(57)【要約】【課題】従来に比べてプラズマ処理の面内均一性を向上させることのできるフォーカスリング及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】フォーカスリング５は、導電性材料からなる第１のリング状部材５ａと、絶縁性材料からなる第２のリング状部材５ｂとから構成されている。第１のリング状部材５ａの内側縁部には、載置台２に載置された半導体ウエハ３０の下面より低位置となる段部５０が形成され、この段部５０が半導体ウエハ３０の周縁部下側に延在するよう構成されている。第２のリング状部材５ｂは、第１のリング状部材５ａと載置台２との間に介在する如く第１のリング状部材５ａの下側に配置されている。【選択図】図２
2008078208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を載置する載置台に高周波電力を印加して、当該載置台に対向して設けられ接地電位とされた上部電極との間にプラズマを発生させ前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の前記載置台に、前記被処理基板の周囲を囲むように載置されるフォーカスリングであって、
内側縁部に、前記載置台に載置された前記被処理基板の下面より低位置となる段部を有し、当該段部が前記被処理基板の周縁部下側に延在するよう構成された導電性材料からなる第１のリング状部材と、
前記第１のリング状部材と前記載置台との間に介在する如く前記第１のリング状部材の下側に配置され、絶縁性材料からなる第２のリング状部材と
を具備したことを特徴とするフォーカスリング。
【請求項２】
請求項１記載のフォーカスリングであって、
前記第２のリング状部材が、アルミナセラミックからなることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフォーカスリングであって、
前記第１のリング状部材が、シリコン又はカーボン又はＳｉＣからなることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか1項記載のフォーカスリングであって、
前記第１のリング状部材は、前記段部より外側部分の上面が、前記載置台に載置された前記被処理基板の表面より高位置となる平坦部とさていることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項５】
被処理基板を収容して所定のプラズマ処理を施すための処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に設けられ、前記被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台に高周波電力を供給してプラズマを発生させるための高周波電源と、
前記載置台に対向して設けられ、接地電位とされた上部電極と、
前記載置台に、前記被処理基板の周囲を囲むように載置されるフォーカスリングであって、内側縁部に、前記載置台に載置された前記被処理基板の下面より低位置となる段部を有し、当該段部が前記被処理基板の周縁部下側に延在するよう構成された導電性材料からなる第１のリング状部材と、前記第１のリング状部材と前記載置台との間に介在する如く前記第１のリング状部材の下側に配置され、絶縁性材料からなる第２のリング状部材とを有するフォーカスリングと
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５記載のプラズマ処理装置であって、
前記第２のリング状部材が、アルミナセラミックからなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１のリング状部材が、シリコン又はカーボン又はＳｉＣからなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項５〜７いずれか1項記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１のリング状部材は、前記段部より外側部分の上面が、前記載置台に載置された前記被処理基板の表面より高位置となる平坦部とさていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板にプラズマエッチング処理等のプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置に配置されるフォーカスリング及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置は、例えば、半導体装置の微細な電気回路の製造工程等で多用されている。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置としては、処理チャンバー内に設けられた載置台に半導体ウエハ等の被処理基板を配置し、この載置台と、対向電極である上部電極との間に高周波電力を印加してプラズマを発生させて処理を行う所謂平行平板電極型のプラズマ処理装置が知られている。
【０００４】
また、このようなプラズマ処理装置では、載置台に被処理基板の周囲を囲むようにリング状に形成されたフォーカスリングを配置して処理の面内均一性を向上させることが知られている。さらに、フォーカスリングを、リング状の導電性部材と、このリング状の導電性部材の下部に配置されるリング状の絶縁性部材とから構成し、被処理基板からリング状の導電性部材に向かう電界を形成することによって、プラズマの被処理基板の周縁部裏面側への回り込みを防止し、この部位へのデポジションの発生を低減できるようにする技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２７７３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の技術のうち、フォーカスリングを、リング状の導電性部材と、このリング状の導電性部材の下部に配置されるリング状の絶縁性部材とから構成する技術は、対向電極のうち、上部電極にプラズマを発生させるためのより周波数の高い高周波電力を供給し、下部電極（載置台）にイオンを引き込むためのより周波数の低いバイアス用高周波電力を印加するタイプのプラズマ処理装置に関するものである。すなわち、この従来技術の場合、プラズマの発生は上部電極に印加された高周波によって行われるため、下部電極上に載置されるフォーカスリングを調整することによって、主として被処理基板周縁部へのイオンの引き込みの状態（イオンの引き込み角度や裏面への回り込み）を制御するものである。
【０００６】
これに対して、上部電極を接地電位とし、下部電極（載置台）に印加した高周波電力によってプラズマを発生させるタイプのプラズマ処理装置では、従来次のような課題があることが見出された。
【０００７】
すなわち、例えば、プラズマエッチング処理により被処理基板をプラズマエッチングした場合、同一のフォーカスリング及びプラズマ処理装置を使用した場合においても、エッチングガスの種類等により、被処理基板の周縁部でエッチングレートが高くなる場合、あるいは、被処理基板の周縁部でエッチングレートが低くなる場合等があり、エッチング処理の面内均一性が悪化するという課題である。特に、デポジション（堆積物）が生じないエッチングガス系を使用した場合、デポジションの量を調整する等してプロセスによって面内均一性を調整することができないため、ハードウエアの調整によってエッチング処理の面内均一性を向上させる必要性が生じる。
【０００８】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べてプラズマ処理の面内均一性を向上させることのできるフォーカスリング及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１のフォーカスリングは、被処理基板を載置する載置台に高周波電力を印加して、当該載置台に対向して設けられ接地電位とされた上部電極との間にプラズマを発生させ前記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の前記載置台に、前記被処理基板の周囲を囲むように載置されるフォーカスリングであって、内側縁部に、前記載置台に載置された前記被処理基板の下面より低位置となる段部を有し、当該段部が前記被処理基板の周縁部下側に延在するよう構成された導電性材料からなる第１のリング状部材と、前記第１のリング状部材と前記載置台との間に介在する如く前記第１のリング状部材の下側に配置され、絶縁性材料からなる第２のリング状部材とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２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であって、前記第２のリング状部材が、アルミナセラミックからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３のフォーカスリングは、請求項１又は２記載のフォーカスリングであって、前記第１のリング状部材が、シリコン又はカーボン又はＳｉＣからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４のフォーカスリングは、請求項１〜３いずれか1項記載のフォーカスリングであって、前記第１のリング状部材は、前記段部より外側部分の上面が、前記載置台に載置された前記被処理基板の表面より高位置となる平坦部とさていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５のプラズマ処理装置は、被処理基板を収容して所定のプラズマ処理を施すための処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に設けられ、前記被処理基板が載置される載置台と、前記載置台に高周波電力を供給してプラズマを発生させるための高周波電源と、前記載置台に対向して設けられ、接地電位とされた上部電極と、前記載置台に、前記被処理基板の周囲を囲むように載置されるフォーカスリングであって、内側縁部に、前記載置台に載置された前記被処理基板の下面より低位置となる段部を有し、当該段部が前記被処理基板の周縁部下側に延在するよう構成された導電性材料からなる第１のリング状部材と、前記第１のリング状部材と前記載置台との間に介在する如く前記第１のリング状部材の下側に配置され、絶縁性材料からなる第２のリング状部材とを有するフォーカスリングとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６のプラズマ処理装置は、請求項５記載のプラズマ処理装置であって、前記第２のリング状部材が、アルミナセラミックからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項７のプラズマ処理装置は、請求項５又は６記載のプラズマ処理装置であって、前記第１のリング状部材が、シリコン又はカーボン又はＳｉＣからなることを特徴とする。
【００１６】
請求項８のプラズマ処理装置は、請求項５〜７いずれか1項記載のプラズマ処理装置であって、前記第１のリング状部材は、前記段部より外側部分の上面が、前記載置台に載置された前記被処理基板の表面より高位置となる平坦部とさていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来に比べてプラズマ処理の面内均一性を向上させることのできるフォーカスリング及びプラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置の構成を示すものである。プラズマエッチング装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバー１を有している。この処理チャンバー１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理チャンバー１内には、被処理基板である半導体ウエハ３０が略水平に載置される載置台２が設けられている。この載置台２は、下部電極を兼ねたものであり、例えばアルミニウム等の導電性材料で構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、載置台２上の外周部分には、半導体ウエハ３０の周囲を囲むように、環状に形成されたフォーカスリング５が設けられている。フォーカスリング５は、導電性材料からなる第１のリング状部材５ａと、この第１のリング状部材５ａの下側に配置される絶縁性材料からなる第２のリング状部材５ｂとから構成されている。このフォーカスリング５の詳細な構成については、後述する。
【００１９】
載置台２には、マッチングボックス１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源１０からは所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。一方、載置台２に対向してその上方にはシャワーヘッド１６が互いに平行に設けられており、このシャワーヘッド１６は接地電位とされている。したがって、これらのシャワーヘッド１６と載置台２とは、一対の対向電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００２０】
載置台２の上面には、半導体ウエハ３０を静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力等によって半導体ウエハ３０が吸着されるよう構成されている。
【００２１】
載置台２の内部には、図示しない冷媒流路が形成されており、その中に適宜の冷媒を循環させることによって、半導体ウエハ３０を所定の温度に制御可能となっている。また、フォーカスリング５の外側には排気リング１３が設けられている。排気リング１３は支持台４を通して処理チャンバー１と導通している。
【００２２】
処理チャンバー１の天壁部分に、載置台２に対向するように設けられたシャワーヘッド１６には、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、かつその上部にガス導入部１６ａが設けられている。そして、その内部には空間１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、プラズマエッチング用の処理ガス（エッチングガス）を供給する処理ガス供給系１５が接続されている。
【００２３】
処理ガス供給系１５から供給される処理ガスは、ガス供給配管１５ａ、ガス導入部１６ａを介してシャワーヘッド１６内部の空間１７に至り、ガス吐出孔１８から半導体ウエハ３０に向けて吐出される。処理ガス供給系１５から供給される処理ガスの例としては、例えば、Ｎ2／Ｏ2の混合ガス、Ｎ2／Ｈ2の混合ガス等である。
【００２４】
処理チャンバー１の下部には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることにより処理チャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理チャンバー１の側壁には、ウエハ３０の搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設けられている。
【００２５】
一方、処理チャンバー１の周囲には、同心状に、リング磁石２１が配置されており、載置台２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。このリング磁石２１は、図示しないモータ等の回転手段により回転可能となっている。
【００２６】
上記構成のプラズマエッチング装置は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインタフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００２７】
ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００２８】
記憶部６３には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインタフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００２９】
次に、上記構成のプラズマエッチング装置で、半導体ウエハ３０をプラズマエッチングする手順について説明する。まず、ゲートバルブ２４が開かれ、半導体ウエハ３０が図示しない搬送ロボット等により、図示しないロードロック室を介して処理チャンバー１内に搬入され、載置台２上に載置される。この後、搬送ロボットを処理チャンバー１外に退避させ、ゲートバルブ２４を閉じる。そして、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を介して処理チャンバー１内が排気される。
【００３０】
処理チャンバー１内が所定の真空度になった後、処理チャンバー１内には処理ガス供給系１５から所定の処理ガス（エッチングガス）が導入され、処理チャンバー１内が所定の圧力、例えば８．０Ｐａに保持され、この状態でＲＦ電源１０から載置台２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば１００〜５０００Ｗの高周波電力が供給される。このとき、直流電源１２から静電チャック６の電極６ａに所定の直流電圧が印加され、半導体ウエハ３０はクーロン力により吸着される。
【００３１】
この場合に、上述のようにして下部電極である載置台２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である載置台２との間には電界が形成される。一方、処理チャンバー１の上部１ａにはリング磁石２１により水平磁界が形成されているから、半導体ウエハ３０が存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハ３０がエッチング処理される。
【００３２】
そして、所定のエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及び処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハ３０が処理チャンバー１内から搬出される。
【００３３】
次に、図２を参照してフォーカスリング５の構成を説明する。図２は、フォーカスリング５が載置された載置台２の部分の要部断面構成を模式的に示したものであり、同図では、各構成部材の形状を分かり易くするため各構成部材間に間隔を設けて示してあるが、実際にはこれらの部材同士（半導体ウエハ３０とフォーカスリング５との間は除く。）が当接されている。同図に示すように、フォーカスリング５は、第１のリング状部材５ａと、この第１のリング状部材５ａの下側に配置される第２のリング状部材５ｂとから構成されている。
【００３４】
第１のリング状部材５ａは、シリコン、カーボン、ＳｉＣ等の導電性材料からなり、環状に形成されている。この第１のリング状部材５ａの内側縁部には、載置台２に載置された半導体ウエハ３０の下面より低位置となる段部５０が形成されており、この段部５０が半導体ウエハ３０の周縁部下側に延在するよう構成されている。また、段部５０より外側部分は、上面が平坦な平坦部５１とされている。この平坦部５１は、段部５０より高くなるよう構成されており、少なくともこの第１のリング状部材５ａの使用開始前の初期状態においては、平坦部５１の上面が載置台２に載置された半導体ウエハ３０の表面より高位置となるように構成されている。なお、この第１のリング状部材５ａの平坦部５１は、プラズマに晒されることによって徐々に消耗し、その高さが次第に低くなる。本実施形態において、第１のリング状部材５ａの厚さ（図２中に示すｄ）は、数ミリ程度、例えば４ｍｍ、段部５０の厚さ（図２中に示すｃ）は、例えば２．５ｍｍ、段部５０の径方向長さ（図２中に示すｅ）は、例えば２ｍｍ程度とされている。
【００３５】
第２のリング状部材５ｂは、例えば、アルミナセラミック、石英等の絶縁性材料からなり、環状に形成されている。この第２のリング状部材５ｂは、第１のリング状部材５ａと載置台２との間に介在する如く第１のリング状部材５ａの下側に配置されている。すなわち、第２のリング状部材５ｂは、載置台２の上に直接第１のリング状部材５ａが載置されることのないように構成されており、本実施形態では、第１のリング状部材５ａの径方向長さ（図２中に示すａ）と、同じ径方向長さ（図２中に示すｂ）を有するように構成されている。また、第２のリング状部材５ｂの厚さ（図２中に示すｆ）は、数ミリ程度、例えば３ｍｍとされている。なお、図２において、４０は、石英等からなるエンクロージャーであり、４１は、石英等からなるインシュレーターリングである。
【００３６】
本実施形態において、フォーカスリング５が上記の構成とされているのは、以下の理由による。すなわち、載置台２（下部電極）に高周波電力を印加し、接地電位とされたシャワーヘッド１６（上部電極）との間でプラズマを発生させるタイプのプラズマエッチング装置の場合、上記構成のフォーカスリング５を用いることによって、フォーカスリング５の上部の空間に形成されるプラズマの強度（密度）を従来に比べて低減させることができる。これによって、載置台２に載置された半導体ウエハ３０の上部の空間にプラズマを集中させることができ、この部分に形成されるプラズマの強度（密度）を従来に比べてより高めることができるとともに、フォーカスリング５の上部の空間に形成されるプラズマとの相対的な強度（密度）の差を設けることができる。この結果、半導体ウエハ３０における全体的なエッチングレートを高めることができるとともに、半導体ウエハ３０のエッジ部におけるエッチングレートの増加や減少等が発生することを抑制することができ、プラズマエッチング処理の面内均一性を向上させることができるからである。なお、半導体ウエハ３０の上部の空間に形成されるプラズマと、フォーカスリング５の上部の空間に形成されるプラズマの境界部分におけるプラズマの変化を穏やかにするため、図２に示したように、第１のリング状部材５ａ及び第２のリング状部材５ｂが、いずれも半導体ウエハ３０の周縁部下側に延在するよう構成されている。
【００３７】
実施例１として、上記構成のフォーカスリング５を使用し、以下の条件で有機系レジストマスクのプラズマエッチングを行った。
エッチングガス：Ｎ2／Ｏ2＝２００／２２ｓｃｃｍ
圧力：２．２６Ｐａ（１７ｍＴｏｒｒ）
高周波電力：３００Ｗ
ギャップ：４０ｍｍ
温度：６０℃
裏面ヘリウム圧力（エッジ／センター）：９３１／３３２５Ｐａ（７／２５Ｔｏｒｒ）
【００３８】
上記実施例１の結果、石英製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合、エッチングレートの平均値は、１５３．１ｎｍ／ｍｉｎ、面内におけるエッチングレートのばらつきは、±２．３％となった。また、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合、エッチングレートの平均値は、１４７．４ｎｍ／ｍｉｎ、面内におけるエッチングレートのばらつきは、±１．８％となった。
【００３９】
比較例１として、図４に示すように、第２のリング状部材５ｂを有しない一体型の従来のフォーカスリング５００を使用し、他のエッチング条件を上記実施例１と同一としてプラズマエッチングを行った結果、エッチングレートの平均値は、１４４．０ｎｍ／ｍｉｎ、面内におけるエッチングレートのばらつきは、±４．５％となった。なお、この比較例１においては、半導体ウエハ３０のエッジ部でエッチングレートが高くなる方向に不均一になっており、この傾向が実施例１では緩和されていた。また、アルミナセラミック製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合の方が、石英製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合よりも一層エッチングレートの面内均一性が改善された。しかし、エッチングレートの平均値は、石英製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合の方が高くなった。このように、第２のリング状部材５ｂの材質が異なる場合、誘電率や誘電損失等の特性の相違によって、高周波に対するインピーダンスが変化するため、作用効果に相違が生じる。このため、適切な絶縁材料を選択することが好ましい。
【００４０】
実施例２として、上記構成のフォーカスリング５を使用し、以下の条件で有機系レジストマスクのプラズマエッチングを行った。
エッチングガス：Ｎ2／Ｈ2＝２００／６００ｓｃｃｍ
圧力：７．９８Ｐａ（６０ｍＴｏｒｒ）
高周波電力：７００Ｗ
ギャップ：４０ｍｍ
温度：２０℃
裏面ヘリウム圧力（エッジ／センター）：９３１／３３２５Ｐａ（７／２５Ｔｏｒｒ）
【００４１】
上記実施例２の結果、石英製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合、エッチングレートの平均値は、１５０．７ｎｍ／ｍｉｎ、面内におけるエッチングレートのばらつきは、±４．８％となった。また、アルミナセラミック（Ａｌ2Ｏ3）製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合、エッチングレートの平均値は、１４５．７ｎｍ／ｍｉｎ、面内におけるエッチングレートのばらつきは、±３．２％となった。
【００４２】
比較例２として、図４に示すように、第２のリング状部材５ｂを有しない一体型の従来のフォーカスリング５００を使用し、他のエッチング条件を上記実施例２と同一としてプラズマエッチングを行った結果、エッチングレートの平均値は、１３４．７ｎｍ／ｍｉｎ、面内におけるエッチングレートのばらつきは、±５．５％となった。なお、この比較例２においては、半導体ウエハ３０のエッジ部でエッチングレートが低下する方向に不均一になっており、この傾向が実施例２では緩和されていた。また、アルミナセラミック製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合の方が、石英製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合よりも一層エッチングレートの面内均一性が改善された。しかし、エッチングレートの平均値は、石英製の第２のリング状部材５ｂを使用した場合の方が高くなった。上記実施例の結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2008078208.tif 000003
【００４４】
上記実施例１，２の結果に示されるとおり、本実施形態では、フォーカスリング５の上部の空間に形成されるプラズマの強度（密度）を低減させることによって、半導体ウエハ３０の上部の空間にプラズマを集中させることができ、この部分に形成されるプラズマの強度（密度）を従来に比べてより高めることによってエッチングレートを高めることができた。また、フォーカスリング５の上部の空間に形成されるプラズマの影響を低減することによって、半導体ウエハ３０のエッジ部におけるエッチングレートの不均一性を改善してエッチングレートの面内均一性を向上させることができた。この場合、半導体ウエハ３０のエッジ部におけるエッチングレートが低下する傾向にある場合、増加する傾向にある場合の双方について改善効果が見られた。
【００４５】
なお、実施例２のようにエッチングガスとしてＮ2／Ｈ2＝を用いた場合、デポジションが生じるため、フォーカスリング５の上部のプラズマ強度を低下させることによって、半導体ウエハ３０のエッジ部のエッチングレートを高める方向に制御することができる。一方、実施例１のようにデポジションが生じないガス系を用いた場合は、フォーカスリング５の上部のプラズマ強度を低下させることによって、半導体ウエハ３０のエッジ部のエッチングレートを低下させる方向に制御することができる。
【００４６】
上記のように、本実施形態において、フォーカスリング５による、その上部の空間に形成されるプラズマの強度（密度）の低減効果を確認するため、プラズマを発生させてから５分経過後のフォーカスリング５（第２のリング状部材５ｂは石英製）表面の温度を５点で測定し平均したところ、温度は１４０℃であった。一方、比較例に使用したフォーカスリング５００で同様な測定を行ったところ、温度は１７６℃となった。この結果から、フォーカスリング５による、その上部の空間に形成されるプラズマの強度（密度）の低減効果を確認することができた。
【００４７】
また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、フォーカスリング５００は、使用によってその表面がエッチングされて次第に消耗し、その高さが次第に低くなる（図４（ｂ））。このため、半導体ウエハ３０上に形成されるプラズマの状態も、このフォーカスリング５００の消耗によって変動する。一例として、フォーカスリング５００を使用して、ＫｒＦレジストをマスクとしてエッチングを行ってライン状のＳｉＯ2層を形成したところ、図４（ａ）に示す初期状態における線幅が１３０ｎｍであったのに対して、２１０時間フォーカスリング５００を使用した後の図４（ｂ）の状態における線幅は１３１．９ｎｍとなり、約２ｎｍのＣＤシフトが生じた。このようなＣＤシフトは、初期状態でフォーカスリング５００の上方に形成されていたプラズマが、フォーカスリング５００の消耗に伴って半導体ウエハ３０の上方に次第に移行して半導体ウエハ３０上に形成されるプラズマが変動するためと推測される。
【００４８】
一方、本実施形態のフォーカスリング５を使用して同様なプラズマエッチングを行ったところ、図３（ａ）に示す初期状態における線幅が１３０．２ｎｍであったのに対して、２１０時間フォーカスリング５を使用した後の図３（ｂ）の状態における線幅は１２９．８ｎｍとなり、ＣＤシフトを０．４ｎｍに低減することができた。この理由は、フォーカスリング５を使用した場合、初期状態においてフォーカスリング５の上方に形成されるプラズマの強度が低いため、フォーカスリング５が消耗してフォーカスリング５の上方に形成されたプラズマの強度が変化しても、半導体ウエハ３０の上方のプラズマに与える影響が少ないためと推測される。このように、本実施形態のフォーカスリング５では、消耗によるＣＤシフトを低減する効果も得られる。
【００４９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマエッチング装置は、図に示した平行平板型の下部１周波印加型に限らず、下部２周波印加型のプラズマエッチング装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示す図。
【図２】図１の要部断面構成を模式的に示す図。
【図３】フォーカスリングの消耗状態を説明するための図。
【図４】従来のフォーカスリングの消耗状態を説明するための図。
【符号の説明】
【００５１】
１……処理チャンバー、２……載置台、５……フォーカスリング、５ａ……第１のリング状部材、５ｂ……第２のリング状部材、１０……ＲＦ電源、１６……シャワーヘッド、３０……半導体ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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