特許 5767373 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法並びにこれを実施するためのプログラムを記憶する記憶媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5767373

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法並びにこれを実施するためのプログラムを記憶する記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20150730BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20150730BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20150730BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/302 101B

   H01L21/205

   C23C16/509

   C23C16/458

【請求項の数】7

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-154134(P2014-154134)

(22)【出願日】2014年7月29日

(62)【分割の表示】特願2010-206020(P2010-206020)の分割

【原出願日】2010年9月14日

(65)【公開番号】特開2014-232884(P2014-232884A)

(43)【公開日】2014年12月11日

【審査請求日】2014年8月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120075

【弁理士】

【氏名又は名称】大山 浩明

(72)【発明者】

【氏名】大秦 充敬

(72)【発明者】

【氏名】木村 英利

(72)【発明者】

【氏名】前田 清司

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 潤

(72)【発明者】

【氏名】肥田 剛

【審査官】 杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２５０９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／００６０７２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特表２００５−５３９３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５８１１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上にプラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置であって，
基板を載置する基板載置部を有し，高周波電力が印加されるサセプタと，
前記基板載置部に載置された基板の周囲を囲むように配置され，前記基板より高い上面を有する外側リングと，この外側リングの内側に延在して前記基板の周縁部の下方に入り込むように配置され前記基板より低い上面を有する内側リングとによって一体に構成されたフォーカスリングと，を備え，
前記フォーカスリングと前記サセプタとの間に介在する誘電性リングと，前記誘電性リングの誘電率を可変する誘電率可変機構と，前記誘電性リングの外側に前記フォーカスリングの下面との間に隙間を開けて配置した接地電位を保持する接地体と，を備えることによって，前記サセプタからの電流が前記基板を介して前記フォーカスリングに流れて前記接地体へと流れる経路と，前記サセプタからの電流が前記誘電性リングを介して前記フォーカスリングに流れて前記接地体へと流れる経路と，を形成し，
前記誘電率可変機構を駆動して前記誘電性リングの誘電率を調整して前記サセプタから前記誘電性リングを介して前記フォーカスリングに流れる電流を調整することにより，前記サセプタから前記基板を介して前記フォーカスリングに流れる電流を調整することで，フォーカスリングの上面電位を制御する制御部と，
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記制御部は，前記基板の種類に応じて前記誘電性リングの誘電率を調整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】

前記誘電率可変機構は，前記誘電性リングに形成した空間内で導電体を昇降させる導電体昇降機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記誘電率可変機構は，前記誘電性リングに形成した空間内に誘電性流体を導入出させる機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

基板上にプラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって，
前記プラズマ処理装置は，基板を載置する基板載置部を有し，高周波電力が印加されるサセプタと，前記基板載置部に載置された基板の周囲を囲むように配置され，前記基板より高い上面を有する外側リングと，この外側リングの内側に延在して前記基板の周縁部の下方に入り込むように配置され前記基板より低い上面を有する内側リングとで一体に構成されたフォーカスリングと，を備え，前記フォーカスリングと前記サセプタとの間に介在する誘電性リングと，前記誘電性リングの誘電率を可変する誘電率可変機構と，前記誘電性リングの外側に前記フォーカスリングの下面との間に隙間を開けて配置した接地電位を保持する接地体と，を備えることによって，前記サセプタからの電流が前記基板を介して前記フォーカスリングに流れて前記接地体へと流れる経路と，前記サセプタからの電流が前記誘電性リングを介して前記フォーカスリングに流れて前記接地体へと流れる経路と，を形成し，
前記プラズマ処理方法は，前記誘電率可変機構によって前記誘電性リングの誘電率を前記基板の種類に応じて調整して前記サセプタから前記誘電性リングを介して前記フォーカスリングに流れる電流を調整することにより，前記サセプタから前記基板を介して前記フォーカスリングに流れる電流を調整し，前記基板の表面にプロセス処理を実行することを特徴とするプラズマ処理方法。

【請求項6】

基板上にプラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置のプラズマ処理方法をコンピュータに実施させるためのプログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記憶媒体であって，
前記プラズマ処理装置は，基板を載置する基板載置部を有し，高周波電力が印加されるサセプタと，前記基板載置部に載置された基板の周囲を囲むように配置され，前記基板より高い上面を有する外側リングと，この外側リングの内側に延在して前記基板の周縁部の下方に入り込むように配置され前記基板より低い上面を有する内側リングとで一体に構成されたフォーカスリングと，を備え，前記フォーカスリングと前記サセプタとの間に介在する誘電性リングと，前記誘電性リングの誘電率を可変する誘電率可変機構と，前記誘電性リングの外側に前記フォーカスリングの下面との間に隙間を開けて配置した接地電位を保持する接地体と，を備えることによって，前記サセプタからの電流が前記基板を介して前記フォーカスリングに流れて前記接地体へと流れる経路と，前記サセプタからの電流が前記誘電性リングを介して前記フォーカスリングに流れて前記接地体へと流れる経路と，を形成し，
前記プラズマ処理方法は，前記誘電率可変機構によって前記誘電性リングの誘電率を前記基板の種類に応じて調整して前記サセプタから前記誘電性リングを介して前記フォーカスリングに流れる電流を調整することにより，前記サセプタから前記基板を介して前記フォーカスリングに流れる電流を調整し，前記基板の表面にプロセス処理を実行することを特徴とする記憶媒体。

【請求項7】

前記プラズマ処理装置は，さらに前記接地体を昇降させる接地体昇降機構と，を設け，
前記プラズマ処理方法は，
前記接地体の位置は前記フォーカスリングから最も離間した基準位置にした状態で，前記誘電率可変機構によって前記誘電性リングの誘電率を前記基板の種類に応じて調整した上で，前記基板に対するプロセス処理を実行し，
前記プロセス処理後に前記誘電性リングの誘電率を変えずに，前記接地体の位置を前記フォーカスリングに近づける方向に調整した上で，前記基板に対してその周縁部に付着した付着物を除去する処理を実行することを特徴とする請求項６に記載の記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングを備えるプラズマ処理装置，プラズマ処理方法，これを実施するためのプログラムを記憶する記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造過程では，例えば半導体ウエハ，ＦＰＤ基板，太陽電池用基板等の基板に微細な回路パターンを形成する目的で，基板上にプラズマを生成してエッチング，成膜などの所定のプロセス処理が繰り返し実施される。このような処理は，プラズマ処理装置によって行われる。

【0003】

プラズマ処理装置は，例えば減圧可能に構成され処理ガスを導入可能な処理室を備え，処理室内には載置台が設けられる。載置台には，高周波電力が印加されるサセプタが設けられ，そのサセプタの略中央に設けられた基板載置部に基板が載置される。基板載置部の上側には静電吸着部が設けられ，基板載置部に載置された基板を静電吸着力によって保持するようになっている。

【0004】

このようなプラズマ処理装置においては，処理室内に処理ガスを導入してサセプタに高周波電力を印加し，基板載置部に保持された基板上に処理ガスのプラズマを生成させてエッチングや成膜などのプロセス処理を行なう。このとき，基板の中央部と同様に周縁部においても均一で良好な処理を行えるように，基板載置部上の基板の周囲を囲むようにフォーカスリングを配置するものがある。

【0005】

フォーカスリングを配置した場合は，その上面電位によって基板周縁部の処理も影響を受ける。このため，フォーカスリングとサセプタとの間に誘電体を設けて，フォーカスリングの上面電位を変えることができるものが開発されている（特許文献１，２参照）。例えば特許文献１は，フォーカスリングとサセプタとの間に誘電体を設けて，これらの間のインピーダンスを変えることで，フォーカスリングの上面電位を変えるものが記載されている。

【0006】

また，特許文献２は，基板周縁部の裏側に回り込んで付着した付着物（ＣＦ系ポリマーなど）を除去するため，フォーカスリングをその内周部が基板の周縁部の下側に入り込むように構成し，そのフォーカスリングとサセプタとの間に誘電体を設けたものが記載されている。これによれば，フォーカスリングとサセプタとの間に誘電体を設けることによって，その間のインピーダンスが大きくなるので，プラズマ処理中のフォーカスリングはそのプラズマに応じた電位まで低下する。こうしてフォーカスリングの上面電位を変えることによって，プラズマ処理中に基板（サセプタ）とフォーカスリングの内周部との間には電位差に応じた電界が生じる。これによって，その電界の作用によりプラズマ中のイオンを引き込んで基板周縁部に回り込ませて，その周縁部に付着した付着物を除去することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特表２００３−５１９９０７号公報

【特許文献2】特開２００５−２７７３６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで，プロセス処理の対象となる基板はその材質や表面構造などによって抵抗値が異なる。また，フォーカスリングとサセプタとの間の距離は，基板保持部の厚みや誘電体の厚み，サセプタの形状などによって変わる。このため，上述したようにフォーカスリングとサセプタとの間に誘電体を設けると，基板の種類やフォーカスリングとサセプタとの間の距離などによっては，基板からフォーカスリングに電流が流れ込み易くなって基板周縁部の印加電圧のばらつきが発生し，フォーカスリングの上面電位が所望の電位以上に低下するという問題があった。これでは，基板の種類によってフォーカスリングの上面電位もばらついてしまう。

【0009】

しかしながら，上述した従来のプラズマ処理装置では，フォーカスリングとサセプタとの間の誘電率を変えるには誘電体を交換しなければならない。これでは基板の種類を変える度に誘電体を交換しなければならず，スループットも低下してしまう。

【0010】

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，誘電性リングを交換することなくその誘電率を調整できるようにすることで，基板周縁部の印加電圧のばらつきを抑えることができ，フォーカスリングの上面電位を所望の値に制御できるプラズマ処理装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，基板上にプラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置であって，基板を載置する基板載置部を有し，高周波電力が印加されるサセプタと，前記基板載置部に載置された基板の周囲を囲むように配置され，前記基板より高い上面を有する外側リングと，この外側リングの内側に延在して前記基板の周縁部の下方に入り込むように配置され前記基板より低い上面を有する内側リングとによって一体に構成されたフォーカスリングと，前記フォーカスリングと前記サセプタとの間に介在する誘電性リングと，前記誘電性リングの誘電率を可変する誘電率可変機構と，前記誘電率可変機構を駆動して前記誘電性リングの誘電率を調整することによって，フォーカスリングの上面電位を制御する制御部とを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。この場合，上記制御部は，例えば前記基板の種類に応じて前記誘電性リングの誘電率を調整する。

【0012】

このような本発明によれば，基板の種類が変わってもその都度誘電性リングを交換することなく，誘電率可変機構を駆動して誘電性リングの誘電率を調整することができる。これによって，フォーカスリングにはサセプタからの電流を流れ込み易くして，基板からの電流が流れ込み難くすることができる。このため，基板周縁部の印加電圧のばらつきを抑えることができ，フォーカスリングの上面電位の低下を抑えることができる。

【0013】

また，フォーカスリングの上面電位が基板の種類によって変動することもないので，誘電性リングの誘電率を調整することによってフォーカスリングの上面電位を高く保持することもできる。これにより，基板周縁部のプロセス処理や付着物除去処理の処理レートを向上させることができる。

【0014】

また，上記誘電率可変機構は，例えば前記誘電性リングに形成した空間内で導電体を昇降させる導電体昇降機構で構成してもよい。これによれば，誘電性リングを交換しなくても，導電体を昇降させるだけで誘電率を調整できる。また，上記誘電率可変機構は，前記誘電性リングに形成した空間内に誘電性流体を導入出させる機構で構成してもよい。これによれば，誘電性リングを交換しなくても，誘電性リングに形成した空間内に誘電性流体を充填したり，抜いたりすることで誘電率を調整できる。また，誘電率の異なる誘電性流体を充填することによっても，誘電率を調整できる。

【0015】

また，上記誘電性リングの外側に，前記フォーカスリングの下面との間に隙間を開けて配置した接地電位を保持する接地体と，前記接地体を昇降させる接地体昇降機構と，を設け，前記制御部は，前記接地体昇降機構を駆動して前記接地体を昇降させることによって，前記フォーカスリングの上面電位を制御するようにしてもよい。これによれば，誘電性リングの誘電率を変えることなく，接地体を昇降させることによってフォーカスリングの上面電位を調整できる。

【0016】

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，前記基板上にプラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって，前記プラズマ処理装置は，基板を載置する基板載置部を有し，高周波電力が印加されるサセプタと，前記基板載置部に載置された基板の周囲を囲むように配置され，前記基板より高い上面を有する外側リングと，この外側リングの内側に延在して前記基板の周縁部の下方に入り込むように配置され前記基板より低い上面を有する内側リングとで一体に構成されたフォーカスリングと，前記フォーカスリングと前記サセプタとの間に介在する誘電性リングと，前記誘電性リングに形成した空間内で導電体を昇降させることによって前記誘電性リングの誘電率を可変する導電体昇降機構とを備え，前記プラズマ処理方法は，前記導電体の位置を前記基板の種類に応じて調整した上で，前記基板の表面にプロセス処理を実行することを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。

【0017】

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，前記基板上にプラズマを生成して所定の処理を行うプラズマ処理装置のプラズマ処理方法をコンピュータに実施させるためのプログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記憶媒体であって，前記プラズマ処理装置は，基板を載置する基板載置部を有し，高周波電力が印加されるサセプタと，前記基板載置部に載置された基板の周囲を囲むように配置され，前記基板より高い上面を有する外側リングと，この外側リングの内側に延在して前記基板の周縁部の下方に入り込むように配置され前記基板より低い上面を有する内側リングとで一体に構成されたフォーカスリングと，前記フォーカスリングと前記サセプタとの間に介在する誘電性リングと，前記誘電性リングに形成した空間内で導電体を昇降させることによって前記誘電性リングの誘電率を可変する導電体昇降機構とを備え，前記プラズマ処理方法は，前記導電体昇降機構によって前記導電体の位置を前記基板の種類に応じて調整した上で，前記基板の表面にプロセス処理を実行することを特徴とする記憶媒体が提供される。

【0018】

このような本発明によれば，基板の種類が変わってもその都度誘電性リングを交換することなく，誘電性リングの空間内で導電体を昇降させて誘電性リングの誘電率を調整することができる。これにより，フォーカスリングにはサセプタからの電流を流れ込み易くして，基板からの電流が流れ込み難くすることができる。このため，基板周縁部の印加電圧のばらつきを抑えることができ，フォーカスリングの上面電位の低下を抑えることができる。

【0019】

この場合，上記プラズマ処理装置は，さらに前記誘電性リングの外側に前記フォーカスリングの下面との間に隙間を開けて配置した接地電位を保持する接地体と，前記接地体を昇降させる接地体昇降機構とを設け，前記プラズマ処理方法は，前記接地体の位置は前記フォーカスリングから最も離間した基準位置にした状態で，前記導電体の位置を前記基板の種類に応じて調整した上で，前記基板の表面にプロセス処理を実行し，前記プロセス処理後に前記導電体の位置を変えずに，前記接地体の位置を前記フォーカスリングに近づける方向に調整した上で，前記基板の周縁部に付着した付着物を除去する処理を実行するようにしてもよい。

【0020】

これによれば，接地体を昇降させることによって，誘電性リングの誘電率を維持したまま，フォーカスリングの上面電位を調整できる。しかも，基板周縁部の付着物除去処理のときには，接地体の位置をフォーカスリングに近づける方向に調整することで，フォーカスリングの上面電位を一気に低下することができる。これによれば，プラズマ処理中に基板（サセプタ）とフォーカスリングの内周部との間の電位差を大きくすることができるので，誘電性リングの誘電率を維持したまま，付着物除去処理の処理レートを高めることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば，フォーカスリングとサセプタとの間に設けた誘電性リングにおいてその誘電率を可変する機構を設け，誘電性リングの誘電率を調整することによって，誘電性リングを交換することなくその誘電率を調整できる。これにより基板周縁部の印加電圧のばらつきを抑えることができ，フォーカスリングの上面電位を所望の値に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】同実施形態におけるフォーカスリング装置の具体的構成例を説明するための断面図であって，誘電率可変機構の構成例を説明するための図である。

【図3】図２に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，導電体を上昇させた場合である。

【図4】図２に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，導電体を下降させた場合である。

【図5】比較例にかかるフォーカスリングの作用効果を説明するための部分断面図である。

【図6】図５に示すフォーカスリングの等価回路を示す図である。

【図7】図２に示すフォーカスリング装置の作用効果を説明するための部分断面図である。

【図8】同実施形態におけるフォーカスリング装置において誘電率可変機構の他の構成例を説明するための断面図である。

【図9】図８に示すフォーカスリング装置の動作説明図である。

【図10】同実施形態におけるフォーカスリング装置の変形例を説明するための断面図である。

【図11】図１０に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，接地体を下降させた場合である。

【図12】図１０に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，接地体を上昇させた場合である。

【図13】図１０に示すフォーカスリング装置の作用効果を説明するための図であって，接地体を下降させた場合である。

【図14】図１０に示すフォーカスリング装置の作用効果を説明するための図であって，接地体を上昇させた場合である。

【図15】図１０に示すフォーカスリング装置を用いたフォーカスリングの上面電位制御の概略をフローチャートに示した図である。

【図16】図１５に示す上面電位制御で用いられるデータの具体例を説明するための図である。

【図17】図１０に示すフォーカスリングにその上面電位を検出する上面電位センサを設けた場合を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能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。

【0024】

（プラズマ処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を図面を参照しながら説明する。ここでは，平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げる。図１は，本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００の概略構成を示す縦断面図である。

【0025】

プラズマ処理装置１００は，例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムから成る円筒形状に成形された処理容器を有する処理室１０２を備える。処理室１０２は接地されている。処理室１０２内の底部にはウエハＷを載置するための略円柱状の載置台１１０が設けられている。

【0026】

載置台１１０は下部電極１１３を，セラミックなどで構成された絶縁体１１２で支持して構成される。下部電極１１３は，その本体を構成するサセプタ１１４を備える。サセプタ１１４は，その中央部は周縁部よりも高い凸状の基板載置部が形成されている。

【0027】

この基板載置部はウエハＷの径よりも小径に形成されており，ウエハＷを載置したときにウエハＷの周縁部が張り出すようになっている。このため，ウエハＷのプロセス処理を行う際に処理ガスなどの成分がウエハＷの縁部裏側に回り込み，ウエハＷの縁部裏側にも付着物（ＣＦポリマーなど）が付着する場合がある。この付着物は後述する付着物除去処理によって除去することができる。

【0028】

サセプタ１１４には，フォーカスリング装置２００が配置されている。フォーカスリング装置２００は，サセプタ１１４の基板載置部とその表面に載置されるウエハＷを囲むように配置されたフォーカスリング２１０を備える。

【0029】

本実施形態におけるフォーカスリング装置２００は，フォーカスリング２１０の上面電位を調整できるようになっている。このフォーカスリング２１０の上面電位を調整することで，フォーカスリング２１０からウエハ周縁部にかけてその上方のプラズマシースを調整できるので，ウエハ周縁部における処理レート（例えばエッチングレート，成膜レート），印加電圧などを制御できる。これによって，ウエハＷの周縁部と中央部との処理の均一性を向上させたり，ウエハ周縁部に付着した付着物を除去する処理の処理レートを向上させたりすることができる。このようなフォーカスリング装置２００の具体的構成例については後述する。

【0030】

サセプタ１１４の基板載置部の上面には，ウエハＷを静電力によって吸着保持する静電チャック１１５が設けられている。静電チャック１１５はセラミックなどで構成され，その内部には電極１１６が設けられる。電極１１６には，図示しない直流電源が接続されている。これによれば，直流電源から電極１１６に直流電圧（例えば１５００Ｖ）が印加される。これによって，ウエハＷが静電チャック１１５に静電吸着される。

【0031】

サセプタ１１４内には，サセプタ温調部１１７が設けられている。サセプタ温調部１１７は，例えばサセプタ１１４内に設けられたリング状の温度調節媒体室１１８に温度調節媒体を循環するように構成されている。このような温度調節媒体の循環により，サセプタ１１４を所望の温度に制御できるようになっている。

【0032】

なお，サセプタ１１４には上記の他，図示はしないが，ウエハＷの裏面に伝熱媒体（例えばＨｅガスなどのバックサイドガス）を供給するためのガス通路が形成されている。この伝熱媒体を介してサセプタ１１４とウエハＷとの間の熱伝達がなされ，ウエハＷが所定の温度に維持される。

【0033】

下部電極１１３の上方には，この下部電極１１３に対向するように上部電極１３０が設けられている。この上部電極１３０と下部電極１１３の間に形成される空間がプラズマ生成空間となる。上部電極１３０は，絶縁性遮蔽部材１３１を介して，処理室１０２の上部に支持されている。

【0034】

上部電極１３０は，主として電極板１３２とこれを着脱自在に支持する電極支持体１３４とによって構成される。電極板１３２は例えば石英から成り，電極支持体１３４は例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの導電性材料から成る。

【0035】

電極支持体１３４には処理ガス供給源１４２からの処理ガスを処理室１０２内に導入するための処理ガス供給部１４０が設けられている。処理ガス供給源１４２は電極支持体１３４のガス導入口１４３にガス供給管１４４を介して接続されている。

【0036】

ガス供給管１４４には，例えば図１に示すように上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４６および開閉バルブ１４８が設けられている。なお，ＭＦＣの代わりにＦＣＳ（Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を設けてもよい。処理ガス供給源１４２は所定の処理ガスを供給するようになっている。例えばプロセス処理としてエッチングを行う場合には，処理ガスとしてＣ_４Ｆ_８ガスのようなフルオロカーボンガス（Ｃ_ｘＦ_ｙ）が供給される。

【0037】

なお，図１にはガス供給管１４４，開閉バルブ１４８，マスフローコントローラ１４６，処理ガス供給源１４２等から成る処理ガス供給系を１つのみ示しているが，プラズマ処理装置１００は，複数の処理ガス供給系を備えている。例えば，ＣＦ_４，Ｏ_２，Ｎ_２，ＣＨＦ_３等の処理ガスが，それぞれ独立に流量制御され，処理室１０２内に供給される。

【0038】

電極支持体１３４には，例えば略円筒状のガス拡散室１３５が設けられ，ガス供給管１４４から導入された処理ガスを均等に拡散させることができる。電極支持体１３４の底部と電極板１３２には，ガス拡散室１３５からの処理ガスを処理室１０２内に吐出させる多数のガス吐出孔１３６が形成されている。ガス拡散室１３５で拡散された処理ガスを多数のガス吐出孔１３６から均等にプラズマ生成空間に向けて吐出できるようになっている。この点で，上部電極１３０は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。

【0039】

処理室１０２の底部には排気管１０４が接続されており，この排気管１０４には排気部１０５が接続されている。排気部１０５は，ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており，処理室１０２内を所定の減圧雰囲気に調整する。また，処理室１０２の側壁にはウエハＷの搬出入口１０６が設けられ，搬出入口１０６にはゲートバルブ１０８が設けられている。ウエハＷの搬出入を行う際にはゲートバルブ１０８を開く。そして，図示しない搬送アームなどによって搬出入口１０６を介してウエハＷの搬出入を行う。

【0040】

上部電極１３０には，第１高周波電源１５０が接続されており，その給電線には第１整合器１５２が介挿されている。第１高周波電源１５０は，５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有するプラズマ生成用の高周波電力を出力することが可能である。このように高い周波数の電力を上部電極１３０に印加することにより，処理室１０２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ，より低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。第１高周波電源１５０の出力電力の周波数は，５０〜８０ＭＨｚが好ましく，典型的には図示した６０ＭＨｚまたはその近傍の周波数に調整される。

【0041】

下部電極としてのサセプタ１１４には，第２高周波電源１６０が接続されており，その給電線には第２整合器１６２が介挿されている。この第２高周波電源１６０は数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの範囲の周波数を有するバイアス用の高周波電力を出力することが可能である。第２高周波電源１６０の出力電力の周波数は，典型的には２ＭＨｚまたは１３．５６ＭＨｚ等に調整される。

【0042】

なお，サセプタ１１４には第１高周波電源１５０からサセプタ１１４に流入する高周波電流を濾過するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６４が接続されており，上部電極１３０には第２高周波電源１６０から上部電極１３０に流入する高周波電流を濾過するローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５４が接続されている。

【0043】

プラズマ処理装置１００には，制御部（全体制御装置）４００が接続されており，この制御部４００によってプラズマ処理装置１００の各部が制御されるようになっている。また，制御部４００には，オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部４１０が接続されている。

【0044】

さらに，制御部４００には，プラズマ処理装置１００で実行される各種処理（例えばウエハＷの表面をエッチングしたり成膜したりするプロセス処理，ウエハＷの周縁部に付着する付着物の除去処理など）を制御部４００の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部４２０が接続されている。

【0045】

記憶部４２０には，例えば複数の処理条件（レシピ）が記憶されている。これらの処理条件は，プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比，処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。また，本実施形態では，例えば後述する図１６に示す上面電位調整データのように，ウエハＷの種類ごとにフォーカスリング２１０の上面電位を調整するデータが関連づけられて記憶されている。

【0046】

なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部４２０の所定位置にセットするようになっていてもよい。

【0047】

制御部４００は，操作部４１０からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部４２０から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部４１０からの操作により処理条件を編集できるようになっている。

【0048】

このような構成のプラズマ処理装置１００では，例えばウエハＷに対して所定のプロセス処理を実行する場合，図示しない搬送アームなどによりウエハＷを処理室１０２内へ搬入し，載置台１１０上に載置させて，静電チャック１１５によりウエハＷを静電吸着する。そして，処理ガス供給源１４２から処理室１０２内に所定の処理ガスを導入し，排気部１０５により処理室１０２内を排気することにより，処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧する。

【0049】

このように所定の真空圧力を維持した状態で，第１高周波電源１５０から上部電極１３０に例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用高周波電力を印加するとともに，第２高周波電源１６０から下部電極１１３のサセプタ１１４に例えば２ＭＨｚのバイアス用高周波電力を印加することにより，プラズマ生成用高周波電力の作用でウエハＷに処理ガスのプラズマが発生するとともに，バイアス用高周波電力の作用でウエハＷ（サセプタ１１４）にセルフバイアス電位が発生する。このため，ウエハＷ上にはプラズマ電位とウエハ電位（サセプタ電位）に応じたプラズマシースの電界が形成されて，プラズマ中のイオンを引き込むことができる。これにより，ウエハＷ上のプロセス処理（エッチング処理，成膜処理など）を進行させることができる。

【0050】

このとき，フォーカスリング２１０上にもその表面電位に応じたプラズマシースの電界が形成される。従って，フォーカスリング装置２００によってフォーカスリング２１０の表面電位を調整することで，ウエハＷの周縁部においても，中央部と同様のプロセス処理を進行させることができる。

【0051】

（フォーカスリング装置の構成例）
次に，本実施形態におけるフォーカスリング装置２００の構成例について説明する。フォーカスリング装置２００は，静電チャック１１５上に載置されたウエハＷを囲むように配置され，導電性を有するフォーカスリング２１０を備える。フォーカスリング２１０とサセプタとの間には，誘電性リング２２０が介在している。すなわち，誘電性リング２２０は，サセプタ１１４の周縁部の上部及び側部を囲むように配置され，この誘電性リング２２０上にフォーカスリング２１０が設けられている。

【0052】

フォーカスリング２１０は，例えばＳｉ（導電性を出すためにＢ（ホウ素）等をドープ済みのＳｉ），Ｃ，ＳｉＣ等の導電性材料からなる。誘電性リング２２０は，例えばクォーツ，アルミナ等のセラミックス，ベスペル（登録商標）等の樹脂などの誘電性材料からなる。

【0053】

フォーカスリング２１０は，上面の高さが異なる外側リング２１４とその内側に延在する内側リング２１２とを一体で構成してなる。外側リング２１４の上面２１５はウエハＷの上面よりも高くなるように形成され，内側リング２１２の上面２１３はウエハＷの下面よりも低くなるように形成される。外側リング２１４はウエハＷの周縁部の外側にその周囲を囲むように離間して配置され，内側リング２１２はウエハＷの周縁部の下側に離間して配置される。

【0054】

図１では，内側リング２１２と外側リング２１４とが一体で構成されるので，これらは互いに電気的に導通している。また，内側リング２１２と外側リング２１４はともに，誘電性リング２２０によってサセプタ１１４に対して電気的に絶縁されている。しかも，フォーカスリング２１０（外側リング２１４と内側リング２１２）は，誘電性リング２２０の他には電気的に接触していないので，接地電位（グランド）に対しても電気的に浮いたフローティング状態（絶縁状態）になっている。このようにフローティング状態にしてサセプタ１１４（ウエハＷ）との間に電位差を発生させることで，ウエハＷの周縁部に付着する付着物を低減できる。

【0055】

誘電性リング２２０の外側には，フォーカスリング２１０の下方にリング状の接地体２３０が設けられている。接地体２３０は，接地されており，常に接地電位に保持される。接地体２３０の上面とフォーカスリング２１０の下面との間は接触しないように隙間が設けられている。フォーカスリング２１０と誘電性リング２２０の外周は絶縁部材２４０で囲まれている。なお，絶縁部材２４０の上部はカバーリングとして構成してもよい。

【0056】

また，外側リング２１４の上面２１５の内周縁部に内側（ウエハＷ側）に向けて次第に低くなる傾斜面を形成すると，外側リング２１４の上面２１５は外側の水平面と内側の傾斜面で構成される。これにより，外側リング２１４上とウエハＷ上との境界でのシースの厚さの変動を緩和できる。

【0057】

ところで，本実施形態のフォーカスリング２１０のように，フォーカスリング２１０の下に誘電性リング２２０を設けて，フォーカスリング２１０をフローティング状態にすると，フォーカスリング２１０の上面電位は，例えばサセプタ１１４とフォーカスリング２１０との距離，基板の種類などによって変動し，ウエハＷの周縁部におけるプロセス処理，付着物除去処理に影響を与える虞がある。

【0058】

そこで，本実施形態におけるフォーカスリング装置２００においては，誘電性リング２２０の誘電率を可変する誘電率可変機構２５０を設けることによって，誘電性リングを交換することなくその誘電率を調整できるようにした。すなわち，誘電率可変機構２５０によって誘電性リング２２０の誘電率を調整することで，サセプタ１１４とフォーカスリング２１０との間のインピーダンスを調整することができる。これにより，ウエハＷの周縁部の印加電圧のばらつきを抑えることができ，フォーカスリング２１０の上面電位を所望の値に制御できる。

【0059】

このような誘電率可変機構２５０としては，例えば誘電性リング２２０に形成した空間内で導電体を昇降させる導電体昇降機構によって構成する。これによれば，導電体をサセプタ１１４の近傍でフォーカスリング２１０に近づけたり遠ざけたりすることで，誘電性リング２２０の誘電率を変えることができるので，フォーカスリング２１０の上面電位を調整できる。

【0060】

以下，このような誘電率可変機構２５０を備えるフォーカスリング装置２００の具体例について図面を参照しながら説明する。図２は，本実施形態におけるフォーカスリング装置２００の具体的構成例を示す断面図であって，誘電率可変機構の構成例を説明するための図である。図３は，図２に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，導電体を上昇させた場合である。図４は，図２に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，導電体を下降させた場合である。図３，図４はそれぞれ，図２に示すフォーカスリング２１０の近傍の構成を拡大したものである。

【0061】

図２に示す誘電率可変機構２５０は，誘電性リング２２０にサセプタ１１４寄りにリング状の空間を形成し，その空間内にリング状の導電体２５２を導電体駆動機構２５４によって昇降自在に設ける。導電体２５２は例えばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。

【0062】

なお，図２に示す誘電率可変機構２５０では，上述した誘電性リング２２０に形成する空間の上部を開口することで，導電体２５２をフォーカスリング２１０の下面に直接接触するまで上昇可能にしている。このような構成に限られるものではなく，誘電性リング２２０に形成する空間はその上部を閉塞して，導電体２５２をフォーカスリング２１０の下面に直接接触しないようにしてもよい。

【0063】

導電体駆動機構２５４は，具体的には例えば図２に示すように昇降自在に設けられたベース２５６と，導電体２５２を下方から支持する複数（例えば３つ）の支持体２５７と，ベース２５６をボールネジなどのロッドに接続して昇降駆動させるモータ２５９とにより構成される。

【0064】

このような構成によれば，例えば図３に示すように導電体駆動機構２５４によって導電体２５２を上昇させて，導電体２５２をフォーカスリング２１０に近づけると，誘電性リング２２０内ではサセプタ１１４から導電体２５２を介してフォーカスリング２１０に流れる電流が増加する。すなわち，誘電性リング２２０の見かけ上のインピーダンスが低下し，誘電性リング２２０の誘電率が上昇する。

【0065】

この場合は，導電体２５２を上昇させるに連れて，サセプタ１１４から導電体２５２を介してフォーカスリング２１０に流れる電流が増え，誘電性リング２２０の誘電率も上昇させることができる。これにより，フォーカスリング２１０の上面電位をサセプタ１１４の電位に近づくように上昇させることができる。

【0066】

これに対して，図４に示すように導電体駆動機構２５４によって導電体２５２を下降させて，導電体２５２をフォーカスリング２１０から遠ざけると，誘電性リング２２０内ではサセプタ１１４からフォーカスリング２１０を介してフォーカスリング２１０に流れる電流が減少する。すなわち，誘電性リング２２０の見かけ上のインピーダンスが上昇し，誘電性リング２２０の誘電率が低下する。

【0067】

この場合は，導電体２５２を下降させるに連れて，サセプタ１１４から導電体２５２を介してフォーカスリング２１０に流れる電流が減り，誘電性リング２２０の誘電率も低下させることができる。これにより，フォーカスリング２１０の上面電位を低下させることができる。

【0068】

このように，図２に示すフォーカスリング装置２００によれば，誘電率可変機構２５０によって導電体２５２を上昇させることで，フォーカスリング２１０の上面電位をサセプタ１１４の電位に近づけることができる。このとき，導電体２５２を上昇させることで，フォーカスリング２１０には，サセプタ１１４からの電流は導電体２５２を介して流れ込み易くなるのに対して，ウエハＷからの電流は流れ込み難くなる。

【0069】

これによって，フォーカスリング２１０の上面電位は，ウエハＷの抵抗値の影響を受け難くなるので，ウエハ周縁部の印加電圧（高周波バイアス電圧Ｖｐｐ）のばらつきに起因する処理レートの低下を防ぎ，処理レートを向上させることができる。

【0070】

なお，図２に示すように導電体２５２を支持体２５７で支持する場合には，サセプタ１１４からの電流が導電体２５２に流れ込んでも，その電流が支持体２５７を介して導電体駆動機構２５４に流出しないような構成にすることが好ましい。例えば導電体２５２のみならず，支持体２５７もアルミニウムなどの導電性材料で構成した場合は，図２に示すように各支持体２５７とベース２５６との間に絶縁体２５８を介在させることが好ましい。

【0071】

こうすることによって，サセプタ１１４から導電体２５２に流れ込んだ電流は，支持体２５７を介してベース２５６に漏れ出すことなく，フォーカスリング２１０の方に流れるようにすることができる。なお，図２に示す構成に限られるものではなく，例えば支持体２５７全体を絶縁材料で構成してもよく，またベース２５６を絶縁材料で構成してもよい。

【0072】

次に，図２に示すフォーカスリング装置２００において，誘電率可変機構２５０による導電体２５２の位置とその作用効果について，誘電率可変機構２５０を設けないフォーカスリングと比較しながらより詳細に説明する。図５は誘電率可変機構２５０を設けない場合の比較例にかかるフォーカスリング装置の作用効果を説明するための部分断面図であり，図６は，図５に示す比較例にかかるフォーカスリング装置の等価回路を示す図である。図７は，誘電率可変機構２５０を設けた本実施形態にかかるフォーカスリング装置２００の作用効果を説明するための部分断面図である。

【0073】

図５に示すように，誘電率可変機構２５０を設けない場合には，静電チャック１１５の厚みを厚くするほど，フォーカスリング２１０がサセプタ１１４から離れるので，プラズマを生成したときにフォーカスリング２１０にはサセプタ１１４からの電流が流れ込み難くなるのに対して，ウエハＷから電流が流れ込み易くなる。

【0074】

この点について図６に示す等価回路によってより具体的に説明する。図６に示す等価回路のうち，プラズマＰとウエハＷとの間の静電容量をＣ１，プラズマＰとフォーカスリング２１０との間の静電容量をＣ２とする。また，ウエハＷと静電チャック１１５とサセプタとの間の静電容量をＣ３とし，フォーカスリング２１０と誘電性リング２２０との間の静電容量をＣ４とする。さらに，フォーカスリング２１０と接地体２３０との間の静電容量をＣ５とし，ウエハＷとフォーカスリング２１０との間の静電容量をＣ６とする。

【0075】

図６によれば，フォーカスリング２１０とサセプタ１１４との距離が離れるほど，静電容量Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を通るルート（サセプタ１１４→誘電性リング２２０→フォーカスリング２１０→接地体２３０）で電流が流れ難くなるので，その分，静電容量Ｃ６，Ｃ５を通るルート（サセプタ１１４→ウエハＷ→フォーカスリング２１０→接地体２３０）で電流が流れ易くなる。

【0076】

このように，ウエハＷからフォーカスリング２１０に電流が流れ易くなると，フォーカスリング２１０の上面電位は，ウエハＷの表面構造による抵抗値の相違に影響してしまう。すなわち，ウエハＷの種類が異なればその抵抗値も異なるので，フォーカスリング２１０に流れる電流にもばらつきが生じる。このため，例えばウエハＷの種類によってウエハＷへの印加電圧（高周波バイアス電圧Ｖｐｐ）は変動し，フォーカスリング２１０の上面電位も低下し，ウエハＷの周縁部の処理レートが低下してしまうという問題がある。

【0077】

本実施形態によれば，誘電率可変機構２５０を制御することでこの問題を解消できる。具体的には，図７に示すように誘電率可変機構２５０によって導電体２５２を上昇させてフォーカスリング２１０に近づけて誘電性リング２２０の誘電率を制御すればよい。これによれば，サセプタ１１４から導電体２５２を介してフォーカスリング２１０に電流が流れ易くなる。すなわち，誘電性リング２２０の誘電率を変えることで図６に示す静電容量Ｃ４を制御できるので，静電容量Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を通るルートに電流を流れ易くすることができる。その分，静電容量Ｃ６，Ｃ５を通るルートに流れる電流を抑えることができるので，ウエハＷからフォーカスリング２１０に流れる電流を抑えることができる。

【0078】

これによって，ウエハＷの種類が変わっても，それによるウエハＷへの印加電圧（高周波バイアス電圧Ｖｐｐ）のばらつきをなくすことができる。これによって，ウエハＷの周縁部の処理レートの低下を向上させることができる。

【0079】

ところで，上述したようにウエハＷの種類によってその抵抗値も異なるので，ウエハＷからフォーカスリング２１０に流れる電流も変わる。このため，ウエハＷの種類に応じてウエハＷからフォーカスリング２１０に流れる電流が最も小さくなるように導電体２５２の位置を調整することで，ウエハＷへの印加電圧（高周波バイアス電圧Ｖｐｐ）のばらつきをより効果的に防止でき，ウエハＷの周縁部の処理レートの低下を効果的に向上させることができる。

【0080】

この場合，ウエハＷの種類ごとに予め導電体２５２の最適な位置を上面電位調整データとして記憶部４２０に記憶しておき，ウエハＷのプロセス処理を実行するときにウエハＷの種類に応じて記憶部４２０から調整データを読み出して誘電率可変機構２５０を駆動して導電体２５２の位置を自動的に調整するようにしてもよい。

【0081】

さらに，本実施形態では，導電体２５２をフォーカスリング２１０に近づけるほど，フォーカスリング２１０の上面電位をサセプタ１１４の電位に近づけることができる。これにより，フォーカスリング２１０へのイオンなどの活性種の引き込みを高めることができるので，ウエハＷの周縁部の処理レートをさらに向上させることもできる。

【0082】

なお，図２に示す誘電率可変機構２５０では，誘電性リング２２０内を昇降可能な導電体を設けた場合について説明したが，これに限られるものではない。誘電率可変機構２５０は誘電性リング２２０の内部に誘電性を有する流体（液体やガス）を導入可能に構成してもよい。

【0083】

例えば液状の誘電性流体を用いる場合には，図８に示すように誘電性リング２２０内に設けたリング状の流体室２５１を誘電性流体で満たして循環させることで，誘電性リング２２０の誘電率を変えることができる。具体的には図８に示す流体室２５１には導入管２５１ａを介して誘電性流体を導入し，排出管２５１ｂから排出させることで誘電性流体を循環させる。

【0084】

液状の誘電性流体としては，メタノール，アセトン，ベンゼン，ニトロベンゼンなどが挙げられる。このような誘電性流体の種類によって誘電率が異なる。例えばエタノール，メタノール，アセトンの比誘電率はそれぞれ，２４．３，３２．６，２０．７である。このため，流体室２５１を循環させる誘電性流体の種類を変えることで，誘電性リング２２０の誘電率を調整することができる。例えば流体室２５１内に比較的比誘電率の大きなメタノールを循環させることで，誘電性リング２２０の誘電率を大きくすることができる。

【0085】

このような構成によれば，流体室２５１に所定の誘電性流体を循環させて誘電性リング２２０の誘電率を大きくすることで，図９に示すようにサセプタ１１４から導電体２５２を介してフォーカスリング２１０に電流が流れ易くなり，ウエハＷからフォーカスリング２１０に流れる電流を抑えることができる。

【0086】

これによれば，ウエハＷの種類に拘わらず，フォーカスリング２１０の上面電位の低下を抑えることができる。このため，ウエハＷへの印加電圧（高周波バイアス電圧Ｖｐｐ）のばらつきをなくすことができ，ウエハＷの周縁部の処理レートを向上させることができる。

【0087】

なお，ガス状の誘電性流体を用いる場合には，ガス供給源から例えばＰＣＶバルブなどの圧力調整バルブを介して所定の圧力で導入する。これによっても，誘電性リング２２０の誘電率を変えることができる。

【0088】

（フォーカスリング装置の変形例）
次に，フォーカスリング装置２００の変形例について図面を参照しながら説明する。上述した図２に示すものでは，誘電性リング２２０内の導電体２５２をフォーカスリング２１０に近づけたり，遠ざけたりすることによってフォーカスリング２１０の上面電位を調整する場合について説明したが，接地体２３０をフォーカスリング２１０に近づけたり，遠ざけたりすることによってフォーカスリング２１０から接地電位に流れる電流を調整することによっても，フォーカスリング２１０の上面電位を制御できる。そこで，ここでは，導電体２５２のみならず，接地体２３０についても昇降可能に構成したフォーカスリング装置２００について説明する。

【0089】

図１０は，本実施形態におけるフォーカスリング装置２００の変形例の構成を示す断面図であって，図２に示すフォーカスリング装置２００の接地体２３０を昇降可能に構成したものである。図１１は，図１０に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，接地体を下降させた場合である。図１２は，図１０に示すフォーカスリング装置の動作説明図であって，接地体を上昇させた場合である。

【0090】

図１０に示す接地体２３０は接地電位（グランド電位）を保持したまま接地体昇降機構２３４によって昇降可能に設けられ，フォーカスリング２１０との隙間を調整できる。接地体昇降機構２３４は，具体的には例えば図１０に示すように昇降自在に設けられたベース２３６と，接地体２３０を下方から支持する複数（例えば３つ）の支持体２３７と，ベース２３６をボールネジなどのロッドに接続して昇降駆動させるモータ２３９とにより構成される。

【0091】

このような構成によれば，例えば図１１に示すように接地体昇降機構２３４によって接地体２３０を下降させて，接地体２３０をフォーカスリング２１０から遠ざけると，これらの間の隙間は広くなり，フォーカスリング２１０から接地体２３０に流れる電流が減少する。

【0092】

この場合は，接地体２３０を下降させるほど，フォーカスリング２１０から接地体２３０に流れる電流が減り，フォーカスリング２１０をよりフローティングに近い状態にできる。従って，この状態で導電体２５２の位置を調整すれば，その導電体２５２の位置に応じたフォーカスリング２１０の上面電位を保持できる。

【0093】

これに対して，例えば図１２に示すように接地体昇降機構２３４によって接地体２３０を上昇させて，接地体２３０をフォーカスリング２１０に近づけると，これらの間の隙間は狭くなり，フォーカスリング２１０から接地体２３０に流れる電流が増加する。

【0094】

この場合は，接地体２３０を上昇させるに連れて，フォーカスリング２１０から接地体２３０に流れる電流が増えるので，フォーカスリング２１０の上面電位を接地電位近くまで低下させることができる。すなわち，導電体２５２の位置を変えなくても，接地体２３０を上昇させるに連れて，フォーカスリング２１０の上面電位を低下させることができる。

【0095】

なお，フォーカスリング２１０に接触するまで接地体２３０を上昇させると，フォーカスリング２１０の上面電位は接地電位まで低下してしまうので，これを避けるには，フォーカスリング２１０に接触しない程度に接地体２３０を上昇させることが好ましい。

【0096】

このように，図１０に示すフォーカスリング装置２００によれば，誘電率可変機構２５０の導電体２５２の位置のみならず，接地体２３０の位置を調整することによっても，フォーカスリング２１０の上面電位を制御することができる。すなわち，接地体２３０をフォーカスリング２１０に近づけることによって，導電体２５２の位置を変えなくても，フォーカスリング２１０の上面電位をフローティング状態のときの電位から接地電位の近くまで，所望の電位に低下させることができる。

【0097】

これによれば，例えばウエハＷの周縁部の付着物を除去する付着物除去処理を行うときには，接地体２３０をフォーカスリング２１０に近づけることによって，ウエハＷ（サセプタ１１４）とフォーカスリング２１０との間に，より大きな電位差を発生させることができるので，付着物除去処理の処理レートを高めることができる。

【0098】

次に，図１０に示すフォーカスリング装置２００において，接地体２３０の位置とその作用効果について図面を参照しながら説明する。図１３，図１４は図１０に示すフォーカスリング装置２００の作用効果を説明するための図であり，導電体２５２の位置を所定の位置にしてその位置を変えずに，接地体２３０の位置を変えたものである。図１３は接地体２３０を下降させた場合であり，図１４は接地体２３０を上昇させた場合である。

【0099】

図１３に示すように接地体２３０を下降させると，フォーカスリング２１０はフローティング状態に近くなる。このとき，プラズマ処理中のサセプタ１１４の電位（ウエハＷの電位）が例えば−１０００Ｖであったとすれば，フォーカスリング２１０の上面電位もそれに近い電位になるように，導電体２５２の位置が調整されているものとする。

【0100】

図１３に示す場合には，プラズマＰとウエハＷの上面との間及びプラズマＰとフォーカスリング２１０の上面との間にはプラズマシースの電界Ｅが生じる。このとき，ウエハＷ上からフォーカスリング２１０上にかけてプラズマシースの厚みはほぼ同じになる。

【0101】

このような電界Ｅの作用により，プラズマＰからのイオンＩはほぼ垂直にウエハＷの上面とフォーカスリング２１０の上面に引き込まれる。従って，ウエハＷの周縁部近傍に向かうイオンＩもほぼ垂直となる。しかも，ウエハＷとフォーカスリング２１０との間には電位差が発生しないので，ウエハ周縁部とフォーカスリング２１０との隙間にイオンＩが入射しても，ウエハ周縁部の側面や裏側にまでは到達し難い。このため，ウエハＷの周縁部の側面や下面（裏面）にポリマーなどの付着物（デポジション）Ｄが付着し易い。

【0102】

これに対して，図１４に示すように接地体２３０を上昇させると，フォーカスリング２１０から接地体２３０に流れる電流が増えるので，フォーカスリング２１０の上面電位は低下する。このとき，例えばフォーカスリング２１０の上面電位が−４００Ｖになるように接地体２３０の位置が調整されているとすれば，内側リング２１２の上面と外側リング２１４の上面の電位もともに−４００Ｖになる。

【0103】

このため，フォーカスリング２１０（内側リング２１２と外側リング２１４）とウエハＷ（サセプタ１１４）と間には大きな電位差（ここでの電位差は６００Ｖ）が生じるので，これにより電界Ｅ′が発生する。電界Ｅ′の等電位面は図１４に点線で示すように，ウエハＷの外周面と外側リング２１４の内周面との間ではほぼ垂直方向，すなわちイオンＩが外側リング２１４の外周面からウエハ周縁部の外周面に向かうように形成される。また，ウエハ周縁部の下面と内側リング２１２の上面２１３との間ではほぼ水平方向，すなわちイオンＩが内側リング２１２の上面２１３からウエハＷの周縁部の裏面に向かうように形成される。

【0104】

このような電界Ｅ′の作用により，プラズマＰからウエハＷの周縁部に向かうイオンＩの一部はウエハ周縁部の外周面に衝突し，他の一部はウエハ周縁部の外周面と外側リング２１４の内周面との間に入り込むとウエハ周縁部の下面（裏面）に衝突する方向に加速する。従って，プラズマからのイオンＩをウエハ周縁部の上面のみならず，側面や下面（裏面）にも衝突させることができる。

【0105】

このとき，フォーカスリング２１０（内側リング２１２と外側リング２１４）とウエハＷ（サセプタ１１４）と間の電位差が大きいほど，ウエハ周縁部に衝突させることができるイオンＩを増やし，加速させることができる。これにより，ウエハ周縁部の側面と下面（裏面）での付着物Ｄを除去する付着物除去処理の処理レートを高めることができる。

【0106】

（フォーカスリングの上面電位制御の具体例）
次に，図１０に示すフォーカスリング装置２００を用いて行うフォーカスリング２１０の上面電位制御の具体例について図面を参照しながら説明する。図１５は，フォーカスリングの上面電位制御の概略をフローチャートに示した図である。ここでは，導電体２５２を調整してウエハＷに対するプロセス処理を行った後に，接地体２３０の位置を調整してそのウエハＷに対して付着物除去処理を連続して行う例を挙げる。

【0107】

先ず，処理対象のウエハＷにプロセス処理を実行する場合には，ステップＳ１１０，Ｓ１２０にて処理対象のウエハＷの種類に応じて導電体２５２の位置を調整する。すなわち，ステップＳ１１０にて処理対象のウエハＷの種類に関連づけられた導電体２５２のプロセス処理時位置を例えば図１６に示す上面電位調整データから取得し，ステップＳ１２０にて導電体２５２をそのプロセス処理時位置にしてフォーカスリング２１０の上面電位を高くする方向（サセプタ１１４の電位に近づける方向）に調整する。

【0108】

このとき，接地体２３０はフォーカスリング２１０から最も離れた基準位置（例えば図１３に示す接地体２３０の位置）に下降させたままにしておく。これにより，フォーカスリング２１０から接地体２３０を通って流出する電流が抑制されるので，導電体２５２の位置に応じたフォーカスリング２１０の上面電位を維持できる。

【0109】

上記導電体２５２のプロセス処理時位置は，例えばプラズマ生成時にウエハＷからフォーカスリング２１０に流れる電流が最も小さくなる導電体２５２の位置をウエハＷの種類ごとに予め測定して，図１６に示す上面電位調整データとして記憶部４２０に記憶しておく。そして，上記ステップＳ１１０にて導電体２５２の位置を取得する際に，その上面電位調整データからウエハの種類に関連づけられたプロセス処理時の導電体２５２の位置を取得する。図１６に示す例によれば，ウエハＷの種類がＸの場合における導電体２５２のプロセス処理時位置はＡｘ（例えば図１３に示す導電体２５２の位置）である。

【0110】

こうして導電体２５２の位置を調整した後に，ステップＳ１３０にてウエハＷのプロセス処理を実行する。これにより，ウエハＷの種類に拘わらず，フォーカスリング２１０の上面電位の低下を抑えることができ，ウエハＷの周縁部の処理レートを向上させることができる。

【0111】

次に，処理対象のウエハＷに付着物除去処理を実行する場合には，ステップＳ１４０，Ｓ１５０にて処理対象のウエハＷの種類に応じて接地体２３０の位置を調整する。すなわち，ステップＳ１４０にて処理対象のウエハＷの種類に関連づけられた接地体２３０の付着物除去処理時位置を例えば図１６に示す上面電位調整データから取得し，ステップＳ１５０にて接地体２３０をその付着物除去処理時位置にしてフォーカスリング２１０の上面電位を低くする方向（接地電位に近づける方向）に調整する。

【0112】

このとき，導電体２５２は上記プロセス処理時位置のままにしておくことが好ましい。こうすることによって，次に同じ種類のウエハＷをプロセス処理する場合には導電体２５２の位置を再度調整する必要がなくなる。しかも，導電体２５２の位置を変えなくても，接地体２３０をフォーカスリング２１０に近づけることでその上面電位を十分に下げることができる。

【0113】

上記接地体２３０の付着物除去処理時位置は，例えばウエハＷの周縁部に付着する付着物の除去レートが高くなる接地体２３０の位置をウエハＷの種類ごとに予め測定して，図１６に示す上面電位調整データとして記憶部４２０に記憶しておく。そして，上記ステップＳ１４０にて接地体２３０の位置を取得する際に，その上面電位調整データからウエハＷの種類に関連づけられた付着物除去処理時の接地体２３０の位置を取得する。図１６に示す例によれば，ウエハＷの種類がＸの場合における接地体２３０の付着物除去処理時位置はＢｘ（例えば図１４に示す接地体２３０の位置）である。

【0114】

こうして接地体２３０の位置を調整した後に，ステップＳ１６０にてウエハＷの付着物除去処理を実行する。これにより，フォーカスリング２１０とウエハＷと間の電位差を大きくすることができるので，付着物除去処理の処理レートを高めることができる。

【0115】

ステップＳ１６０による付着物除去処理が終了すると，ステップＳ１７０にて接地体２３０を元の基準位置に戻す。こうして，次のウエハＷのプロセス処理に備える。そして，ステップＳ１８０にて次のウエハＷの処理をするか否かを判断し，次のウエハＷの処理をしないと判断した場合は，一連のフォーカスリングの上面電位処理を終了する。また，ステップＳ１８０にて次のウエハＷの処理をすると判断した場合は，ステップＳ１９０にてウエハＷの種類に変更があるか否かを判断する。

【0116】

このステップＳ１９０にてウエハＷの種類に変更なしと判断した場合は，ステップＳ１３０の処理に戻る。すなわち，この場合はウエハＷの種類に変更がないので，導電体２５２の位置を変えないでプロセス処理を行う。

【0117】

これに対して，ステップＳ１９０にてウエハＷの種類に変更ありと判断した場合は，ステップＳ１１０の処理に戻る。すなわち，この場合はウエハＷの種類に変更があるので，ステップＳ１１０及びＳ１２０にて導電体２５２の位置をそのウエハＷの種類に合わせて変更してからステップＳ１３０にてプロセス処理を行う。

【0118】

これによれば，次のウエハＷの種類に変更がある場合にのみ，導電体２５２の位置を調整し，次のウエハＷの種類に変更がない場合は導電体２５２の位置の調整を省略できるため，ウエハ処理全体のスループットを向上させることができる。

【0119】

なお，図１０に示すフォーカスリング装置２００では，図２に示す導電体２５２を昇降可能に構成した誘電率可変機構２５０を備えるフォーカスリング装置２００の接地体２３０を昇降自在に構成した場合を例に挙げたが，これに限られるものではなく，誘電性を有する液体やガスを挿入可能に設けた誘電率可変機構２５０を備えるフォーカスリング装置の接地体２３０を昇降可能に構成してもよい。さらに，図５に示すような誘電率可変機構２５０を設けないフォーカスリング装置２００の接地体２３０を昇降可能に構成してもよい。

【0120】

また，図１０に示すフォーカスリング装置２００においては，図１７に示すようにフォーカスリング２１０の上面電位を測定する上面電位検出センサ２６０を設けるようにしてもよい。上面電位検出センサ２６０としては，例えば温度センサで構成することができる。フォーカスリング２１０の温度は上面電位に応じて変化する。このため，フォーカスリング２１０の上面電位と温度との関係を予め計測して記憶部４２０に記憶しておけば，温度センサの測定値からそのときの上面電位を検出できる。

【0121】

これによれば，上面電位検出センサ２６０によってフォーカスリング２１０の上面電位を測定しながら，導電体２５２や接地体２３０の位置を調整することができる。これによって，導電体２５２や接地体２３０の最適な位置を測定することができる。

【0122】

また，ウエハの処理を繰り返すことによって，フォーカスリング２１０の上面電位にずれが生じた場合でも，そのずれた分だけ，導電体２５２や接地体２３０の位置を調整することで補正することができる。これにより，フォーカスリング２１０の上面電位を常に最適な状態に保つことができる。さらに，フォーカスリング２１０の上面電位にずれが所定値以上の場合は，フォーカスリング２１０の交換を促すようにしてもよい。

【0123】

なお，上面電位検出センサ２６０は温度センサに限られるものではない。例えばフォーカスリング２１０の歪みを検出する歪みセンサで構成してもよい。フォーカスリング２１０はその上面電位に応じて温度が変化し，それに応じた歪みが発生する。このため，フォーカスリング２１０の上面電位と歪みとの関係を予め計測して記憶部４２０に記憶しておけば，歪みセンサの測定値からそのときの上面電位を検出できる。また，上面電位検出センサ２６０はフォーカスリング２１０の電位を直接測定できる電圧計で構成してもよい。

【0124】

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0125】

例えば上記実施形態では，プラズマ処理装置として上部電極と下部電極（サセプタ）の両方に高周波電力を印加する場合について説明したが，これに限定されるものではなく，下部電極（サセプタ）のみに周波数の異なる２周波の高周波電力を重畳して印加する場合にも本発明を適用できる。また，上記実施形態では本発明をエッチングや成膜を行うプラズマ処理装置に適用した場合について説明したが，これに限られるものではなく，スパッタリング，ＣＶＤ等の他のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用してもよい。さらに，基板としてはウエハＷを用いた場合について説明したが，これに限られるものではなく，ＦＰＤ基板，太陽電池用基板等の他の基板であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0126】

本発明は，基板の周囲を囲むように設けられたフォーカスリングを備えるプラズマ処理装置，プラズマ処理方法，これを実施するためのプログラムを記憶する記憶媒体に適用可能である。

【符号の説明】

【0127】

１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ 排気管
１０５ 排気部
１０６ 搬出入口
１０８ ゲートバルブ
１１０ 載置台
１１２ 絶縁体
１１３ 下部電極
１１４ サセプタ
１１５ 静電チャック
１１６ 電極
１１７ サセプタ温調部
１１８ 温度調節媒体室
１３０ 上部電極
１３１ 絶縁性遮蔽部材
１３２ 電極板
１３４ 電極支持体
１３５ ガス拡散室
１３６ ガス吐出孔
１４０ 処理ガス供給部
１４２ 処理ガス供給源
１４３ ガス導入口
１４４ ガス供給管
１４６ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１４８ 開閉バルブ
１５０ 第１高周波電源
１５２ 第１整合器
１５４ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１６０ 第２高周波電源
１６２ 第２整合器
１６４ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
２００ フォーカスリング装置
２１０ フォーカスリング
２１２ 内側リング
２１３ 内側リングの上面
２１４ 外側リング
２１５ 外側リングの上面
２２０ 誘電性リング
２３０ 接地体
２３４ 接地体昇降機構
２３６ ベース
２３７ 支持体
２３９ モータ
２４０ 絶縁部材
２５０ 誘電率可変機構
２５１ 流体室
２５１ａ 導入管
２５１ｂ 排出管
２５２ 導電体
２５４ 導電体駆動機構
２５６ ベース
２５７ 支持体
２５８ 絶縁体
２５９ モータ
２６０ 上面電位検出センサ
４００ 制御部
４１０ 操作部
４２０ 記憶部
Ｗ ウエハ
Ｐ プラズマ
Ｄ 付着物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】