(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において：
前記電極に設けられる温度調整手段と；
少なくとも前記電極上に載置される前記被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，前記導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体とからなるリング体と；
少なくとも前記導電性リング体と前記電極との間に伝熱ガスを供給する第１ガス供給経路と；
前記伝熱ガスの供給圧力を調整する圧力調整手段と；
前記圧力調整手段を制御する第１制御手段と；
前記絶縁性リング体に設けられる加熱手段と；
前記加熱手段を制御する第２制御手段と；を備えることを特徴とする，プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１制御手段は，少なくとも前記導電性リング体の温度と前記被処理体の温度とが略同一になるように，前記圧力調整手段を制御することを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１制御手段は，少なくとも前記導電性リング体の温度と前記被処理体の温度とを測定する温度センサで検出された温度情報に基づいて前記圧力調整手段を制御することを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記電極には，少なくとも前記被処理体と前記電極との間に伝熱ガスを供給し，前記第１ガス供給経路と個別独立に形成された１または２以上の第２ガス供給経路が設けられることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において：
前記電極に設けられる温度調整手段と；
少なくとも前記電極上に載置される前記被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，前記導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体とからなるリング体と；
少なくとも前記導電性リング体と前記電極との間に伝熱ガスを供給する第１ガス供給経路と；
前記第１ガス供給経路と連通し，少なくとも前記被処理体と前記電極との間に前記伝熱ガスを供給する第２ガス供給経路と；
前記伝熱ガスの供給圧力を調整する圧力調整手段と；
前記圧力調整手段を制御する第１制御手段と；
前記絶縁性リング体に設けられる加熱手段と；
前記加熱手段を制御する第２制御手段と；を備えることを特徴とする，プラズマ処理装置。
【請求項６】
処理室内に配された電極の載置面に形成された静電チャック上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において：
前記電極に設けられる温度調整手段と；
少なくとも前記静電チャック上に載置される前記被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，前記導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体とからなるリング体と；
少なくとも前記電極と前記導電性リング体との間に介装され，前記電極と前記導電性リング体との間の熱伝導率を，前記電極と前記被処理体との間の熱伝導率と略同一にする熱伝導率調整部材と；
前記絶縁性リング体に設けられる加熱手段と；
前記加熱手段を制御する制御手段と；を備えることを特徴とする，プラズマ処理装置。
【請求項７】
処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において：
前記電極に設けられる温度調整手段と；
少なくとも前記電極上に載置される前記被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，前記導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体とからなるリング体と；
少なくとも前記導電性リング体を前記電極に対して押圧すると共に，前記導電性リングの押圧力を調整可能な押圧手段と；
前記絶縁性リング体に設けられる加熱手段と；
前記加熱手段を制御する制御手段と；を備えることを特徴とする，プラズマ処理装置。
【請求項８】
処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において：
前記電極に設けられる温度調整手段を調整し，前記電極を所定温度に設定する工程と；
前記電極上に載置される前記被処理体の周囲を囲むように配される導電性リング体と，前記電極との間に伝熱ガスを供給する工程と；
前記被処理体の温度と前記導電性リング体の温度とが略同一になるように，前記伝熱ガスの供給圧力を調整する工程と；
前記導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体に設けられる加熱手段により前記絶縁性リング体の温度を制御する工程と；を含むことを特徴とする，プラズマ処理方法。
【請求項９】
処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において，
前記電極に設けられる温度調整手段により温度が調整される前記被処理体の温度と，前記電極上に載置される前記被処理体の周囲を囲むように配される導電性リング体の温度とを略同一にすること、
前記導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体に設けられる加熱手段により前記絶縁性リング体の温度を制御して前記プラズマ処理を行うこと、
を特徴とする，プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，プラズマ処理装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，気密な処理室内に，被処理体，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」と称する。）の載置台を兼ねた下部電極と，接地された処理室壁面の一部を成す上部電極とを対向配置したプラズマエッチング装置が提案されている。該装置の下部電極上には，静電チャックが設けられており，例えばポリイミド製の薄膜で挟持された電極に高圧直流電力を印加すると，チャック面上に載置されたウェハが吸着保持される。また，下部電極には，静電チャック上に載置されるウェハの周囲を囲うように略環状のリング体が配置されている。このリング体は，導電性の内側リング体と絶縁性の外側リング体から成り，静電チャック上にウェハが載置された際に，内側リング体がウェハの周囲を囲み，外側リング体が内側リング体の周囲を囲むと共に下部電極の周縁部を覆うように電極上に配置されている。また，下部電極には，温度調整機構が内装されており，下部電極および静電チャックを介してウェハの温度を調整することができる。さらに，下部電極には，静電チャックとウェハとの間に伝熱ガスを供給するためのガス供給経路が設けられており，その伝熱ガスによってウェハと静電チャックとの間の熱伝導率を高めるように構成されている。
【０００３】
かかる構成により，所定温度に維持された下部電極上に載置されたウェハを静電チャックで吸着保持すると共に，処理室内に所定の処理ガスを導入した後，下部電極に所定の高周波電力を印加すると，処理室内にプラズマが生成され，該プラズマによりウェハに所定のエッチング処理が施される。また，内側リング体は，上記の如く導電性材料，例えばＳｉやＳｉＣやＣ（カーボン）などから形成されているため，プラズマに対してウェハの外径を電気的に大きく見せることができ，プラズマをウェハの中央部のみ成らずその外縁部にも均一に入射させることができる。さらに，外側リング体は，上記の如く絶縁性材料，例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などから形成されているため，プラズマをウェハ上に集中させて，ウェハ全面に均一に案内することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，導電性の内側リング体は，ウェハと同様にプラズマ中のイオンが激しく衝突するため，非常に加熱され易い。さらに，内側リング体は，下部電極に直接固定される外側リング体とは異なり，下部電極上に置かれているだけなので，処理時の減圧雰囲気下では，内側リング体の熱を十分に下部電極に放熱させることができない。その結果，内側リング体は，２５０℃程度にまで加熱されることがあり，該熱によって内側リング体の周辺のラジカル密度が不均一になって，内側リング体に隣接するウェハ外縁部のエッチングレートが低下し，ウェハの中央部とその外縁部で処理に差が生じて，ウェハの全面に均一な処理を施すことが困難となる。
【０００５】
さらに，最近，例えば直径が３００ｍｍなどの大口径ウェハに処理を施す技術が提案されているが，ウェハの直径に比例してウェハ外縁部の被処理面の面積も大きくなり，上述の如くウェハの外縁部に均一な処理を施せないと，歩留りの低下が一層顕著になる。さらにまた，半導体素子の生産性を向上させるためには，ウェハの外縁部のぎりぎりのところにまで素子を形成する必要があるが，上記の如くウェハの外縁部に均一な処理を施すことができないと，かかる技術的要求も達成することができない。
【０００６】
また，外側リング体は，絶縁性材料から構成されているために，内側リング体よりもプラズマ中のイオンの衝突割合が少なく，外側リング体の温度上昇は内側リング体に比べて相対的に緩慢である。その結果，エッチング処理を複数のウェハに連続的に行う場合には，最初のウェハから所定枚数のウェハに処理を施すまでは，特に外側リング体の温度が安定せず，外側リング体の周辺，すなわちウェハの外縁部周辺のラジカル密度が不均一となって，ウェハの中央部と外縁部とで処理に差が生じ，ウェハの全面に均一な処理を施すことが困難となる。従って，処理開始時には，外側リング体の温度を安定させるため，所定枚数のダミーウェハに処理を施す必要があり，スループットを低下させる原因となっている。
【０００７】
本発明は，従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みて成されたものであり，本発明の第１の目的は，被処理体上および被処理体の外縁部周辺に均一なラジカルを生成し，被処理体の全面に均一な処理を施すことが可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびその方法を提供することである。
【０００８】
また，本発明の第２の目的は，処理開始直後から均一かつ安定した処理を被処理体に施すことが可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理装置およびその方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，請求項１に記載の発明のように，処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において，電極に設けられる温度調整手段と，少なくとも電極上に載置される被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，導電性リング体の周囲を囲むように配置される絶縁性リング体とからなるリング体と，少なくとも導電性リング体と電極との間に伝熱ガスを供給する第１ガス供給経路と，伝熱ガスの供給圧力を調整する圧力調整手段と，圧力調整手段を制御する第１制御手段と，を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば，第１制御手段が圧力調整手段を調整し，所定圧力の伝熱ガスを第１ガス供給経路を介して少なくとも導電性リング体と電極との間に供給するので，処理時の減圧雰囲気下でも，電極上に載せられている導電性リング体と電極との間の熱伝導率を高めることができ，該導電性リング体の熱を所定温度に維持された電極に確実に吸収させることができる。その結果，処理中にイオンの衝突によって導電性リング体が加熱されても，その導電性リング体を所定の温度に維持することができるので，導電性リング体に隣接する被処理体の外縁部付近のラジカル密度を一定にすることができ，被処理体の外縁部にも所定の処理を施すことができる。また，伝熱ガスの圧力は，ガス圧力調整手段で適宜変更することができるので，導電性リング体の温度をプロセスに応じて適宜設定することもできる。
【００１１】
また，第１制御手段で，例えば請求項２に記載の発明のように，少なくとも導電性リング体の温度と被処理体の温度とが略同一になるように，圧力調整手段を制御すれば，被処理体と導電性リング体の周辺に分布するラジカルの密度を均一化することができるため，被処理体の中央部と外縁部で処理に差が生じることなく，被処理体の全面に均一な処理を施すことができる。
【００１２】
さらに，第１制御手段で，例えば請求項３に記載の発明のように，少なくとも導電性リング体の温度と被処理体の温度とを測定する温度センサで検出された温度情報に基づいて圧力調整手段を制御すれば，処理中に随時変化する被処理体の温度に追従させて導電性リング体を所定温度に設定することができる。
【００１３】
また，電極に，例えば請求項４に記載の発明のように，少なくとも被処理体と電極との間に伝熱ガスを供給し，第１ガス供給経路と個別独立に形成された１または２以上の第２ガス供給経路が設けてもよい。かかる構成よれば，第１ガス供給経路と第２ガス供給経路が個別独立に形成されているので，被処理体と電極との間と，導電性リング体と電極との間に供給する伝熱ガスの種類や供給圧力を相互に変更することができる。その結果，被処理体と電極との間と，導電性リング体と電極との間の各熱伝導率を相互に独立して設定することができるため，導電性リング体の温度調整を確実に行うことができる。
【００１４】
さらに，上記プラズマ処理装置に，例えば請求項５に記載の発明のように，少なくとも絶縁性リング体に設けられる加熱手段と，加熱手段を制御する第２制御手段とを備えてもよい。かかる構成によれば，第２制御手段が加熱手段を制御し，絶縁性リング体を処理開始前に予め所定温度に加熱できるので，処理中に絶縁性リング体の温度変化が実質的になくなり，処理開始直後から被処理体に所定の処理を施すことができる。その結果，予めダミーの被処理体に処理を施して絶縁性リング体の温度を所定温度に上昇させて安定させる必要がないので，スループットを向上させることができる。さらに，絶縁性リング体の温度を適宜調整できるので，処理中のみならず処理前後で絶縁性リング体を所定温度に維持することができる。
【００１５】
また，本発明の第２の観点によれば，請求項６に記載の発明のように，処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において，電極に設けられる温度調整手段と，電極上に載置される被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，少なくとも導電性リング体と電極との間に伝熱ガスを供給する第１ガス供給経路と，第１ガス供給経路と連通し，少なくとも被処理体と電極との間に伝熱ガスを供給する第２ガス供給経路と，伝熱ガスの供給圧力を調整する圧力調整手段と，圧力調整手段を制御する制御手段と，を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば，第１ガス供給経路と第２ガス供給経路とを連通させたので，第１ガス供給経路に個別独立したガス供給系を接続しなくても導電性リング体と電極との間に伝熱ガスを供給することができ，装置構成を容易にすることができる。さらに，上記構成を採用すれば，上述した従来の装置からの変更点も少なくなり，該発明を容易に実施することができる。
【００１７】
さらに，本発明の第３の観点によれば，請求項７に記載の発明のように，処理室内に配された電極の載置面に形成された静電チャック上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において，電極に設けられる温度調整手段と，静電チャック上に載置される被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，少なくとも電極と導電性リング体との間に介装され，電極と導電性リング体との間の熱伝導率を，電極と被処理体との間の熱伝導率と略同一にする熱伝導率調整部材と，を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１８】
かかる構成によれば，少なくとも導電性リング体と電極との間に上記熱伝導率調整部材を介装するので，電極上に載置される被処理体と電極との間と，導電性リング体と電極との間の熱伝導率を略同一にでき，比較的簡単な構成で導電性リング体の温度と被処理体の温度を実質的に一致させることができる。さらに，導電性リング体と電極との間に上記熱伝導率調整部材を介装するのみなので，容易に実施することができると共に，処理装置の生産コストの上昇を抑えることもできる。
【００１９】
また，本発明の第４の観点によれば，請求項８に記載の発明のように，処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において，電極に設けられる温度調整手段と，電極上に載置される被処理体の周囲を囲むように配置される導電性リング体と，少なくとも導電性リング体を電極に対して押圧すると共に，導電性リングの押圧力を調整可能な押圧手段と，を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００２０】
かかる構成によれば，押圧手段によって導電性リング体を電極に密着できるので，導電性リング体と電極との間の熱伝導率を高めることができ，導電性リング体の熱を電極に吸収させることができる。さらに，導電性リング体の押圧力は，押圧手段により調整可能なので，導電性リング体の温度を所定温度に適宜設定することができる。また，導電性リング体を押圧手段で電極に押圧するのみなので，装置構成を簡素化することができる。
【００２１】
さらに，本発明の第５の観点によれば，請求項９に記載の発明のように，処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において，電極に設けられる温度調整手段を調整し，電極を所定温度に設定する工程と，電極上に載置される被処理体の周囲を囲むように配される導電性リング体と，電極との間に伝熱ガスを供給する工程と，被処理体の温度と導電性リング体の温度とが略同一になるように，伝熱ガスの供給圧力を調整する工程と，を含むことを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。
【００２２】
かかる構成によれば，導電性リング体と電極との間に，被処理体の温度と導電性の温度とが略同一になるように所定の供給圧力で伝熱ガスを供給し，導電性リング体の温度を調整するので，処理時の減圧雰囲気下でも導電性リング体と電極との間の熱伝導率を高めることができると共に，伝熱ガスの供給圧力の調整により，導電性リング体の温度を適宜調整することができる。
【００２３】
また，本発明の第６の観点によれば，請求項１０に記載の発明のように，処理室内に配された電極上に載置される被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において，電極に設けられる温度調整手段により温度が調整される被処理体の温度と，電極上に載置される被処理体の周囲を囲むように配される導電性リング体の温度とを略同一にしてプラズマ処理を行うことを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
【００２４】
かかる構成によれば，所定温度に調整される被処理体の温度と，導電性リング体との温度とが実質的に同一の状態で被処理体にプラズマ処理を施すので，均一な密度のラジカルを生成することができ，被処理体の全面に均一な処理を施すことができる。なお，被処理体の温度と導電性リング体の温度とを略同一にするためには，上述した発明の如く，導電性リング体と電極との間に伝熱ガスを供給したり，熱伝導率調整部材を介装したり，あるいは導電性リング体を電極に押圧すればよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に，添付図面を参照しながら，本発明にかかるプラズマ処理装置およびその方法をエッチング装置およびその方法に適用した実施の形態について説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
（１）エッチング装置の全体構成
まず，図１および図２を参照しながら，本発明を適用可能なエッチング装置１００の全体構成について説明する。
図１に示すエッチング装置１００の処理室１０２は，接地された気密な処理容器１０４内に形成されている。処理室１０２内には，ウェハＷの載置台を兼ねた下部電極１０６が配置されている。この下部電極１０６は，熱伝導率が良く導電性の金属，例えばアルミニウムから成り，略円筒形状に形成されている。また，下部電極１０６の載置面には，例えばポリイミド製の薄膜１０８ａで電極１０８ｂを挟持して成る静電チャック１０８が設けられており，その電極１０８ｂには，１．５ｋＶの高電圧を出力する高圧直流電源１１０が接続されている。
【００２７】
また，下部電極１０６の上部には，静電チャック１０８上に載置されるウェハＷの周囲を囲むように略環状のリング体１１２が設けられている。このリング体１１２は，例えばＳｉやＳｉＣやＣ（カーボン）など導電性材料から成る内側リング体（導電性リング体）１１２ａと，例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2など絶縁性材料から成る外側リング体（絶縁性リング体）１１２ｂから構成されている。また，内側リング体１１２ａは，図示の例では，静電チャック１０８の周囲と，静電チャック１０８のチャック面上に載置されるウェハＷの周囲を囲むように配置されている。さらに，外側リング体１１２ｂは，図示の例では，内側リング体１１２ａの周囲を囲むと共に，下部電極１０６の外縁部と，その側部の一部を覆うように配置されている。また，内側リング体１１２ａと外側リング体１１２ｂは，不図示の締結部材，例えばボルトによって下部電極１０６に固定されている。
【００２８】
また，静電チャック１０８のチャック面には，静電チャック１０８とウェハＷとの間に伝熱ガス，例えばＨｅを供給する第１および第２ガス供給孔１１４，１１６が設けられており，図示の例では，第１ガス供給孔１１４は，ウェハＷの中央部にＨｅを供給可能な位置に所定間隔ごとに配置され，第２ガス供給孔１１６は，ウェハＷの外縁部にＨｅを供給可能な位置に所定間隔ごとに配置されている。また，第１ガス供給孔１１４と第２ガス供給孔１１６には，それぞれに対応して第１ガス供給管１１８と第２ガス供給管１２０が接続されており，これら第１ガス供給管１１８と第２ガス供給管１２０には，それぞれに対応して第１圧力調整ユニット１６４と第２圧力調整ユニット１６６が介装されている。
【００２９】
第１圧力調整ユニット１６４は，図２に示すように，第１ガス供給孔１１４とガス供給源１３８との間に第１開閉バルブ１２１と流量調整バルブ（マスフローコントローラ）１２２と第２開閉バルブ１２４が介装され，第１開閉バルブ１２１と流量調整バルブ１２２との間に圧力計（キャパシタンスマノメータ）１６８と第１排気管１７０が介装されている。さらに，第１排気管１７０には，圧力調整バルブ１７２と第３開閉バルブ１７４が介装されており，その圧力調整バルブ１７２には，上記圧力計１６８が接続されている。さらにまた，流量調整バルブ１２２と圧力調整バルブ１７２には，制御器１４０が接続されている。また，第２圧力調整ユニット１６６は，同図に示す第１圧力調整ユニット１６４と同一に構成されている。
【００３０】
また，図１に示すように，内側リング体１１２ａと接する下部電極１０６の表面には，Ｏリング１８４で気密にシールされた内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に伝熱ガス，例えばＨｅガスを供給する本実施の形態にかかる第３ガス供給孔１３０が設けられており，図示の例では，第３ガス供給孔１３０は，内側リング体１１２ａの底面にＨｅを供給可能な位置に，所定間隔ごとに配置されている。さらに，第３ガス供給孔１３０には，第３ガス供給管１３２が接続されており，この第３ガス供給管１３２には，第３圧力調整ユニット１８６が介装されている。また，第３圧力調整ユニット１８６は，図２に示す第１圧力調整ユニット１６４と同一に構成されている。
【００３１】
また，制御器１４０には，図１に示すようにウェハＷの温度を検出する第１温度センサ１４２と，内側リング体１１２ａの温度を検出する第２温度センサ１４４と，外側リング体１１２ｂの温度を検出する第３温度センサ１４６が接続されている。これら本実施の形態にかかる第１〜第３温度センサ１４２，１４４，１４６は，図示の例では，ファイバ式接触温度計から構成されており，第１の温度センサ１４２は，ウェハＷと接触する静電チャック１０８のチャック面に露出するように配置され，第２温度センサ１４４は，内側リング体１１２ａと接触する下部電極１０６の表面に露出するように配置され，第３温度センサ１４６は，外側リング体１１２ｂと接触する下部電極１０６の表面に露出するように配置されている。
【００３２】
また，外側リング体１１２ｂ内には，本実施の形態にかかるヒータ１４８が内装されており，このヒータ１４８には，可変電源１５０が接続されている。さらに，その可変電源１５０には，上記制御器１４０が接続されている。また，下部電極１０６には，下部電極１０６の温度を適宜調整するための温度調整機構を構成する冷媒循環路１５２が内装されており，この冷媒循環路１５２内に例えば−２０℃の冷媒が循環する。さらに，下部電極１０６には，整合器１５４を介して，例えば１３．５６ＭＨｚで１７００Ｗのプラズマ生成用高周波電力を出力する高周波電源１５６が接続されている。
【００３３】
また，下部電極１０６の載置面に対向する処理室１０２の天井部には，接地された上部電極１５８が配置されている。また，上部電極１５８は，多数のガス吐出孔１５８ａが形成されており，このガス吐出孔１５８ａには，不図示の処理ガス供給源と連通する処理ガス供給管１６０が接続されている。従って，処理ガス供給源から，例えば１０ｓｃｃｍのＣ4Ｆ8と，５０ｓｃｃｍのＣＯと，３００ｓｃｃｍのＡｒと，５ｓｃｃｍのＯ2との混合ガスが，ガス吐出孔１５８ａを介して処理室１０２内に供給される。また，処理容器１０４の下部には，不図示の真空引き機構と連通する第２排気管１６２が接続されており，その真空引き機構の作動により，処理室１０２内は，例えば４０ｍＴｏｒｒの減圧雰囲気に維持される。
【００３４】
（２）内側リング体の温度とプラズマ中のラジカル分布との関係
次に，図３を参照しながら，内側リング体１１２ａの温度と，処理室１０２内で生成されるプラズマ中のラジカル分布との関係について説明する。なお，図３（ａ）は，ウェハＷの中心から半径方向の処理室１０２内を示す概略的な断面図で，同図中の矢印は処理室１０２内のガスの流れを概略的に示しており，また図３（ｂ）は，図３（ａ）に対応する処理室１０２内のラジカル分布を示している。
【００３５】
図３（ａ）に示すように，ガス吐出孔１５８ａからウェハＷ方向に吐出されたガスは，ウェハＷの半径方向に流れた後，リング体１１２付近で流れを変え，図１に示す第２排気管１６２から排気される。また，内側リング体１１２ａは，上記の如く導電性材料から形成されているため，ウェハＷと同様にプラズマ中のイオンが激しく衝突し，非常に加熱され易い。従って，本実施の形態とは異なり，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に伝熱ガスを供給しない場合には，処理時の減圧雰囲気下では，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の熱伝導率が非常に低いため，内側リング体１１２ａに生じた熱が下部電極１０６に吸収され難く，内側リング体１１２ａが例えば２５０℃程度にまで加熱される。さらに，その内側リング体１１２ａが高温になると，図３（ｂ）に実線で示すように，内側リング体１１２ａ周辺のラジカルの密度が低下し，内側リング体１１２ａに隣接して配されるウェハＷの外縁部のエッチングレートも低下して，ウェハＷの中央部と外縁部とで処理にバラツキが生じてしまう。
【００３６】
そこで，本実施の形態の如く，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間にＨｅなどの伝熱ガスを供給すれば，処理時の減圧雰囲気下でも，それら内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の熱伝導率を高めることができるため，内側リング体１１２ａで生じた熱を下部電極１０６に確実に吸収させることができる。
【００３７】
（３）伝熱ガスの供給構成
次に，図１，図２および図４を参照しながら，ウェハＷと静電チャック１０８との間と，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に供給するＨｅの供給構成について説明する。
まず，プラズマ生成前に，図１に示す下部電極１０６の静電チャック１０８上に載置されたウェハＷの温度が第１温度センサ１４２で検出されると共に，内側リング体１１２ａの温度が第２温度センサ１４４で検出され，それら各温度情報が制御器１４０に伝達される。この際，下部電極１０６は，例えば−２０℃に維持されている。また，制御器１４０は，それら各温度情報に基づいて，ウェハＷの全面と内側リング体１１２ａの温度が略同一になるように，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間と，ウェハＷと静電チャック１０８との間に供給するＨｅの圧力を，第１〜第３圧力調整ユニット１６４，１６６，１８６によって調整する。これにより，所定圧力に調整されたＨｅが，第１ガス供給孔１１４からウェハＷの中央部と静電チャック１０８との間に供給され，第２ガス供給孔１１６からウェハＷの外縁部と静電チャック１０８との間に供給され，第３ガス供給孔１３０から内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に供給され，ウェハＷの温度と内側リング体１１２ａの温度が略同一となる。
【００３８】
また，上記各Ｈｅの圧力は，それぞれに対応する第１〜第３圧力調整ユニット１６４，１６６，１８６により，常時上記設定値に維持されている。例えば，図２に示す第１圧力調整ユニット１６４と同一に構成された第３圧力調整ユニット１８６を例に挙げて説明すると，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の圧力，すなわち第３ガス供給孔１３０から供給されるＨｅの圧力は，圧力計１６８で常時測定されており，その測定された圧力情報は，圧力調整バルブ１７２に伝達されている。また，圧力調整バルブ１７２は，圧力計１６８で測定された実圧力値と，制御器１４０により設定された設定圧力値とを比較し，それら実圧力値と設定圧力値とが略同一になるように，該圧力調整バルブ１７２の開度を調整している。従って，上記実圧力値が設定圧力値よりも大きい場合には，圧力調整バルブ１７２を開放して，第３ガス供給管１３２内のＨｅを第１排気管１７０を介して排気し，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の圧力を低下させることにより，該圧力と上記設定圧力値とを略同一にする。また，第１および第２圧力調整ユニット１６４，１６６も上述の如く第３圧力調整ユニット１８６略同一に構成されているので，ウェハＷと静電チャック１０８との間の圧力も常時設定圧力値に維持されている。
【００３９】
次いで，プラズマ処理を開始すると，例えば図４に示すように，ウェハＷの温度が上昇し，変化する。なお，同図は，複数のウェハＷに連続的にエッチング処理を施した際の各ウェハＷの温度変化を示す概略的な説明図であり，同図中のＷ−＃１〜Ｗ−＃ｎは，各ウェハＷの番号を示している。ここで，ウェハＷの温度変化について説明すると，連続処理開始直後のウェハＷ−＃１の温度は，プラズマ生成前には，下部電極１０６と略同一の−２０℃程度に維持されており，処理後には，処理時間に比例して上昇し，例えば３分間の処理が終了した直後には，７０℃程度にまで上昇する。
【００４０】
また，次に処理を施すウェハＷ−＃２の温度は，プラズマ生成前にすでに上記ウェハＷ−＃１よりも高い−１０℃程度となる。これは，静電チャック１０８の構成部材に熱伝導率の低いポリイミド製の薄膜１０８ｂを採用しているためであり，ウェハＷの搬入出等により，ウェハＷ−＃１の処理終了後からウェハＷ−＃２の処理開始までに，例えば３０秒〜１分程度の間隔が空いていても，静電チャック１０８のチャック面の熱が下部電極１０６に十分に吸収されないためである。さらに，上記理由により，ウェハＷ−＃２の処理中および処理終了直後の温度も，ウェハＷ−＃１よりも相対的に高くなり，処理終了直後には，８０℃程度にまで上昇する。以下同様に，ウェハＷ−＃５までは，ウェハＷの温度は，処理回数に比例して，処理前〜処理直後の温度が相対的に上昇する。また，ウェハＷ−＃５〜ウェハＷ−＃ｎの温度は，同図に示すプロフィルの如く，略同一に変化する。
【００４１】
そして，本実施の形態では，図４に示すように変化するウェハＷの温度と内側リング体１１２ａの温度を，それぞれに対応する第１温度センサ１４２と第２温度センサ１４４で常時検出し，それらウェハＷの温度と内側リング体１１２ａの温度が実質的に同一になるように，第３圧力調整ユニット１８６を適宜調整して，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に所定圧力のＨｅを供給する。かかる構成により，内側リング体１１２ａの温度も，図４に示すウェハＷの温度と略同一に変化する。その結果，図３（ｂ）に示す太字点線のように，内側リング体１１２ａ上方のラジカル密度を均一にすることができ，ウェハＷの全面に均一なエッチング処理を施すことができる。
【００４２】
また，ウェハＷは，静電チャック１０８によって該チャック面に吸着保持されているが，ウェハＷの外縁部は，該中央部よりもウェハＷとチャック面との間に供給されるＨｅが流出し易いために，ウェハＷの中央部よりも温度が相対的に高くなり易い。そこで，本実施の形態では，ウェハＷの中央部とチャック面との間にＨｅを供給する第１ガス吐出孔と１１４と，ウェハＷの外縁部とチャック面との間にＨｅを供給する第２ガス吐出孔１１６とを，個別独立に形成し，ウェハＷの中央部とその外縁部とで各々異なる圧力のＨｅを供給する。
【００４３】
例えば，ウェハＷの表面温度を，該表面に形成されたフォトレジストが損傷しない温度である１１０℃程度以下に設定する場合には，ウェハＷの中央部とチャック面中央部との間に７Ｔｏｒｒ程度のＨｅを適宜供給し，ウェハＷの外縁部とチャック面の外縁部との間に４０Ｔｏｒｒ程度のＨｅを適宜供給する。
【００４４】
（４）ヒータの制御構成
次に，再び図１を参照しながら，外側リング体１１２ｂに内装されたヒータ１４８の制御構成について説明する。外側リング体１１２ｂは，内側リング体１１２ａとは異なり，絶縁性材料から形成されているため，プラズマ雰囲気に曝されてもプラズマ中のイオンがあまり衝突せず，上記の如く複数のウェハＷに連続的に処理を行う場合でも，外側リング体１１２ｂの温度上昇は，緩慢である。すなわち，外側リング体１１２ｂの温度は，所定枚数のウェハＷに処理を施した後には，１５０℃〜２００℃程度にまで上昇し，安定するが，連続処理の開始から５枚〜１０枚程度のウェハＷに処理を施した後でないと，上記温度で安定しない。その結果，外側リング体１１２ｂの温度上昇中には，内側リング体１１２ａの周辺のラジカル密度が一定にならず，ウェハＷの処理に影響を及ぼす。
【００４５】
そこで，外側リング体１１２ｂの温度を，ヒータ１４８によって処理開始前に予め，例えば１８０℃程度まで加熱すると共に，その外側リング体１１２ｂが上記所定温度に達した後は，外側リング体１１２ｂがその１８０℃程度の温度に維持されるように，制御器１４０が第３温度センサ１４６で検出された外側リング体１１２ｂの温度情報に基づいてヒータ１４８を調整し，外側リング体１１２ｂの温度を制御する。また，外側リング体１１２ｂは，内側リング体１１２ａとは異なり，絶縁性材料から形成されているため，上記イオンの衝突に起因する発熱は比較的少なく，また外側リング体１１２ｂで生じた熱は，下部電極１０６に放熱され易いため，ヒータ１４８の発熱量の調整のみで，外側リング体１１２ｂを所定温度に維持することができる。その結果，ウェハＷ上と内側リング体１１２ａ周辺のラジカル密度を安定化することができる。
【００４６】
本実施の形態は，以上のように構成されており，処理開始直後からウェハＷ上とリング体１１２周辺のラジカル密度を均一化することができるので，ウェハＷの中央部と外縁部とでエッチングレートに差が生じることがなく，ウェハＷ全面に均一な処理を施すことができると共に，スループットを向上させることができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に，図５を参照しながら，本発明を適用可能な第２の実施の形態のエッチング装置２００について説明する。なお，上述した第１の実施の形態にかかるエッチング装置１００と略同一の機能および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。
【００４８】
本実施の形態のエッチング装置２００は，ウェハＷの外縁部とチャック面との間と，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に供給するＨｅの圧力を，一の圧力調整機構で調整することを特徴としている。すなわち，エッチング装置２００の下部電極２０２には，図示の例では，上記第３ガス供給孔１３０と第２ガス供給管１２０に接続される第３ガス供給管２０４が内装されている。従って，ガス供給源１３８から供給されるＨｅは，第２圧力調整ユニット１６６で所定圧力，例えば４０Ｔｏｒｒ程度に調整された後，第２ガス供給管１２０と第２ガス供給孔１１６を介して，ウェハＷの外縁部と静電チャック１０８との間に供給されると共に，さらに第２ガス供給管１２０と第３ガス供給管２０４と第３ガス供給孔１３０を介して，内側リング体１１２ａと下部電極２０２との間にも供給される。なお，その他の構成は，上記エッチング装置１００と略同一に構成されている。
【００４９】
本実施の形態は，以上のように構成されており，第２および第３ガス供給孔１１６，１３０からそれぞれ供給するＨｅの圧力を第２圧力調整ユニット１６６で行い，該Ｈｅの供給系を共有したので，内側リング体１１２ａの温度とウェハＷの温度とを比較的近い温度に設定することができると共に，装置構成を簡素化することができ，装置の生産コストも削減することができる。また，図示の如く，第２ガス供給管１２０と第３ガス供給管２０４とを下部電極２０２内で接続すれば，上記従来のエッチング装置からの構成変更を最小限に止めることができ，容易に実施することができる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
次に，図６を参照しながら，本発明を適用可能な第３の実施の形態のエッチング装置５００について説明する。なお，本実施の形態においても，上述した第１の実施の形態にかかるエッチング装置１００と略同一の機能および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。
【００５１】
エッチング装置５００の第３ガス供給孔１３０は，第３ガス供給管５０２を介して，第２ガス供給孔１１６と第２圧力調整ユニット１６６との間の第２ガス供給管１２０に接続されている。さらに，その第３ガス供給管５０２には，制御器１４０に接続されている第１可変バルブ５０４が介装されている。また，第３ガス供給管５０２の第３ガス供給孔１３０と第１可変バルブ５０４との間には，接続管５０６が接続されており，この接続管５０６は，第１ガス供給管１１８の第１ガス供給孔１１４と第１圧力調整ユニット１６４との間にも接続されている。さらに，接続管５０６には，制御器１４０に接続されている第２可変バルブ５０６が介装されている。
【００５２】
かかる構成により，制御器１４０によって第１および第２可変バルブ５０４，５０６の開度を適宜調整すれば，例えば７Ｔｏｒｒ程度のＨｅが第１可変バルブ５０４で所定圧力に調整された後，接続管５０６を介して第３ガス供給管５０２に供給され，また例えば４０Ｔｏｒｒ程度のＨｅが第２可変バルブ５０６で所定圧力に調整された後，第２ガス供給管１２０を介して第３ガス供給管５０２に供給される。その結果，第３ガス供給孔１３０を介して内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に適宜所定圧力の伝熱ガスを供給することができる。なお，その他の構成は，上記エッチング装置１００と略同一に構成されている。
【００５３】
本実施の形態は，以上のように構成されており，上記第２の実施の形態にかかるエッチング装置２００と同様に，第３ガス供給管５０２に独立した圧力調整ユニットを接続する必要がないので，装置構成を簡素化することができる。また，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に供給するＨｅの圧力は，第１および第２可変バルブ５０４，５０６で適宜調整できるので，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の熱伝導率を所望の状態に設定することができ，内側リング体１１２ａの温度とウェハＷの温度とを比較的近い値にすることができる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
次に，図７を参照しながら，本発明を適用可能な第４の実施の形態のエッチング装置３００について説明する。なお，本実施の形態においても，上述した第１の実施の形態にかかるエッチング装置１００と略同一の機能および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。ただし，上記第１〜第３の実施の形態にかかるエッチング装置１００，２００，５００は，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間にＨｅを供給するが，これに対して本実施の形態のエッチング装置３００は，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に，静電チャック１０８を介したウェハＷと下部電極１０６との熱伝導率と，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の熱伝導率とを略同一にする熱伝導率調整部材を介装することを特徴としている。
【００５５】
すなわち，エッチング装置３００の内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間には，それら内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間の熱伝導率をＲとし，静電チャック１０８上に載置されたウェハＷと下部電極１０６との間の熱伝導率をＷとし，内側リング体１１２ａの上面（処理室１０２側露出面）の面積をＳ1とし，内側リング体１１２ａの底面（下部電極１０６との接触面）の面積をＳ2とした場合に，
Ｒ  ＝  Ｗ  ×  Ｓ1／Ｓ2
を満たす熱伝導率を有する材料膜３０２を介装する。なお，その他の構成は，上記エッチング装置１００と略同一に構成されている。
【００５６】
本実施の形態は，以上のように構成されており，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に上記材料膜３０２を介装したので，ウェハＷの温度と内側リング体１１２ａの温度を略同一にすることができ，上記第１〜第３の実施の形態と同様に，ウェハＷ全面に均一な処理を施すことができる。また，エッチング装置に，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間に伝熱ガスを供給するガス供給機構を設ける必要がないため，エッチング装置の生産コストの上昇を抑えることができる。
【００５７】
（第５の実施の形態）
次に，図８を参照しながら，本発明を適用可能な第５の実施の形態のエッチング装置４００について説明する。なお，本実施の形態においても，上述した第１の実施の形態にかかるエッチング装置１００と略同一の機能および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。
【００５８】
同図に示すエッチング装置４００のリング体４０２は，上記内側リング体１１２ａと略同一の導電性材料から形成された略環状の内側リング体４０４と，上述した外側リング体１１２ｂから構成されている。この内側リング体４０４には，ネジ４０６を挿入可能な複数の貫通孔４０４ａが形成されていると共に，貫通孔４０４ａの処理室１０２側に該貫通孔４０４ａと連通する座ぐり穴４０４ｂが形成されている。また，内側リング体１１２ａと下部電極１０６との間には，熱伝導率の高い材料，例えば表面にＡｌ2Ｏ3膜が形成されたアルミニウム板４０８が介装される。さらに，アルミニウム板４０８には，上記貫通孔４０４ａに対応して，ネジ４０６を挿入可能な貫通孔４０８ａが形成されている。
【００５９】
また，内側リング体４０４の取り付け時には，アルミニウム板４０８と下部電極１０６とを不図示の熱伝導テープ（シート）で密着させると共に，内側リング体４０４とアルミニウム板４０８とを不図示の接着剤で密着させる。さらに，アルミニウム板４０８を複数のネジ４０６で下部電極１０６に密着，固定する。そして，ネジ４０６の取り付け後，座ぐり穴４０４ｂに内側リング体４０４と略同一の材料から成るネジカバー４１０を嵌装し，内側リング体４０４の上面を平坦化する。なお，その他の構成は，上記エッチング装置１００と略同一に構成されている。
【００６０】
本実施の形態は，以上のように構成されており，各ネジ４０６の締め付けトルクを適宜調整することにより，アルミニウム板４０８の下部電極１０６に対する押圧力，すなわちアルミニウム板４０８と下部電極１０６との密着性を調整できるので，そのアルミニウム板４０８に接着された内側リング体４０４の熱伝導率を所望の状態に設定することができる。その結果，ウェハＷの温度と内側リング体４０４の温度を略同一にすることができるので，ウェハＷの全面に均一な処理を施すことができる。また，内側リング体４０４自体は，ネジ４０６で締結しないので，その内側リング体４０４が損傷することもない。
【００６１】
以上，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において，当業者であれば，各種の変更例および修正例に想到し得るものであり，それら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６２】
例えば，上記実施の形態において，内側リング体と外側リング体から成るリング体を採用した構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，導電性リング体単独でも本発明を適用することができる。
【００６３】
また，上記実施の形態において，制御器が温度センサによって検出された温度情報に基づいて圧力調整ユニットを調整する構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではない。例えば，予めダミーウェハにエッチング処理を施して内側リング体や外側リング体の温度変化曲線を求めて，制御器に設定しておく。そして，通常の処理時には，その予め求められた温度変化曲線に基づいて，上述した圧力調整ユニットや，ヒータの発熱量を調整しても良い。かかる構成によれば，実際の処理時にウェハやリング体の温度を検出する温度センサをエッチング装置に設ける必要がないので，エッチング装置の生産コストを削減することができる。
【００６４】
さらに，上記実施の形態において，ウェハと静電チャックとの間と，内側リング体と下部電極との間に伝熱ガスを供給する構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，さらに外側リング体と下部電極との間にも伝熱ガスを供給する構成を採用しても，本発明を適用することができる。
【００６５】
また，上記実施の形態において，ポリイミド製の静電チャックを採用する構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，例えばセラミック製の静電チャックをエッチング装置に採用する場合でも，本発明を実施することができる。
【００６６】
さらに，上記実施の形態において，外側リング体にヒータを内装した構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，上記ヒータなどの加熱手段が設けられていない外側リング体を採用する場合でも，本発明を実施することができる。
【００６７】
また，上記実施の形態において，下部電極のみに高周波電力を印加するエッチング装置を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，下部電極と上部電極の両方や，上部電極のみに高周波電力を印加するエッチング装置にも本発明を適用することができ，さらに上記エッチング装置に限られず，アッシング装置やＣＶＤ装置などの各種プラズマ処理装置にも適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば，電極上に載置される被処理体の周囲を囲むように配置される内側リング体と外側リング体の温度と，その被処理体の温度を略同一にすることができるので，被処理体の中央部および外縁部の周辺のラジカル密度を均一化することができ，被処理体の全面に均一な処理を施すことができる。その結果，被処理体の外縁部のぎりぎりまで素子を形成することができるので，特に大型の被処理体に処理を施す場合の歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なエッチング装置を示す概略的な断面図である。
【図２】図１に示す圧力調整ユニットを説明するための概略的な説明図である。
【図３】図３（ａ）は，図１に示すエッチング装置のウェハの中心から半径方向の処理室内を表す概略的な断面図であり，また図３（ｂ）は，図３（ａ）に対応する処理室内のラジカル分布を表す概略的な説明図である。
【図４】図１に示すエッチング装置で複数のウェハに連続的にエッチング処理を施した際の各ウェハの温度変化を表す概略的な説明図である。
【図５】本発明を適用可能な他のエッチング装置を示す概略的な断面図である。
【図６】本発明を適用可能な他のエッチング装置を示す概略的な断面図である。
【図７】本発明を適用可能な他のエッチング装置を示す概略的な断面図である。
【図８】本発明を適用可能な他のエッチング装置を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１００      エッチング装置
１０２      処理室
１０６      下部電極
１０８      静電チャック
１１２      リング体
１１２ａ    内側リング体
１１２ｂ    外側リング体
１１４      第１ガス供給孔
１１６      第２ガス供給孔
１３０      第３ガス供給孔
１３８      ガス供給源
１４０      制御器
１４２      第１温度センサ
１４４      第２温度センサ
１４６      第３温度センサ
１４８      ヒータ
１５２      冷媒循環路
１５８      上部電極
１６４      第１圧力調整ユニット
１６６      第２圧力調整ユニット
１８６      第３圧力調整ユニット
Ｗ        ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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