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JP2008251764A - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
試料表面の付着物を均一に除去して処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供することにある。
【解決手段】
処理室内に配置された試料台上に載せられたウエハの上面に配置された複数の膜構造を前記試料台内の電極に高周波電力を供給しつつ、前記処理室内で形成したプラズマを用いてエッチング処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台の前記試料が載せられる面の外周側の前記電極の上方に配置されたリング状の電極及びこのリング状の電極の上方に配置されて前記プラズマと面する誘電体からなる外周リングと、前記リング状の電極に前記膜構造の膜の種類に応じて異なる値の電力を供給する電源とを備えたプラズマ処理装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板状の試料を真空容器内部の処理室内に配置してこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置に関し、特には、減圧された処理室内に配置された試料台の上面に試料を保持しつつこの試料を処理するプラズマ処理装置に関する。
このようなプラズマ処理装置では、試料に処理を施すために処理室内に供給される処理用のガスが、処理室内に供給される電界または磁界により励起されプラズマが形成されて、このプラズマ中の粒子と試料表面の部材との化学または物理作用を伴う相互作用によって試料表面に形成された少なくとも一層の処理対象の膜が、例えばエッチングされる。このような処理に伴って、処理室内部にはプラズマ中の粒子や上記相互作用やプラズマ中の粒子同士の反応によって複数の物質が形成される。このような物質のうちには付着性を有するものが含まれ、このような付着性を有する物質は、試料表面や処理室内側の表面を形成する処理装置を構成する部材表面に付着することが知られている。
こうした付着物は、試料表面の処理を所望の形状に処理するために利用することができる一方で、処理室内部の表面に過度に堆積されてしまうと、その一部が剥がれて試料の加工された表面に付着したり或いは他の箇所に付着した後に別の試料へ付着したりして異物となって処理の歩留まりを低下させてしまう問題があった。このような課題を解決するための技術としては、特開２００５−２７７３６９号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。
この従来技術では、特に、試料の周縁部裏面表面への付着物を低減するものであって、試料を載置する試料台の試料載置面の外周側に配置されたフォーカスリングの上方において処理中に形成されるシースの厚みを調整するために絶縁性のリングをフォーカスリング下方に配置してフォーカスリング表面の電位を調節させるものが開示されている。このような調節により試料周縁部の上下または周囲近傍の電界分布を調整し、プラズマ中の荷電粒子を試料裏面側に誘引して衝突させることで試料周縁部裏面の付着物を削る電界を作り出すものである。また、特開２００６−２４５５１０号公報（特許文献２）には、フォーカスリング自体に高周波電力を供給して試料周縁部にバイアス電位を形成するとともにこの電力を調節することで電界を試料周縁部の付着物を除去するよう適切に変化させる技術が開示されている。
特開２００５−２７７３６９号公報 特開２００６−２４５５１０号公報
上記特許文献１に開示の従来技術では、処理の条件が変わったときに試料上方に形成されるシースの厚みや等電位面の形状，高さが変化し試料の周縁部の電界が変化したときに同じ厚みの絶縁物ではプロセス変化前の付着物除去能力と同じ能力が発揮できなくなる。このため、試料表面に配置された複数層の膜構造を連続的に処理するものであって、対応する膜に応じて処理の条件を異ならせて処理するものでは、十分に試料周縁部の付着物を取り除くことができないという問題点が有った。また、付着物の除去に伴って試料が削れる可能性がないとはいえず、試料の形状制御性が悪くなることも予想される。
また、特許文献２に開示の従来技術は、フォーカスリングが導電性の部材、例えば、金属で構成された場合にはプラズマ中の粒子との相互作用が発生しやすく消耗が大きいことから一般的に半導体が用いられることが多いが、半導体製の部材に直接高周波電力を印加してた場合、電力の印加部分から遠く離れた箇所ではかかりにくく、リング形状の周方向について、すなわち略円板形状を有する試料の周方向について付着物の除去が不均一になる虞が有った。このような問題点について、これら従来技術は十分に考慮されていなかった。
本発明の目的は、試料表面の付着物を均一に除去して処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、試料表面の面方向について処理の均一性を向上させたプラズマ処理装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、試料への付着物と加工精度を高精度に両立できるプラズマ処理装置を提供することにある。
上記目的は、処理室内に配置された試料台上に載せられたウエハの上面に配置された複数の膜構造を前記試料台内の電極に高周波電力を供給しつつ前記処理室内で形成したプラズマを用いてエッチング処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台の前記試料が載せられる面の外周側の前記電極の上方に配置されたリング状の電極及びこのリング状の電極の上方に配置されて前記プラズマと面する誘電体からなる外周リングと、前記リング状の電極に前記膜構造の膜の種類に応じて異なる値の電力を供給する電源とを備えたプラズマ処理装置により達成される。
さらに、前記試料台がその上面に前記試料の載置面を有した凸部を備えた断面凸形状を備え、前記ウエハの処理中に前記凸部の外縁から外周側に位置する前記ウエハの外縁裏面と前記外周リングとの間から前記処理室内に不活性ガスを供給することにより達成される。さらに、前記リング状の電極に前記膜構造の膜の種類に応じて平均値の異なる電力を供給する前記電源を備えたことにより達成される。
さらにまた、前記リング状の電極に少なくとも２つの値の電力を供給し前記膜構造の膜の種類に応じてこれら２つの値の電力の異なる比率を供給する前記電源を備えたことにより達成される。さらにまた、前記膜構造が、上方のフォトレジストマスクと、このレジストマスクの下方に配置されよりエッチング速度の遅い膜と、このエッチング速度の遅い膜の下方に配置されエッチング速度の速い膜とを備えたことにより達成される。
さらにまた、前記膜構造が、上方のフォトレジストと、このフォトレジストの下方に配置され前記フォトレジストをマスクとしてエッチングされる第１の膜と、この第１の膜の下方に配置されこの第１の膜をマスクとしてエッチングされるこの第１の膜よりエッチング速度の大きな膜とを備えたことにより達成される。
さらには、前記エッチング速度の遅い膜を処理する際に前記リング状電極に供給される電力の値が前記エッチング速度の速い膜を処理する際に供給される電力の値より小さいことにより達成される。あるいは、前記エッチング速度の遅い膜を処理する際に前記リング状部材上方の電位と前記ウエハ上方の電位との電位差が前記エッチング速度の速い膜を処理する際の電位差より小さいこと、または、前記第１の膜を処理する際に前記リング状電極に供給される電力の値が前記第２の膜を処理する際に供給される電力の値より小さいことにより達成される。あるいは、前記第１の膜を処理する際に前記リング状部材上方の電位と前記ウエハ上方の電位との電位差が前記第２の膜を処理する際の電位差より小さいことにより達成される。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施例を図１乃至図７を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を示す上面図である。図２は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。図３は、図２に示す実施例の試料台の試料外周部の構成の概略を示す縦断面図である。図４は、図２に示す実施例の試料台の試料外周部の別の箇所の構成の概略を示す縦断面図である。図５は、図４に示す実施例におけるガスの供給を調節する構成を示す模式図である。図６は、図２に示す実施例の時間の経過に対する試料の処理の動作を示すタイムチャートである。図７は、図２に示す実施例の処理の対象となる試料表面の膜の構成を示す模式図である。
図１において、本実施例に係る真空処理装置１０は大きく前後２つのブロックに分けられる。真空処理装置１０本体の図上下方である前方側は、クリーンルーム等の装置設置箇所において処理対象の基板状の試料である半導体ウエハを収納した容器が搬送されて来るラインに面した側であり、このラインに沿って複数の真空処理装置１０や他の処理装置が並べられて所謂製造ラインが形成される。
真空処理装置１０の図上下方側（ライン側）の前方側の部分は、この真空処理装置１０に供給されるウエハが大気圧下で減圧されるチャンバへ搬送されて処理室へ供給される大気側ブロック１１である。大気側ブロック１１の図上上方の真空処理装置１０本体の後方側は、大気側ブロック１１と連結された処理ブロック１２である。
大気側ブロック１１は、内部に搬送ロボット（図示せず）を備えた筐体１６を有し、この筐体１６の前面には、処理用またはクリーニング用のウエハが収納されているカセット１９及びダミーウエハ用のカセット１８がその上面に載せられるカセット台２２複数（本実施例では３個）が取り付けられている。また、筐体１６の背面には、処理ブロック１２の一部であり大気側ブロック１１内部と処理ブロック１２内部との間でウエハをやりとりするため内部が変更可能なインターフェースであるロック室２７，２７′が取り付けられている。
筐体１６内の搬送ロボットは、これらのカセット１８，１９とロック室２７，２７′との間でウエハを搬入あるいは搬出する作業を行う。また、大気側ブロック１１はその筐体１６の側方（図上左右方向）の面上に位置合せ部２０を備えて、この位置合せ部２０内において前記搬送ロボットにより搬送されるウエハをカセット１８，１９或いはロック室
２７，２７′内のウエハ配置の姿勢に合わせてその位置合わせを行う。
処理ブロック１２は、内部の室が高い真空度にされた状態でウエハが搬送されその上方から見た平面形状が略多角形（本実施例では略５角形）に構成される真空搬送室２１とこの真空搬送室２１の前方側に配置され大気側ユニット１１と真空搬送室２１とを連結するロック室２７，２７′を有する大気搬送ユニット１５を備えている。上面が略多角形の真空搬送室２１の周囲には、減圧される真空容器の内部にウエハが処理される処理室が配置された処理ユニット１３，１３′，１４，１４′とこれらの処理室に及びこの搬送ユニット１５と大気側ブロック１１とを接続する複数のロック室２７，２７′とが各辺に連結されて配置されている。これらのユニットは減圧されて高い真空度の圧力に維持可能なユニットであり、処理ブロック１２は真空処理用のブロックである。
また、本実施例における処理ブロック１２の処理ユニット１３，１３′は、互いに真空搬送室２１後端の上記略五角形の隣接した２つの辺に並列するように配置されている。本実施例では、これらの処理ユニット１３，１３′はカセット１９から処理ブロック１２に搬送されるウエハにエッチング処理を行う処理室を備えたエッチング処理ユニットである。
同様に、処理ブロック１２の処理ユニット１４，１４′は、互いに真空搬送室２１後端の上記略五角形の側方（図上左右方向）の対向した２つの辺に配置されている。本実施例では、これらの処理ユニット１４，１４′はカセット１９から或いは処理ユニット１３，１３′から搬送されるウエハに灰化処理を行う処理室を備えたアッシング処理ユニットである。搬送ユニット１５は、これらの処理ユニット１３，１３′，１４，１４′が着脱可能に取り付けられている。つまり、真空搬送室２１は、ロック室２３または２３′と各処理ユニット１３，１３′，１４，１４′との間で減圧状態が維持されてウエハが搬送される空間である。
また、複数のロック室２７，２７′は、図示しない真空排気装置が接続されて、それぞれがその内部に処理対象の試料であるウエハが載置された状態で、この内部が高度な真空の状態と大気圧との状態とで圧力を維持可能に構成された空間を有して、図上その前後端部に配置された図示しないゲートバルブにより、大気側ブロック１１あるいは筐体１６および真空搬送室２１との間が連通可能に開閉される。本実施例では、これらのロック室
２７，２７′はそれぞれ同等の機能を有しており、いずれか一方がウエハを大気圧から真空へ（ロード）或いは真空から大気圧へ（アンロード）の圧力変化のいずれかのみを実施するものではないが、求められる仕様により一方を何れかに限定して使用しても良い。
さらに、この処理ブロック１２では、上記処理ユニット１３，１３′のそれぞれが内部を減圧可能でエッチングを行う処理室を有する真空容器２３，２３′有している。これら真空容器２３，２３′のそれぞれの下方には、後述の通り、内部に配置された処理室内を減圧するための排気手段がそれらの下方に配置されている。さらに、上記真空容器２３，２３′およびこれに連結された排気手段をその上方で支持する支持台であるベッド２５，２５′とこのベッド２５，２５′上に配置されて、各ベッドと真空容器２３，２３′との間を連結して真空容器２３，２３′を支持する複数の支持柱により、各処理ユニット１３，１３′を真空処理装置１０が設置される床面上に固定し保持している。
さらに、これら真空容器２３，２３′の各々の上方には、後述のように、その内部に配置された処理室にプラズマを形成するための磁場を与える電磁コイルを収納しているコイルケースが配置されている。さらに、コイルケースの上方には、処理室内に電界を供給するための電源および電界が導入される管路である導波管を含む電波源が配置されている。
同様に、処理ユニット１４，１４′のそれぞれが内部を減圧可能で灰化（アッシング）を行う処理室を有する真空容器２４，２４′有し、これらのそれぞれの下方には、内部の処理室内を減圧するための排気手段が配置されている。さらに、上記真空容器２４，24′および排気手段をその上方で支持する支持台であるベッド２６，２６′と、このベッド
２６，２６′と真空容器２４，２４′との間を連結して支持する複数の支持柱を有して、処理ユニット１４，１４′を固定し保持している。
さらに、下方のベッド２５，２５′内には、真空容器２３，２３′各々の内部に試料を処理するために供給される処理用ガスの供給を調節するガス供給ユニット１７，１７′が配置されている。同様に、下方のベッド２６，２６′内にも真空容器２４，２４′の内部に試料を処理するために供給される処理用ガスの供給を調節するガス供給ユニット（図示せず）が配置されている。
次に、真空処理装置１０の処理ブロック１２の処理ユニット１３または１３′を構成するプラズマ処理装置の構成を図２を用いて説明する。この図においては、図１に示す処理ユニット１３の構成の概略を示しており、その構成はベッド２５と、その上方に配置された真空容器２３及びこれの周囲に取り付け或いは配置された装置とに大きく分けられる。ベッド２５上方に配置された真空容器２３は、その内部に略円筒形状の空間である処理室５０を有し、その内部には、被処理物である半導体ウエハ等の基板状の試料１１０が載置される試料台１００を含むステージ５１を備えている。
処理ユニット１３の下部に配置されたベッド２５は、その内部に試料台１００の内部に所定の値に温度が調節されて供給される熱交換媒体の供給手段である温度調節器６４と、試料台１００内に配置された導電製部材から構成される電極に高周波電力を供給して試料１１０の上面にバイアス電位を形成するための高周波電源６１、及び試料１１０をステージ５１の上面の試料載置面を構成する略円形状の誘電体膜を介してこの試料載置面上に静電吸着する電力を供給する直流電源６２を備えている。温度調節器６４は、試料台１００から排出された熱交換媒体を所定の温度に調節した後試料台１００内部で略ら旋形状に配置された断面矩形状の通路へ供給する。すなわち、熱交換媒体は試料台１００内の冷媒通路を流れつつ熱交換して試料台１００及びその上面の試料１１０の温度を調節した後試料台１００から排出されて温度調節器６４へ戻る循環経路を通流する。
さらに、ベッド２５内には、試料台１００の試料載置面の上面と試料１１０の裏面との間に供給される熱伝達性のガスのガス源６３と、さらには、上記のように真空容器２３内部の処理室５０内に共有される処理用ガスのガス供給ユニット１７が配置されている。このように特定の装置を収納する空間を備えたベッド２５は略直方体の形状を備え、その平坦な上面には作業者が乗載可能で真空容器２３、その内外の装置を取り扱う作業が可能に構成されている。
処理ユニット１３の上方に配置された真空容器２３の上方及び下方には、各々処理室
５０に供給される電界を発生する電波源及び磁場を発生するための手段と処理室５０内側を排気して減圧する真空ポンプを有する真空排気装置５３が配置されている。処理室５０内部において試料台１００の試料載置面の上方には、これに対向して処理室５０の天井面を構成するように試料１１０の径よりも大きな径を有した略円形の板であるシャワープレート６０が配置されている。シャワープレート６０は、試料台１００またはこれに載せられる試料１１０の中心とほぼ同軸の中心の周囲に配置された複数の貫通孔を有し、この貫通孔を通して上記ガス供給ユニット１７から共有された処理用ガスが処理室５０の天井部に供給される。
シャワープレート６０の上方には、これと所定の間隔をあけて配置された誘電体（例えば石英）から構成された略円板形状の窓部材５９が配置されており、窓部材５９を介して上方からの電界が下方のシャワープレート６０を介して処理室５０内に透過する。透過した電界は、試料台１００とその上方のシャワープレート６０との間の空間に導入され上記処理用ガスをプラズマ化するために用いられる。また、真空容器２３の窓部材５９上方の部分は略円筒形状の空間であり、この空間に上方から導入された電波源からの電界が共振しやすい所定の形状を備えている。
真空容器２３の試料台１００の下方の部分は、試料台１００上方の処理室５０内部のプラズマ，反応性ガスや処理に伴って形成された反応生成物等の粒子が流入する空間となっており、流入した上記粒子を処理室５０外に排出するための真空排気装置５３に連通した開口５４が真空容器２３の底面に配置されている。開口５４と真空容器２３の底面に連結して接続された真空排気装置５３との間を連通する通路には回転可能な複数の板状のフラップが配置されており、この通路の断面積を回転して可変に調節して真空排気手段５３による処理室５０内の排気を調節する。
真空容器２３の上方には、処理室５０内に導入される電界を生成する電波源であるマグネトロン５２が配置されており、このマグネトロン５２により生成されたマイクロ波は、これに接続された断面略矩形状の導波管５７内を略水平方向に伝播した後下方に向きを変えて導かれて、窓部材５９上方の共振用の空間へ導入される。この空間において所定の周波数で共振したマイクロ波の電界が窓部材５９及びシャワープレート６０を介して下方の処理室内に供給される。また、ガス供給ユニット１７から供給された処理用ガスは、処理ガス導入口５５を介して窓部材５９及びシャワープレート６０と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６０の貫通孔からその下方の処理室５０内の試料台１００に向かい供給される。
試料台１００上方に搬送されて配置された試料１１０は、直流電源６２から供給された電力に応じて発生された静電気力により試料載置面に吸着されて保持された状態で、処理室５０内に供給された処理用ガスは、同様に供給されたマイクロ波及び真空容器２３の側方または上方に配置されたソレノイドコイル５６から処理室５０に供給された磁界との相互作用により励起されてプラズマが形成される。このプラズマを用いて試料１１０の表面に配置された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。この際、試料台
１００内の電極に高周波電極６１から供給された高周波電力により試料１１０上方に所定のバイアス電位が形成され、この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表面に誘引されて異方性を有するエッチング処理が促進される。このようなエッチング処理に伴って処理室５０内に生成物が生起する。
プラズマ及び処理用ガス，生成物等の粒子は、真空容器２３内の処理室５０の内側壁とステージ５１の側壁面との間の通路を通りステージ５１下方の空間に移動して、真空排気装置５３の動作により開口５４から処理室５０外に排出される。試料１１０の処理中は、ガス供給ユニット１７の動作による処理用ガスの供給と真空排気装置５３の動作による開口５４からの排出とが調節されて両者のバランスがとれて処理室５０内が所定の圧力に調節される。なお、真空容器２３の側壁または底部壁面は接地されている。
開口５４は略円形に構成され略円筒形状の試料台１００の中心軸とほぼ同心状に配置されており、本実施例では、処理室５０及び窓部材５９，シャワープレート６０，試料台
１００及び開口５４と真空排気装置５３の真空ポンプとが略同心に配置されている。このような構成により、処理の軸周り、試料１１０の周方向について処理の均一性が向上され処理の歩留まりが向上される。なお、図示していないが、本実施例では、上記処理ユニット１３を含む真空処理装置１０の各部の動作を調節するため、これら各部の動作を検出するセンサからの信号を通信手段を介し受信して、この受信した信号から各部の状態を検出した結果を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進してこれらの動作を調節する制御装置を備えている。
上記のようなエッチング処理に伴い形成された生成物は、エネルギーが高く付着性が強いものが含まれており、このような付着性の強い生成物は、処理室５０内壁を構成する部材の表面に付着する。付着した生成物は、処理する試料の枚数が増大するにつれて堆積していくため、所定の枚数の試料を処理した後は、真空容器２３内部を大気開放して大気圧にして、使用者が処理室５０内部の部材を清浄化するクリーニングを行うことが一般的である。上記の付着物は、処理室５０の内壁面のみでなく、試料１１０の表面にも付着することになるが、このような試料１１０に付着した生成物は、試料の搬送中に剥がれて異物となって試料１１０を汚染したり、処理室５０内に再付着した後に別の試料の処理中にプラズマとの相互作用から再遊離して試料１１０上面に再付着して汚染してしまう虞がある。
処理に応じて生成された生成物のうち、試料１１０の上面に付着したものは高周波電力の供給により形成されるバイアス電位に応じてプラズマから誘引されるイオン等の荷電粒子との衝突により取り除かれる。一方、試料１１０の裏面（下面）のようにプラズマに直接面していない部分に付着したものを取り除くため、荷電粒子等の付着物を除去するものを付着部分に導入する。本実施例では、図３に示すように、試料台１００の試料載置面の外周側部分であってステージ５１の外周部にフォーカスリング１１１が配置されている。試料台１００は、その上部は断面が凸状に構成され、上方に凸起した部分の上面に試料載置面が配置され、その両側の凹まされた部分に半導体または誘電体から構成された略リング形状のフォーカスリング１１１が、試料１１０の外周縁部を囲むように配置される。さらに、試料台１００はフォーカスリング１１１の外周側の試料台１１０の上面及び側面を覆って内側を保護するため、略リング形状を備えた誘電体製のサセプタリング１２２が配置されている。
さらに、試料台１００とフォーカスリング１１１との間には、導電体製の略リング状の電極である給電リング１１２が試料１１０の外周側を囲むように配置される。給電リング１１０には、図示しない高周波電源からの高周波電力が供給され、その上面に接して載せられたフォーカスリング１１１上方にバイアス電位を形成する。
本実施例では、試料台１１０に供給される高周波電源６１からの高周波電力の大きさとフォーカスリング１１１下方の給電リング１１２に供給される別の高周波電源からの高周波電力の大きさとを異ならせ、試料１１０の表面に形成されたバイアス電位により形成されるシース面（等電位面）の高さとフォーカスリング１１１にかかるバイアスにより形成されるシース面高さを異ならせる。図３に示すように、本実施例では、試料１１０上方に形成されるシース面（等電位面）の高さがフォーカスリング１１１上方のシース面の高さより高くされており、試料１１０の外周縁部において、等電位面が試料１１０または試料台１００の中心側に向かって高く（上方に向かう）、外周側に向かって低くなる（下方に向かう）ように構成されている。シース面に略垂直に誘引される荷電粒子は、試料１１０の外周縁部では、図に矢印で示すように、下方に向かうと共に試料１１０の中心側に向かって誘引される。すなわち、試料周縁部には傾斜したシース面が形成され試料１１０の周縁部近傍では斜めの入射角で試料台１００または試料１１０に導引される荷電粒子によってエッチングが促進される。
本実施例において、試料台１００のヘッド部である凸部の試料載置面は略円板形状の試料１１０径より少しだけ小さく構成されている。このため、試料１１０を試料台１００と中心を合わせてこれに載せた場合には、試料１１０の外周縁部は少しだけ試料台１００の凸部より外側に延在し、所謂、オーバーハングする。さらに、フォーカスリング１１１の内周縁部の上面は、中心側に向かうにつれて高さが低くなるように構成されている。すなわち、内側に向かって低くなるように傾斜した傾斜部や低くされた段差部１１１′等を備えており、最内周縁部分であって最も低くされた部分は、試料台１００上に配置された状態で試料載置面の上面より低い位置に配置され且つ試料１１０が試料台１００上に載せられた状態で試料１１０の外周縁部の下方に入り込んでこれに上方を覆われるように構成されている。すなわち、フォーカスリング１１１の内周縁の径は、略円筒形状の試料台100の凸部の外径よりも広くされると共に試料１１０の外径よりも小さくされて構成されている。
また、フォーカスリング１１１は、試料１１０の載置の際の誤差を考慮して上記傾斜部または段差部１１１′の表面が試料１１０の外周縁と隙間を有して配置されているため、傾斜して入射する荷電粒子はこれらの隙間から試料１１０の周縁部の下側に入り込むことができ、これらの隙間を構成する部材の表面と相互作用することで、試料１１０の周縁部に付着した付着物の除去が行われる。本実施例では、給電リング１１２に電力を供給する高周波電源を試料台１００内の電極に高周波電力を供給する高周波電源６１とは別に配置して、荷電粒子の入射角を適切に調節するためのフォーカスリング１１１または試料110上方に形成されるバイアスの電位を任意に変えることのできる構成となっている。
フォーカスリング１１１上方のバイアス電位を任意に変えるには、給電リング１１２への給電経路上にバリアブルコンデンサ等のインピーダンスの調節手段を配置してフォーカスリング１１１についてのバイアス負荷を調整できるようにしても良い。任意に変えたバイアス電位をフォーカスリング１１１上方に周方向に均一に形成することができるように、フォーカスリング１１１の下方に導電性部材から構成された給電リング１１２を、フォーカスリング１１１の周方向の略全周に相似形に配置して、これに給電する。
フォーカスリング１１１の形状としては、半導体ウエハ端部付近で、試料１１０上部のシース面よりフォーカスリング１１１上部のシース面が下がるような形状が望ましい。そのため、試料１１０の外周縁部が試料台１００の凸部よりはみ出した部分の直下方でこれに覆われた部分から試料１１０外径よりやや広い位置までの範囲に位置するフォーカスリング１１１の上面の高さは試料台１００上面に載せられた試料１１０表面より低くされるのが好ましい。試料１１径よりやや広い範囲としては、試料１１０外径〜外径＋２０mmの範囲内の任意の位置が好ましい。
フォーカスリング１１１上方のシース面の高さを下げるため本実施例では、フォーカスリング１１１上方にバイアス電位を形成するための高周波電力の大きさを試料１１０上にバイアス電位を形成するための高周波電力よりもさらに大きくする。また、フォーカスリング１１１にバイアス電位を形成するタイミングとしては、付着物が付着する最中、あるいは付着物が付着した後のどちらでも良い。
給電リング１１３は、試料台１００の導電製部材で構成された基材１０１の上部外周側部分に配置された凹み部に配置された上下方向の貫通孔１１９内に嵌め込まれて配置された給電軸１２０は、その上部が締結ボルト１２１がねじ込まれて給電リング１１２と、絶縁リング１１３を間に挟んで、連結されている。絶縁リング１１３は、平面形状が給電リング１１２とほぼ同一の形状のリング形状の絶縁体製の部材であって、上下方向に貫通した貫通孔内に導体製の給電軸１２０の上端部が貫入されて給電リング１１２の底面と接した状態で締結ボルト１２１により固定されている。給電軸１２０は、高周波電力の印加による熱負荷により生じる熱膨張によって上方に押し上げられるため、ベローズ等を備えた加熱調整機構１１４により伸びがおきても常にテンションがかかるような構造としている。また、絶縁リング１１３は、試料１１０とは独立してバイアスの制御をするための電位差起因の異常放電を防止するために用いられている。
図４に、本実施例の試料台の試料外周部の別の箇所の構成の概略を示す。この図では、試料台１００の凸起部の外周側に配置されたフォーカスリング１１１の近傍に配置され、試料１１０周縁部への付着物を低減するために、試料１１０周縁部とフォーカスリング
１１１との間の空間に試料１１０の裏面側から外周側上方へガスを供給する手段を配置している。すなわち、本実施例では、試料台１００の凸起部の上部外周側の凹み部に基材を貫通して配置されたガス供給絶縁ボス１１６を備え、凹み部上表面の複数の箇所に凸起部を囲むように略等間隔に配置された開口から特定のガスを導入して処理室５０から試料
１１０の外周縁部の裏面とフォーカスリング１１１の段差部１１１′表面との間の空間に進入してきた付着性の物質を再度処理室５０側に排出しようとする構成を備えている。
ここで、フォーカスリング１１１側に流入する特定のガスが内部を通流する管であるガス供給絶縁ボス１１６はガスの圧力が相対的に高いため異常放電しやすい部分となっているため、本実施例では管の孔径２mm以下とする。また、ガス供給絶縁ボス１１６の上端の開口部から供給された特定のガスが、フォーカスリング１１１の内周縁及び試料１１０の外周縁の周方向に均一に導入，排出されるように、ガス供給ライン１１５が配置されている。
ガス供給ライン１１５は、絶縁リング１１３の底面であって、ガス供給絶縁ボス１１６の上端部の開口に対向する箇所を含み絶縁リング１１３の底部の内周縁に沿ってリング状に配置された凹み部と、絶縁リング１１３が載せられる試料台１００の凹み部の上面及び凸起部の側面とで構成される略リング状に連通した空間である。ガス供給絶縁ボス１１６内から上記開口を通り流出したガスは、このガス供給ライン１１５に流入してその内部に行き渡たるとともに、その一部が絶縁リング１１３と試料台１００の凸起部の側壁との間の空間を通り上方のフォーカスリング１１１方向に移動する。本実施例において、絶縁リング１１３と試料台１００の凸起部の側壁との間の空間は、略円筒形状の凸起部の側壁の周方向のほぼ全周にわたり連なって配置されており、その円の半径方向の隙間の大きさはガス供給ライン１１５の高さ方向の大きさ（試料台１００の外周側の凹み部表面と絶縁リング１１３の底面との隙間の高さ、後述するφＡとφＢとの差）より十分に小さくされ、ガス供給ライン１１５内に導入されたガスがそのリング状の空間内に略均一に分布するように構成されており、ガス供給ライン１１５が供給されるガスのバッファ空間として、試料１１０の外周縁部の周方向の全体にわたって均等にガスを行き渡らせる経路の役割を果たしている。
また、本実施例の絶縁リング１１３は、ガス供給ライン１１５を構成する凹み部以外の底面は、試料台１００外周側の凹み部上面に接して載せられて、凸起部の周囲を囲んで略等間隔の複数箇所に配置された貫通孔内に上方から貫通してはめ込まれた固定ボルト117により下方の試料台１００の基材１０１に押し付けられて連結されている。嵌入された固定ボルト１１７の外周において異常放電が生起することを抑制するため、絶縁リング113の貫通孔の内外はＯリング等のシール手段により封止され、ガスが貫通孔内のフォーカスリング１１１と固定ボルト１１７との間の空間に漏れることを抑制している。
また、この固定ボルト１１７は、ガス供給絶縁ボス１１６からガス供給ライン１１５に導入されるガスの圧力により、絶縁リング１１３及びその上方のパーツが振動しないようガス圧に対抗してこれらの位置を固定する。なお、本実施例のように絶縁ボスと絶縁ボルトの組み合わせで電極とのバイアスの違いによる異常放電を防止しても良いし、絶縁ボルト，錘，接着等を用いても良い。
また、本実施例において、ΦＡ，φＢの寸法は、試料１１０とフォーカスリング１１１の上面との間の空間に入り込んで試料１１０の外周縁部の裏面へ付着しようとする処理室５０内の物質の流速に対してこれを上回る流速を上記の空間を流れるガスに与える上で重要なものとなる。試料１１０にエッチング処理を施す場合、付着物の構成はそのときの処理の条件やプラズマの状態等に応じて変化するものの、付着物はＣ，Ｆを元素として組成され、分子量が相対的に大きなものが多い。このような付着物を除去するには、付着物の分子量と付着速度の積を付着能力と定義すると、その付着能力より大きな分子量と流量速度との積となるガスの供給が必要となる。
さらに、これらを除去中は、処理室５０内において形成され試料表面を処理するための粒子が生成されるプラズマに与える影響を低減することが求められる。このため、本実施例では、ガス供給絶縁ボス１１６から供給されるガスはＡｒ，Ｘｅ等の不活性ガスを用いている。一方、メカ部品の耐圧と処理室５０内の排気による圧力に大きな影響を与えないように供給量が選択される。
ガスの種類としては、Ｈｅ，Ａｒ，Ｘｅ等の不活性ガスが好ましい。熱伝達性を有するガスとして用いられるＨｅを用いることもできるが、プラズマ中の物質の付着能力より大きなガスによる除去能力になるように分子量が大きいものが望ましく、付着物の種として最低単位と想定するＣＦ以上の分子量を持つＡｒ以上の分子量が好ましい。あるいはＯ2 でも良い。また、ガスの流量は、処理室５０内の試料１１０上方の空間にプラズマを形成するための供給流量以下にされている。ここで、ΦＡは、試料１１０の外径以下、φＢはφＡ以上であって試料１１０外径以下の範囲の値にされることが、プラズマによる部品の削れ防止のための保護という点で好ましい。さらには、φＡは試料１１０外径以下、φＢはφ（Ａ＋０.０１）mm乃至φ（Ａ＋１０）mmの範囲が好ましい。
図５に、ガス供給絶縁ボス１１６へガスを導入する経路の構成の概略を示す。本実施例では、制御装置からの指令信号に応じてレギュレータ５０１から発進される指令信号に基づきＭＦＣ（マスフローコントローラ）５０２が、ガス供給絶縁バフ１１６を介したガス供給ライン１１５へのガスの供給の流量速度を調節している。ＭＦＣ５０２から供給された不活性ガスはこのガスの経路を開放，遮断するバルブ５０３及びバルブ５０５を介してガス供給ライン１１５へ向かって通流する。本実施例では、ＭＦＣ５０２を用いているが、ＰＣＶ（圧力制御バルブ）等を用いても良い。また、バルブ５０３，５０５の間に圧力スイッチ５０４を配置して、供給する不活性ガスの供給経路内の圧力の過度の上昇によるパーツの破壊，試料の飛散・振動を防止するため、圧力スイッチ５０４により経路内の圧力を検知して異常な圧力が検出された場合には、バルブ５０５にこれを遮断するよう指令を発進してガスの供給を停止する。
また、圧力スイッチ５０４ではなく単に圧力計を用いてこの圧力計の出力に応じてバルブ５０３，５０５を動作させても良い。流量を制御するための一次圧調整用のレギュレータ５０１は、流量の調整・圧力の調整を行って供給の経路上の部品の破損を抑制する。
供給される不活性ガスの流量は２ccmから２０００ccmが好ましい。不活性ガスの経路は、電位差が生じる部分は絶縁性の部材により構成され、経路の内径はφ１mm以下が好ましい。電位差が生じない部分は特に規定はなく、ガス孔径は大きいほうが良い。
図６は、本実施例のプラズマ処理装置が試料１１０の所定の処理対象の膜をエッチングする場合の時間の経過に応じた動作の変化を示すタイミングチャートである。この図に示す試料１１０の処理では、図示しないが試料１１０は真空搬送室２１内に配置された搬送用のロボットアームに載せられて所定の圧力に調節されている処理室５０内に試料台100上に載置されている。
この後、試料台１００内に配置されたバイアス電位形成用の電極へ高周波電力を印加する前に、試料１１０を試料台１００上面の試料載置面を構成する誘電体膜上に静電気により吸着して保持するための直流電力が直流電源６２から試料台１００に供給される(601)。試料１１０が試料台１００上に保持されたことが確認された後、処理室５０内に所定の処理対象の膜をエッチングするための反応性ガスがシャワープレート６０を通り導入されると共に、レギュレータ５０１からの指令に基づいてＭＦＣ５０２により流量が調節された不活性ガスがガス供給ライン１１５に導入され、試料１１０の外周縁部とフォーカスリング１１１との間の空間を通り処理室５０内に放出される。
この後、処理室５０内にシャワープレート６０を伝播して電界が、さらにソレノイドコイル５６からの磁界が印加されて試料１１０上方の処理室５０内にプラズマが形成されるとともに、基材１０１内の電極に高周波電源６１からの高周波電力が供給されて、プラズマ中の荷電粒子を試料表面に誘引しつつ処理対象の膜の処理が開始される（６０２）。所定の処理が終了したことがセンサ等を用いて検出されると、高周波電力の供給を停止し
（６０５）た後、静電吸着用の直流電力を停止し（６０６）て試料１１０の吸着を解除する。その後、処理済の試料１１０を試料台１００上方に持ち上げて遊離させて処理室５０外に搬出する。
なお、処理中は直流電力は供給されたままで試料１１０は試料台１１０上面に静電気力で吸着，保持されている。本実施例では、試料１１０が静電吸着され高周波電力が印加されてバイアス電位が形成されている間、すなわち少なくとも処理中は付着物の形成を抑制する不活性ガスを試料１１０外周付近に導入している。このため、本実施例では付着抑制用の不活性ガスは、試料１１０の静電気による吸着が開始され（６０１）て試料台１００内の電極に高周波電力が供給される（６０２）までの間に開始され処理が終了して高周波電力の供給が停止され（６０５）てから試料１１０の静電吸着のための直流電流が停止されて吸着が解除される（６０６）までの間に停止されるまで、その供給が継続されている。
さらに、本実施例では、付着物を抑制する不活性ガスを供給した後フォーカスリング
１１１へ給電する（下方の給電リング１１２へ高周波電力を供給する）ことで、供給された不活性ガスのプラズマ放電を試料１１０の外周縁近傍に生起させる。このプラズマ中の荷電粒子，反応性粒子と試料１１０表面との相互作用により試料１１０の周縁部裏面表面への付着物を除去、あるいは付着を抑制する。
また、処理する対象の膜の種類や最適な処理の条件によっては、図示するように膜の処理の途中で付着性の強い物質を形成するためのガスをシャワープレート６０から処理室
５０内に導入して、試料１１０表面の膜の加工した形状を適正に調節する場合がある。例えば、エッチングにより溝形状を形成する場合に有機成分を有するガス（ＣｘＨｙや
ＣｘＨｙＯｚ等）を導入して溝の側壁の表面のエッチングを抑制して深さ方向へのエッチングを相対的に大きくすることで、深い（アスペクト比の大きな）溝で溝の幅が深さ方向により均一である溝形状を形成することが行われる。
このような加工の形状を調節するガス（形状制御ガス）を導入した際に、フォーカスリング１１１へ電力を供給していると、付着性の大きな物質を形成するガスによるプラズマの放電が試料１１０外周縁部近傍で生起してしまい、外周縁部に却って付着物が増大してしまう。さらには、付着物が外周縁部、特に試料１１０裏面に形成されるために、試料
１１０表面の付着物の分布が所期のものからずれてしまい処理対象の膜の加工結果が所望の形状からずれてしまうという問題が生起する虞がある。このため、本実施例では、試料１１０表面のバイアス電位とフォーカスリング１１１表面のバイアス電位との間の差が少なくなるようにして、試料１１０外周縁部近傍でのプラズマ形成を抑制する（６０３）。
本図に示す実施例では、給電リング１１２への高周波電力の供給を停止しているが、試料１１０表面とフォーカスリング１１１表面とのバイアス電位差を低減するように調節すれば良く、給電リング１１２への電力を停止せずに低減しても良い。
図６に示す処理を施す試料１１０表面の膜構造の例を図７を用いて説明する。図７(ａ)は、ハードマスクを含む膜構成の例を示している。特に、この膜構造では、下地となる
Ｓｉ層７０５の上方にＳｉＯ2 膜７０４及びその上方のＰｏｌｙＳｉ膜７０３を備え、さらにその上方にハードマスクとしてのＳｉＮ膜７０２及びこのＳｉＮ膜７０２の加工形状を所望に調節するためのマスクとしてのレジスト膜７０１を備えている。レジスト膜701としては、フォトレジストやＡｒＦレジスト等の何れでも良い。
図７（ａ）に示す複数の膜を有する膜構造を連続的に処理する場合、エッチング処理の初期では、下方のＳｉＮ膜７０２と比べてエッチングの速度が大きく（選択比が小さく）サイドエッチ（図上左右方向のエッチング）が相対的に進行し易いレジスト膜７０１の形状を適正に維持するため下方の膜層、例えばＳｉＮ膜７０２をエッチングするためのガスだけでなくレジスト膜７０１のサイドエッチを抑制するためレジスト膜７０１の側壁に付着物を形成ガスを添加する。その添加中はフォーカスリング１１１への給電をその表面のバイアス電位と試料１１０表面の電位との差を低減、あるいはなくなるように、フォーカスリング１１１または給電リング１１２への給電を調節する。これにより、試料１１０周縁部近傍の付着物ガスリッチな環境での付着物ガスメインプラズマの発生を抑え、半導体ウエハ周縁部に付着物付着が少なくなる。
次に、ハードマスクとなるＳｉＮ膜７０２の処理の際には、付着物を形成する形状制御ガスを添加しないか少なく添加してＳｉＮ膜７０２をエッチングするための反応性ガスによるエッチングを行う。そのとき、フォーカスリング１１１への高周波電力の供給は試料１１０周縁部近傍に供給された不活性ガスによるプラズマを生起するために、図６の604に示す通り試料１１０とフォーカスリング１１１との間のバイアス電位差が大きくなるように行われる。
さらに下方のＰｏｌｙＳｉ膜７０３のようなゲート構造を形成するための膜をエッチングする場合には、マスクとなるＳｉＮ膜７０２と比べてエッチング速度が大きく、またサイドエッチングが進行しやすいため付着物形成用のガスを処理室５０に多く供給するとともにこの膜層のサイドエッチングを抑制する。この場合も、レジスト膜７０１の処理の場合と同様にフォーカスリング１１１に形成するバイアス電位を調節する。
上記の処理は、図７（ａ）に示すハードマスクを有する膜構造以外にも図７（ｂ）に示すゲート構造を形成するための自然酸化膜を備えた膜構造等でも応用可能である。この膜構造では、図７（ａ）に示すＳｉＯ2 膜７０４及びＳｉ層７０５の構造の上方に、
ＰｏｌｙＳｉ膜またはＷ−ＰｏｌｙＳｉ膜等の膜層７０７及び自然酸化膜７０６を備えている。この場合、エッチング処理の初期でハードマスクとなる自然酸化膜等の処理では、付着物ガスを添加しないか少なく添加してエッチングメインのガスによりエッチングを進める。
この際のフォーカスリング１１１への電力の供給は、試料１１０周縁部近傍にプラズマが生起しやすいように試料１１０とフォーカスリング１１１との間のバイアス電位差が大きくなるように行われる。これにより、試料１１０外周端のエッチング速度やシース（等電位面）の高さに垂直な荷電粒子の入射角度（エッチング角度）をそれぞれ外周端まで均一にされて試料１１０表面のエッチングが試料１１０外周端部までより均一にされる。
次に、ＰｏｌｙＳｉ膜７０７のようなゲート構造形成用の膜の処理では、サイドエッチの入りやすい膜を削りすぎないようエッチングメインのガスだけでなく形状制御のための付着物形成用ガスを多く添加する。その際には、フォーカスリング１１１への給電電圧を試料１１０とのバイアス電位差が低減する、あるいはフォーカスリング１１１への給電を停止する。そうすることにより、試料１１０周縁部近傍の付着物ガスリッチな環境での付着物ガスメインプラズマの発生を抑え、試料１１０周縁部に付着物付着が少なくなる。
本実施例では、フォーカスリング１１１への電力供給を処理する膜の種類や構成あるいは処理の条件の変更に応じて調節している。一方、不活性ガスの供給をこれら処理する膜の種類や構成あるいは処理の条件の変更に応じて調節しても良い。
上記の処理は、上下に積層された複数の膜層にエッチングされにくい膜が含まれた構成であれば適用できる。本実施例によれば、試料１１０への付着物の付着の効率を低減し、不活性ガスを試料１１０外周縁部近傍に導入して周縁部周辺にプラズマを発生させ、これの相互作用により付着物の堆積を抑制できる。さらに、上記実施例においては、試料110の処理の条件が変動に応じて付着物除去能力が調整でき、しかも、面内で均一な付着物除去性能を発揮できる。
図８に、本発明の別の実施例を示す。図８は、本発明の別の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。本実施例では、給電リング１１２にプラズマが発生しやすい領域を配置して、この領域の圧力を周囲より高い圧力となるように構成する。さらに、ガス供給ライン１１５と試料１１０の周縁部裏面との間の不活性ガス導入経路において、フォーカスリング１１１と試料台１００の凸起部の側壁面と間の隙間を他の箇所よりも小さくしてここでのガス流れ抵抗を大きくする。これにより、プラズマが発生し易い領域でスムーズにプラズマが発生し、そこで生成されたラジカルを用いて試料１１０周縁部裏面へ不活性ガスの流れとともに導引して試料１１０裏表面に付着した付着物を除去，低減する。
本実施例では、給電リング１１２の内周側側壁の上端部に凹み部８０３が内周の略全周にわたり形成されている。この凹み部８０３により、基材１０１上面に載せられてその上方にフォーカスリング１１１が配置された状態で、試料台１００の凸起部の側壁とフォーカスリング１１１底面との間で、周囲より試料１００の半径方向について隙間の大きな空間８０４が形成される。給電リング１１２の凹み部８０３の内側表面は、試料台１００の凸起部の上面であって試料１１０が載せられる試料載置面及び凸起部の側壁面を覆う誘電体膜８０１と同じ材料で構成された被膜により覆われており、この空間で形成されるプラズマに対して給電リング１１２部材の腐食や削れ，損傷を抑制している。
給電リング１１２下部またはその下方の絶縁リング１１３の内周側側壁と凸起部の側壁との間の隙間８０６よりも、凹み部８０３における給電リング１１２の内側壁と凸起部の側壁との間の隙間は大きくされている。さらに、その上方のフォーカスリング１１１の内周側壁面と凸起部の側壁面との隙間８０５は隙間８０６よりもさらに小さくされている。このため、ガス供給ライン１１５から凹み部８０３に流入した不活性ガスの大部分は、この凹み部８０３内で一時的に滞留した後、より小さな隙間８０５を通りフォーカスリング１１１の内周縁部の段差部１１１′と試料１１０の外周縁部とで構成される空間８０２に供給される。このような構成において不活性ガスは空間８０４に行き渡り空間８０４内部の圧力が周囲よりも高くされる。
この状態で、給電リング１１２に給電される高周波電力及び基材１０１または試料載置面を構成する誘電体膜８０１内に配置された試料１１０を静電吸着させるための直流電力が供給される電極の間の電位差による電界がこの空間８０４内に供給されプラズマが生起される。このプラズマで形成されたラジカル等の高い反応性を有する粒子は、上記の通りガスの流れとともに、空間８０２に導入されて試料１１０外周縁の付着物と相互作用することにより、これを抑制する。さらに、高圧な箇所である空間８０４から低圧である空間８０２にガスが流出することによるガス流れが試料１１０裏面への付着物の付着効率を低減する。なお、このような凹み部８０３は、給電リング１１２の側壁の上下方向の何れの箇所でも配置することができる。
さらに、このようなプラズマ形成用の空間をフォーカスリング１１１に配置した例を図９を用いて説明する。この図において、図８に示す例と異なる点は、プラズマを形成するための空間となる凹み部９０１をフォーカスリング１１１の内周縁の側壁に配置した構成である。
この例においても、隙間８０５は隙間８０６よりも大きくされ、空間９０２においてガス供給ライン１１５からの不活性ガスが滞留し、また内部が高い圧力になるように構成されている。この状態で、フォーカスリング１１１または給電リング１１２と基材１０１または試料載置面を構成する誘電体膜８０１内に配置された試料１１０を静電吸着させるための直流電力が供給される電極との間の電位差による電界がこの空間９０２内に供給されプラズマが生起される。このプラズマで形成されたラジカル等の高い反応性を有する粒子は、上記の通りガスの流れとともに、空間８０２に導入されて試料１１０外周縁の付着物と相互作用することにより、これを抑制する。
上記実施例において、空間８０４，９０２でプラズマ発生を促進するため、凸起部の側壁表面を覆う誘電体膜８０１の表面に突起ができるような加工を与えても良い。例えば、側壁表面に溶射によって誘電体膜８０１を形成した後ブラスト加工してできるだけ突起が多くする。これにより、凹凸の高さ及び数を増大することで溶射して形成した誘電体膜
８０１表面の電子放出能力を高めてプラズマ発生を容易にする。
また、凸起部の側壁の誘電体膜８０１とフォーカスリング１１１の間で形成されるプラズマは電子の発生を起因としたもので、基材１０１内の電極に供給される交流力または誘電体膜８０１内の静電吸着用の電極に供給している直流電力の漏れ電流が重要となる。この漏れ電流の流れを維持することがプラズマの発生及び維持することを容易にする。このため、例えば、誘電体膜内の静電吸着用の電極には所定の電位となる電力を印加し、フォーカスリング１１１または給電リング１１２には、その電位が上記電極の電位を含んで上下するように高周波電力を印加する。例えば、上記電極の電位を中心として周期的に増減する電位となるようにフォーカスリング１１１に電力を供給して、フォーカスリング111と電極との間にこの電極の電位を中心とする電位の勾配が周期的に形成して、空間８０４，９０２において電子の移動の向きを両者の間で周期的に変えるようにしてもよい。
また、上記実施例に用いられるプラズマを形成する手段としては、容量結合，誘導結合やＵＨＦ波を用いたＥＣＲによるもの等があり、上記の実施例で説明した手段に限定されるものではない。また、上記実施例では、エッチング処理を行うプラズマ処理装置を説明したが、減圧雰囲気内で試料等の被処理物が加熱されながら処理される処理装置に広く適用することができる。例えば、プラズマを利用した処理装置としては、プラズマエッチング装置，プラズマＣＶＤ装置，スパッタリング装置等が挙げられる。また、プラズマを利用しない処理装置としては、イオン注入，ＭＢＥ，蒸着，減圧ＣＶＤ等が挙げられる。
本発明の実施例に係る真空処理装置の全体の構成を示す上面図である。 本発明の一実施例に係るプラズマ処理装置の概略を示す縦断面図である。 図２に示す実施例の試料台の試料外周部の構成の概略を示す縦断面図である。 図２に示す実施例の試料台の試料外周部の別の箇所の構成の概略を示す縦断面図である。 図４に示す実施例におけるガスの供給を調節する構成を示す模式図である。 図２に示す実施例の時間の経過に対する試料の処理の動作を示すタイムチャートである。 図２に示す実施例の処理の対象となる試料表面の膜の構成を示す模式図である。 本発明の別の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。 図８に示す実施例の変形例を示す縦断面図である。
符号の説明
１０ 真空処理装置
１１ 大気側ブロック
１２ 処理ブロック
１３，１３′１４，１４′ 処理ユニット
２３ 真空容器
５０ 処理室
５１ ステージ
５２ マグネトロン
５３ 真空排気装置
５４ 開口
５５ 処理ガス導入口
５６ ソレノイドコイル
１００ 試料台
１１０ 試料
１１１ フォーカスリング
１１２ 給電リング
１１３ 絶縁リング
１１４ 加熱調整機構
１１５ ガス供給ライン
１１６ ガス供給絶縁ボス
１１７ 固定ボルト

Claims (11)

  1. 処理室内に配置された試料台上に載せられたウエハの上面に配置された複数の膜構造を前記試料台内の電極に高周波電力を供給しつつ前記処理室内で形成したプラズマを用いてエッチング処理するプラズマ処理装置であって、
    前記試料台の前記試料が載せられる面の外周側の前記電極の上方に配置されたリング状の電極及びこのリング状の電極の上方に配置されて、前記プラズマと面する誘電体からなる外周リングと、前記リング状の電極に前記膜構造の膜の種類に応じて異なる値の電力を供給する電源とを備えたプラズマ処理装置。
  2. 前記試料台がその上面に前記試料の載置面を有した凸部を備えた断面凸形状を備え、前記ウエハの処理中に前記凸部の外縁から外周側に位置する、前記ウエハの外縁裏面と前記外周リングとの間から前記処理室内に不活性ガスを供給する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記リング状の電極に前記膜構造の膜の種類に応じて平均値の異なる電力を供給する前記電源を備えた請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記リング状の電極に少なくとも２つの値の電力を供給し前記膜構造の膜の種類に応じて、これら２つの値の電力の異なる比率を供給する前記電源を備えた請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記膜構造が、上方のフォトレジストマスクと、このレジストマスクの下方に配置されよりエッチング速度の遅い膜と、このエッチング速度の遅い膜の下方に配置されエッチング速度の速い膜とを備えた請求項１乃至４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記膜構造が、上方のフォトレジストと、このフォトレジストの下方に配置され前記フォトレジストをマスクとしてエッチングされる第１の膜と、この第１の膜の下方に配置されこの第１の膜をマスクとしてエッチングされるこの第１の膜よりエッチング速度の大きな膜とを備えた請求項１乃至４の何れかに記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記エッチング速度の遅い膜を処理する際に前記リング状電極に供給される電力の値が前記エッチング速度の速い膜を処理する際に供給される電力の値より小さい請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記エッチング速度の遅い膜を処理する際に前記リング状部材上方の電位と前記ウエハ上方の電位との電位差が前記エッチング速度の速い膜を処理する際の電位差より小さい請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記第１の膜を処理する際に前記リング状電極に供給される電力の値が前記第２の膜を処理する際に供給される電力の値より小さい請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第１の膜を処理する際に前記リング状部材上方の電位と前記ウエハ上方の電位との電位差が前記第２の膜を処理する際の電位差より小さい請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記エッチング速度の遅い膜を処理する際に前記処理室内に供給される付着物生成用のガスの量が前記エッチング速度の速い膜を処理する際に供給される前記ガスの量より小さい請求項５または７または８に記載のプラズマ処理装置。
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