特許 6226670 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

(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】6226670

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20171030BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 105A

   H05H1/46 B

   H05H1/46 M

   H05H1/46 A

   H05H1/46 R

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-199457(P2013-199457)

(22)【出願日】2013年9月26日

(65)【公開番号】特開2015-65378(P2015-65378A)

(43)【公開日】2015年4月9日

【審査請求日】2016年9月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】武藤 真

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１４２４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２７８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３８５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１０６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６３１３５８３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００２−３３３７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７４９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４９３８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられ、被処理物を載置する載置部であって、前記被処理物を載置した状態のとき前記被処理物の載置側に設けられた凹部に入る凸部を有する載置部と、
前記処理容器の内部のプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記載置部の寸法に関する情報、および前記被処理物の寸法に関する情報の少なくともいずれかから被処理領域における合成静電容量を演算し、前記演算された合成静電容量に基づいて、プラズマ処理におけるプロセス条件を演算する演算部と、
前記演算されたプロセス条件に基づいて、前記プラズマ処理の制御を行う制御部と、
を備え、
前記合成静電容量は、前記載置部に前記被処理物を載置した状態の、前記被処理領域における前記被処理物の静電容量を含む合成静電容量であることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記演算部は、前記演算された合成静電容量と、予め求められた前記合成静電容量と前記プロセス条件との関係と、から前記プラズマ処理におけるプロセス条件を演算する請求項１記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記プロセス条件は、エッチング時間およびバイアスパワーの少なくともいずれかであり、
前記制御部は、前記演算されたプロセス条件に基づいて、前記プラズマ発生部を制御する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記載置部の寸法に関する情報と、前記被処理物の寸法に関する情報と、を格納する格納部をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記格納部に格納する情報を入力する入力手段をさらに備えた請求項４記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

載置部に被処理物を載置して、大気圧よりも減圧された雰囲気においてプラズマを発生させ、前記プラズマに向けて供給されたプロセスガスを励起させてプラズマ生成物を生成し、前記プラズマ生成物を用いて前記載置部に載置された被処理物に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記載置部は凸部を有し、前記載置部が前記被処理物を載置する工程において、前記被処理物の載置側に設けられた凹部に前記凸部が入るように前記被処理物を載置し、
前記載置部の寸法に関する情報、および前記被処理物の寸法に関する情報の少なくともいずれかから、前記載置部に前記被処理物を載置した状態の、前記被処理領域における前記被処理物の静電容量を含む合成静電容量を求め、前記求められた合成静電容量に基づいて、前記プラズマ処理におけるプロセス条件を求める工程と、
前記求められたプロセス条件に基づいて、前記プラズマ処理を行う工程と、
を備えたプラズマ処理方法。

【請求項7】

前記プロセス条件を求める工程において、
前記求められた合成静電容量と、予め求められた、前記合成静電容量と前記プロセス条件との関係と、から前記プラズマ処理におけるプロセス条件を求める請求項６記載のプラズマ処理方法。

【請求項8】

前記プロセス条件は、エッチング時間およびバイアスパワーの少なくともいずれかであり、
前記プラズマ処理を行う工程において、前記求められたプロセス条件に基づいて、前記プラズマを制御する請求項６または７に記載のプラズマ処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマを利用したプラズマ処理は、半導体装置や液晶ディスプレイなどの電子デバイスの製造、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)分野におけるマイクロマシーンの製造、フォトマスクや精密光学部品などの製造など、幅広い技術分野において活用されている。プラズマ処理は、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。

【0003】

この様なプラズマ処理を行うプラズマ処理装置には、被処理物を載置する載置部が設けられている。ここで、載置部の表面と被処理物との密着性を高めるために、載置部の表面形状は被処理物の載置側の形状に合わせて形成されている。例えば、平板状の被処理物の場合には、載置部の表面は平坦面とされている。また、被処理物の載置側が凹状となっている場合には、載置部の表面は凸状とされている（例えば、特許文献１、２を参照）。
ところが、単に載置部の表面を凸状にすると、被処理物と、載置部と被処理物との間の空間との合成静電容量の面内分布が不均一となって均一なプラズマを発生させることが困難となるおそれがある。
またさらに、被処理物の寸法誤差や載置部の表面側の要素の寸法誤差により、合成静電容量がばらつき、ひいてはエッチングレートがばらつくおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−９４１４７号公報

【特許文献2】特許第４１１１６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、被処理物の載置側の形状寸法によるプラズマ処理への影響を抑制することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係るプラズマ処理装置は、
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部に設けられ、被処理物を載置する載置部であって、前記被処理物を載置した状態のとき前記被処理物の載置側に設けられた凹部に入る凸部を有する載置部と、
前記処理容器の内部のプラズマを発生させる領域に電磁エネルギーを供給するプラズマ発生部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記載置部の寸法に関する情報、および前記被処理物の寸法に関する情報の少なくともいずれかから被処理領域における合成静電容量を演算し、前記演算された合成静電容量に基づいて、プラズマ処理におけるプロセス条件を演算する演算部と、
前記演算されたプロセス条件に基づいて、前記プラズマ処理の制御を行う制御部と、
を備え、
前記合成静電容量は、前記載置部に前記被処理物を載置した状態の、前記被処理領域における前記被処理物の静電容量を含む合成静電容量であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態によれば、被処理物の載置側の形状寸法によるプラズマ処理への影響を抑制することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】被処理物の載置側の形状寸法によるプラズマ処理への影響について例示をするための模式断面図である。

【図2】被処理物１００の周縁部分の温度上昇と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分の温度上昇とを例示するための模式グラフ図である。

【図3】（ａ）、（ｂ）は、被処理物の載置側の形状が合成静電容量の面内分布に与える影響を例示をするための模式グラフ図である。

【図4】（ａ）は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置に設けられる載置部を例示するための模式断面図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、凸部１ｃを設けた場合の効果を例示するための模式グラフ図である。

【図6】合成静電容量とエッチングレートとの関係を例示するためのグラフ図である。

【図7】被処理物１００および載置部１の寸法と、合成静電容量との関係を例示するための模式図である。

【図8】エッチング時間と合成静電容量との関係を例示するためのグラフ図である。

【図9】他の実施形態に係る載置部１１を例示するための模式断面図である。

【図10】他の実施形態に係る載置部２１を例示するための模式断面図である。

【図11】プラズマ処理装置３０を例示するための模式図である。

【図12】他の実施形態に係るプラズマ処理装置４０を例示するための模式断面図である。

【図13】他の実施形態に係る凹部の配置を例示するための模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
まず、被処理物の載置側の形状寸法によるプラズマ処理への影響について例示をする。
図１は、被処理物の載置側の形状寸法によるプラズマ処理への影響について例示をするための模式断面図である。

【0010】

図１に示すように、載置部１０１には被処理物１００の周縁部分を支持する凸部１０１ａが設けられ、凸部１０１ａの上面に被処理物１００が載置されるようになっている。そして、凸部１０１ａの上面に被処理物１００が載置されることで、凸部１０１ａに支持された部分において被処理物１００の載置側と載置部１０１の表面１０１ｂとの間に凸部１０１ａの高さ寸法Ｌ１だけ隙間が形成されるようになっている。
また、被処理物１００の載置側の中央部分には凹部１００ａが設けられている。そのため、凸部１０１ａの上面に被処理物１００が載置されることで、凹部１００ａが位置する部分において被処理物１００の載置側と載置部１０１の表面１０１ｂとの間に凹部１００ａの高さ寸法だけ長くなる寸法Ｌ２の隙間が形成されることになる。

【0011】

ここで、プラズマ処理において被処理物１００の加熱あるいは冷却が行われる場合がある。この様な加熱や冷却は載置部１０１に設けられた図示しない加熱装置や冷却装置により行われる。ところが、載置台１０１と被処理物１００との間に隙間が設けられていることやプラズマ処理が減圧環境下で行われることにより、熱伝導は主に輻射によるものとなる。そのため、輻射が行われる載置部１０１の表面１０１ｂと被処理物１００の載置側との間の寸法が長くなればその分熱伝導が悪くなることになる。

【0012】

図２は、被処理物１００の周縁部分の温度上昇と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分の温度上昇とを例示するための模式グラフ図である。
なお、図２中のＡは被処理物１００の周縁部分の温度上昇を表し、Ｂは被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分の温度上昇を表している。
図２中のＡから分かるように、表面１０１ｂとの間の寸法が短い周縁部分においては温度が上昇するまでの時間が短く、到達温度も高くなる。
一方、図２中のＢから分かるように、表面１０１ｂとの間の寸法が長い凹部１００ａが設けられた部分においては温度が上昇するまでの時間が長く、到達温度も低くなる。
このことは、被処理物１００の周縁部分と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分とで温度が異なり被処理物１００の温度の面内分布が不均一となることを意味する。
以上は、被処理物１００の載置側の形状が被処理物１００の温度の面内分布に与える影響である。

【0013】

被処理物１００の載置側と載置部１０１の表面１０１ｂとの間の寸法が変化すれば、被処理物１００と、載置部１０１と被処理物１００との間の空間との合成静電容量が変化する。
図３（ａ）、（ｂ）は、被処理物の載置側の形状が合成静電容量の面内分布に与える影響を例示をするための模式グラフ図である。
なお、図３（ａ）は減圧環境下における隙間寸法と合成静電容量との関係を例示するための模式グラフ図、図３（ｂ）は凹部１００ａが設けられた被処理物１００における合成静電容量の面内分布を例示するための模式グラフ図である。

【0014】

図３（ａ）に示すように、被処理物１００の載置側と載置部１０１の表面１０１ｂとの間に設けられた隙間の寸法が長くなれば、合成静電容量が小さくなる。そのため、図３（ｂ）に示すように、表面１０１ｂとの間の隙間寸法が短い周縁部分においては合成静電容量が大きくなる。一方、表面１０１ｂとの間の隙間寸法が長い凹部１００ａが設けられた部分においては合成静電容量が小さくなる。
このことは、被処理物１００の周縁部分と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分とで合成静電容量が異なり、合成静電容量の面内分布が不均一となることを意味する。

【0015】

ここで、被処理物１００が載置された領域における合成静電容量の面内分布が不均一となると、後述するプラズマＰを発生させる領域において均一なプラズマを発生させることが困難となる場合がある。特に、容量結合プラズマ（Capacitively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理においては大きな影響を受け、均一なプラズマを発生させることが困難となる場合がある。その結果、エッチングレートに面内分布が生じるなどして、エッチング処理の均一性が損なわれるおそれがある。

【0016】

図４（ａ）は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置に設けられる載置部を例示するための模式断面図である。
図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、載置部１は、本体部１ａ、凸部１ｂおよび凸部１ｃを有する。
本体部１ａの一方の端面１ａ１には、凸部１ｂが設けられている。凸部１ｂは、端面１ａ１の周縁側に設けられている。凸部１ｂの上面には、被処理物１００が載置される。凸部１ｂは、載置された被処理物１００の周縁部分を支持する。凸部１ｂは、本体部１ａと一体に形成されていてもよいし、本体部１ａと別個に形成されていてもよい。また、凸部１ｂは、図４（ｂ）においては、枠状に形成されているが、複数の突起でもよい。すなわち、被処理物１００を支持できるように形成されていればよい。
また、図４（ｂ）においては、被処理物１００と凹部１００ａの平面形状が矩形の場合を例示しているが、被処理物１００と凹部１００ａの平面形状は矩形に限定されるわけではない。例えば、被処理物１００と凹部１００ａの平面形状のどちらも、あるいはいずれか一方が円形であってもよい。この場合、被処理物１００と凹部１００ａの平面形状に対応するように、載置部１、凸部１ｂ、および凸部１ｃを形成すればよい。
凸部１ｂの上面に被処理物１００が載置されることで、凸部１ｂに支持された部分において、被処理物１００の載置側と端面１ａ１との間に凸部１ｂの高さ寸法Ｌ１だけ隙間が形成される。

【0017】

また、本体部１ａは、後述するプラズマ処理装置の処理容器の内部に設けられ、被処理物１００の加熱や冷却を行うための図示しない加熱装置や冷却装置を有するものとすることができる。
なお、載置部１は、板状を呈し、プラズマ処理装置の処理容器の内部に設けられた台座や電極の上に載置されるようにしてもよい。すなわち、載置部１は、被処理物１００の搬送の際にも用いることのできるトレーとしたり、プラズマ処理用の治具としたりすることができる。またその場合、加熱装置や冷却装置は、本体部１ａに設けずに台座や電極の内部に設けることができる。

【0018】

また、載置部１の端面１ａ１には凸部１ｃが設けられている。
凸部１ｃは、被処理物１００を載置した際に被処理物１００の凹部１００ａが位置する領域に設けられている。そして、被処理物１００を載置した際には、被処理物１００の凹部１００ａの内部に凸部１ｃが入り込むようになっている。

【0019】

ここで、プラズマ処理が行われる被処理物１００の温度の面内分布が均一となるようにするためには、本体部１ａの熱伝導に関する条件と、凸部１ｃの熱伝導に関する条件とが同程度となるようにすることが好ましい。
例えば、本体部１ａの熱伝導率と同じ熱伝導率を有する材料から凸部１ｃを形成するようにすることができる。この場合、本体部１ａと同じ材料から凸部１ｃを形成するようにすることができる。

【0020】

また、凸部１ｃの上面と被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分との間の寸法Ｌ３が、寸法Ｌ１と同じとなるようにすることが好ましい。また、凸部１ｃの周端面と被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分との間の寸法Ｌ４が、寸法Ｌ１と同じとなるようにすることが好ましい。すなわち、隙間寸法が均一となるようにすることが好ましい。この場合、すべての隙間寸法が小さくなるようにすることが好ましい。例えば、すべての隙間寸法が０．５ｍｍ以下となるようにすることが好ましい。

【0021】

一方、均一なプラズマを発生させるためには、被処理物１００が載置された領域における合成静電容量の面内分布が均一となるようにすることが好ましい。
そのため、凹部１００ａの内部に凸部１ｃを入れることで、被処理物１００の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにしている。すなわち、凹部１００ａの内部に凸部１ｃを入れることで、被処理物１００を含む領域（図４においては、平面視において被処理物１００の周端より内側であって、且つ、載置部１の端面１ａ１と被処理物１００の載置側とは反対側の面１００ｂとの間の領域）の合成静電容量の面内分布が均一となるようにしている。

【0022】

この場合、被処理物１００の静電容量に関する条件と、凸部１ｃの静電容量に関する条件とが同程度となるようにすることが好ましい。
例えば、被処理物１００の誘電率と同じ誘電率を有する材料から凸部１ｃを形成するようにすることができる。この場合、被処理物１００と同じ材料から凸部１ｃを形成するようにすることができる。
また、前述した寸法Ｌ３と、寸法Ｌ４とがなるべく小さくなるようにすることが好ましい。すなわち、凸部１ｃにより凹部１００ａが埋められるようにすることが好ましい。

【0023】

この様に、凸部１ｃは、被処理物１００の載置側に設けられた凹部１００ａの内部に入ることで被処理物１００の温度の面内分布および被処理物１００が載置された領域における合成静電容量の面内分布の少なくともいずれかを制御する。
この場合、凸部１ｃは、温度の面内分布および合成静電容量の面内分布の少なくともいずれかの均一化を図るように制御するものとすることができる。

【0024】

また、凸部１ｃは、載置部１の熱伝導率と同じ熱伝導率、および被処理物１００の誘電率と同じ誘電率の少なくともいずれかを有するものとすることができる。
また、被処理物１００と凸部１ｃとの間の寸法Ｌ３は、凸部１ｂに支持されることで形成された被処理物１００と載置部１との間の寸法Ｌ１と同じとなるようにすることができる。

【0025】

図５（ａ）、（ｂ）は、凸部１ｃを設けた場合の効果を例示するための模式グラフ図である。
なお、図５（ａ）は被処理物１００の周縁部分の温度上昇と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分の温度上昇とを例示するための模式グラフ図である。
また、図５（ａ）中のＡ１は被処理物１００の周縁部分の温度上昇を表し、Ｂ１は被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分の温度上昇を表している。
図５（ｂ）は凹部１００ａが設けられた被処理物１００における合成静電容量の面内分布を例示するための模式グラフ図である。

【0026】

凸部１ｃを設けるようにすれば、被処理物１００の周縁部分と、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分とにおいて輻射による熱伝導を同程度とすることができる。そのため、図５（ａ）に示すように、温度が上昇するまでの時間と到達温度とを同程度とすることができる。この際、本体部１ａの熱伝導に関する条件と、凸部１ｃの熱伝導に関する条件とが同程度となるようにすれば、温度が上昇するまでの時間の差と、到達温度の差とをさらに小さくすることができる。
また、熱伝導が主に輻射により行われることを考慮すれば隙間の寸法がなるべく小さくなるようにすることが好ましい。例えば、隙間の寸法が０．５ｍｍ以下となるようにすれば、温度が上昇するまでの時間の差と、到達温度の差とをさらに小さくすることができる。

【0027】

また、凸部１ｃを設けるようにすれば、図５（ｂ）に示すように、プラズマ処理が行われる被処理物１００の見かけ上の静電容量の面内分布が均一となるようにすることができる。そのため、後述するプラズマＰを発生させる領域において均一なプラズマを発生させることができるので、均一な処理を行うことができる。
この際、被処理物１００の静電容量に関する条件と、凸部１ｃの静電容量に関する条件とが同程度となるようにすれば（例えば、被処理物１００と同程度の誘電率を有する材料から凸部１ｃを形成したり、被処理物１００と同じ材料から凸部１ｃを形成したりすれば）、見かけ上の静電容量の面内分布がより均一となるので、均一なプラズマを発生させることがさらに容易となる。そのため、さらに均一な処理を行うことができる。

【0028】

ところが、被処理物１００の寸法や、載置部１の寸法には誤差がある。そのため、前述した寸法Ｌ１、寸法Ｌ３、および寸法Ｌ４が所望の一定の寸法にはならないことになる。
また、複数の被処理物１００を、それぞれ複数の載置部１に載置して処理を行う場合は、被処理物１００と載置部１との組み合わせにより寸法の誤差の大きさが変わり、寸法Ｌ１、寸法Ｌ３、および寸法Ｌ４がばらつくことになる。
そして、これらの寸法がばらつくと、前述した温度と合成静電容量がばらつき、ひいては複数の被処理物１００間におけるそれぞれのエッチングレートがばらつくことになる。 この場合、寸法誤差の影響は、複数の被処理物１００間におけるそれぞれの合成静電容量のばらつきに大きな影響を与える。そして、合成静電容量のばらつきは、複数の被処理物１００間におけるそれぞれのエッチングレートのばらつきに大きな影響を与える。

【0029】

図６は、合成静電容量とエッチングレートとの関係を例示するためのグラフ図である。
なお、図６に例示をするエッチングレートは、石英をエッチングする際のエッチングレートである。
図６に示すように、合成静電容量の僅かな変化は、エッチングレートの比較的大きな変化となる。
すなわち、被処理物１００の寸法や、載置部１の寸法に誤差があると、誤差の大きさに応じてエッチングレートが変化することになる。

【0030】

図７は、被処理物１００および載置部１の寸法と、合成静電容量との関係を例示するための模式図である。
図７に示すように、被処理物１００の厚み寸法をＴ１、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分における被処理物１００の厚み寸法をＴ２、凸部１ｂの上面と凸部１ｃの上面との間の寸法をＴ３とする。
また、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分における静電容量をＣ１、被処理物１００の凹部１００ａと凸部１ｃとの間の隙間の静電容量をＣ２、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた領域における合成静電容量をＣとする。
また、真空の誘電率をε_０、被処理物１００の材料の比誘電率をε_１、被処理物１００の凹部１００ａが設けられた部分における被処理領域（エッチング処理を行う対象領域）の面積をＳとする。

【0031】

すると、静電容量Ｃ１は以下の（１）式により表すことができる。
Ｃ１＝（ε_０×ε_１×Ｓ）／Ｔ２ ・・・（１）
また、静電容量Ｃ２は以下の（２）式により表すことができる。
Ｃ２＝（ε_０×Ｓ）／（Ｔ１−Ｔ２−Ｔ３） ・・・（２）
また、合成静電容量Ｃと、静電容量Ｃ１および静電容量Ｃ２との関係は以下の（３）式で表すことができる。
１／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２ ・・・（３）
ここで、寸法Ｔ１〜Ｔ３および面積Ｓは、誤差も含めて予め測定することができる。
また、比誘電率ε_１は、被処理物１００の材料により知ることができる。
そのため、（１）式〜（３）式を用いて被処理領域（エッチング処理を行う対象領域）における合成静電容量Ｃを求めることができる。
そして、図６に例示をしたような合成静電容量とエッチングレートとの関係を予め求めておけば、求められた合成静電容量に基づいてエッチングレートを知ることができる。
すなわち、被処理物１００の寸法や、載置部１の寸法に誤差があるとしても、実際にエッチング処理を施す被処理物１００のエッチングレートを知ることができる。
なお、載置部１が誘電体から形成されている場合には、載置部１の静電容量を考慮して合成静電容量を算出することができる。
この場合、（「載置部１の材料の比誘電率」×「真空の誘電率」×「Ｓ」）／「凸部１ｃと本体部１ａの厚み寸法の合計」によって算出された静電容量を、Ｃαとし、合成静電容量Ｃを以下の（４）式で算出することができる。
１／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２＋１／Ｃα ・・・（４）

【0032】

実際にエッチング処理を施す被処理物１００のエッチングレートが分かれば、プラズマ処理におけるプロセス条件を制御することで、被処理物１００毎に適切なエッチング処理を施すことができる。
例えば、エッチング時間やバイアスパワーを制御することで、被処理物１００毎に適切なエッチング処理を施すことができる。

【0033】

図８は、エッチング時間と合成静電容量との関係を例示するためのグラフ図である。
なお、図８は、石英を６０ｎｍエッチングする際のエッチング時間と合成静電容量との関係を例示するためのグラフ図である。
前述したように、求められた合成静電容量に基づいて、実際にエッチング処理を施す被処理物１００のエッチングレートが分かる。そのため、エッチングレートとエッチング寸法とからエッチング時間を求めることができる。
すなわち、図６に例示をした合成静電容量とエッチングレートとの関係と、エッチング寸法とから、図８に例示をしたエッチング時間と合成静電容量との関係を求めることができる。

【0034】

この様にプラズマ処理におけるプロセス条件と、合成静電容量との関係を予め求めることができる。
そのため、実際にエッチング処理を施す被処理物１００の寸法や載置部１の寸法を測定し、測定された寸法と被処理物１００の材料の誘電率とから合成静電容量を求め、求められた合成静電容量に基づいて適切なプロセス条件を知ることができる。
なお、プラズマ処理におけるプロセス条件は、例えば、エッチング時間や、バイアスパワーなどとすることができる。

【0035】

図９は、他の実施形態に係る載置部１１を例示するための模式断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）に例示をした被処理物１００は載置側に凹部１００ａが設けられた場合であるが、図９に例示をする被処理物１１０は載置側に凹部１１０ａが設けられるとともに載置側の反対側に凸部１１０ｂが設けられている。
この様に凹部１１０ａの他に凸部１１０ｂが設けられていても被処理物１１０の熱伝導に関する条件は余り変わらないので、到達温度に対する影響は小さい。そのため、凸部１１０ｂが設けられていても温度の面内分布に対する影響は小さい。

【0036】

しかしながら、凸部１１０ｂが設けられていると合成静電容量の面内分布に対する影響が大きくなるおそれがある。
そのため、本実施の形態に係る載置部１１は、凸部１１０ｂに対応する位置に凹部１１ａを有している。この様にすれば、被処理物１１０が載置された領域における合成静電容量の面内分布の均一化を図ることができる。すなわち、凸部１１０ｂが設けられることで部分的に増加した静電容量を減少させるために凹部１１ａを設けている。この場合、載置部１１は、載置部１に凹部１１ａを設けたものとすることができる。

【0037】

本実施の形態に係る載置部１１の場合も前述した載置部１の場合と同様にして、寸法誤差に起因する複数の被処理物１１０間におけるそれぞれのエッチングレートのばらつきを抑制することができる。
例えば、実際にエッチング処理を施す被処理物１１０の領域における厚み寸法や、被処理物１１０と載置部１１のとの間の厚み方向の寸法を測定し、測定されたこれらの寸法と被処理物１１０の材料の誘電率とから合成静電容量を求め、求められた合成静電容量に基づいて適切なプロセス条件を求める。そして、求められたプロセス条件を用いて、被処理物１１０にエッチング処理を施すことで、複数の被処理物１１０間におけるそれぞれのエッチングレートのばらつきを抑制することができる。

【0038】

図１０は、他の実施形態に係る載置部２１を例示するための模式断面図である。
図１０に示すように、被処理物１２０が平板状の場合には、載置部２１に凸部１ｃを設ける必要はない。すなわち、載置部２１に凸部１ｃを設けて、温度の面内分布や合成静電容量の面内分布に関する条件を制御する必要はない。
そのため、図１０に示すように、載置部２１は、被処理物１２０を支持する凸部１ｂが設けられたものとすればよい。

【0039】

しかしながら、この様な場合であっても寸法誤差（例えば、凸部１ｂの高さ寸法の誤差）に起因するエッチングレートのばらつきが発生する。
本実施の形態に係る載置部２１の場合も前述した載置部１の場合と同様にして、寸法誤差に起因するエッチングレートのばらつきを抑制することができる。
例えば、実際にエッチング処理を施す被処理物１２０の寸法や載置部２１の寸法を測定し、測定された寸法と被処理物１２０の材料の誘電率とから被処理領域（エッチング処理を行う対象領域）における合成静電容量を求め、求められた合成静電容量に基づいて適切なプロセス条件を求める。そして、求められたプロセス条件を用いて、被処理物１２０にエッチング処理を施すことで、複数の被処理物１２０間におけるそれぞれのエッチングレートのばらつきを抑制することができる。

【0040】

次に、本実施の形態に係るプラズマ処理装置について例示をする。
図１１は、プラズマ処理装置３０を例示するための模式図である。
図１１に例示をするプラズマ処理装置３０は、一般に「ＳＷＰ（Surface Wave Plasma：表面波プラズマ）装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマ処理装置である。すなわち、マイクロ波により励起、発生させたプラズマを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置の一例である。

【0041】

図１１に示すように、プラズマ処理装置３０は、プラズマ発生部３１、処理容器３２、マイクロ波発生部３３、ガス供給部３７、減圧部３８、制御部５０、格納部５１、演算部５２などを備えている。
プラズマ発生部３１は、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波（電磁エネルギー）を供給することでプラズマＰを発生させる。
プラズマ発生部３１には、透過窓３４、導入導波管３５が設けられている。透過窓３４は平板状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料からなる。透過窓３４は、処理容器３２の上端に気密となるようにして設けられている。

【0042】

処理容器３２の外側であって、透過窓３４の上面には導入導波管３５が設けられている。導入導波管３５は、マイクロ波発生部３３から放射されたマイクロ波Ｍを伝播させて、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波Ｍを導入する。
導入導波管３５と透過窓３４との接続部分には、スロット３６が設けられている。スロット３６は、導入導波管３５の内部を導波されてきたマイクロ波Ｍを透過窓３４に向けて放射するためのものである。

【0043】

導入導波管３５の一端には、マイクロ波発生部３３が設けられている。マイクロ波発生部３３は、所定周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管３５に向けて放射することができるようになっている。
処理容器３２の側壁上部には、流量制御部（Mass Flow Controller：ＭＦＣ）３７ａを介してガス供給部３７が接続されている。そして、ガス供給部３７から流量制御部３７ａを介して処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧを供給することができるようになっている。

【0044】

処理容器３２は、有底の略円筒形状を呈し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能とされている。また、その内部には、例えば、前述した載置部１が設けられている。なお載置部１は、処理容器内に搬入されて処理容器３２内に設置されるものであってもよい。また、載置部１は、図示しない台座の上に固定または着脱自在に設けられていてもよい。 処理容器３２の底面には、圧力制御部（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）３８ａを介してターボ分子ポンプ（turbomolecular pump：ＴＭＰ）などの減圧部３８が接続されている。減圧部３８は、処理容器３２の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部３８ａは、処理容器３２の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器３２の内圧が所定の圧力となるように制御する。

【0045】

制御部５０は、プラズマ処理装置３０に設けられた各要素の動作を制御する。
例えば、制御部５０は、マイクロ波発生部３３を制御して、プラズマＰの発生と停止を制御する。
この際、制御部５０は、マイクロ波発生部３３を制御して、エッチング時間を制御することができる。

【0046】

格納部５１は、載置部１の寸法に関する情報と、被処理物１００の寸法と材料に関する情報を格納する。また、格納部５１は、予め求められたプラズマ処理におけるプロセス条件と、合成静電容量との関係に関する情報を格納する。
なお、プラズマ処理におけるプロセス条件と、合成静電容量との関係は、予め実験やシミュレーションなどを行うことで求めることができる。
格納部５１に格納される情報は、通信手段、記憶媒体、キーボードなどの入力手段などを介して入力される。
また、載置部１の寸法に関する情報と、被処理物１００の寸法と材料に関する情報を外部のデータベースなどから抽出するために、載置部１や被処理物１００の識別コードを認識する図示しない認識部（例えば、バーコードリーダなど）などを設けることもできる。

【0047】

演算部５２は、格納部５１に格納されている載置部１の寸法に関する情報と、被処理物１００の寸法と材料に関する情報とから、合成静電容量を演算する。
そして、演算部５２は、演算された合成静電容量と、格納部５１に格納されているプラズマ処理におけるプロセス条件と、合成静電容量との関係に関する情報とから適切なプロセス条件を演算する。
例えば、演算部５２は、演算された合成静電容量に基づいて、適切なエッチング時間を演算する。

【0048】

なお、載置部１または被処理物１００の寸法誤差が少なかったり、被処理物１００の材料が限られたものであったりする場合もある。
そのため、演算部５２は、載置部１の寸法に関する情報、および被処理物１００の寸法に関する情報の少なくともいずれかとから合成静電容量を演算し、演算された合成静電容量に基づいて、プラズマ処理におけるプロセス条件を演算するようにすることができる。

【0049】

プラズマ処理を行う際には、処理容器３２内が減圧部３８により所定圧力まで減圧され、ガス供給部３７から所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ_４など）が処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。一方、マイクロ波発生部３３から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管３５内に放射され、スロット３６を介して透過窓３４に向けて放射される。透過窓３４に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、透過窓３４の表面を伝搬して、処理容器３２内に放射される。このようにして処理容器３２内に放射されたマイクロ波ＭのエネルギーによりプラズマＰが発生し、発生したプラズマＰ中において、プロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。そして、この生成されたプラズマ生成物により被処理物１００の表面がエッチング処理される。
この際、演算部５２により演算されたプロセス条件に基づいて、エッチング処理が行われる。
例えば、演算部５２により演算されたエッチング時間に基づいて、エッチング処理が行われる。

【0050】

本実施の形態によれば、凸部１ｃを有する載置部１を設けているので、凹部１００ａを有する被処理物１００をプラズマ処理する場合であっても、被処理物１００の温度および合成静電容量が均一となるようにすることができる。
そのため、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。

【0051】

またさらに、載置部１の寸法の関する情報と、被処理物１００の寸法と材料に関する情報とから適切なプロセス条件を求めることができる。
そのため、載置部１の寸法や被処理物１００の寸法に誤差があったとしても、複数の被処理物１００間におけるそれぞれのプラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。

【0052】

図１２は、他の実施形態に係るプラズマ処理装置４０を例示するための模式断面図である。
図１２に例示をするプラズマ処理装置４０は、一般に「平行平板型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置」と呼ばれる容量結合型プラズマ（Capacitively Coupled Plasma：CCP）処理装置である。すなわち、平行平板電極に高周波電力を印加することで発生させたプラズマを用いてプロセスガスＧからプラズマ生成物を生成し、被処理物の処理を行うプラズマ処理装置の一例である。

【0053】

図１２に示すように、プラズマ処理装置４０は、ガス供給部３７、減圧部３８、処理容器４２、プラズマ発生部４３、電源部４４、制御部５０、格納部５１、演算部５２などを備えている。

【0054】

処理容器４２は、両端が閉塞された略円筒形状を呈し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能となっている。
処理容器４２の内部にはプラズマＰを発生させるプラズマ発生部４３が設けられている。
プラズマ発生部４３は、プラズマＰを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマＰを発生させる。
プラズマ発生部４３には、下部電極４８、上部電極４９が設けられている。
下部電極４８は、例えば、前述した載置部１とすることができる。
なお、下部電極４８を載置部１とせずに、下部電極４８の上にさらに載置部１を固定または着脱自在に設けてもよい。その場合、載置部１は、処理容器内に搬入されて下部電極４８上に設置されるものであってもよい。
上部電極４９は、下部電極４８に対向させるようにして設けられている。
下部電極４８にはブロッキングコンデンサ４６を介して電源４５が接続され、上部電極４９は接地されている。そのため、プラズマ発生部４３は、プラズマＰを発生させる領域に電磁エネルギーを供給することでプラズマＰを発生させることができる。

【0055】

電源部４４には、電源４５、ブロッキングコンデンサ４６が設けられている。
電源４５は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力を下部電極４８に印加する。ブロッキングコンデンサ４６は、プラズマＰの中で発生し下部電極４８に到達した電子の移動を阻止するために設けられている。

【0056】

プラズマ処理を行う際には、処理容器４２内が圧力制御部３８ａを介して減圧部３８により所定圧力まで減圧され、ガス供給部３７から流量制御部３７ａを介して所定量のプロセスガスＧ（例えば、ＣＦ_４など）が処理容器４２内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。一方、電源部４４より１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の高周波電力が下部電極４８に印加される。すると、下部電極４８と上部電極４９とが平行平板電極を構成するため、電極間に放電が起こりプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰによりプロセスガスＧが励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。この生成されたプラズマ生成物により被処理物１００の表面がエッチング処理される。
この際、演算部５２により演算されたプロセス条件に基づいて、エッチング処理が行われる。
例えば、演算部５２により演算されたエッチング時間やバイアスパワーに基づいて、エッチング処理が行われる。

【0057】

本実施の形態によれば、凸部１ｃを有する載置部１を設けているので、凹部１００ａを有する被処理物１００をプラズマ処理する場合であっても、被処理物１００の温度および合成静電容量が均一となるようにすることができる。
そのため、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。

【0058】

またさらに、載置部１の寸法の関する情報と、被処理物１００の寸法と材料に関する情報とから適切なプロセス条件を求めることができる。
そのため、載置部１の寸法や被処理物１００の寸法に誤差があったとしても、プラズマ処理の面内均一性を向上させることができる。

【0059】

なお、マイクロ波励起型プラズマ処理装置、容量結合型プラズマ処理装置を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、誘導結合型プラズマ処理装置、二周波プラズマ処理装置などの各種のプラズマ処理装置に広く適用させることができる。
また、載置側に凹部１００ａが設けられた被処理物としては、周縁部にリブが設けられた半導体ウェーハ、フォトマスク、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)分野や光学分野における部品などを例示することができる。ただし、これらに限定されるわけではなくプラズマ処理が行われるものであればよい。

【0060】

以上に説明したように、本実施の形態に係るプラズマ処理方法は、以下の工程を備えている。
載置部の寸法に関する情報、および被処理物の寸法に関する情報の少なくともいずれかとから合成静電容量を求め、求められた合成静電容量に基づいて、プラズマ処理におけるプロセス条件を求める工程。
求められたプロセス条件に基づいて、プラズマ処理を行う工程。
この場合、プロセス条件を求める工程において、求められた合成静電容量と、予め求められた合成静電容量とプロセス条件との関係と、からプラズマ処理におけるプロセス条件を求めるようにすることができる。
また、プロセス条件は、エッチング時間およびバイアスパワーの少なくともいずれかとすることができる。
そして、プラズマ処理を行う工程において、求められたプロセス条件に基づいて、プラズマを制御するようにすることができる。

【0061】

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
例えば、被処理物１００の載置側の中央部分に凹部１００ａが設けられる場合を例示したが、凹部の形状、大きさ、配置は適宜変更することができる。
図１３は、他の実施形態に係る凹部の配置を例示するための模式断面図である。
図１３に示すように、被処理物２００の載置側の周縁部分に凹部２００ａが設けられるようにしてもよい。この様な場合にも、前述した場合と同様にして凸部１ｃを設けることで前述した効果を享受することができる。
すなわち、凸部１ｃは、被処理物２００を載置した際に凹部２００ａが位置する領域に対応して設けられ、被処理物２００を載置した際に凹部２００ａの内部に入り込むことができるようになっている。
この様に被処理物の載置側に設けられた凹部の形状、大きさ、配置などに応じて凸部１ｃの形状、大きさ、配置などを適宜変更するようにすればよい。

【0062】

また、前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0063】

１ 載置部、１ａ 本体部、１ｂ 凸部、１ｃ 凸部、１１ 載置部、１１ａ 凹部、２１ 載置部、３０ プラズマ処理装置、３１ プラズマ発生部、３２ 処理容器、３３ マイクロ波発生部、３７ ガス供給部、３８ 減圧部、４０ プラズマ処理装置、４２ 処理容器、４３ プラズマ発生部、４４ 電源部、５０ 制御部、５１ 格納部、５２ 演算部、１００ 被処理物、１００ａ 凹部、１１０ 被処理物、１１０ａ 凹部、１１０ｂ 凸部、１２０ 被処理物

【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】