱ガス供給機構２００，静電チャック１２０の電極１２２の構成の図示を省略している。
【００９５】
図１０Ａに示すように，フォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を基板載置面１１５の溶射皮膜１１５Ａの気孔率よりも大きくすれば，フォーカスリング載置面１１６の熱伝導率の方が低くなる。例えば基板載置面１１５の溶射被膜の気孔率を５％としたときに，フォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を８％とする。これにより，フォーカスリング１２４はプラズマ入熱による温度上昇に対する第２伝熱ガスによる冷却効果がウエハＷよりも低くなり，比較的高い温度範囲（例えば１００℃以上）でフォーカスリング１２４の温度を制御することができる。
【００９６】
これに対して，図１０Ｂに示すようにフォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を基板載置面１１５よりも小さくすれば，フォーカスリング載置面１１６の熱伝導率の方が高くなる。例えば基板載置面１１５の溶射被膜１１５Ａの気孔率を上記と同じ５％としたときに，フォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａの気孔率を２％とする。これにより，フォーカスリング１２４はプラズマ入熱による温度上昇に対する第２伝熱ガスによる冷却効果がウエハＷよりも高くなり，比較的低い温度範囲（例えば０℃〜２０℃）でフォーカスリング１２４の温度を制御することができる。
【００９７】
また，フォーカスリング載置面１１６からフォーカスリング１２４への伝熱は，溶射皮膜１１６Ａに接触する部分からの伝熱の他，伝熱ガス（例えばＨｅガス）に接触する部分からの伝熱もある。上記溶射皮膜１１６Ａの気孔率が大きいほど，伝熱ガスに接触する部分からの伝熱による寄与の方が相対的に高くなる。これに対して，上記溶射皮膜１１６Ａの気孔率が小さいほど，その溶射皮膜１１６Ａに接触する部分からの伝熱による寄与の方が相対的に高くなる。従って，必要に応じて溶射皮膜１１６Ａの気孔率を変えることで，上記のような溶射皮膜１１６Ａからの伝熱と伝熱ガスからの伝熱の寄与率を変えることができる。これによってもフォーカスリング１２４の温度制御効率（例えば冷却効率）を高めることができる。
【００９８】
なお，図１０Ａ，図１０Ｂでは，フォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａを１層とした場合について説明したが，これに限られるものではなく，フォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａを複数層として各層の気孔率を変えるようにしてもよい。例えば図１０Ｃにはフォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａを２層にした場合の部分断面図を示す。図１０Ｃは各層の気孔率の違いを観念的に表したものである。
【００９９】
具体的には図１０Ｃは，フォーカスリング載置面１１６の溶射皮膜１１６Ａを上層溶射皮膜１１６ａと下層溶射皮膜１１６ｂの２層で構成した場合を示す。これら各層の溶射皮膜１１６ａ，１１６ｂの気孔率を変えることによって，溶射皮膜１１６Ａ全体の気孔率を変えるようにしてもよい。この場合，各層の溶射皮膜１１６ａ，１１６ｂは同種材料で構成してもよく，異種材料で構成してもよい。
【０１００】
異種材料で構成する場合としては，例えば下層溶射皮膜１１６ｂをＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）溶射皮膜により形成し，その上にＡｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３の溶射皮膜を形成してこれを上層溶射皮膜１１６ａとしてもよい。これによっても，溶射皮膜１１６Ａ全体の気孔率を変えることができる。例えば下層溶射皮膜１１６ｂであるＰＳＺ層の気孔率を大きくすれば，そのままＡｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３の上層溶射皮膜１１６ａを形成するだけで，溶射皮膜１１６Ａ全体の気孔率を大きくすることができる。これによれば，Ａｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３の上層溶射皮膜１１６ａの気孔率を変えるための処理を省略でき，また溶射皮膜１１６Ａ全体の気孔率を比較的容易に大きくすることができる。
【０１０１】
（伝熱ガス供給機構の他の構成例）
次に，伝熱ガス供給機構２００の他の構成例について図面を参照しながら説明する。図１１は，本実施形態における伝熱ガス供給機構２００の他の構成例を示す断面図である。上述した図２に示す伝熱ガス供給機構２００の構成例では，第２伝熱ガスをフォーカスリング１２４の裏面のみに供給するように構成した場合について説明したが，ここでは第２伝熱ガスをフォーカスリング１２４の裏面のみならず，ウエハＷのエッジ部の裏面にも供給した場合を例に挙げる。
【０１０２】
具体的には例えば図１１に示すように，第２ガス流路２２２を分岐させて，その分岐流路２２３をウエハＷのエッジ部の裏面に向けて設けるようにしてもよい。この場合，基板載置面１１５のガス孔２１８はセンタ部領域のガス孔２１８ａとその周りのエッジ部領域のガス孔２１８ｂとに分けて設け，センタ部領域のガス孔２１８ａには第１ガス流路２１２を連通させるとともに，エッジ部領域のガス孔２１８ｂには第２ガス流路２２２からの分岐流路２２３を連通させる。これにより，センタ部領域のガス孔２１８ａには第１伝熱ガスが供給されるとともに，エッジ部領域のガス孔２１８ｂには第２伝熱ガスが供給される。
【０１０３】
図１１に示す構成によれば，フォーカスリング１２４のみならず，ウエハＷのエッジ部領域についても第２伝熱ガスによって，センタ部領域とは別々に温度制御できるので，ウエハＷのエッジ部領域の処理特性を直接制御できる。
【０１０４】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０５】
例えば上記実施形態では基板処理装置として，下部電極のみに２種類の高周波電力を重畳して印加してプラズマを生起させるタイプの基板処理装置を例に挙げて説明したが，これに限定されるものではなく，別のタイプ例えば下部電極のみに１種類の高周波電力を印加するタイプや２種類の高周波電力を上部電極と下部電極にそれぞれ印加するタイプの基板処理装置に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は，半導体ウエハなどの基板にプラズマ処理を施す基板処理装置及び基板処理方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００      基板処理装置
１０２      処理室
１０４      排気管
１０５      排気部
１０６      搬出入口
１０８      ゲートバルブ
１１０      載置台
１１２      絶縁体
１１４      サセプタ
１１５      基板載置面
１１５Ａ    溶射皮膜
１１６      フォーカスリング載置面
１１６Ａ    溶射皮膜
１１６ａ    上層溶射皮膜
１１６ｂ    下層溶射皮膜
１１７      サセプタ温調部
１１８      温度調節媒体室
１２０      静電チャック
１２２      電極
１２３      直流電源
１２４      フォーカスリング
１３０      上部電極
１３１      絶縁性遮蔽部材
１３２      電極板
１３４      電極支持体
１３５      ガス拡散室
１３６      ガス吐出孔
１４０      処理ガス供給部
１４２      処理ガス供給源
１４３      ガス導入口
１４４      ガス供給管
１４６      マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１４８      開閉バルブ
１５０      電力供給装置
１５２      第１高周波電力供給機構
１５４      第１フィルタ
１５６      第１整合器
１５８      第１電源
１６２      第２高周波電力供給機構
１６４      第２フィルタ
１６６      第２整合器
１６８      第２電源
１７０      制御部
１７２      操作部
１７４      記憶部
２００      伝熱ガス供給機構
２１０      第１伝熱ガス供給部
２１２      第１ガス流路
２１４      第１伝熱ガス供給源
２１６      圧力制御バルブ（ＰＣＶ）
２１８，２１８ａ，２１８ｂ      ガス孔
２２０      第２伝熱ガス供給部
２２２      第２ガス流路
２２３      分岐流路
２２４      第２伝熱ガス供給源
２２６      圧力制御バルブ（ＰＣＶ）
２２８      ガス孔
２２９      第１環状拡散部
２３２      第２環状拡散部
２３３      突起部
２３８      溝部
２４０      シール部
Ｗ        ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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