(57)【要約】【課題】  被処理基板の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができ、従来に比べてプラズマ処理の面内均一性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びフォーカスリングを提供する。【解決手段】  半導体ウエハＷが載置され、下部電極を兼ねたサセプタ２上には、半導体ウエハＷを囲むようにフォーカスリング６が設けられている。フォーカスリング６は、半導体ウエハＷの外周縁部から間隔を設けて、半導体ウエハＷの周囲を囲むように配置された薄板状のリング部材（薄型リング）６ａと、下側リング部材（下側リング）６ｂとから構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理室と
前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材と、
前記被処理基板及び前記リング部材の下側に位置するように配置された下側リング部材と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比は、約５以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマ処理装置であって、
前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比は、約３以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置であって、
前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比は、約１．５以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記リング部材を構成する材料は、前記被処理基板と実質的にインピーダンスが同一の材料であり、
前記リング部材の厚さは、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記リング部材を構成する材料は、前記被処理基板と同一の材料であり、
前記リング部材の厚さは、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６記載のプラズマ処理装置であって、
前記被処理基板は、厚さ約０．８ｍｍのシリコン製の半導体ウエハであり、
前記リング部材は、厚さ約４ｍｍ以下のシリコン製部材から構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項６記載のプラズマ処理装置であって、
前記被処理基板は、シリコン製の半導体ウエハであり、
前記リング部材は、前記半導体ウエハと略同じ厚さのシリコン製部材から構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記リング部材は、ＳｉＣ、又は表面に溶射膜が形成されたアルミニウム、又は石英、又はセラミックスから構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記載置台は、導電性の下部電極を有し、
前記リング部材は、前記下部電極表面に溶射によって形成されたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
請求項１記載のプラズマ処理装置であって、
前記下側リング部材は、前記プラズマ処理室内に形成されたプラズマから前記載置台を保護することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
プラズマ処理室と
前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材と、
前記被処理基板及び前記リング部材の下側に位置するように配置された、前記載置台上の静電チャックと
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマ処理室と
前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材とを有し、
前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比は、約５以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１４】
プラズマ処理装置のプラズマ処理室内に配置された載置台上に、被処理基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングであって、
前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材と、
前記被処理基板及び前記リング部材の下側に位置するように配置された下側リング部材とから構成されていることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項１５】
請求項１４記載のフォーカスリングであって、
前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比は、約５以下であることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項１６】
請求項１４記載のフォーカスリングであって、
前記リング部材を構成する材料は、前記被処理基板と実質的にインピーダンスが同一の材料であり、
前記リング部材の厚さは、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項１７】
請求項１４記載のフォーカスリングであって、
前記リング部材を構成する材料は、前記被処理基板と同一の材料であり、
前記リング部材の厚さは、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項１８】
請求項１４記載のフォーカスリングであって、
前記リング部材は、ＳｉＣ、又は表面に溶射膜が形成されたアルミニウム、又は石英、又はセラミックスから構成されていることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項１９】
請求項１４記載のフォーカスリングであって、
前記リング部材は、導電性の下部電極表面に溶射により形成されたものであることを特徴とするフォーカスリング。
【請求項２０】
プラズマ処理装置のプラズマ処理室内に配置された載置台上に、被処理基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングであって、
前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材からなり、
前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比は、約５以下であることを特徴とするフォーカスリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プラズマエッチング等の所定の処理を半導体ウエハ等の被処理基板に施すプラズマ処理装置及びフォーカスリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置やＬＣＤの製造工程等では、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板にプラズマを作用させて所定の処理、例えば、成膜処理やエッチング処理等を施すプラズマ処理が行われている。
【０００３】
このようなプラズマ処理のうち、例えば、平行平板型のエッチング装置を用いたプラズマエッチング処理では、被処理基板をプラズマ処理室内に設けられ載置台（サセプタ）上に載置し、プラズマ処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマを被処理基板に作用させてプラズマエッチング処理を行う。
【０００４】
また、このようなプラズマエッチング処理を行う際に、被処理基板の周縁部におけるプラズマの不連続性を緩和し、特に、被処理基板の周縁部におけるプラズマエッチング処理の状態を改善してプラズマエッチング処理の面内均一性を向上させる目的等のため、従来から、被処理基板の周囲を囲むように、所謂フォーカスリングを配置することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図８は、このようなプラズマエッチング処理を行う平行平板型のエッチング装置の要部構成を示すもので、同図において符号５０は、図示しないプラズマ処理室内に配置された載置台（サセプタ）を示している。
【０００６】
このサセプタ５０は、下部電極を兼ねたものであり、導電性を有する材料、例えば、表面に陽極酸化被膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等から、略円板状に構成されている。
【０００７】
上記サセプタ５０の半導体ウエハＷの載置面には、静電チャック用電極５１ａを、絶縁性材料からなる絶縁膜５１ｂ中に介在させて構成された静電チャック５１が設けられている。また、サセプタ５０上には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に構成されたフォーカスリング５２が載置されている。
【０００８】
サセプタ５０は、上述したとおりアルミニウム等から構成されているため、半導体ウエハＷの上方に形成されるプラズマに直接晒される部位があると、その部分がプラズマによってスパッタされ、半導体ウエハＷに不所望なアルミニウム等を含むスパッタ膜が形成される可能性がある。
【０００９】
このため、図８に示すように、サセプタ５０のウエハ載置面（静電チャック５１が形成されている部分）の直径は、半導体ウエハＷの直径より僅かに（例えば４ｍｍ程度）小さくされている。そして、フォーカスリング５２の下側部分の内径を、半導体ウエハＷの直径より小さくすることによって、半導体ウエハＷの端部下側部分にまで、フォーカスリング５２の下側部分が延在するようにし、上側から見た場合に、サセプタ５０の上面に、直接露出している部位がないよう構成されている。
【００１０】
一方、フォーカスリング５２の上面は、半導体ウエハＷの表面と略同じ高さにされている。このため、フォーカスリング５２の全体の厚さは、半導体ウエハＷの厚さ（例えば、０．８ｍｍ）に比べてかなり厚く形成されている。
【特許文献１】特開２００２−２４６３７０号公報（第２−５頁、第１−６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したとおり、従来のプラズマ処理装置では、被処理基板の周囲を囲むように、フォーカスリングを設けることによって、プラズマエッチング処理の面内均一性の向上が図られている。
【００１２】
しかしながら、このようなフォーカスリングを用いたプラズマ処理装置においても、さらに、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必要とされている。
【００１３】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、被処理基板の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができ、従来に比べてプラズマ処理の面内均一性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置及びフォーカスリングを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、プラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材と、前記被処理基板及び前記リング部材の下側に位置するように配置された下側リング部材と、を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比が、約５以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２記載のプラズマ処理装置であって、前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比が、約３以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３記載のプラズマ処理装置であって、前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比が、約１．５以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記リング部材を構成する材料が、前記被処理基板と実質的にインピーダンスが同一の材料であり、前記リング部材の厚さが、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記リング部材を構成する材料が、前記被処理基板と同一の材料であり、前記リング部材の厚さが、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項６記載のプラズマ処理装置であって、前記被処理基板が、厚さ約０．８ｍｍのシリコン製の半導体ウエハであり、前記リング部材が、厚さ約４ｍｍ以下のシリコン製部材から構成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項６記載のプラズマ処理装置であって、前記被処理基板が、シリコン製の半導体ウエハであり、前記リング部材が、前記半導体ウエハと略同じ厚さのシリコン製部材から構成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記リング部材が、ＳｉＣ、又は表面に溶射膜が形成されたアルミニウム、又は石英、又はセラミックスから構成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記載置台が、導電性の下部電極を有し、前記リング部材が、前記下部電極表面に溶射により形成されたものであることを特徴とする。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項１記載のプラズマ処理装置であって、前記下側リング部材が、前記プラズマ処理室内に形成されたプラズマから前記載置台を保護することを特徴とする。
【００２５】
請求項１２の発明は、プラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材と、前記被処理基板及び前記リング部材の下側に位置するように配置された、前記載置台上の静電チャックと、を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１３の発明は、プラズマ処理室と、前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材とを有し、前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比が、約５以下であることを特徴とする。
【００２７】
請求項１４の発明は、プラズマ処理装置のプラズマ処理室内に配置された載置台上に、被処理基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングであって、前記被処理基板の外周縁部から間隔を設けて前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材と、前記被処理基板及び前記リング部材の下側に位置するように配置された下側リング部材とから構成されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１５の発明は、請求項１４記載のフォーカスリングであって、前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比が、約５以下であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１６の発明は、請求項１４記載のフォーカスリングであって、前記リング部材を構成する材料が、前記被処理基板と実質的にインピーダンスが同一の材料であり、前記リング部材の厚さが、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１７の発明は、請求項１４記載のフォーカスリングであって、前記リング部材を構成する材料が、前記被処理基板と同一の材料であり、前記リング部材の厚さが、前記被処理基板の厚さの約５倍以下であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１８の発明は、請求項１４記載のフォーカスリングであって、前記リング部材が、ＳｉＣ、又は表面に溶射膜が形成されたアルミニウム、又は石英、又はセラミックスから構成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項１９の発明は、請求項１４記載のフォーカスリングであって、前記リング部材が、導電性の下部電極表面に溶射により形成されたものであることを特徴とする。
【００３３】
請求項２０の発明は、プラズマ処理装置のプラズマ処理室内に配置された載置台上に、被処理基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングであって、前記被処理基板の周囲を囲むように配置されたリング部材からなり、前記被処理基板の単位面積あたりのインピーダンスに対する、前記リング部材の単位面積あたりのインピーダンスの比が、約５以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、被処理基板の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができ、従来に比べてプラズマ処理の面内均一性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の詳細を、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置（プラズマエッチング装置）全体の概略構成を模式的に示すものである。同図において、符号１は、プラズマ処理室を構成する円筒状の処理チャンバを示している。処理チャンバの材質は、例えば表面に陽極酸化膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等からなり、処理チャンバの内部は、気密に閉塞可能に構成されている。
【００３７】
上記処理チャンバ１は、接地電位に接続されており、処理チャンバ１の内部には、下部電極を兼ねたサセプタ（載置台）２が設けられている。このサセプタの材質は、例えば表面に陽極酸化膜（アルマイト）が形成されたアルミニウム等である。
【００３８】
このサセプタ２の半導体ウエハＷ載置面には、静電チャック３が設けられている。この静電チャック３は、図２に示すように、静電チャック用電極３ａを、例えば、ポリイミド等の絶縁性材料からなる絶縁膜３ｂ中に介在させた構成とされている。
【００３９】
上記サセプタ２は、セラミックなどの絶縁板４を介して真空チャンバ１内に支持されており、静電チャック３の静電チャック用電極３ａには直流電源５が接続されている。
【００４０】
また、サセプタ２上には、半導体ウエハＷ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６が設けられている。このフォーカスリング６の構成については、後で詳細に説明する。
【００４１】
また、サセプタ２の内部には、温度制御のための熱媒体としての絶縁性流体を循環させるための熱媒体流路７と、ヘリウムガス等の温度制御用のガスを半導体ウエハＷの裏面に供給するためのガス流路８が設けられている。
【００４２】
そして、熱媒体流路７内に所定温度に制御された絶縁性流体を循環させることによって、サセプタ２を所定温度に制御している。また、このサセプタ２と半導体ウエハＷの裏面との間にガス流路８を介して温度制御用のガスを供給してこれらの間の熱交換を促進している。これにより、半導体ウエハＷを精度良くかつ効率的に所定温度に制御することができるようになっている。
【００４３】
また、サセプタ２のほぼ中央には、高周波電力を供給するための給電線１０が接続されている。この給電線１０には整合器１１を介して、高周波電源（ＲＦ電源）１２が接続されている。高周波電源１２からは、所定の周波数の高周波電力が供給されるようになっている。
【００４４】
また、上述したフォーカスリング６の外側には、環状に構成され、多数の排気孔が形成された排気リング１３が設けられている。この排気リング１３を介して、排気ポート１４に接続された排気系１５の真空ポンプ等により、処理チャンバ１内の処理空間の真空排気が行われるよう構成されている。
【００４５】
一方、サセプタ２の上方の処理チャンバ１の天壁部分には、シャワーヘッド１６が、サセプタ２と平行に対向する如く設けられている。また、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらのサセプタ２およびシャワーヘッド１６は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。
【００４６】
上記シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１７が設けられており、且つその上部にガス導入部１８を有している。そして、その内部にはガス拡散用空隙１９が形成されている。ガス導入部１８にはガス供給配管２０が接続されており、このガス供給配管２０の他端には、ガス供給系２１が接続されている。このガス供給系２１は、ガス流量を制御するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２、例えばエッチング用の処理ガス等を供給するための処理ガス供給源２３等から構成されている。
【００４７】
一方、処理チャンバ１の外側周囲には、処理チャンバ１と同心状に、環状の磁場形成機構（リング磁石）２４が配置されており、サセプタ２とシャワーヘッド１６との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。この磁場形成機構２４は、回転機構２５によって、その全体が、処理チャンバ１の回りを所定の回転速度で回転可能とされている。
【００４８】
次に、上述したフォーカスリング６の構成について説明する。フォーカスリング６は、図２にも示すように、半導体ウエハＷの外周縁部から間隔を設けて、半導体ウエハＷの周囲を囲むように配置された薄板状のリング部材６ａと、下側リング部材（下側リング）６ｂとから構成されている。下側リング部材６ｂは、半導体ウエハＷと薄板状のリング部材（薄型リング）６ａの間に位置するように、かつ、半導体ウエハＷ及び薄板状のリング部材６ａの下側に位置するように配置されている。その結果、サセプタ２は、半導体ウエハＷと薄板状のリング部材６ａとの間隔を介して、処理空間中のプラズマに直接曝されることはない。なお、下側リング部材６ｂは、サセプタ２に形成された溝内に収容されるように載置されている。しかしこの下側リング部材６ｂは、サセプタ２の表面を保護する役目を果たし、かつ、プラズマによって消耗するので、消耗品として交換可能とされている。
【００４９】
また、上記構成のフォーカスリング６において、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンス（高周波に対するインピーダンス）は、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスの５倍以内となるように設定される。
【００５０】
本第１の実施形態では、上記薄板状のリング部材６ａ及び下側リング部材６ｂは、どちらも、半導体ウエハＷの材質と同じシリコンから構成されている。この場合、薄板状のリング部材６ａの厚さを、半導体ウエハＷの厚さ（０．８ｍｍ）の５倍以下（４．０ｍｍ以下）とすることにより、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスの５倍以内とすることができる。しかし、本第１の実施形態では、図２に示すように、薄板状のリング部材６ａの厚さは、半導体ウエハＷの厚さと略同一とされている。
【００５１】
したがって、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンスは、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスと略同一とされている。
【００５２】
上記のように、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスの５倍以内に設定するのは、以下の理由による。
【００５３】
すなわち、本発明者等が詳査したところ、図８に示した構成の従来のフォーカスリング５２を用いた場合、半導体ウエハＷの上方に形成されるシースのシース電圧と、フォーカスリング５２の上方に形成されるシースのシース電圧に、図中点線で示されるような相違が生じた。このようなシース電圧の不連続性が、半導体ウエハの周縁部におけるプラズマエッチング処理の状態の不均一性の一因となっていると考えられることから、上記のシース電圧を均一化することによって、エッチング処理の均一性を向上させられると予測した。
【００５４】
そして、フォーカスリングの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスに近付けることによって、上記のようなシース電圧を均一化して、エッチング処理の均一性を向上させられると考えた。半導体ウエハＷと同一の材質であるシリコンを用いて、厚さが、８ｍｍ、４ｍｍ、２．４ｍｍの３種類のフォーカスリングを製作し、実際にエッチング処理を行った。
【００５５】
図３は、縦軸を規格化されたエッチングレート（ウエハ中心から１３５ｍｍの位置のエッチングレートを基準とする。）、横軸をウエハ中心からの距離として、上記のエッチング処理の結果を示すものである。同図に示すように、厚さの薄い（従って単位面積あたりのインピーダンスが半導体ウエハＷに近い）フォーカスリングを用いることによって、特に、半導体ウエハＷの周縁部におけるエッチングレートの均一性を向上できることが分かる。
【００５６】
図４は、縦軸を半導体ウエハＷ端部におけるエッチングレートの均一性（ユニフォーミティー）（±％）、横軸を単位面積あたりのインピーダンスの比（フォーカスリングの単位面積あたりのインピーダンス／半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンス）として、上記の結果を示したものである。
【００５７】
同図に示すように、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスの５倍以内とすることにより、上記のエッチングレートの均一性を、多くの製造工程において求められる±５％以内とすることができる。
【００５８】
なお、製造工程によっては、エッチングレートの均一性を±３％以内とすることが要求される場合がある。この場合は、同図に示すように、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスの４倍以内とすることによって、上記要求を満たすことができる。
【００５９】
また、薄板状のリング部材６ａの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスの３倍以内、さらに１．５倍以内とすることで、エッチングレートの均一性をさらに増すことができる。
【００６０】
また、上記の実施形態では、薄板状のリング部材６ａの材質として、半導体ウエハＷと同一の材質であるシリコンを用いた場合について説明したが、他の材質、例えば、ＳｉＣ、表面に溶射膜（Ｙ2 Ｏ3 溶射膜等）が形成されたアルミニウム、石英、セラミックス等を用いることができる。この場合、半導体ウエハＷとは誘電率、導電率等が異なるため、インピーダンスの比と厚さの関係は、上記とは異なったものになる。
【００６１】
ところで、実際には、半導体ウエハＷは、シリコン基板（Ｓｉ）の他、酸化膜（ＳｉＯ2 ）、窒化膜（ＳｉＮ）、ポリシリコン、金属膜、ｌｏｗ−ｋ膜等から構成されている。しかし、その半導体ウエハＷのインピーダンスが、シリコン基板（Ｓｉ）のインピーダンスによって支配的であるならば、上記の酸化膜（ＳｉＯ2 ）等のインピーダンスを考慮せずに、シリコン基板（Ｓｉ）のインピーダンスを、半導体ウエハＷのインピーダンスと見做すことができる。
【００６２】
したがって、シリコン基板（Ｓｉ）のインピーダンスと、インピーダンスが同一の材料（例えばシリコン）は、半導体ウエハＷ（被処理基板）と実質的にインピーダンスが同一と見做すことができる。また、シリコンの他、例えば、ＳｉＣ等のインピーダンスを制御可能な材料を用いれば、シリコン基板（Ｓｉ）のインピーダンスと実質的に同一とすることができる。
【００６３】
また、薄板状のリング部材６ａに、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 や、Ｙ2 Ｏ3 のような被膜を設けた場合、これらの被膜が薄板状のリング部材６ａ全体の単位面積あたりのインピーダンスに大きな影響を与えない程度のものであれば、考慮する必要はない。薄板状のリング部材６ａの材料（母材）及び厚さ、被膜の材料及び厚さによって、被膜の有するインピーダンスの影響が大きければ、その被膜の有するインピーダンスを考慮して、薄板状のリング部材６ａの材料、厚さ、被膜の材料、厚さを設定する必要がある。
【００６４】
上記のように、薄板状のリング部材６ａは、例えば、図８に示した従来のフォーカスリング５２等と比べた場合、その厚さが薄くなる。特に、本第１の実施形態では、薄板状のリング部材６ａの厚さが、半導体ウエハＷと略同一とされているため、半導体ウエハＷの端部下側にこの薄板状のリング部材６ａを配置することができない。このため、本第１の実施形態では、薄板状のリング部材６ａと、下側リング部材６ｂとによって、フォーカスリング６を構成する。さらにこの下側リング部材６ｂを、半導体ウエハＷと薄板状のリング部材６ａの間に位置するように、かつ、半導体ウエハＷ及び薄板状のリング部材６ａの下側に位置するように配置して、サセプタ２を保護するように構成している。
【００６５】
但し、図５に示したように、薄板状のリング部材６ａの載置面を静電チャック３の載置面より高くし、静電チャック３と薄板状のリング部材６ａの間のサセプタ２がプラズマに露出する部分に溶射膜５２を施せば、図８に示したフォーカスリング５２のような形状であっても、下側リング部材６ｂを省略することが可能である。図５では、薄板状のリング部材６ａをシリコン製とし、その厚さを半導体ウエハＷの２倍程度としている。なお、図５におけるフォーカスリングとは、図１、図２で示した薄板状のリング部材６ａと下側リング部材６ｂから成るフォーカスリングとは異なり、薄板状のリング部材６ａのみの構成となる。
【００６６】
さらに、図６に示したように、半導体ウエハＷの載置面に設けられる静電チャック３の径をサセプタ２と略同じ径にし、半導体ウエハＷと薄板状のリング部材６ａの下側に位置させるように構成してもよい。この場合、下側リング部材６ｂを省略することができ、薄板状のリング部材６ａは、半導体ウエハＷとともに、静電チャック３上に載置される。このような構成により、サセプタ２をプラズマから保護しつつ、下側リング部材６ｂを省略する簡易な構成を実現することができる。また、図６におけるフォーカスリングも、図１、図２で示した薄板状のリング部材６ａと下側リング部材６ｂから成るフォーカスリングとは異なり、薄板状のリング部材６ａのみの構成となる。
【００６７】
また、本第１の実施形態の図２、図６では、上記のように、薄板状のリング部材６ａの厚さを、半導体ウエハＷの厚さと略同一としているため、サセプタ２の薄板状のリング部材６ａの載置面の高さを、半導体ウエハＷの載置面の高さと同一とすることができる。よって、これらの載置面のラッピング加工を同時に行うことができ、面加工精度を良くできるとともに、加工コストも低減することができる。
【００６８】
なお、図２に示された点線は、半導体ウエハＷの上部に形成されたシースのシース電圧と、薄板状のリング部材６ａの上部に形成されたシースのシース電圧を示すものである。
【００６９】
次に、上記のように構成されたプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング処理の手順について説明する。
【００７０】
まず、処理チャンバ１に設けられた図示しないゲートバルブを開放し、このゲートバルブに隣接して配置されたロードロック室（図示せず）を介して、搬送機構（図示せず）により半導体ウエハＷを処理チャンバ１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。そして、搬送機構を処理チャンバ１外へ退避させた後、ゲートバルブを閉じる。また、静電チャック３の静電チャック用電極３ａに、直流電源５から所定電圧の直流電圧を印加することによって、半導体ウエハＷを吸着保持する。
【００７１】
この後、排気系１５の真空ポンプにより処理チャンバ１内を所定の真空度、例えば、１．３３Ｐａ〜１３３Ｐａに排気しつつ、処理ガス供給系２１から、処理チャンバ１内に所定の処理ガスを供給する。
【００７２】
そして、この状態で、高周波電源１２から整合器１１を介して、所定周波数、例えば、十数ＭＨｚ〜百数十ＭＨｚの高周波を、サセプタ２に印加する。サセプタ２とシャワーヘッド１６との間に空間にプラズマを発生させ、プラズマによる半導体ウエハＷのエッチングを行う。
【００７３】
本第１の実施形態では、このようなプラズマによる半導体ウエハＷのエッチングの際に、図２に点線で示すように、半導体ウエハＷ及びフォーカスリング６の上方に均一なシース電圧のシースが形成される。よって、半導体ウエハＷの全面に亘って均一なプラズマエッチング処理を施すことができ、従来に比べてプラズマエッチング処理の面内均一性の向上を図ることができる。
【００７４】
また、薄板状のリング部材６ａの厚さが、従来に比べて薄くなっているので、その熱容量が減り、温度変化のレスポンスが良くなる。よって、複数回のプラズマエッチング処理を繰り返して行ってもフォーカスリングの温度が常に同じ温度となり、フォーカスリングの経時的な温度変動によるプラズマエッチング処理に与える影響を軽減することができる。
【００７５】
そして、半導体ウエハＷに所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源１２からの高周波電力の供給を停止することによって、プラズマエッチング処理を停止し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷを処理チャンバ１外に搬出する。
【００７６】
次に本発明の第２の実施形態について、図７を用いて説明する。図７における７６ａは、アルミニウム等から成る下部電極（サセプタ）上に、Ｓｉの溶射により形成された溶射リング（薄型リング）であり、７２は、下部電極のプラズマ露出部を被覆するためのＹ２Ｏ３溶射膜である。
【００７７】
本第２の実施形態では、第１の実施形態における薄板状のリング部材６ａの代わりに、薄型リングとして溶射リング７６ａを用いている。電極上にSiの溶射により溶射リング７６ａを形成するので、溶射リング７６ａの厚さを容易に半導体ウエハＷの厚さと同程度にすることができる。よって、溶射リング７６ａの単位面積あたりのインピーダンスを、半導体ウエハＷの単位面積あたりのインピーダンスと略同じにすることができる。
【００７８】
溶射リング７６ａは、大気プラズマ溶射法、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射、爆発溶射法等により形成することができる。溶射リング７６ａの厚さは、半導体ウエハＷの厚さと同程度が望ましいが、溶射で形成するので、半導体ウエハＷよりも薄くすることも可能となる。また、溶射リング７６ａの厚さを、半導体ウエハＷよりも厚くすることも可能である。
【００７９】
また、溶射リング７６ａはＳｉに限らず、ＳｉＣやＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３等の材質であってもよい。Ｙ２Ｏ３溶射膜７２も、溶射リング７６ａの材質と同様にＳｉやＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＹＦ３等の溶射膜であってもよい。
【００８０】
なお、本第２の実施形態におけるフォーカスリングは、薄型リングとしての溶射リング７６ａのみの構成である。
【００８１】
なお、上記の実施形態では、本発明を半導体ウエハＷのプラズマエッチングに適用した場合について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ＬＣＤ基板のプラズマ処理等にも同様にして適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態の処理装置の概略構成を示す図。
【図２】図１の処理装置の要部概略構成を示す図。
【図３】フォーカスリング厚さによるエッチングレートの均一性の相違を示す図。
【図４】インピーダンスの比とエッチングレートの均一性との関係を示す図。
【図５】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図
【図６】図１の処理装置の要部概略構成の変形例を示す図
【図７】本発明の第２実施形態における処理装置の要部概略構成を示す図
【図８】従来のプラズマ処理装置の要部概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００８３】
Ｗ…半導体ウエハ、１…処理チャンバ、２…サセプタ、３…静電チャック、６…フォーカスリング、６ａ…薄板状のリング部材、６ｂ…下側リング部材、７６ａ…溶射リング。
【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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