(57)【要約】【課題】試料最外周近傍での温度分布の不均一が抑制でき、製品コストの低減が図れるようにしたプラズマ処理装置を提供することことにある。【解決手段】上面に静電吸着用の誘電体膜３５が設けられ内部に冷媒の流通路が形成されている試料台１１５を処理室内に配置し、試料台の上方にプラズマを形成し、誘電体膜３５上に載置した試料Ｗを処理するプラズマ処理装置であって、誘電体膜３５に熱伝達ガスが供給される第１の凹み部３１と第２の凹み部３４を設け、第１の凸部３１と第２の凸部３３を形成して静電吸着面とし、このとき寸法Ｌを調整して矢印Ａに沿って流出する熱伝達ガスの流量を制御し、試料Ｗの外周部で、試料台１１５の周辺部からはみ出した部分の温度が試料Ｗの外周部以外の部分の温度とは独立に制御できるようにした。【選択図】図３
2009212286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に静電吸着用の誘電体膜が設けられ内部に冷媒の流通路が形成されている試料台を処理室内に配置し、前記処理室内の前記試料台の上方にプラズマを形成し、前記誘電体膜上に載置した試料を処理するプラズマ処理装置において、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分の温度を、当該試料の外周部以外の部分の温度とは独立に制御する試料温度制御手段が設けられてい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に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料温度制御手段が、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第１の凹み部と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記円形領域の外周側に環状の領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第２の凹み部と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第１と前記第２の凹み部の間に位置し、前記試料の裏面に当接してこれら第１と第２の凹み部の間をシールするようにして前記誘電体膜に形成された第１の環状の凸部と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第２の凹み部の外周側で当該第２の凹み部と前記処理室内との間を区画する第２の環状凸部と、
前記第１の凹み部に熱伝達ガスを供給する第１の管路と、
前記第２の凹み部に熱伝達ガスを供給する第２の管路とで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３】
請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第１の凸部の外周端と前記第２の凸部の外周端までの距離が、前記試料の厚さの８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４】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第２の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量が、前記第１の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量よりも多くされてい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、
前記第２の管路が、前記第２の凹み部の円周方向に略均等の間隔で配置された複数本の管路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、
前記試料温度制御手段が、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された凹み部と、
前記凹み部に熱伝達ガスを供給する第１の管路と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分に直接熱伝達ガスを供給する第２の管路とで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７】
請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第２の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っ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７に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第２の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っている部分に断熱材が備えられ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、プラズマを用いて試料を処理するプラズマ処理装置に係り、特に、試料を試料台に静電吸着し裏面に熱伝達ガスを供給して温度制御する方式のプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられるプラズマ処理装置は、通例、真空容器と、これに接続されたガス供給系、処理室内圧力を所定の値に保持する排気系、試料となるウエハを静電吸着して固定する試料台、真空容器内にプラズマを生成するアンテナなどにより構成され、混合ガスを真空容器内に供給し、放電によってプラズマ化し、これによって発生した各種活性種により試料台に載置したウエハなどの試料にエッチングが行なわれるようにしている。
【０００３】
ところで、このプラズマ処理装置の場合、所望のエッチング性能が確保されるようにするためには種々のパラメータの制御が必要であるが、このときのパラメータの一種にウエハ温度があり、このため試料台に高電圧を印加し、試料ウエハを試料台上の誘電体膜に静電吸着させた上で、試料台の内部から試料の裏面に、例えばヘリウムガスを供給し、試料と試料台の間に熱伝達ガスが介在するようにして熱の伝達性を向上させ、これにより試料の温度が所望値を保ち、温度分布が所望の状態になるように調整する方法が従来から採用されている。
【０００４】
そして、このとき、更に試料の裏面を中央部と外周部の各領域に分け、各領域毎に異なる圧力の熱伝達ガスを供給することにより、所望の温度分布が試料面に形成できるようにした技術についても従来から種々のものが知られている。
例えば、或る提案では、試料台内に複数の冷媒経路を設け、それぞれに所定の異なる温度の冷媒を流すことで、試料台内に温度勾配を与え、それを熱伝達ガスを介して試料に与えるという技術について開示している(例えば特許文献１参照)。
【０００５】
また、他の提案では、熱伝達ガスを充填する領域を多数に分け、各々の領域で独立に圧力を制御することにより熱伝達を制御するという技術について開示している(例えば特許文献２参照)。
【特許文献１】特開２００４−２５９８２９号公報
【特許文献２】特開平１０−４１３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、試料の周辺部における温度制御に考慮がされているとはいえず、製造歩留まりの向上に問題があった。
すなわち、このようなプラズマ処理装置の場合、試料の最外周端部は試料台の載置部分から外側にはみ出して固定されているが、このとき従来技術では、この外側にはみ出している部分には熱伝達ガスによる冷却作用が充分に働かないので局所的に温度が上昇してしまう。
【０００７】
従って、従来技術の場合、試料の最外周部分に温度の調節が困難な領域が存在してしまうことになり、この領域では中央側の処理と同等の結果が得られないので、半導体デバイスの製造に用いることができず、この結果、単位試料当りのデバイス数が減るという製造歩留まりの低下が避けられず、製造コストが増大してしまうという問題が生じてしまうのである。
【０００８】
本発明は、上記の従来の技術では考慮されていない点に鑑みてなされたもので、その目的は、試料最外周近傍での温度分布の不均一が抑制でき、製品コストの低減が図れるようにしたプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、上面に静電吸着用の誘電体膜が設けられ内部に冷媒の流通路が形成されている試料台を処理室内に配置し、前記処理室内の前記試料台の上方にプラズマを形成し、前記誘電体膜上に載置した試料を処理するプラズマ処理装置において、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分の温度を、当該試料の外周部以外の部分の温度とは独立に制御する試料温度制御手段が設けられていることにより達成される。
【００１０】
このとき、前記試料温度制御手段が、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第１の凹み部と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記円形領域の外周側に環状の領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第２の凹み部と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第１と前記第２の凹み部の間に位置し、前記試料の裏面に当接してこれら第１と第２の凹み部の間をシールするようにして前記誘電体膜に形成された第１の環状の凸部と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第２の凹み部の外周側で当該第２の凹み部と前記処理室内との間を区画する第２の環状凸部と、前記第１の凹み部に熱伝達ガスを供給する第１の管路と、前記第２の凹み部に熱伝達ガスを供給する第２の管路とで構成されるようにしても上記目的を達成することができる。
【００１１】
この場合、前記第１の凸部の外周端と前記第２の凸部の外周端までの距離が、前記試料の厚さの８倍以下であるようにしてもよく、前記第２の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量が、前記第１の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量よりも多くされているようにしてもよく、更には前記第２の管路が、前記第２の凹み部の円周方向に略均等の間隔で配置された複数本の管路であるようにしてもよい。
【００１２】
また、このとき、前記試料温度制御手段が、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された凹み部と、前記凹み部に熱伝達ガスを供給する第１の管路と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分に直接熱伝達ガスを供給する第２の管路とで構成されるようにしても上記目的を達成することができる。
【００１３】
この場合、前記第２の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っているようにしてもよく、更には前記第２の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っている部分に断熱材が備えられているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、試料の最外周での局所的な温度分布の不均一が抑制できるので、試料の最外周部分も半導体デバイスの製造に用いることができるようになり、この結果、製品のコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明によるプラズマ処理装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であり、ここで、この実施形態に係るプラズマ処理装置は、上部の真空容器１１を主体とする処理部と下部のベッド部１１９に大別され、このとき真空容器１１は脚１１８によりベッド部１１９の上部に支持される。
まず、処理部の上方には、この真空容器１１内に電磁場を発生させるためのマグネトロン１３を主体とする電磁波発生装置が設けられ、下方には、真空容器１１内部を排気して減圧する真空排気装置１２１が設けられている。
【００１６】
また、真空容器１１の内部には処理室１９があり、処理室１９内には試料台１１５が設けられ、この試料台１１５には、非処理物である半導体ウェハ等の試料Ｗが載置されるステージ１１０が備えられている。
一方、下部のベッド部１１９には、試料台１１５の内部の温度分布を制御する熱交換器１２１と、試料台１１５内に配置された導電性部材から構成される電極に高周波電力を供給して試料の上面にバイアス電位を形成するための高周波電源１２３、試料Ｗをステージ１１０に静電吸着するための電力を供給する直流電源１２４が備えられている。
【００１７】
更に、試料Ｗとステージ１１０の間に試料Ｗと試料台１１５間の熱伝達効率を高める働きをする熱伝導ガスの供給とその流量を調節するガス供給ユニット１２５が備えられている。
ここで、このガス供給ユニット１２５は、ここにいう熱伝導ガスだけではなく処理用ガスの供給も行っている。
このとき、ベッド部１１９は略直方体の形状に作られ、これにより、上記した特定の装置を収納するための空間が得られるようにしているが、このとき、その平坦な上面は、作業者が乗載可能な踏み台として機能し、例えば真空容器１１の内外の装置を取り扱う作業に際して作業者が利用できるようにしてある。
【００１８】
また、真空容器１１の内部には処理室１９が形成され、その上方には、試料Ｗの径よりも大きな径の略円形の板であるシャワープレート１８が、処理室１９の天井面を構成するようにして配置されている。
このときシャワープレート１８は、試料台１１５又はこれに載置される試料Ｗの中心とほぼ同軸の点を中心にしてその周囲に均等に配置された複数の貫通孔を備え、ガス供給ユニット１２５のユニットｃからシャワープレート１８の上面に供給された処理用ガスは、上記した貫通孔を通って処理室１９の天井部に流入されるようにしてある。
【００１９】
そして、このシャワープレート１８の上方には、例えば石英などの誘電体で作られた略円板形状の窓部材１５が所定の間隔をもって配置され、更にその上方にはマイクロ波のアンテナ１６が設けられている。
そこで、このアンテナ１６から放射されたマイクロ波が窓部材１５とシャワープレート１８を介して処理室１９内の試料台１１５とその上方のシャワープレート１８との間の空間に導入され、処理用ガスをプラズマ化するために用いられる。
このとき、真空容器１１の窓部材１５の上方の部分は略円筒形の空間として形成され、ここに導入されたマイクロ波が増幅されやすい形状を備えている。
【００２０】
真空容器１１の中で試料台１１５の下方の部分は、試料台１１５の上方にある処理室１９内部のプラズマや反応性ガス、プラズマ処理に伴って形成された反応生成物の粒子が流入する空間を形成している。
そこで、真空容器１１の底面に真空排気装置１２１に連通した開口１２０が設けられ、これにより試料台１１５の下方の部分に流入した粒子等は開口１２０から処理室１９外に排出されるようになっている。
このとき開口１２０と真空排気装置１２１の間の通路には回転可能な複数の板状のフラップ弁が配置され、このフラップ弁を回動させることにより通路の断面積を調整し、真空排気装置１２１による処理室１９内の排気量が調節できるよになっている。
【００２１】
真空容器１１内の上方にはマグネトロン１３が配置されており、このマグネトロン１３により生成されたマイクロ波は、断面が略矩形状の導波管１２により略水平方向に伝播した後下方に進行向きを変え、アンテナ１６から窓部材１５の上方の増幅用空間へ導入される。この空間において増幅した所定周波数のマイクロ波が窓部材１５及びシャワープレート１８を介して下方の処理室１９内に供給される。
また、ガス供給ユニット１２５から供給された処理用ガスは、処理ガス導入口を介して窓部材１５とシャワープレート１８の間の空間に供給され、この空間の全体を充たすように行き渡り、シャワープレート１８の貫通孔からその下方の処理室１９内の試料台１１５に向かい供給される。
【００２２】
このとき、図示してないが、上記した各部の動作を調節するため、各種のセンサが設けてあり、これらのセンサからの信号を通信手段を介し受信し、受信した信号から各部の状態を検出し、その結果に基づき、これら各部の動作を指令する信号を通信手段を介して発信し、これらの動作を調節する制御装置ＣＴＲＬが備えられている。
また、これも図示してないが、試料Ｗを真空容器１１内の処理室１９に搬入する前に予備的に搬送される場所として、Ｂ室と名付けられている設備が真空容器１１に隣接して設けられている。
【００２３】
そして、このＢ室と真空容器１１はゲート１１１を介して連通されており、そのゲート１１１はゲートバルブ１１６とシリンダー１１７により開閉されるようになっている。
そこで、試料ＷがＢ室に搬送されると、ゲートバルブ１１６によりゲート１１１が開かれ、ロボットアーム１１２がＢ室から試料台１１５上方に試料Ｗを搬送する。
そして搬送を済ますと、ロボットアーム１１２はＢ室内に収められ、ゲートバルブ１１６によりゲート１１１が閉じ、その後、真空排気装置１２１により真空容器１１内が減圧される。
【００２４】
試料台１１５の上に搬送された試料Ｗは、直流電源１２４から供給された電力に応じて発生される静電場の力により試料載置面に吸着保持され、この後、処理室１９内に処理用ガスが供給される。
このとき真空容器１１の上部にはソレノイドコイル１４が設けてあり、これにより処理室１９内に磁場が形成されている。従って、ここにマイクロ波が供給されると、マイクロ波と磁場の相互作用により処理用ガスが励起されてプラズマが発生する。
そこで、このプラズマを用いて試料Ｗの表面に形成されている少なくとも一層の処理対象の膜がエッチング処理されることになる。
【００２５】
このとき試料台１１５の電極には高周波電源１２３から高周波電力が供給され、これにより試料Ｗの上方に所定のバイアス電位が形成される。そこで、このバイアス電位とプラズマの電位差に応じてプラズマ中の荷電粒子が試料Ｗ表面に誘引され、異方性を有するエッチング処理が促進される。
プラズマ及び処理用ガス、生成物などの粒子は、真空容器１１内の処理室１９の内側壁と処理台の側壁面との間の通路を通り、処理台下方の空間に移動して、真空排気装置１２１の動作により開口１２０から処理室１９外に排出される。
ここで処理中は、ガス供給ユニット１２５による処理用ガスの供給と真空排気装置１２１による開口１２０からの排出とが調節され、この結果、両者のバランスがとれて処理室１９内が所定の圧力に調節されることになる。このとき真空容器１１の側壁面や底部面は接地される。
【００２６】
このとき開口１２０は略円形に作られ、その上で略円筒形状の試料台１１５の中心軸とほぼ同心上に配置されている。従って、この実施形態によれば、処理室１９及び窓部材１５、シャワープレート１８、試料台１１５及び開口１２０と真空排気装置１２１内の真空ポンプとが略同一の軸を中心にして配置されていることになり、この結果、、試料Ｗの軸周りと周方向について処理の均一性が良くなり、処理の歩留まりが向上される。
【００２７】
エッチング処理が終了したら直流電源１２４がＯＦＦに切り替わり、試料Ｗと試料台１１５は除電される。その後、高周波電源１２３がＯＦＦに切り替わり、処理ガスの供給は停止され、マグネトロン１３はマイクロ波の放出を停止する。
この結果、プラズマはエネルギー供給源とガス供給源を失って消滅し、残ったガスは真空排気装置１２１により排気される。その後、排気を止め、ガス供給ユニット１２５から空気を供給し、この結果、真空容器１１内は換気(ベント)される。その後、ゲートバルブ１１６がゲート１１１を開き、Ｂ室内のロボットアーム１１２が試料Ｗを試料台１１５上からＢ室内に搬出し、ゲートバルブ１１６がゲート１１１を閉じて、エッチングの全行程が終了する。
【００２８】
試料台１１５には２本のガス導入管１１３、１１４が設けてあり、このとき一方のガス導入管１１３は、第１の管路として試料台１１５のほぼ中央に上下に貫通した状態で形成してあり、他方のガス導入管１１４は、第２の管路として試料台１１５の周辺部に上下に貫通した状態で形成してある。
そして、エッチング処理中、ガス導入管１１３には、冷媒としてガス供給ユニット１２５のユニットｂから熱伝達ガスが供給され、ガス導入管１１４には、冷媒としてガス供給ユニット１２５のユニットａから熱伝達ガスが供給される。
【００２９】
ここで、図２は、ガス供給ユニット１２５のユニットａとユニットｂの詳細で、始めにユニットａについて説明すると、まず、ガス導入管１１３内の圧力を圧力計２１で計り、この圧力計２１からの信号に基づいて流量を調節するようＭＦＣ２５に指令を与え、これによりガス導入管１１３内の圧力が所定の値になるように流量が制御され、この結果、ガス導入管１１３内の圧力は所定の値でほぼ一定に保たれる。このとき、バルブ２３は、エッチング処理中は開いておき、そうでないときは閉じておく。
【００３０】
次に、ユニットｂについて説明すると、この場合、圧力計２２でガス導入管１１４内の圧力を計り、圧力計２２からの信号に基づいて、圧力が所定の値よりも低ければバルブ２４を開いてガスを供給し、バルブ２７は閉めておく。このときの流量は圧力計２２からの信号に基づいてＭＦＣ２６が制御する。
一方、ガス導入管１１４内の圧力が所定の値よりも高い場合は、バルブ２４を閉め、バルブ２７を開いて真空ポンプ２８により排気し、減圧する。ここでエッチング処理してないときはバルブ２４、２７の双方を閉じておく。
なお、この実施形態では流量制御にＭＦＣ(マスフローコントローラ)を用いているが、ＰＣＶに代えてもよい。
【００３１】
次に、試料Ｗが載置されるステージ１１０の詳細について説明する。
図３は、試料台１１５の上部の外周端部を拡大し断面図として示したもので、この図では、試料台１１５上面に静電吸着力の媒体となる誘電体膜３５で覆われた部分があり、この部分において、試料Ｗが載置されたとき、試料Ｗの裏面が接している範囲がステージ１１０として定義されている。
ステージ１１０の中心には、試料Ｗとステージ１１０の間に熱伝達ガスを供給するガス導入管１１３があり、ステージ１１０の外周部には、同じく試料Ｗとステージ１１０の間に熱伝達ガスを供給するガス導入管１１４がある。
そして、試料台１１５の上部でステージ１１０の外周側には、誘電体膜３５をプラズマから守るためのフォーカスリング３６が備えられている。
【００３２】
このとき誘電体膜３５の上面は平面ではなく、図で上から見て円形の凹み部３１と環状の凹み部３４、同じく環状の凸部３２、３３が形成してある。
このとき、図４に示すように、凹み部３１は試料台１１５の中央部に位置し、環状の凹み部３４と環状の凸部３２、３３は、この凹み部３１を中心として同心円状に形成してあり、ここでガス導入管１１３は凹み部３１に開口され、ガス導入管１１４は凹み部３４に開口されており、従って、凹み部３１、３４は熱伝達ガスの導入部となる。そして、凸部３２、３３が試料台１１５による試料Ｗの静電吸着面となり、ここで凸部３２は内側吸着面を形成し、凸部３３は外側吸着面を形成することになる。
そこで、以下、内側吸着面のことも内側吸着面３２と記載し、外側吸着面も外側吸着面３３と記載する。
【００３３】
ここで、まず、内側吸着面３２は、ガス導入管１１３から凹み部３１内に導入された熱伝達ガスが外部に流出するのを静電吸着により抑制する働きをする。
次に、外側吸着面３３も、ガス導入管１１４から凹み部３４内に導入された熱伝達ガスが外部に流出するのを静電吸着により抑制する働きをするが、このとき、凹み部３４の中の熱伝達ガスが外側吸着面３３から適量漏れ出すようにする。そして、この漏れ出した熱伝達ガスが、図３に矢印Ａで示すように、試料Ｗの周辺部の裏面から当該試料Ｗの外周端面に沿って流れ、これにより試料Ｗの周辺部の温度が、試料Ｗの他の部分とは独立に調整できるようにする。
【００３４】
つまり、この場合、試料Ｗの外周部で、試料台１１５の周辺部からはみ出した部分の温度を、試料Ｗの外周部以外の部分の温度とは独立に制御する試料温度制御手段が設けられていることになり、これが、この実施形態の特徴である。
そして、ここでは、内側吸着面３２による熱伝達ガスの流出抑制の程度と、外側吸着面３３による熱伝達ガスの流出抑制の程度に差を持たせるようにしており、以下、この点について、更に具体的に説明する。
【００３５】
エッチング処理中、凹み部３４内には熱伝達ガスが供給され、凹み部３４内の平均圧力が一定に維持されるように、ガスの流出と流入のバランスがガス供給ユニット１２５により調節されている。
このとき、まず、内側吸着面３２の幅は、凹み部３１による内周側熱伝達ガスの導入部からの熱伝達ガスの流出又はガス導入管１１４以外からの熱伝達ガスの流入による圧力分布の乱れが、試料Ｗの表面で周方向の温度分布幅に影響を及ぼさないように充分に大きくしておく。
【００３６】
そこで、図示のように、外側吸着面３３の幅を内側吸着面３２の幅よりも小さくしておけば、外側吸着面３３によるガスの密閉性は内側吸着面３２よりも弱くなり、この結果、矢印Ａで示した熱伝達ガスの流出(方性流出)が現れ、この結果、ガスが試料Ｗに接触する裏面の部分に温度勾配を与え、その上方にある試料Ｗ表面の温度分布幅の増大を引き起こすが、ここで、このときの温度分布幅の増大は、試料Ｗに対するガス接触面の幅、つまり凹み部３４の幅と外側吸着面３３の幅の和Ｌを狭くすることにより抑えられる。
【００３７】
ここで、図５は、このときの和Ｌによる温度分布特性を示したもので、縦軸のＭは、試料Ｗが凹み部３４の内周端から外側吸着面３３の外周端に接している部分、すなわち試料ＷのＬで表わされている部分における表面と裏面の温度分布幅の比、つまり試料表面温度分布幅／試料裏面温度分布幅を表わす。このとき試料Ｗの厚さは０．５ｍｍとする。
従って、試料Ｗの厚さに対して相対的に和Ｌを小さくしてやれば、ガスの異方性流出による温度分布幅の増大は熱拡散の効果により充分に抑制できることになり、この結果、試料台１１５の周辺部からはみ出した部分に充分に極限して、その温度だけを試料Ｗの外周部以外の部分の温度とは独立に制御できることが判り、実用的には、和Ｌを試料Ｗの厚みの８倍以下に抑えてやればよいことが判る。
【００３８】
このとき、可能な限り試料Ｗの最外周側に極限して冷やすという観点からすれば、外側吸着面３３の幅は狭い方が良いが、しかし狭すぎれば、加工精度の問題から、外側吸着面３３のガス密閉性が低下し過ぎ、ガス流量制御ユニットの最大流量でも凹み部３４内の平均圧力を所定の圧力に到達させることができなかったり、真空排気装置１２１の性能の問題で、処理室１９内に流れ込むガスの量が真空排気装置１２１による排気量を上回ってしまい、処理室１９内部が加圧されてしまう虞があり、従って、このような問題が生じない程度に外側吸着面３３幅を狭めることが望ましい。
【００３９】
次に、図６は、上記実施形態による場合と、従来技術による場合を比較して示した図である。
ここで、まず、上側の特性(a)は、試料表面の温度分布を示したもので、このとき縦軸は温度で、横軸は中心を原点とした試料表面の位置である。
次に、下側の特性(b)は、試料表面のＣＤ(Critical-Dimension：超微細寸法)シフト量分布を示したもので、このとき縦軸はＣＤシフト量で、横軸は中心を原点とした試料表面位置である。
上側の特性(a)と下側の特性(b)において、実線が上記実施形態による特性で、破線は従来技術による特性であり、従って、これらの図から、本発明の実施形態によれば、従来技術よりも試料の外周側を冷やすことができ、且つ、ＣＤシフト量が細る領域をより外周側に寄せることができので、ＥＥを狭めることができることが判る。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態について、図７により説明する。
ここで、この図７の実施形態が、図３で説明した実施形態と異なる点は、熱伝導ガスの導入管を試料台１１５の内部から外周部に移し、試料台１１５の上部でステージ１１０の外周側に備えられているフォーカスリング３６を通してガス導入管７１を設け、これにより試料Ｗの最外周部でステージ１１０からはみ出している部分の真下から熱伝導ガスが吹き出されるようしたところにあり、この結果、図３の実施形態における凹み部３４とガス導入管１１４は除かれ、ガス導入管７１には、図２に示したガス供給ユニット１２５のユニットａから熱伝導ガスが供給されることになる。
【００４１】
従って、この図７の実施形態においては、熱伝導ガスが試料Ｗの最外周部に直接、吹き付けられ、これにより試料Ｗの最外周が冷却されることになるが、このときフォーカスリング３６は、エッチング処理時、プラズマからの入熱により加熱されている。
そこで、この実施形態では、ガス導入管７１がフォーカスリング３６内を通っている部分に断熱材７２を施し、この部分が断熱材７２により覆われ、フォーカスリング３６の熱が熱伝導ガスに伝わらないようにしている。
このときガス導入管７１から吹き出されるガスの温度は、試料台１１５内の温度にも依存する。そこで、熱交換装置１２２により試料台１１５の温度を制御し、ガス供給ユニット１２５のユニットａによる熱伝導ガスの流量を制御することにより試料Ｗの最外周部分の温度を調整する。
【００４２】
この図７の実施形態においても、ガス導入管７１は等間隔で複数本配置する方が、熱伝導ガスの総流量の節約に繋がる。
また、この図７の実施形態においても、試料Ｗの最外周部分で熱伝導ガスが吹き付けられる部分の幅を調整することにより、最外周部分の温度分布幅の広がりが制御でき、このときも上記した幅を試料Ｗの厚みの８倍の長さ以下であれば、充分に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態における熱伝達ガスの供給手段を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における試料台の詳細説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における試料台の拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態における試料に対するガス接触面の幅の和Ｌによる温度分布特性図である。
【図６】本発明の一実施形態による試料最外周の温度分布とＣＤシフト量分布を従来技術と比較して示した特性図である。
【図７】本発明の他の一実施形態における試料台の詳細説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１：真空容器
１２：導波管
１３：マグネトロン
１４：ソレノイドコイル
１５：窓部材
１６：アンテナ
１７：処理ガス導入口
１８：シャワープレート
１９：処理室
２１：圧力計
２２：圧力計
２３：バルブ
２４：バルブ
２５：ＭＦＣ
２６：ＭＦＣ
２７：バルブ
２８：真空ポンプ
３１：凹み部
３２：凸部(内側吸着面)
３３：凸部(外側吸着面)
３４：凹み部
３５：誘電体膜
３６：フォーカスリング
７１：ガス導入管
７２：断熱材
１１０：ステージ
１１１：ゲート
１１２：ロボットアーム
１１３：ガス導入管
１１４：ガス導入管
１１５：試料台
１１６：ゲートバルブ
１１７：シリンダー
１１８：脚
１１９：ベッド部
１２０：開口
１２１：真空排気装置
１２２：熱交換装置
１２３：高周波電源
１２４：直流電源
１２５：ガス供給ユニット
【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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