(57)【要約】【課題】  エッチング特性の面内均一性の劣化を抑制することが可能なプラズマ処理装置用処理対象支持台、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】  実施形態によれば、プラズマ処理装置用処理テーブル２１は、導電性の下側プレート２１１と、ウェハ１００が載置される上側プレート２１２と、下側プレート２１１の上部外周近傍における環状の領域に設けられた可変コンデンサ１３とを備える。可変コンデンサ１３は、環状の領域における内周側及び外周側にそれぞれ配置された第１容量素子１３８と第２容量素子１３９とを有し、第１容量素子１３８及び第２容量素子１３９に対し互いに異なる制御電圧が供給可能とされている。【選択図】  図５
2018006299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の下側プレートと、
前記下側プレート上に設けられ、その上面上に処理対象が載置される上側プレートと、
前記下側プレートの上部外周近傍における環状の領域に前記下側プレートの周方向に沿
って設けられた可変コンデンサであって、前記環状の領域における内周側及び外周側にそ
れぞれ配置された第１容量素子と第２容量素子とを有するとともに、前記第１容量素子及
び第２容量素子に対し互いに異なる制御電圧が供給可能とされた可変コンデンサと
を具備したプラズマ処理装置用処理対象支持台。
【請求項２】
前記可変コンデンサは、前記環状の領域における内周側に配置された複数の前記第１容
量素子と前記環状の領域における外周側に配置された複数の前記第２容量素子とを有し、
前記第１容量素子及び前記第２容量素子の組が前記周方向に沿って複数配置されている
請求項１記載のプラズマ処理装置用処理対象支持台。
【請求項３】
導電性の下側プレートと、
前記下側プレート上に設けられ、その上面上に処理対象が載置される上側プレートと、
前記下側プレートの上部外周近傍における環状の領域に前記下側プレートの周方向に沿
って設けられた可変コンデンサであって、前記環状の領域における周方向に沿って少なく
とも２つの容量素子を有するとともに、前記容量素子のそれぞれに対し互いに異なる制御
電圧が供給可能とされた可変コンデンサと
を具備したプラズマ処理装置用処理対象支持台。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のプラズマ処理装置用処理対象支持台と、
前記処理対象支持台と対向配置されるガス供給部と、
前記処理対象支持台及び前記ガス供給部を収容するチャンバと、
前記処理対象支持台における前記下側プレートに電力を供給するＲＦ電源と
を具備したプラズマ処理装置。
【請求項５】
導電性の下側プレートと、前記下側プレート上に設けられその上面上に処理対象が載置
される上側プレートと、前記下側プレートの上部外周近傍における環状の領域に前記下側
プレートの外周に沿って設けられた可変コンデンサであって、前記環状の領域における内
周側及び外周側にそれぞれ配置された第１容量素子と第２容量素子とを有するとともに、
前記第１容量素子及び第２容量素子に対し互いに異なる制御電圧が供給可能とされた可変
コンデンサとを備えた処理対象支持台の前記上側プレート上に処理対象を載置しつつ、前
記処理対象支持台の前記可変コンデンサ上方にエッジリングを載置し、
前記チャンバ内で前記処理対象支持台と対向配置されたガス供給部から処理ガスを供給
するとともに、前記処理対象及び前記エッジリング上方の空間にプラズマを生成させるプ
ラズマ処理方法であって、
前記処理対象支持台の前記可変コンデンサ上方にエッジリングが載置され、前記処理対
象支持台の前記上側プレート上に第１の処理対象が載置された状態で、前記可変コンデン
サの容量を第１の値に設定して前記空間にプラズマを生成させ前記第１の処理対象に対す
る処理を実施した後、
前記処理対象支持台の前記可変コンデンサ上方に前記エッジリングが載置されたまま、
前記処理対象支持台の前記上側プレート上に第２の処理対象が載置された状態で、前記可
変コンデンサの容量を第１の値より大きい第２の値に設定して前記空間にプラズマを生成
させ前記第２の処理対象に対する処理を実施するプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置用処理対象支持台、プラズマ処理装置及びプラ
ズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置として、たとえば、ウェハを保持する下部電極とエッチングガスを供
給するシャワーヘッドを兼ねる上部電極とが、チャンバ内で互いに平行に配置された平行
平板型のＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）装置が知られている。平行平板型のＲＩＥ装
置では、上部電極を接地し、下部電極に高周波電力を供給して、チャンバ内に導入された
ガスをウェハ面上でプラズマ化する。
【０００３】
このとき、上部電極と下部電極との間の空間にプラズマが形成され、ウェハ面上よりも
さらに外側にまでプラズマが広がる。そのため、プラズマ電位がウェハ面の外側までウェ
ハ面と略平行な状態で形成されるように、下部電極におけるウェハ外周部の外側には通常
エッジリングが設けられる。ウェハ外周部の外側にエッジリングが設けられることで、ウ
ェハのエッチング時に、ウェハの周縁部でも電界が鉛直方向（ウェハ面に垂直な方向）に
対して偏向することがなく、プラズマ中のイオンはウェハの中央部のみならずウェハの周
縁部でも、ウェハ面に対して略垂直の角度で入射する。この結果、ウェハ全面で加工ばら
つきなくエッチングを進行させることができる。
【０００４】
しかしながら、このようなＲＩＥ装置で多数のウェハのエッチングが繰り返されると、
プラズマ中のイオンはエッジリングにも衝突するため、エッジリングが消耗してその上面
が後退あるいは変形する。エッジリングは、上述したようにウェハの周縁部の電界を調整
するために設けられているが、その上面が後退あるいは変形してしまうとウェハの周縁部
の電界が歪み、ウェハ周縁部付近での電気力線は、ウェハ載置面に対して垂直から傾いた
角度になる。そのため、ウェハ周縁部ではエッチングによる加工形状が電気力線の方向に
傾いてしまい、エッジリングの消耗に起因したエッチング形状やエッチングレートの面内
均一性の劣化が生じる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５３９３９７号公報
【特許文献２】特表２０１０−５３２１０１号公報
【特許文献３】特表２０１０−５３２０９９号公報
【特許文献４】特開２０００−２９４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、エッチング特性の面内均一性の劣化を抑制することが可能
なプラズマ処理装置用処理対象支持台、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供す
ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施形態によれば、導電性の下側プレートと、前記下側プレート上に設
けられその上面上に処理対象が載置される上側プレートと、前記下側プレートの上部外周
近傍における環状の領域に前記下側プレートの周方向に沿って設けられた可変コンデンサ
であって、前記環状の領域における内周側及び外周側にそれぞれ配置された第１容量素子
と第２容量素子とを有するとともに、前記第１容量素子及び第２容量素子に対し互いに異
なる制御電圧が供給可能とされた可変コンデンサとを具備したプラズマ処理装置用処理対
象支持台が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態によるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態による処理対象支持台を説明するための図であり、（ａ）及び（ｂ）は断面図、（ｃ）は等価回路図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は実施形態による可変コンデンサの素子構造を示す図である。
【図４】実施形態による処理対象支持台全体を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は等価回路図、（ｃ）は別の等価回路図である。
【図５】実施形態による処理対象支持台の具体例を説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図６】実施形態による処理対象支持台の具体例を説明するための図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図７】実施形態による処理対象支持台及びその周辺の等価回路図である。
【図８】別の実施形態による処理対象支持台を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は等価回路図である。
【図９】実施形態によるプラズマ処理装置の他の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は参考例による処理対象支持台及びその周辺を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかるプラズマ処理装置用処理対象支持台、プ
ラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により
本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態によるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図
であり、図２は、本発明の実施形態による処理対象支持台を説明するための図で、（ａ）
及び（ｂ）は処理対象支持台及びその周辺の一部分の要部構成を示す断面図、（ｃ）は処
理対象支持台及びその周辺の一部分の等価回路図である。ここでは、プラズマ処理装置１
０として、ＲＩＥ装置を例示している。
【００１１】
プラズマ処理装置１０は、気密に構成されたたとえばアルミニウム製のチャンバ１１を
有している。チャンバ１１内には、処理対象としてのウェハ１００を水平に支持する処理
対象支持台である支持テーブル２１が設けられている。支持テーブル２１は、その載置面
にウェハ１００をチャックさせる静電チャック装置としても機能する。支持テーブル２１
の本体部分は、チャンバ１１内でプラズマを生成させるための電力が供給される電極、及
び静電チャック装置のベースプレートとしての導電性の下側プレート２１１と、上面上に
ウェハ１００が載置される上側プレート２１２とからなり、上側プレート２１２は、ウェ
ハ１００を静電吸着する静電チャック機構を有している。上側プレート２１２は、たとえ
ばアルミナなどの誘電体製で、その内部に図示しないチャック電極が埋設されている。
【００１２】
平行平板型のＲＩＥ装置の下部電極として機能する支持テーブル２１の下側プレート２
１１には、ＲＦ電源としての高周波電源３４から所定の周波数の高周波電力がプラズマ処
理中に供給される。具体的に、下側プレート２１１には高周波電力を供給する給電線３１
が接続されており、給電線３１にブロッキングコンデンサ３２、整合器３３及び高周波電
源３４が接続されている。また下側プレート２１１は、上側プレート２１２側に位置して
上側プレート２１２と略同じ外径の上部と、この上部よりも外径が大きい下部とからなり
、上部と下部との間に段差部分を有している。ここで下側プレート２１１は、アルミニウ
ムなどの金属製で、上部及び下部がたとえばアルミニウムなどにより一体的に形成されて
いる。さらに支持テーブル２１は、下側プレート２１１における上部と下部との間の段差
部分において、下側プレート２１１の周方向に沿うように可変コンデンサ１３が配置され
ている。可変コンデンサ１３は、図２に示されるように周囲を絶縁部材５３によって覆わ
れ、導電性の下側プレート２１１等の周辺部品と電気的に絶縁されている。可変コンデン
サ１３の詳細構造については後述する。
【００１３】
支持テーブル２１の側面周縁部を覆うように、石英などの絶縁材料からなるインシュレ
ータリング２２が設けられる。インシュレータリング２２は、可変コンデンサ１３、バッ
フル板２４、下側プレート２１１などを互いに電気的に絶縁し、さらに、支持テーブル２
１や可変コンデンサ１３をエッチング処理時におけるチャンバ１１内の雰囲気から保護す
る。インシュレータリング２２で覆われた支持テーブル２１の上方の外周には、シリコン
、ＳｉＣ、石英などからなるエッジリング２３が設けられる。このエッジリング２３は、
ウェハ１００のエッチング時に、電界がウェハ１００の周縁部で鉛直方向（ウェハ面に垂
直な方向）に対して偏向しないように電界を調整するために設けられる部材である。エッ
ジリング２３は、使用時にプラズマ中のイオンが衝突して消耗されるため、所定期間使用
されると新たなものと交換される消耗品であり、たとえば装置メンテナンスが行われる毎
に未使用品と交換され得る。
【００１４】
インシュレータリング２２の上面は、可変コンデンサ１３の上面とともにエッジリング
２３を載置するエッジリング載置面を形成する。インシュレータリング２２は、その上面
が可変コンデンサ１３の上面よりも上方に突出するような厚さを有しており、インシュレ
ータリング２２の上面と可変コンデンサ１３の上面の間に段差部が形成されている。エッ
ジリング２３もその底面に段差が形成されており、インシュレータリング２２の上面と可
変コンデンサ１３の上面の間の段差部、及びエッジリング２３底面の段差が互いに嵌合す
るようにエッジリング２３が載置されることにより、支持テーブル２１上に載置されたエ
ッジリング２３の水平方向への移動が抑制される。
【００１５】
支持テーブル２１は、チャンバ１１の中央付近の底壁から鉛直方向上方に筒状に突出す
る支持部１２上に支持されている。インシュレータリング２２とチャンバ１１の側壁との
間には、バッフル板２４が配置されている。バッフル板２４は、板の厚さ方向を貫通する
複数のガス排出孔２５を有する。
【００１６】
支持テーブル２１上面に対向して、ガス供給部としてのシャワーヘッド４１が設けられ
る。支持テーブル２１の上面とシャワーヘッド４１の下面とは、所定の距離を隔てて設け
られる。シャワーヘッド４１は、後述するように上部電極４４を有する。換言すれば、シ
ャワーヘッド４１はＲＩＥ装置の電極としても機能し、シャワーヘッド４１と支持テーブ
ル２１の下側プレート２１１とは一対の平行平板電極を構成している。
【００１７】
チャンバ１１の上部付近には、図示しないガス供給口が設けられる。ガス供給口には、
配管を通じて図示しないガス供給装置が接続されている。ガス供給装置は、プラズマ処理
時に処理ガスをガス供給口からシャワーヘッド４１を通じてチャンバ１１内に導入する。
【００１８】
支持テーブル２１とバッフル板２４よりも下部のチャンバ１１にはガス排気口１４が設
けられている。ガス排気口１４には、配管を通じて図示しない真空ポンプが接続されてい
る。プラズマ処理の際には、真空ポンプによって、チャンバ１１内が所定の真空度にされ
る。
【００１９】
また、バッフル板２４とシャワーヘッド４１との間で区切られる領域のチャンバ１１の
側壁には、プラズマ処理時に発生する反応生成物のチャンバ１１側壁への付着を防止する
デポシールド５１が設けられている。さらに、チャンバ１１の所定の位置の側壁部には、
ウェハ１００を出し入れする開口部１５が形成され、この開口部１５に対応するデポシー
ルド５１の部分には、シャッタ５２が設けられている。シャッタ５２は、チャンバ１１の
外部と内部との間を仕切る役割を有し、ウェハ１００を出し入れする際に、開口部１５と
チャンバ１１内とを接続するように開かれる。
【００２０】
このような構成のプラズマ処理装置１０の内部は、プラズマ処理室６１と、ガス供給室
６２と、ガス排気室６３と、に分けることができる。プラズマ処理室６１は、チャンバ１
１内の支持テーブル２１およびバッフル板２４と、シャワーヘッド４１とで仕切られた領
域である。ガス供給室６２は、シャワーヘッド４１で仕切られたチャンバ１１内の上部の
領域である。ガス排気室６３は、支持部１２およびバッフル板２４で仕切られたチャンバ
１１内の下部の領域である。
【００２１】
シャワーヘッド４１は、クーリングプレート４２と、バックプレート４３と、上部電極
４４と、ガードリング４５と、を有する。シャワーヘッド４１は、チャンバ１１の上部を
構成するトッププレート１１ａに、図示しない固定具によって固定される。トッププレー
ト１１ａは、プラズマ処理中には、接地電位とされる。
【００２２】
クーリングプレート４２は、プラズマ処理中でもバックプレート４３と上部電極４４と
が所定の温度となるように、外部から供給される所定の温度の水などの冷媒が循環される
構造となっている。クーリングプレート４２は、たとえばステンレスによって構成される
。クーリングプレート４２は、電極保持部４２１と、支持部４２２と、を有する。電極保
持部４２１は、バックプレート４３、上部電極４４およびガードリング４５からなる構造
体を保持する部分である。支持部４２２は、チャンバ１１のトッププレート１１ａに固定
される。
【００２３】
電極保持部４２１は、支持部４２２に対して支持テーブル２１側に突出している。電極
保持部４２１のウェハ載置領域に対応する領域には、溝４２３が形成されている。この溝
４２３は、バックプレート４３が配置されることによって、プレナム室の役割を有する。
溝４２３とガス供給室６２との間は、図示しないガス流路によって接続されている。電極
保持部４２１の溝４２３の配置領域の外周には、平坦部４２４が設けられる。
【００２４】
バックプレート４３は、たとえば略均一な厚さの円盤状の部材からなり、クーリングプ
レート４２の電極保持部４２１の支持テーブル２１側に設けられる。クーリングプレート
４２によって上部電極４４が冷却されるように、また上部電極４４が接地電位となるよう
に、バックプレート４３は、熱伝導性および電気伝導性の良い材料からなる。バックプレ
ート４３は、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金などによって構成される。
【００２５】
バックプレート４３のウェハ１００の載置領域に対応する領域には、バックプレート４
３を厚さ方向に貫通するガス流路４３１が２次元的に配置される。ガス流路４３１の配置
領域の周縁領域が、クーリングプレート４２の平坦部４２４に重なるように、バックプレ
ート４３は、図示しない固定具によってクーリングプレート４２と固定される。クーリン
グプレート４２の平坦部４２４とバックプレート４３との接触によって、クーリングプレ
ート４２バックプレート４３との間の熱的および電気的な伝導が行われる。
【００２６】
上部電極４４は、バックプレート４３の支持テーブル２１側に、バックプレート４３に
接して設けられ、図示しない固定具によってバックプレート４３に固定される。上部電極
４４は、シリコンなどによって構成される。上部電極４４は、バックプレート４３側は平
坦であるが、支持テーブル２１側に、ガス流路配置部４４１と、凸状部４４２とを有する
円盤状の部材からなる。
【００２７】
ガス流路配置部４４１は、円盤状の部材中のウェハ１００の載置領域に対応する領域で
あり、厚さが略一定となっている。ガス流路配置部４４１には、円盤状の部材を厚さ方向
に貫通するガス流路４４５が２次元的に配置される。バックプレート４３に対して上部電
極４４の位置合わせを行って、上部電極４４をバックプレート４３に固定したときに、バ
ックプレート４３のガス流路４３１の位置に一致するように、ガス流路４４５が設けられ
る。ここでは、バックプレート４３のガス流路４３１の径に比して、上部電極４４のガス
流路４４５の径の方が小さく設定される場合が示されている。
【００２８】
凸状部４４２は、円盤状の部材中のガス流路配置部４４１の外側に位置し、ガス流路配
置部４４１に対して厚さが厚くなっている。凸状部４４２の最大厚さは、たとえばガス流
路配置部４４１の厚さの１．５〜２倍程度とすることができる。凸状部４４２は、プラズ
マ処理中にプラズマ１１０がウェハ１００の周縁部から外側に向かって広がってしまうの
を抑制する機能を有する。凸状部４４２は、エッジリング２３を介してインシュレータリ
ング２２に対向した位置に設けられる。
【００２９】
バックプレート４３の外周部で、クーリングプレート４２と上部電極４４とに挟まれる
領域には、ガードリング４５が設けられる。なお、クーリングプレート４２の電極保持部
４２１とバックプレート４３と上部電極４４とが重ね合わされた構造体の外周部には、所
定の距離をおいてプラズマの閉じ込めを行う図示しないコンファインメントリングが設け
られてもよい。コンファインメントリングは、たとえばリング状を有し、内径は、上部電
極４４（電極保持部４２１）の径よりもわずかに大きい。
【００３０】
ここで、支持テーブル２１における可変コンデンサ１３及びその周辺の構造について説
明する。図２（ａ）に示されるように可変コンデンサ１３の一例においては、可変容量部
１３０が１対の対向電極１３１、１３１の間に挟持された構造を有し、対向電極１３１、
１３１間には、可変容量部１３０の容量制御用の制御電圧を可変容量部１３０に供給する
電源１３３が接続されている。可変コンデンサ１３は、１対の対向電極１３１、１３１間
の電界がウェハ１００の周縁部における電界の方向に沿って形成されるように、対向電極
１３１、１３１の一方が下側、他方が上側となるような向きで、支持テーブル２１の下側
プレート２１１における段差部分に設置される。
【００３１】
また、図２（ｂ）に示される可変コンデンサ１３の他の例においては、上述したような
１対の対向電極１３１、１３１とは別に、可変容量部１３０の容量制御用の制御電圧を可
変容量部１３０に供給する１対の制御電極１３２、１３２が設けられる。この場合、対向
電極１３１、１３１間には、所定のバイアス電圧を可変容量部１３０に供給する電源１３
４が接続され、可変容量部１３０の容量制御用の制御電圧を可変容量部１３０に供給する
ための電源１３３は、１対の制御電極１３２、１３２間に接続される。ここでは、１対の
制御電極１３２、１３２が可変コンデンサ１３の側面側に形成されているが、制御電極１
３２、１３２の位置は、対向電極１３１、１３１と干渉しない位置であれば特に限定され
ない。
【００３２】
図２（ａ）及び（ｂ）に示された支持テーブル２１においては、ウェハ１００の周縁部
での電界を調整するための部材であるエッジリング２３の直下の円環状の領域に可変コン
デンサ１３が設置され、可変容量部１３０の容量が対向電極１３１、１３１あるいは制御
電極１３２、１３２に印加される制御電圧によって可変とされている。可変容量部１３０
を介してウェハ１００の周縁部に達する電界は、可変容量部１３０の容量値に依存するた
め、可変容量部１３０の制御電圧の値を調整することによって、エッジリング２３の形状
変化に伴うウェハ１００の周縁部での電界変動を補償して、エッチング形状やエッチング
レートといったエッチング特性への影響を抑制することができる。
【００３３】
具体的には、支持テーブル２１の下側プレート２１１に供給されるプラズマ生成用の高
周波電源３４による電圧が、可変コンデンサ１３を介してエッジリング２３に印加される
。図２（ｃ）に示される等価回路図によれば、可変容量部１３０の容量に応じてエッジリ
ング２３表面の電位が決まることがわかる。このとき、プラズマ１１０のシース端におけ
る等電位面がウェハ１００上及びエッジリング２３上で略同じ高さに形成されるように、
エッジリング２３表面の電位を可変容量部１３０の容量値によって制御すれば、ウェハ１
００面へのプラズマ中のイオンの入射方向を、ウェハ１００の周縁部でも鉛直方向に揃え
ることができ、ひいてはエッチング特性の面内均一性を向上させることができる。なお図
２（ｃ）中、上下に延びる一点鎖線の左側が支持テーブル２１の上側プレート２１２（静
電チャック機構）上のウェハ１００載置領域の等価回路、一点鎖線の右側が可変コンデン
サ１３上のエッジリング２３載置領域の等価回路であり、左右に延びる破線はウェハ１０
０及びエッジリング２３の上面の位置に相当する。また、図中のＶp、Ｖw、Ｖe、Ｖrfは
、それぞれプラズマ１１０のシース端における電位、ウェハ１００表面の電位、エッジリ
ング２３表面の電位、高周波電源３４が接続された支持テーブル２１の下側プレート２１
１の電位を示し、Ｃes、Ｃvr、Ｃe、Ｃsw、Ｃseは、支持テーブル２１の上側プレート２
１２（静電チャック機構）の容量、可変コンデンサ１３の可変容量、エッジリング２３の
容量、ウェハ１００の表面に形成されるシースの容量、エッジリング２３の表面に形成さ
れるシースの容量を示す。さらに、図中のＣpaは、インシュレータリング２２などに起因
して支持テーブル２１の下側プレート２１１とエッジリング２３の間で、可変コンデンサ
１３の可変容量と並列して介在する寄生容量を示している。
【００３４】
なお上述した支持テーブル２１においては、下側プレート２１１は、上部及びこの上部
よりも外径が大きい下部の２段構成としたが、上下で外径の略等しい円柱形状の下側プレ
ート２１１であってもよい。実施形態による支持テーブル２１は、可変コンデンサ１３の
設置の簡便さの観点から、下側プレート２１１の下部を上部より大きな外径で形成して下
側プレート２１１の下部の突出部分上に可変コンデンサ１３を設置するようにしたが、下
側プレート２１１の下部が可変コンデンサ１３の下方に突出しない形状であっても、図２
（ｃ）に示すものと同等の回路を形成することができる。この場合、インシュレータリン
グ２２の底部を下側プレート２１１の下部に向けて突出させ、可変コンデンサ１３の側面
及び底面側をエッチング処理時におけるチャンバ１１内の雰囲気から保護するとともに、
可変コンデンサ１３をインシュレータリング２２の底部の突出部分上に設置してもよい。
または、可変コンデンサ１３を下側プレートの上部外周に固定してもよい。
【００３５】
ここで図３に、実施形態による可変コンデンサの素子構造を示す。図３（ａ）は、図２
（ａ）に示される支持テーブル２１で用いられ得る可変コンデンサ１３の素子構造の一例
を示す断面図である。この可変コンデンサ１３は、可変容量部１３０となるｐｎ接合型ダ
イオードが１対の対向電極１３１、１３１間に設けられた可変容量ダイオードである。こ
こで、対向電極１３１、１３１に接続された電源１３３によって可変容量部１３０のｐｎ
接合に対する逆方向電圧が印加されると、ｐ型半導体１３５とｎ型半導体１３６の間に空
乏層１３７が広がる。空乏層１３７の広がりの度合いは印加される逆方向電圧の大きさに
依存するため、制御電圧が供給される可変容量部１３０において制御電圧値に応じた可変
の容量値を得ることが可能である。
【００３６】
また図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示される支持テーブル２１で用いられ得る可変コンデ
ンサ１３の素子構造の一例を示す斜視図である。ここでの可変コンデンサ１３は、可変容
量部１３０にチタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムなどの強誘電体が用い
られており、可変容量部１３０への電圧印加で生じる強誘電体の結晶の分極状態の遷移に
よって可変容量部１３０における容量値が変化する。強誘電体の結晶の分極状態は、強誘
電体に印加される電圧の大きさと相関関係があるので、このような可変コンデンサ１３は
、制御端子である１対の制御電極１３２、１３２を介して供給される制御電圧値に応じた
可変の容量値を示す。
【００３７】
可変容量部１３０に強誘電体を用いた場合、正極、負極の２端子に相当する１対の対向
電極１３１、１３１間に所定のバイアス電圧を供給する電源１３４が接続され、可変容量
部１３０へのバイアス電圧印加によって、直接強誘電体の結晶の分極状態を制御すること
もできる。なお、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示した可変コンデンサ１３において、バイ
アス電圧を供給する電源１３４が接続されない場合でも、制御電圧を可変容量部１３０に
供給するための電源１３３によって、可変コンデンサ１３の容量は特に問題なく制御する
ことができる。
【００３８】
したがって、図２（ａ）に示される支持テーブル２１に適用される可変コンデンサ１３
において、可変容量ダイオードに代えて、可変容量部１３０がチタン酸バリウムストロン
チウム、チタン酸バリウムなどの強誘電体からなるものを用いてもよい。また一般に、結
晶の分極状態を遷移させる強誘電体では、空乏層の広がりの度合いによってその容量値が
決まるｐｎ接合型ダイオードに比べ、容量値の可変幅を広い範囲に亘って得られやすい点
で、可変コンデンサ１３の可変容量部１３０として好ましく使用することができる。
【００３９】
実施形態による支持テーブル２１では、可変コンデンサ１３は円環状のエッジリング２
３の下方に満遍なく配置される。図４は、実施形態による支持対象支持台全体を模式的に
示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は等価回路図、（ｃ）は別の等価回路図である。
なお図４（ａ）においては、図を見やすくするため、支持テーブル２１上にウェハ１００
及びエッジリング２３が載置される前の状態を示している。また、図４（ｂ）、（ｃ）に
関し、図２（ｃ）に示した等価回路図と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説
明は適宜省略する。
【００４０】
たとえば、図４（ｂ）に示されるように、支持テーブル２１の周方向において、８個の
可変コンデンサ１３が設けられる。このように、ウェハ１００の周縁部に沿って複数の可
変コンデンサ１３を配置し、それらの容量値を連動して制御することで、ウェハ１００の
周縁部における周方向に沿ってエッチング特性がばらつくことを抑制し得る。これに対し
、支持テーブル２１において、プラズマ生成用の高周波電源３４とは別のエッジリング２
３の電位制御用の電源を設置し、さらにエッジリング２３電位制御用の電源とエッジリン
グ２３を接続する電源ケーブル中に外付けの可変コンデンサ１３を介挿した回路構成を想
定する。ここで、たとえば図４（ａ）、（ｂ）中に示される周縁部分Ａに対して、外付け
の可変コンデンサ１３の容量に応じてその値が制御される電位が直接供給されるものとす
る。
【００４１】
このように、支持テーブル２１に対し外付けでエッジリング２３電位制御用の電源と電
源ケーブルと可変コンデンサ１３が設けられた場合、上述した周縁部分Ａではエッジリン
グ２３の電位を精度よく制御できたとしても、エッジリング２３全周に亘って精度のよい
電位制御を行うことは、エッジリング２３自体が有する寄生抵抗Ｒpaのため非常に難しい
。特に、円環状のエッジリング２３において、周縁部分Ａに対し円環状のエッジリング２
３の中心点を挟んで対向する周縁部分Ａから最も遠い周縁部分、すなわち図４（ａ）、（
ｂ）中に示される周縁部分Ｂでは、周縁部分Ａ、Ｂ間の寄生抵抗Ｒpaに起因して大きな電
位降下が生じてしまい、結果的に周縁部分Ａ、Ｂとそれぞれ対応するウェハ１００の周縁
部間でエッチング特性を均一化することは極めて困難である。
【００４２】
一方で、実施形態による支持テーブル２１では、可変コンデンサ１３が円環状のエッジ
リング２３の下方の円環状の領域に満遍なく配置されるため、エッジリング２３の各周縁
部の電位に対してエッジリング２３の寄生抵抗Ｒpaが及ぼす影響は無視できる程度に小さ
い。したがって、エッジリング２３全周に亘って精度のよい電位制御を行って、ウェハ１
００の周縁部全体で容易にエッチング特性を均一化することができる。なお、上述したよ
うに支持テーブル２１において、エッジリング２３電位制御用の別設の電源及び可変コン
デンサ１３を電源ケーブルを介して外付けする場合であっても、たとえば円環状のエッジ
リング２３の全周縁部分に満遍なく電位制御用の電極端子を設け、可変コンデンサ１３を
介した電位をエッジリング２３の全周縁部分に直接供給するようにすれば、エッジリング
２３の寄生抵抗Ｒpaが及ぼす影響をなくして、エッジリング２３全周に亘って精度のよい
電位制御を行うことが可能である。しかしながら、所定期間使用される毎に未使用品と交
換される消耗品であるエッジリング２３に対し、電極端子のような新たな構成要素を追加
することは、専らプラズマ処理装置１０による処理コストの上昇を招くことになり、現実
的ではない。
【００４３】
図４では、支持テーブル２１の周方向において８個の可変コンデンサ１３が設けられた
例を示したが、可変コンデンサ１３の個数はこれに限定されず、たとえば支持テーブル２
１に周方向に沿ってｎ個（ｎは２以上の整数）の可変コンデンサ１３が配置されればよい
。ウェハ１００の周縁部のエッチング特性を均一化する観点からは、可変コンデンサ１３
の数は多いほどよく、また支持テーブル２１において周方向に沿って略均等な間隔でｎ個
の可変コンデンサ１３が配置されることが望ましい。この場合、ｎ個の可変コンデンサ１
３は、それぞれが図２（ａ）、（ｂ）に示されたような絶縁部材５３によって周囲が覆わ
れた状態で、支持テーブル２１の下側プレート２１１の周方向に沿って設けられ得る。
【００４４】
図４（ｂ）中に示した等価回路においては、支持テーブル２１の周方向に沿った８個の
可変コンデンサ１３に対し１つの電源１３３から同じ制御電圧が供給されているが、図４
（ｃ）に示されるように、ｎ個の可変コンデンサ１３に２つ以上の電源１３３から制御電
圧が供給される回路構成としてもよい。たとえば、消耗のないエッジリング２３が支持テ
ーブル２１上に載置された状態でエッチング処理が行われる場合であっても、ウェハ１０
０の周方向に関し装置起因のエッチング特性ばらつきが懸念されることがある。このとき
、支持テーブル２１の周方向に沿って配置された複数個の可変コンデンサ１３（容量素子
）間で互いに異なる値の制御電圧を供給し、ウェハ１００の周縁部近傍に沿って局所的な
電界調整を行うことによって、ウェハ１００の周方向でのエッチング特性ばらつきを補正
することが可能となる。そのうえで、エッジリング２３の形状変化に伴う経時的なウェハ
１００の周縁部での電界変動を補償するように、複数の電源１３３から各可変コンデンサ
１３に供給される制御電圧の値をそれぞれ変化させることによって、装置起因及び経時的
要因のエッチング特性ばらつきのいずれをも抑制して、エッチング特性の面内均一性を極
めて良好なものとすることができる。
【００４５】
なお、図４（ｃ）に示した等価回路においては、支持テーブル２１の周方向に沿って配
置されたｎ個の可変コンデンサ１３に対し、ｎ個の電源１３３からそれぞれ個別の値の制
御電圧を供給可能とした回路構成を示した。しかしながら、制御電圧を供給する電源１３
３が可変コンデンサ１３と同数設けられる場合に限らず、ｎ個の可変コンデンサをｍ（ｍ
はｍ＜ｎを満たす２以上の整数）のグループのいずれかと対応させ、このｍのグループに
対しｍ個の電源１３３からそれぞれ個別の値の制御電圧が供給されるような回路構成とし
てもよい。たとえば、ｎ個の可変コンデンサ１３が配置される円環状の領域を支持テーブ
ル２１の周方向に沿ってｍ個のゾーンに区分したうえで、これらｍ個のゾーンに対応する
ようにｍ個の電源１３３を設け、異なるゾーンに属する容量素子に対しては別の電源１３
３から互いに異なる制御電圧が供給されるように制御する一方、各ゾーン内の可変コンデ
ンサ１３には制御電圧を互いに同一の電源１３３から供給する。このように制御すること
によって、ウェハ１００の周縁部近傍の電界に対するゾーン制御を簡便に行うことが可能
となる。
【００４６】
一方、装置起因のエッチング特性ばらつきの懸念が小さく、上述したような高精度の電
界制御が特に望まれない場合は、可変コンデンサ１３は個片状のものが下側プレート２１
１の周方向に沿って複数個配置される例には特に限定されない。たとえば、エッジリング
２３の形状と対応して対向電極１３１や制御電極１３２及び可変容量部１３０を円環状に
形成した可変コンデンサ１３を用意し、それ自体が円環状である可変コンデンサ１３が下
側プレート２１１の上部外周と嵌合するように配置されてもよい。このような円環状の可
変コンデンサ１３であっても、その上にエッジリング２３を載置した場合に、図４（ｂ）
に示すものと同等の回路を形成することができる。あるいは、可変コンデンサ１３の可変
容量部１３０のみ個片状の素子構造のものを複数用意したうえで、複数の個片状の可変容
量部１３０に対し共通の対向電極１３１や制御電極１３２を円環状に形成した円環状の可
変コンデンサ１３が、支持テーブル２１の周方向に沿って配置されてもよい。
【００４７】
つぎに、本発明の実施形態による支持テーブル２１の具体例について説明する。図５は
、本発明の実施形態による処理対象支持台の一具体例を説明するための図で、（ａ）は処
理対象支持台及びその周辺の要部構成を示す断面図、（ｂ）は処理対象支持台及びその周
辺の構成要素を分解して示す斜視図である。図６は、本発明の実施形態による処理対象支
持台の他の具体例を説明するための図で、（ａ）は処理対象支持台及びその周辺の要部構
成を示す断面図、（ｂ）は処理対象支持台及びその周辺の構成要素を分解して示す斜視図
である。図７は、本発明の実施形態による処理対象支持台及びその周辺の等価回路図であ
る。また図１０は、参考例による処理対象支持台及びその周辺を説明するための図である
。ここでは、本発明の実施形態の具体例を説明する前に、まず図１０を参照して、エッジ
リング２３の消耗によってウェハ１００の周縁部で電界が歪んだ状態について説明する。
【００４８】
ＲＩＥ装置においては、通常消耗品であるエッジリング２３を未使用品と交換した直後
のエッチング加工の際に、プラズマ１１０のシース端における等電位面がウェハ１００上
とエッジリング２３上とで略同じ高さに形成されるように、支持テーブル２１及びエッジ
リング２３などが設計されている。たとえば、エッジリング２３交換直後に、支持テーブ
ル２１においてエッジリング２３の載置面を形成する可変コンデンサ１３及びインシュレ
ータリング２２上にエッジリング２３が載置され、静電チャック機構として機能する上側
プレート２１２上に処理対象となるウェハ１００が載置されたとき、ウェハ１００の上面
とエッジリング２３の上面が略同じ高さとなるように設定されている。
【００４９】
このようなエッジリング２３のイニシャル状態からＲＩＥ装置で多数のウェハ１００の
エッチングが繰り返されると、プラズマ１１０中のイオンはエッジリング２３にも衝突す
るため、エッジリング２３が消耗してその上面が後退する。ここで、エッジリング２３が
消耗してその上面が後退すると、これに伴って図１０（ａ）に示されるように、ウェハ１
００の周縁部上からエッジリング２３上に亘ってプラズマ１１０のシース端における等電
位面が歪んだ状態となる。この結果、ウェハ１００の周縁部付近での電気力線が垂直から
傾いた角度になり、ウェハ１００の周縁部でプラズマ１１０中のイオンが傾いた電気力線
の方向に沿って入射されることになるため、エッチングがウェハ１００面に対し垂直では
なく斜めの方向に進行してしまう。すなわち、エッチングによって得られる孔や溝などが
ウェハ１００の周縁部付近で基板面に垂直な方向から傾いた方向に形成され、ウェハ１０
０の中央部と周縁部とで加工形状にばらつきが生じる。また、ウェハ１００の周縁部での
電界の歪みは、ウェハ１００の中央部と周縁部との間に、エッチングレートの違いに基づ
くエッチング特性の不均一をも招き得る。
【００５０】
これに対し、実施形態による支持テーブル２１では、エッジリング２３の直下の円環状
の領域に可変コンデンサ１３を設置し、可変容量部１３０の容量調整によって、エッジリ
ング２３の上面後退に伴うウェハ１００の周縁部での電界変動を補償する。たとえば、エ
ッジリング２３が薄く、シースが厚くなってシースの容量が低減した分、エッジリング２
３直下の可変コンデンサ１３の容量が大きくなるように制御を行うことによって、図２（
ａ）に示したようなプラズマ１１０のシース端における等電位面が平坦な状態を維持し、
エッジリング２３の消耗に起因したエッチング特性の面内均一性の劣化を抑制し得る。
【００５１】
ただし、エッジリング２３の消耗は、図１０（ａ）に示した通りウェハ１００の周縁部
近傍における上面全面が略均一に後退するものとは限らず、図１０（ｂ）に示されるよう
にエッジリング２３の内周側と外周側とが互いに異なる後退量で消耗することがある。こ
の場合、エッジリング２３の内周側と外周側の間でその下方の可変容量部１３０における
容量の適正制御量が乖離し、図２に示される支持テーブル２１の構造では、エッジリング
２３の内周側と外周側の少なくともいずれかで電界変動の補償が十分でなく、ウェハ１０
０の周縁部においてわずかな電界の歪みが生じる可能性がある。
【００５２】
そこで本発明の実施形態の具体例では、内周側の第１容量素子１３８と外周側の第２容
量素子１３９との組によって可変コンデンサ１３を形成し、支持テーブル２１の下側プレ
ート２１１の周方向に沿った円環状の領域において、第１容量素子１３８と第２容量素子
１３９との組が満遍なく配置される。図５は、このような実施形態による支持テーブル２
１の一具体例であり、図２（ａ）に示したように１対の対向電極１３１、１３１の間に制
御電圧が印加される構造の可変コンデンサ１３を、内周側の第１容量素子１３８と外周側
の第２容量素子１３９との組で形成した例を示している。また図６は、実施形態による支
持テーブル２１の他の具体例であり、図２（ｂ）に示したように１対の対向電極１３１、
１３１とは別の制御電極１３２に対し制御電圧が印加される構造の可変コンデンサ１３を
、内周側の第１容量素子１３８と外周側の第２容量素子１３９との組で形成した例を示す
ものである。なお、図６（ｂ）においては図を見やすくするため、図６（ａ）中に示され
る対向電極１３１に関し、その図示を省略している。
【００５３】
図５及び図６のいずれの場合においても、図７の等価回路図に示されるように、内周側
の第１容量素子１３８と外周側の第２容量素子１３９とでそれぞれ別々にそれらの容量値
を制御できるので、各容量素子においてエッジリング２３の内周側及び外周側の後退量に
応じた容量制御を行い得る。図７中、Ｃvri、Ｃvro、Ｃei、Ｃeo、Ｃsei、Ｃseoは、それ
ぞれ内周側の第１容量素子１３８の容量、外周側の第２容量素子１３９の容量、第１容量
素子１３８上方におけるエッジリング２３の容量、第２容量素子１３９上方におけるエッ
ジリング２３の容量、第１容量素子１３８上方におけるシースの容量、第２容量素子１３
９上方におけるシースの容量を示している。たとえば、エッジリング２３の外周側に比べ
内周側での後退が顕著となってその上面に図１０（ｂ）に示されるような変形が生じたと
きは、内周側の第１容量素子１３８の容量Ｃvriが外周側の第２容量素子１３９の容量Ｃv
roに比べより大きくなるように制御を行えばよい。これによって、エッジリング２３の内
周側と外周側のいずれにおいても、エッジリング２３の消耗に起因したエッジリング２３
の電界変動の補償を十分行うことが可能となり、エッチング特性の面内均一性が格段に向
上する。
【００５４】
なお、実施形態の具体例における支持テーブル２１においては、上述したような関係で
可変コンデンサ１３の各容量素子の容量制御を行う場合に限らず、消耗したエッジリング
２３上面の形状に応じて第１容量素子１３８及び第２容量素子１３９に対する制御電圧を
調整すればよい。例えば、図１０（ｂ）とは逆にエッジリング２３の外周側で上面の後退
量がより大きいようであれば、外周側の第２容量素子１３９の容量Ｃvroが内周側の第１
容量素子１３８の容量Ｃvriに比べより大きくなるように制御を行ってもよい。また、内
周側の第１容量素子１３８と外周側の第２容量素子１３９の中間に第３容量素子を配置し
、これらの容量素子に対しそれぞれに別々の制御電圧を供給してもよく、ウェハ１００の
周縁部の外側でウェハ１００の径方向に沿って３個以上の容量素子を配置することで、さ
らに精度の高い電界制御を行うようにしてもよい。
【００５５】
ここで、各容量素子に供給される制御電圧の調整に当っては、その値や変更時期をエッ
ジリング２３上面における実際の形状変化に基づき決定してもよい。たとえば、エッジリ
ング２３上面の形状を検出可能な光学モニタ装置をプラズマ処理装置１０に設置し、プラ
ズマ処理装置１０で使用中のエッジリング２３について検出した上面の形状変化に応じて
、各容量素子に供給される制御電圧が調整されるように制御が行われればよい。あるいは
、エッジリング２３の消耗に伴って発生するウェハ１００のエッチング特性の変化を観測
し、こうしたエッチング特性の変化が補償されるべく、制御電圧の調整値や変更時期が見
積もられてもよい。
【００５６】
たとえば、プロセスモニター用のウェハ１００を処理対象として、実施形態による支持
テーブル２１上でエッチングを行い、エッチング後の加工形状を測定する処理を実施する
。ここで、エッジリング２３交換直後であってエッジリング２３が消耗する前の段階で、
各容量素子に供給される制御電圧値を変更して標準値、上限値及び下限値にそれぞれ設定
した状態で、上述したような処理を繰り返し実施する。まずはこのようにして、各容量素
子に供給される制御電圧と、その値に応じて得られるエッチング後の加工形状、特にウェ
ハ１００周縁部での加工形状の鉛直方向に対する傾きとの関係を把握することができる。
より具体的には、たとえば各容量素子毎に、ウェハ１００周縁部での加工形状の傾き角と
制御電圧値との関係を、検量線として作成しておく。
【００５７】
ついで、たとえば制御電圧値を標準値に設定した状態で、エッジリング２３の標準的な
交換時期に至るまで、上述したような処理を複数回実施する。その後、複数回の処理毎に
測定されたウェハ１００の加工形状に基づいて、上述した通りに作成しておいた検量線を
使用し、各回毎に各容量素子に供給されるべき制御電圧値を算出する。こうして、エッジ
リング２３交換後のウェハ１００の処理回数と制御電圧値とを関連付けた情報を取得して
プラズマ処理装置１０に保持させ、この情報によって各容量素子に供給される制御電圧を
調整するようにしてもよい。なお、ここでは容量素子に供給される制御電圧値とエッチン
グ後の加工形状とが線形性を示すものとして制御電圧値を算出する方法を説明した。一方
、両者が線形性の関係にない場合についても、標準値、上限値及び下限値に加えこれらと
は別の任意の制御電圧値を設定して、上述したような繰り返し処理の回数を増加させより
精度の高い検量線を作成しておけば、ウェハ１００の処理回数と対応した制御電圧値を同
様に算出することができる。
【００５８】
さらに、以下では図８を参照して、本発明の別の実施形態による処理対象支持台につい
て説明する。図８は、別の実施形態による処理対象支持台を説明するための図であり、（
ａ）は処理対象支持台及びその周辺の構成要素を分解して模式的に示す斜視図、（ｂ）は
等価回路図である。ここでの支持テーブル２１においては、エッジリング２３の直下の円
環状の領域に配置された図５（ｂ）に示されるような内周側の第１容量素子１３８と外周
側の第２容量素子１３９が支持テーブル２１の周方向に沿って個片化され、図４（ｃ）に
示した回路構成の場合と同様に、個片化された第１容量素子１３８及び第２容量素子１３
９のそれぞれに対応した個別の電源１３３が設けられている。なお、図８（ａ）において
は図を見やすくするため、図５（ｂ）中に示される対向電極１３１に関し、その図示が省
略されている。
【００５９】
このように、個片化された第１容量素子１３８と第２容量素子１３９の組を支持テーブ
ル２１の周方向に沿って複数配置し、各容量素子に対して互いに異なる値の制御電圧を供
給することによって、図８に示される支持テーブル２１においては、ウェハ１００の周縁
部近傍に沿って局所的な電界調整を行うことができる。したがって、エッジリング２３の
消耗などに起因して生じ得るエッジリング２３の電界変動を、エッジリング２３の内周側
と外周側に加えてその周方向に沿っても個別に補償することが可能となり、エッチング特
性の面内均一性がさらに格段に向上する。
【００６０】
なお、図６（ｂ）に示されるような構造の可変コンデンサ１３について、内周側の第１
容量素子１３８と外周側の第２容量素子１３９を支持テーブル２１の周方向に沿って個片
化し、それら各容量素子に対してそれぞれ個別の値の制御電圧を供給可能な回路構成とし
ても、同様にエッチング特性の面内均一性が格段に向上することはいうまでもない。また
、制御電圧を供給する電源１３３が容量素子と同数設けられることなく、支持テーブル２
１の周方向に沿って配置された容量素子の中で、互いに共通の電源１３３から制御電圧が
供給されるものがあってもよい。たとえば、上述したようにエッジリング２３直下の円環
状の領域をその周方向に沿って複数のゾーンに区分し、第１容量素子１３８及び第２容量
素子１３９のそれぞれについて、同一のゾーン内に配置される容量素子には同一の電源１
３３から制御電圧を供給して、ウェハ１００の周縁部近傍の電界に対するゾーン制御を行
うようにしてもよい。
【００６１】
以上のようなプラズマ処理装置１０によって、実施形態によるプラズマ処理方法におい
ては、たとえば以下の通りエッチング処理が行われる。まず、可変コンデンサ１３及びイ
ンシュレータリング２２上にエッジリング２３が載置され、さらに支持テーブル２１上及
びエッジリング２３の内周側端部上に処理対象であるウェハ１００が載置され、静電チャ
ック機構としての上側プレート２１２によって固定される。ついで、ガス排気口１４に接
続される図示しない真空ポンプでチャンバ１１内が真空引きされる。このとき、ガス排気
室６３とプラズマ処理室６１との間は、バッフル板２４に設けられたガス排出孔２５によ
って接続されているので、ガス排気口１４に繋がる真空ポンプによってチャンバ１１内全
体が真空引きされる。
【００６２】
その後、チャンバ１１内が所定の圧力に達すると、図示しないガス供給装置から処理ガ
スがガス供給室６２へと供給される。ガス供給室６２からシャワーヘッド４１のバックプ
レート４３のガス流路４３１と上部電極４４のガス流路４４５とを介して、処理ガスがプ
ラズマ処理室６１に供給される。プラズマ処理室６１内の圧力が所定の圧力に達すると、
シャワーヘッド４１（上部電極４４）を接地した状態で、支持テーブル２１の下側プレー
ト２１１（下部電極）に高周波電源３４から電力を供給して、支持テーブル２１とシャワ
ーヘッド４１との間のプラズマ処理室６１におけるウェハ１００及びエッジリング２３上
方の空間にプラズマ１１０を生成させる。このとき、高周波電圧に基づく自己バイアスに
よって下部電極側においてはプラズマ１１０とウェハ１００との間に電位勾配が生じ、プ
ラズマ１１０中のイオンが支持テーブル２１へと加速されることになり、異方性エッチン
グ処理が行われる。
【００６３】
ここで、たとえばプラズマ処理装置１０に対する装置メンテナンスが行われ、支持テー
ブル２１上のエッジリング２３が未使用品に交換された直後は、図２（ａ）、（ｂ）ある
いは図５（ａ）、図６（ａ）に示されるように、支持テーブル２１の上側プレート２１２
上にウェハ１００（第１の処理対象）が載置された際に、ウェハ１００の上面とエッジリ
ング２３の上面とが略平坦面を形成する。その後、支持テーブル２１の下側プレート２１
１（下部電極）に対しプラズマ生成用の高周波電圧が印加されると、ウェハ１００上から
エッジリング２３上に亘ってプラズマ１１０のシース端における等電位面（シース界面）
が略水平に広がるように、プラズマ処理室６１内でプラズマ１１０が生成する。このとき
、図２（ｃ）に示される等価回路において可変コンデンサ１３の容量値が第１の値Ｃvr1
に設定されるとすると、近似的に次の数式１で表される関係が成立する。
【００６４】
Ｃsw＋Ｃes＝Ｃse＋Ｃe＋Ｃvr1・・・数式１
【００６５】
この状態では、プラズマ１１０中のイオンはウェハ１００の周縁部においてもウェハ１
００面に対して鉛直方向に延びる電気力線の向きに沿って入射され、第１の処理対象であ
るウェハ１００の全面で略垂直な方向にエッチングが進む。こうして、第１の処理対象で
あるウェハ１００に所望の孔または溝を形成した後は、さらに同様のエッチング処理を複
数のウェハ１００（第１の処理対象）に対し連続的に実施してもよい。また、ここで連続
的にウェハ１００のエッチング処理を行う際、可変コンデンサ１３に供給される制御電圧
以外の処理条件が変更されてもよい。
【００６６】
一方で、第１の処理対象であるウェハ１００へのエッチング処理において、プラズマ１
１０中のイオンはエッジリング２３にも衝突するため、エッジリング２３は徐々に消耗す
る。この結果、エッジリング２３の上面は上述した図１０に示したような形状まで後退あ
るいは変形し、これはウェハ１００の周縁部での電界の乱れを引き起こす。
【００６７】
実施形態によるプラズマ処理方法では、引き続いて、先行のウェハ１００（第１の処理
対象）に対するエッチング処理のときと比べ形状の変化したエッジリング２３を可変コン
デンサ１３上に載置したまま、支持テーブル２１の上側プレート２１２上に後続のウェハ
１００（第２の処理対象）が載置されて、第２の処理対象であるウェハ１００に対しエッ
チング処理が行われる。このとき、ウェハ１００（第２の処理対象）の周縁部での電界の
乱れを打ち消すように、エッジリング２３直下の可変コンデンサ１３に供給される制御電
圧の値を変更し、可変コンデンサ１３の容量値を先のウェハ１００（第１の処理対象）に
対するエッチング処理時の第１の値Ｃvr1とは異なる値に設定し、ウェハ１００の周縁部
における電界を調整する。
【００６８】
ここで、可変コンデンサ１３に設定された上記Ｃvr1とは異なる容量値を第２の値Ｃvr2
とすると、図２（ｃ）に示される等価回路において近似的に次の数式２で表される関係が
成立する。
【００６９】
Ｃsw＋Ｃes＝Ｃ‘se＋Ｃ‘e＋Ｃvr2・・・数式２
【００７０】
数式２中、Ｃ‘seはエッジリング２３の上面が後退した状態でのシースの容量を示し、
エッジリング２３のイニシャル状態のときと比べシース厚が厚くなっていることから、上
記数式１中のＣseと比べ容量値は小さくなっている（Ｃse＞Ｃ‘se）。一方で、数式２中
Ｃ‘eは上面が後退したエッジリング２３の容量を示すが、イニシャル状態と比べ厚さが
薄くなっていることから、上記数式１中のＣeと比べ容量値は多少大きくなる（Ｃe＜Ｃ‘
e）。ただし、通常はシース厚が厚くなることによるシースの容量変化の影響が大きいた
め、数式２中のＣ‘se＋Ｃ‘eは数式１中のＣse＋Ｃeに比べ容量値が小さくなる傾向にあ
る。したがって、数式１及び数式２の左辺が変化しないとすると、第２の値Ｃvr2を第１
の値Ｃvr1よりも大きい所望の値に設定することによって、消耗したエッジリング２３の
形状変化に伴うウェハ１００の周縁部での電界変動を補償することができる。このように
実施形態によるプラズマ処理方法においては、上面が後退したエッジリング２３直下の可
変コンデンサ１３の容量値をより大きく設定することによって、プラズマ１１０中のイオ
ンはウェハ１００の周縁部においてもウェハ１００面に対して鉛直方向に延びる電気力線
の向きに沿って入射されるので、第２の処理対象であるウェハ１００の全面で略垂直な方
向へエッチングは進み、ひいてはエッチング特性の面内均一性が向上する。
【００７１】
特に、図５及び図６に示した実施形態の具体例による支持テーブル２１を用いた場合は
、図７に示される等価回路中のＣvri及びＣvroについて、第１の処理対象であるウェハ１
００へのエッチング処理時に比べ、第２の処理対象であるウェハ１００へのエッチング処
理時の容量値を大きく設定することで、エッチング特性の面内均一性向上を格別なものと
することができる。このとき、第１の処理対象処理時と第２の処理対象処理時とでのＣvr
i及びＣvroの調整幅は、それぞれエッジリング２３上面の変形度に応じて適宜決定されれ
ばよい。また、たとえば図８に示されるように、支持テーブル２１の周方向に沿って配置
された複数個の可変コンデンサ１３間で互いに異なる値の制御電圧を供給する場合におい
ても、互いに異なる値の制御電圧が供給される可変コンデンサ１３毎にそれぞれの容量値
の調整幅を適宜決定しつつ、第１の処理対象処理時に比べ第２の処理対象処理時の容量値
が大きくなるようにそれらの値をダイナミックに設定すればよい。さらに、実施形態によ
るプラズマ処理方法は、第１の処理対象処理時とで第２の処理対象処理時とで可変コンデ
ンサ１３の容量値を２段階に調整・設定する例に限定されず、エッジリング２３の消耗に
応じて可変コンデンサ１３の容量値が３段階以上に調整・設定されてもよい。
【００７２】
また以上では、プラズマ処理装置１０として平行平板型のＲＩＥ装置を例に挙げて説明
した。ただし、誘導結合型あるいはＥＣＲ（Electron Cyclotron  Resonance）型のＲＩ
Ｅ装置や、ＲＩＥ装置以外のアッシング装置、ＣＤＥ（Chemical  Dry  Etching）装置、
ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置などの処理装置全般または半導体製造装置
全般に、上述した実施形態を適用することができる。
【００７３】
図９には、本発明の実施形態によるプラズマ処理装置の他の構成例として、誘導結合型
のＲＩＥ装置の断面を模式的に示す。図９に示されるプラズマ処理装置１０において、処
理対象支持台より下方については図１に示したものと同様の構造を有しており、図１と同
一の構成要素には同一の符号を付してその説明は適宜省略する。
【００７４】
ここでのプラズマ処理装置１０の内部は、プラズマ処理室６１と、ガス排気室６３と、
に分けることができる。プラズマ処理室６１は、チャンバ１１内の支持テーブル２１およ
びバッフル板２４と、チャンバ１１の天板７５とで仕切られた領域である。ガス排気室６
３は、支持部１２およびバッフル板２４で仕切られたチャンバ１１内の下部の領域である
。
【００７５】
プラズマ処理室６１において、天板７５は支持テーブル２１に対向し、支持テーブル２
１の上面と天板７５の下面とが所定の距離を隔てるように設けられている。天板７５の材
質としては、高周波を低損失で透過するアルミナなどが用いられ得る。天板７５の中央部
付近にはガス供給部としてのガスノズル７６が支持テーブル２１と対向配置して設けられ
、ガスノズル７６には、配管を通じて図示しないガス供給装置が接続されている。ガス供
給装置は、プラズマ処理時に処理ガスをガスノズル７６を通じてチャンバ１１内に導入す
る。
【００７６】
天板７５の上部には、高周波コイル７７を有する。高周波コイル７７には、高周波電力
を供給する給電線７１が接続されており、給電線７１に整合器７３及び高周波電源７４が
接続されている。この高周波電源７４から高周波コイル７７に高周波電力を印加すること
によって、ガスノズル７６からチャンバ１１内に導入された処理ガスがプラズマ化され、
プラズマ処理室６１におけるウェハ１００及びエッジリング２３上方の空間にプラズマ１
１０が生成する。一方、支持テーブル２１の下側プレート２１１に接続された高周波電源
３４は、プラズマ処理中に下側プレート２１１に電力を供給することによってバイアスを
生成させ、プラズマ１１０中のイオンをウェハ１００面に引き込むために用いられる。
【００７７】
ここでも、高周波電源３４に基づく電界がウェハ１００の周縁部で鉛直方向に対して偏
向しないように、エッジリング２３が支持テーブル２１の上方の外周に設けられる。さら
に、エッジリング２３の直下の円環状の領域に、図４乃至図８に示したような可変コンデ
ンサ１３が支持テーブル２１の周方向に沿って満遍なく配置されている。したがって、図
９に示されるプラズマ処理装置１０においても、可変コンデンサ１３に供給される制御電
圧の値を調整することによって、エッジリング２３の形状変化などに伴うウェハ１００の
周縁部での電界変動を補償して、エッチング特性の面内均一性の劣化を抑制することが可
能である。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
【符号の説明】
【００７９】
１１  チャンバ、１３  可変コンデンサ、２１  支持テーブル、２３  エッジリング、
３４  高周波電源、４１  シャワーヘッド、７５  天板、７６  ガスノズル、７７  高周
波コイル、１００  ウェハ、１１０  プラズマ、１３８  第１容量素子、１３９  第２容
量素子、２１１  下側プレート、２１２  上側プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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