(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理に適した膜厚の伝熱シートを有するフォーカスリングを提供する。【解決手段】プラズマ処理装置において、フォーカスリング２５は、冷媒室を有するサセプタ１２に載置されたウエハＷの外周を囲い、サセプタ１２と接触するサセプタ接触面４０と、該サセプタ接触面４０に形成された伝熱シート３８とを備え、伝熱シート３８は、熱伝導率が０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあり、シリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴム、及び該粘着剤やゴムに混入された酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーを、該粘着剤やゴム中に２５〜６０体積％で含み、伝熱シート３８の膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された伝熱シートとを備えるフォーカスリングであって、
前記伝熱シートは、有機材料及び該有機材料に混入された伝熱材を含み、前記伝熱シートの膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項２】
前記伝熱シートの熱伝導率が０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあり、前記有機材料はシリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴムであり、前記伝熱材は酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーであり、前記フィラーは前記耐熱性の粘着剤やゴム中に２５〜６０体積％で含有されることを特徴とする請求項１記載のフォーカスリング。
【請求項３】
所定の処理が施される基板を載置する載置台と、前記載置台に載置された基板の外周を囲うフォーカスリングとを備える基板載置システムであって、
前記載置台は温調機構を有し、
前記フォーカスリングは前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された伝熱シートとを有し、前記伝熱シートは、有機材料及び該有機材料に混入された伝熱材を含み、前記伝熱シートの膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であることを特徴とする基板載置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカスリング及び基板載置システムに関し、特に、基板載置システムに配されて基板の外周を囲うフォーカスリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としてのウエハにプラズマ処理、例えばエッチング処理を施す場合、ウエハの各部位におけるエッチングレートはそれぞれ各部位の温度の影響を受けるため、エッチング処理中においてウエハの全表面の温度を均一に保つことが要求されている。
【０００３】
ウエハにエッチング処理を施す基板処理装置は、ウエハを収容する減圧可能なチャンバと、該チャンバ内に配置されてウエハを載置する基板載置システムを備える。減圧されたチャンバ内にはプラズマが発生し、該プラズマがウエハをエッチングする。基板載置システムは、頂部にウエハを載置する円柱状のサセプタと、該サセプタに載置されたウエハの外周を囲うフォーカスリングとを有する。フォーカスリングはウエハとほぼ同材質からなり、ウエハの上方に生じるプラズマの分布域をウエハ上だけでなく該フォーカスリング上まで拡大させて、ウエハの全面に施されるエッチング処理の均一性を確保する。
【０００４】
ウエハにエッチング処理が施される際、ウエハはプラズマから熱を受けて温度が変動する。ウエハの温度はウエハの上方に存在するプラズマ中のラジカルの分布に影響を与えるため、同一ロット中にウエハの温度が変動すると、同一ロット内の複数のウエハに均一なエッチング処理を施すことが困難である。そこで、基板載置システムのサセプタは温調機構を有し、同一ロットのウエハのエッチング処理において温調機構によってウエハを冷却し、各ウエハの温度を所望の温度に調整する。
【０００５】
ウエハにエッチング処理が施される際、フォーカスリングもプラズマから熱を受けて温度が変動する。フォーカスリングの温度が変動した場合、ウエハの周縁部の温度もフォーカスリングの温度変動の影響を受けて変動するため、同一ロットのウエハのエッチング処理においてフォーカスリングの温度もサセプタの温調機構によって所望の温度に調整する必要がある。ところが、フォーカスリングはサセプタに載置されるのみなので、フォーカスリング及びサセプタの密着度は低く、フォーカスリング及びサセプタの熱伝達効率は低い。その結果、フォーカスリングを所望の温度に調整するのは困難である。
【０００６】
これに対応して、近年、フォーカスリング及びサセプタの熱伝達効率を改善し、サセプタの温調機構によってフォーカスリングを積極的に温調する手法が本出願人によって開発されている（例えば、特許文献１参照。）。この手法では、フォーカスリング及びサセプタの間に伝熱シートを配置して熱伝達効率を改善する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１６１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、伝熱シートはシリコンゴムを基材とするため、厚みが増すと伝熱シートの熱抵抗が増加し、フォーカスリングの温度が所望の温度まで低下しない等の問題が生じる。すなわち、プラズマ処理に適した伝熱シートの膜厚は未だ見出されていない。
【０００９】
本発明の目的は、プラズマ処理に適した膜厚の伝熱シートを有するフォーカスリング及び基板載置システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載のフォーカスリングは、温調機構を有する載置台に載置された基板の外周を囲い、前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された伝熱シートとを備えるフォーカスリングであって、前記伝熱シートは、有機材料及び該有機材料に混入された伝熱材を含み、前記伝熱シートの膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載のフォーカスリングは、請求項１記載のフォーカスリングにおいて、前記伝熱シートの熱伝導率は０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあり、前記有機材料はシリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴムであり、前記伝熱材は酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーであり、前記フィラーが前記耐熱性の粘着剤やゴム中に２５〜６０体積％で含有されることを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項３記載の基板載置システムは、所定の処理が施される基板を載置する載置台と、前記載置台に載置された基板の外周を囲うフォーカスリングとを備える基板載置システムであって、前記載置台は温調機構を有し、前記フォーカスリングは前記載置台と接触する接触面と、該接触面に形成された伝熱シートとを有し、前記伝熱シートは、有機材料及び該有機材料に混入された伝熱材を含み、前記伝熱シートの膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載のフォーカスリング及び請求項３記載の基板載置システムによれば、温調機構を有する載置台との接触面に形成されたフォーカスリングの伝熱シートの膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満である。伝熱シートの膜厚が４０μｍ以上であれば、載置台におけるフォーカスリングとの接触面にうねりや面粗さが存在しても、伝熱シートを確実に載置台に密着させることができ、もって、載置台の温調機構によってフォーカスリングの温度を調整することができる。また、伝熱シートの膜厚が１００μｍ未満であれば、フォーカスリング及び伝熱シートの合成熱容量が増加しても、フォーカスリングの昇温形態が変化するのを防止することができ、もって、合成熱容量の増加が基板へのプラズマ処理の結果に影響を与えるのを防止することができる。したがって、伝熱シートの膜厚が４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であれば、伝熱シートの膜厚をプラズマ処理に適したものにすることができる。  
【００１４】
請求項２記載のフォーカスリングによれば、伝熱シートの有機材料はシリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴムであるので、伝熱シートは柔軟に変形し、載置台におけるフォーカスリングとの接触面が多少うねっていても確実に密着することができる。また、伝熱シートの伝熱材は酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーであり、フィラーが上記耐熱性の粘着剤やゴム中に２５〜６０体積％で含有されているので、伝熱シートは全域に亘ってほぼ均一に熱を伝達することができ、その結果、フォーカスリング全体をほぼ均一に温度調整することができる。
【００１５】
さらに、伝熱シートの熱伝導率が０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあると、載置台の温調機構によってフォーカスリングの温度をスムーズに調整することができる。特に、熱伝導率が１．０〜２．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあるときは、載置台の温調機構によってフォーカスリングの温度をスムーズに調整できるとともに、載置台におけるフォーカスリングとの接触面に存在するうねりや面粗さへの追随性も特に良好な伝熱シートが得られるので、さらに好ましい。
【００１６】
なお、本発明におけるシリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴムは、シリコンを含有するものであれば特に制限はないが、好ましくは主鎖骨格がシロキサンユニットから構成されるポリオルガノシロキサンであって、架橋構造を有するものが挙げられる。ポリオルガノシロキサンの内では熱硬化のものが好ましく、主材のポリオルガノシロキサンに加えて、硬化剤（架橋性ポリオルガノシロキサン）を用いることが好ましい。ポリオルガノシロキサンの繰り返し単位構造は、ジメチルシロキサンユニット、フェニルメチルシロキサンユニット、ジフェニルシロキサンユニット等が挙げられる。また、ビニル基、エポキシ基等の官能基を有する変性ポリオルガノシロキサンを用いてもよい。
【００１７】
伝熱シート中の伝熱材は酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーであるが、具体的に例示すると、酸化物としてはアルミナ、マグネシア、酸化亜鉛、シリカ等、窒化物としては窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等、炭化物としては炭化ケイ素等が挙げられる。当該セラミックスフィラーは球形の構造を持つものが好ましく、形状に異方性があるものは伝熱特性を最大にするように配向させることが好ましい。特に好ましいセラミックスフィラーとしては、アルミナ、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素等が挙げられる。
【００１８】
さらに、伝熱材の含有率は、本発明における伝熱シート中において２５〜６０体積％である。伝熱材の含有率が当該範囲内にあるとき、伝熱シートが載置台におけるフォーカスリングとの接触面が多少うねっていても確実に密着することができる程度に柔軟であり、かつ熱伝導性も伝熱シートの全域に亘ってほぼ均一に、むら無く熱を伝達することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るフォーカスリングを備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置におけるフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【図３】伝熱シートの膜厚を変更した場合の各ウエハにおけるエッチングレートの測定部位を示す。
【図４】従来のフォーカスリングにおける消耗部位を説明するための断面図である。
【図５】伝熱シートの膜厚と、フォーカスリング及びフォーカスリング載置面の温度差との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係るフォーカスリングを備えるプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本プラズマ処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。
【００２２】
図１において、プラズマ処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内には半導体デバイス用のウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２（載置台）が配置されている。プラズマ処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。
【００２３】
排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「処理室」という。）１５には後述するようにプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１６にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１７が接続される。排気プレート１４は処理室１５に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１６への漏洩を防止する。
【００２４】
排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０−３Ｐａ（１．０×１０−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。
【００２５】
チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１８が第１の整合器１９を介して接続され、且つ第２の高周波電源２０が第２の整合器２１を介して接続されており、第１の高周波電源１８は比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加し、第２の高周波電源２０は比較的高い周波数、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器１９及び第２の整合器２１は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。
【００２６】
サセプタ１２の上部は、大径の円柱の先端から小径の円柱が同心軸に沿って突出している形状を呈し、該上部には小径の円柱を囲うように段差が形成される。小径の円柱の先端には静電電極板２２を内部に有するセラミックスからなる静電チャック２３が配置されている。静電電極板２２には直流電源２４が接続されており、静電電極板２２に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２３側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２２及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２３に吸着保持される。
【００２７】
また、サセプタ１２の上部には、静電チャック２３に吸着保持されたウエハＷを囲うように、フォーカスリング２５がサセプタ１２の上部における段差へ載置される。フォーカスリング２５はシリコン（Ｓｉ）や炭化硅素（ＳｉＣ）等によって構成される。すなわち、フォーカスリング２５は半導電体からなるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２５上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。これにより、ウエハＷの全面に施されるプラズマエッチング処理の均一性を確保する。
【００２８】
サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６（温調機構）が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２７を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却されたサセプタ１２はウエハＷ及びフォーカスリング２５を冷却する。
【００２９】
静電チャック２３は、静電吸着しているウエハＷに向けて開口する複数の伝熱ガス供給孔２８を有する。これら複数の伝熱ガス供給孔２８は、伝熱ガス供給ライン２９を介して伝熱ガス供給部（図示しない）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのＨｅ（ヘリウム）ガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１２に効果的に伝達する。
【００３０】
また、フォーカスリング２５はサセプタ１２の上部における段差との接触面（以下、「サセプタ接触面」という）４０に後述の伝熱シート３８を有する。伝熱シート３８は、サセプタ接触面４０及び上記段差（より具体的には、段差におけるフォーカスリング載置面３９）の間に生じる微小な隙間を充填してフォーカスリング２５及びサセプタ１２の熱伝達効率を改善し、フォーカスリング２５の熱をサセプタ１２に効果的に伝達する。
【００３１】
本実施の形態では、サセプタ１２、静電チャック２３及びフォーカスリング２５が基板載置システムを構成する。  
【００３２】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド３０が配置される。シャワーヘッド３０は、上部電極板３１と、該上部電極板３１を着脱可能に釣支するクーリングプレート３２と、該クーリングプレート３２を覆う蓋体３３とを有する。上部電極板３１は厚み方向に貫通する多数のガス孔３４を有する円板状部材からなり、半導電体であるシリコンによって構成される。また、クーリングプレート３２の内部にはバッファ室３５が設けられ、このバッファ室３５には処理ガス導入管３６が接続されている。
【００３３】
また、シャワーヘッド３０の上部電極板３１には直流電源３７が接続され、上部電極板３１へ負の直流電圧が印加される。このとき、上部電極板３１は二次電子を放出して処理室１５内部の電子密度が低下するのを防止する。
【００３４】
プラズマ処理装置１０では、処理ガス導入管３６からバッファ室３５へ供給された処理ガスがガス孔３４を介して処理室１５内部へ導入され、該導入された処理ガスは、第２の高周波電源２０からサセプタ１２を介して処理室１５内部へ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中のイオンは、第１の高周波電源１８がサセプタ１２に印加するイオン引き込み用の高周波電力によってウエハＷに向けて引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。
【００３５】
上述したプラズマ処理装置１０の各構成部品の動作は、プラズマ処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがプラズマエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
【００３６】
図２は、図１のプラズマ処理装置におけるフォーカスリング、伝熱シート及びフォーカスリング載置面近傍の構成を概略的に示す拡大断面図である。
【００３７】
図２において、サセプタ１２の段差の平面部は、フォーカスリング２５が載置されて該フォーカスリング２５と接触するフォーカスリング載置面３９を構成する。フォーカスリング２５の伝熱シート３８は、フォーカスリング２５がフォーカスリング載置面３９に載置された際、フォーカスリング載置面３９と接触してサセプタ接触面４０及びフォーカスリング載置面３９の間に生じる微小な隙間を充填する。これにより、フォーカスリング２５及びサセプタ１２の熱伝達効率が改善されてフォーカスリング２５の熱がサセプタ１２に効果的に伝達され、その結果、フォーカスリング２５が冷却される。
【００３８】
ここで、フォーカスリング２５はサセプタ１２によって冷却されても２００℃近くまで温度が上昇するので、伝熱シート３８は耐熱性を有し且つ高温において形状を維持する必要がある。したがって、伝熱シート３８の基材として耐熱性の有機材料、例えば、耐熱性のシリコンを成分に含む耐熱性の粘着剤やゴム（以下、「シリコン含有耐熱剤」という。）が用いられる。また、伝熱シート３８には多数の伝熱性フィラーが練り込まれており、伝熱性フィラーは伝熱シート３８中に分散している。伝熱性フィラーは、例えば、酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーからなり、伝熱シート３８の熱伝達率を改善する。なお、耐熱性の有機材料は耐熱性のエポキシであってもよく、プラズマエッチング処理の種類に応じて適切な有機材料が選択される。
【００３９】
サセプタ１２の上部、特にフォーカスリング載置面３９は切削加工によって形成されるため、うねりが存在し、また或る程度の面粗さは残る。うねりや面粗さのため、局所的に比較的大きな間隙がサセプタ接触面４０及びフォーカスリング載置面３９の間に生じることがある。このとき、伝熱シート３８が薄すぎると、該伝熱シート３８はサセプタ接触面４０及びフォーカスリング載置面３９の隙間を充填することができない、換言すれば、伝熱シート３８はフォーカスリング載置面３９へ密着することができない。
【００４０】
また、伝熱シート３８が厚くなると、フォーカスリング２５及び伝熱シート３８の合成熱容量が大きくなり、プラズマエッチング処理中におけるフォーカスリング２５の昇温形態が該プラズマエッチング処理に適したものにならない虞がある。
【００４１】
そこで、本発明者は鋭意研究を行い、伝熱シート３８の厚さが４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であれば、伝熱シート３８をフォーカスリング載置面３９へ確実に密着させることができるとともに、フォーカスリング２５の昇温形態をプラズマエッチング処理に適するように維持できるのを見出した。本発明は本知見に基づくものである。
【００４２】
まず、伝熱シート３８の厚さの下限の設定の考え方について説明する。
【００４３】
伝熱シート３８が薄すぎるとフォーカスリング載置面３９へ密着しないため、伝熱シート３８が薄すぎる部位に対応するフォーカスリング２５の部位の温度が低下しない。このとき、温度が低下しないフォーカスリング２５の部位に対向するウエハＷの部位がフォーカスリング２５からの放射熱によって加熱され、該ウエハＷの部位の上方におけるプラズマ中のラジカルの分布が変化する。その結果、該ウエハＷの部位におけるプラズマエッチング処理におけるエッチングレートが他の部位のエッチングレートに比べてばらつく傾向にある。
【００４４】
そこで、本発明者は、エッチングレートのばらつきが許容値（１０ｎｍ／ｍｉｎ）に収まる伝熱シート３８の膜厚を見出すべく、４種類の膜厚（２５μｍ、２６μｍ、２７μｍ、４０μｍ）の伝熱シート３８を準備し、各膜厚の伝熱シート３８についてプラズマ処理装置１０において１ロット分（２５枚）のウエハＷへプラズマエッチング処理を施し、１ロットにおける各部位のエッチングレートのばらつきを測定した。当該ウエハＷでは、プラズマエッチング処理において該ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜がエッチングされ、該プラズマエッチング処理では、処理ガスとしてＣ５Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２ガスが用いられた。
【００４５】
また、各伝熱シート３８は次のように作製した。すなわち、ポリオルガノシロキサンとしてＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ａ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）とＸＥ１４−Ｂ８５３０（Ｂ）（モメンティブパフォーマンスマテリアルズ製）を用い、両者を重量比１：１で混合した液（この液を以下、「混合液Ａ」とする。）を調製した。続いて混合液ＡにアルミナフィラーとしてＤＡＭ５（電気化学工業製、平均粒径５μｍ）を、混合液Ａ：アルミナフィラー＝６０：４０（体積比）となるように添加し、さらに、架橋性ポリオルガノシロキサン系硬化剤であるＲＤ−１（東レ・ダウコーニングシリコーン製）を、混合液Ａとアルミナフィラーの重量の合計に対して０．０４重量％となるように添加し、良く攪拌した。こうして得られた液（この液を以下、「混合液Ｂ」とする。）を所望の膜厚になるようにフォーカスリング上に塗工し、１５０℃で３０時間加熱して硬化させて、各伝熱シート３８を形成させた。なお当該伝熱シート３８の熱伝導率は、混合液Ｂのみを硬化させた試験片を用いてレーザーフラッシュ法で測定した結果、１．２Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００４６】
図３は、伝熱シートの膜厚を変更した場合の各ウエハにおけるエッチングレートの測定部位を示す。図３に示すように、エッチングレートは各ウエハの周縁部において９０度ピッチで配置された４点（図中「●」で示す。）において測定された。そして、測定結果を下記表１に示した。なお、表中、エッチングレートは「Ｅ／Ｒ」と略して表された。
【００４７】
【表１】
2011181677.tif 000003
【００４８】
表１に示すように、伝熱シート３８の膜厚が４０μｍ以上になれば、エッチングレートのばらつきが許容値内に収まることが分かった。すなわち、伝熱シート３８の膜厚を４０μｍ以上にすれば、伝熱シート３８がフォーカスリング載置面３９へ確実に密着することが分かった。
【００４９】
次に、伝熱シート３８の厚さの上限の設定の考え方について説明する。
【００５０】
伝熱シート３８が厚すぎると、フォーカスリング２５及び伝熱シート３８の合成熱容量が、フォーカスリングが伝熱シートを伴わないときの熱容量（従来のフォーカスリングにおける熱容量）に比べて増加し、フォーカスリング２５の昇温形態が従来のフォーカスリングの昇温形態に比べて変化する。具体的には、フォーカスリング２５が昇温しにくくなり、また降温しにくくなる。フォーカスリング２５の温度はウエハＷ上のプラズマ中におけるラジカルの分布形態に影響を与えるため、フォーカスリング２５の昇温形態が変化するとウエハＷへ所望のプラズマエッチング処理を施すことができないおそれがある。
【００５１】
一方、フォーカスリングはプラズマエッチング処理を繰り返す間にプラズマ中の陽イオンによるスパッタリング等によって消耗する。特に、ウエハの周縁部に対向する部位が大きく消耗する（図４）。フォーカスリングが消耗するとフォーカスリングの熱容量が変化してウエハＷへ所望のプラズマエッチング処理を施すことができないおそれがある。そこで、従来はシリコンからなるフォーカスリングが質量で４．０％ほど消耗するとフォーカスリングを交換する。換言すると、同一密度の材料からなる物体では質量が容積に比例するので、フォーカスリングの４．０％（容積）の消耗に相当する熱容量の変化はプラズマエッチング処理への影響の観点から許容される。
【００５２】
本発明者は、上述した許容される熱容量の変化代（以下、「許容熱容量」という。）に注目し、該許容熱容量に基づいて伝熱シート３８の厚さの上限を見出した。具体的には、シリコンの単位質量当たりの熱容量は０．７Ｊ／ｇ・Ｋであり、シリコンの比重は２．３３ｇ／ｃｍ３であるため、フォーカスリングの単位容積当たりの熱容量は１．６３Ｊ／ｃｍ３・Ｋであり、許容熱容量は下記式（１）で表される。
許容熱容量＝１．６３×フォーカスリングの厚み×フォーカスリングの底面積×０．０４  …  （１）
一方、伝熱シート３８を形成する耐熱性の粘着剤の単位質量当たりの熱容量は１．０Ｊ／ｇ・Ｋであり、上記耐熱性の粘着剤の比重は２．１ｇ／ｃｍ３であるため、伝熱シート３８の単位容積当たりの熱容量は２．１Ｊ／ｃｍ３・Ｋであり、伝熱シート３８の熱容量は下記式（２）で表される。
伝熱シートの熱容量＝２．１×伝熱シートの厚み×伝熱シートの底面積  …  （２）
ここで、フォーカスリング２５及び伝熱シート３８の合成熱容量の従来のフォーカスリングにおける熱容量に対する増加代は伝熱シート３８の熱容量に他ならないため、伝熱シート３８の熱容量を許容熱容量に収めれば、熱容量プラズマエッチング処理への影響の観点から、伝熱シート３８による熱容量の増加は許容される。すなわち、フォーカスリング２５の昇温形態をプラズマエッチング処理に適するように維持できる。そこで、フォーカスリングの底面積と伝熱シートの底面積とは同じであり、フォーカスリングの厚みは３．４ｍｍであるとすると、上記式（１）及び（２）より、伝熱シート３８の膜厚の上限は下記式（３）で表される。
伝熱シート３８の膜厚の上限＝１．６３×０．３４×０．０４÷２．１＝０．０１０６（ｃｍ）…（３）
したがって、伝熱シート３８の膜厚が１０６μｍ以下、換言すれば、凡そ１００μｍ未満になれば、フォーカスリング２５の昇温形態をプラズマエッチング処理に適するように維持できることが分かった。
【００５３】
次に、伝熱シート３８の厚さの上限の設定の他の考え方について説明する。
【００５４】
伝熱シート３８の基材としてシリコン含有耐熱剤が用いられるため、伝熱シート３８が厚くなると該伝熱シート３８の熱伝達率が悪化する。伝熱シート３８の熱伝達率が悪化すると、フォーカスリング２５の温度が低下せず、該フォーカスリング２５に囲われたウエハＷの周縁部がフォーカスリング２５からの放射熱によって加熱される。
【００５５】
一方、サセプタ１２の冷媒室２６及び伝熱ガス供給孔２８は、静電チャック２３によって静電吸着されたウエハＷにおける温度ばらつきを解消することができる。具体的には、ウエハＷの中心部と周縁部の温度差が２０℃あっても、冷媒室２６中の冷媒の流量や伝熱ガス供給孔２８からのヘリウムガスの供給量を調整することにより、ウエハＷの中心部の温度と周縁部の温度とを同じにできる。したがって、伝熱シート３８が厚くなってフォーカスリング２５がウエハＷの周縁部を加熱しても、加熱されたウエハＷの周縁部の温度がウエハＷの中心部の温度よりも２０℃高いだけの範囲に収まっていれば、冷媒室２６及び伝熱ガス供給孔２８によってウエハＷの中心部の温度と周縁部の温度とを同じにできる。
【００５６】
また、ウエハＷの中心部の温度はヘリウムガスによる熱伝達によってほぼサセプタ１２の温度に等しくなっており、また、ウエハＷの周縁部の温度はフォーカスリング２５の温度よりも高くなることがないため、伝熱シート３８が厚くなってもフォーカスリング２５とサセプタ１２（のフォーカスリング載置面３９）との温度差が２０℃以内に収まっていれば、フォーカスリング２５からの放射熱によって加熱されたウエハＷの周縁部の温度がウエハＷの中心部の温度よりも２０℃以上高くなることはない。
【００５７】
そこで、本発明者は伝熱シート３８の膜厚と、フォーカスリング２５及びフォーカスリング載置面３９の温度差との関係を求め、該関係から該温度差が２０℃以内に収まる伝熱シート３８の膜厚を見出した。
【００５８】
具体的には、まず、本発明者は硅素からなる板状のテストピースを３枚準備し、テストピースに何も貼り付けずプラズマを照射したときのテストピースの温度（以下、「第１の温度」という。）を測定し、次に、テストピースに膜厚が３０μｍの伝熱シート３８を介して硅素からなる板状の他のテストピースを貼り付けてプラズマを照射したときの他のテストピースの温度（以下、「第２の温度」という。）を測定し、さらに、テストピースに膜厚が５００μｍの伝熱シート３８を介して硅素からなる板状の他のテストピースを貼り付けてプラズマを照射したときの他のテストピースの温度（以下、「第３の温度」という。）を測定した。
【００５９】
このとき、第１の温度はフォーカスリング載置面３９の温度に相当し、第２の温度は伝熱シート３８の膜厚が３０μｍのフォーカスリング２５の温度に相当し、第３の温度は伝熱シート３８の膜厚が５００μｍのフォーカスリング２５の温度に相当する。したがって、第２の温度と第１の温度との差は、膜厚が３０μｍのフォーカスリング２５及びフォーカスリング載置面３９の温度差に相当し、第３の温度と第１の温度との差は、膜厚が５００μｍのフォーカスリング２５及びフォーカスリング載置面３９の温度差に相当する。本発明者は、第２の温度と第１の温度との差、及び第３の温度と第１の温度との差を図５のグラフにプロットし、１次近似によって伝熱シート３８の膜厚と、フォーカスリング２５及びフォーカスリング載置面３９の温度差との関係を求めた。該関係は、下記式（４）で表される。
温度差＝０．０４７×伝熱シートの膜厚＋１５．６  …  （４）
上記式（４）より、フォーカスリング２５及びフォーカスリング載置面３９の温度差を２０℃以内に収めるには、伝熱シート３８の膜厚が９３．６μｍ、換言すれば、凡そ１００μｍ未満であればよい。したがって、伝熱シート３８の膜厚を１００μｍ未満にすれば、ウエハＷの周縁部がフォーカスリング２５から放射熱を受けても、ウエハＷの中心部の温度と周縁部の温度とを同じにできることが分かった。
【００６０】
本実施の形態に係るフォーカスリングによれば、冷媒室２６を有するサセプタ１２とのサセプタ接触面４０に形成された伝熱シート３８の膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満である。
【００６１】
伝熱シート３８の膜厚が４０μｍ以上であれば、伝熱シート３８をフォーカスリング載置面３９へ確実に密着させることができ、もって、フォーカスリング２５において温度が低下しない部位が生じるのを防止することができる。
【００６２】
また、伝熱シート３８の膜厚が１００μｍ未満であれば、フォーカスリング２５及び伝熱シート３８の合成熱容量の増加を適切な範囲に収めることができ、もって、フォーカスリング２５の昇温形態をプラズマエッチング処理に適するように維持でき、さらに、フォーカスリング２５及びフォーカスリング載置面３９の温度差を２０℃以内に収めることができ、もって、ウエハＷの周縁部がフォーカスリング２５から放射熱を受けても、ウエハＷの中心部の温度と周縁部の温度とを同じにできる。
【００６３】
すなわち、伝熱シート３８の膜厚は４０μｍ以上且つ１００μｍ未満であれば、伝熱シート３８の膜厚がプラズマ処理に適したものにすることができる。
【００６４】
上述したフォーカスリングでは、伝熱シート３８はシリコンを含有する耐熱性のポリオルガノシロキサン系粘着剤からなるので、伝熱シート３８は柔軟に変形し、サセプタ１２におけるフォーカスリング載置面３９が多少うねっていても密着することができる。また、伝熱シート３８の伝熱材は酸化物、窒化物または炭化物のセラミックスフィラーであり、伝熱シート３８中に２５〜６０体積％で含有されていて、さらに伝熱シート３８の熱伝導率が０．５〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲にあるので、伝熱シート３８は全域に亘ってほぼ均一に熱を伝達することができ、その結果、フォーカスリング２５全体をほぼ均一に温度調整することができる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態においてプラズマエッチング処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）等を含むＦＰＤ（Flat  Panel  Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
Ｗ  ウエハ
１０  プラズマ処理装置
１２  サセプタ
２５  フォーカスリング
２６  冷媒室
３８  伝熱シート
３９  フォーカスリング載置面
４０  サセプタ接触面
【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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