特許 7604111 プラズマ処理装置

(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】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241216BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20241216BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/205

H01L21/68 R

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020068771

(22)【出願日】2020-04-07

(65)【公開番号】P2021166237

(43)【公開日】2021-10-14

【審査請求日】2023-04-07

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】田中 優貴

(72)【発明者】

【氏名】一野 貴雅

【審査官】小▲高▼ 孔頌

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－１５０１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００８８６５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１１５８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０８６３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１８８０２１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室と、この処理室内に配置され上面に前記プラズマを用いた処理対象のウエハが載置されて保持される試料台と、この試料台の上面に配置され内側に前記ウエハを静電吸着させる直流電力が供給される複数の膜状の静電吸着電極を有する誘電体膜と、この誘電体膜の下方の前記試料台の内部に配置され高周波電力が供給される電極と、前記誘電体膜の上面に開口を有して内側に前記ウエハを当該上面から上方に押し上げて先端で保持するピンが収納された複数の貫通孔と、前記誘電体膜上面に配置され、前記複数の貫通孔の開口を含む内側を囲んで当該誘電体膜上面の外周縁に配置されたリング状の第１の凸部及びこのリング状の第１の凸部の内側の複数の前記貫通孔各々の周囲を囲んで配置されたリング状の第２の凸部とを備え、
前記第１、第２の凸部の上面が前記ウエハが載せられて静電吸着された状態で当該ウエハの裏面と当接する吸着面を構成するものであって、前記第１または第２の凸部の吸着面の温度に応じて前記高周波電力の振幅の大きさＶｐｐおよび当該高周波電力による前記ウエハの自己バイアス電圧Ｖｄｃを用いて、前記静電吸着電極の電圧と前記自己バイアス電圧Ｖｄｃとの差を算出して、当該差を用いて得られた前記静電吸着電極の電圧の目標値となるように前記静電吸着電極に供給される前記直流電力を調節する制御装置とを備えたプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記制御装置が、前記第１または第２の凸部の吸着面のうち上方から見た投影面が前記複数の静電吸着電極各々と重なる面積の割合に応じて検出された当該吸着面の温度に応じて前記静電吸着電極に供給される前記直流電力を調節する請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記制御装置が、検出された当該吸着面の温度に比例して変化する前記静電吸着電極と前記ウエハとの間の電位差に基づいて、前記ウエハを静電吸着する静電気力を許容範囲内の値となるように、前記静電吸着電極に供給される前記直流電力を調節する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記試料台内部の前記複数の静電吸着電極各々の上方から見た投影面内の箇所に配置された複数の温度センサを備え、前記制御装置が、これら温度センサ各々からの出力から検出された温度を前記複数の静電吸着電極各々と重なる前記吸着面の面積の割合に応じて重み付けして当該吸着面の温度を算出した結果に応じて前記静電吸着電極に供給される前記直流電力を調節する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

真空容器内部の処理室内にウエハを配置して当該処理室内にプラズマを形成してウエハを処理するプラズマ処理装置に係り、特に、ウエハを静電吸着して試料台上の保持し、試料台の温度を異なる温度に調節しつつウエハを処理するプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

上記のようなプラズマ処理装置の例としては、特開２０１０－０１０２３６号公報（特許文献１）に開示のものが知られていた。本従来技術は、真空容器内部の処理室内に配置された試料台の電極に供給される高周波バイアス電力のＶｐｐを監視して、そのＶｐｐ値からウエハ電位（Ｖｄｃ）を自己バイアス電圧算出手段を用いて算出し、そのＶｄｃと、当該ＶｄｃとＥＳＣ電圧との電位差であるＶｃｈｕｃｋとを比較して、その大小に応じてＥＳＣ電源から出力するＥＳＣ電圧を、Ｖｅｓｃ^＋＝Ｖｄｃ＋ＶｃｈｕｃｋとＶｅｓｃ^－＝Ｖｄｃ－Ｖｃｈｕｃｋとの間で切り替える制御することで、異常放電の生起を抑制して、好適な吸着力を得ることができるものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－０１０２３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術では、次の点について考慮が不十分であったため問題が生じていた。

【0005】

すなわち、上記従来技術では、Ｖｐｐに応じて設定した吸着電圧からＥＳＣ電源から出力するＥＳＣ電圧を設定していた。ところが、JRタイプの電極では、温度によってJR膜の抵抗が変化するため、吸着電圧が一定であっても膜を流れる電流が温度によって変化する。吸着力は流れる電流によって変化する。すなわち、高温時には抵抗値が小さくなることで、電流値が大きくなり、吸着力過多による脱着エラー、ウエハ割れが発生する可能性がある。また、低温時には、逆に吸着力不足によるウエハ吸着不良が発生する虞がある。

【0006】

このため、従来の技術では、デバイスを製造するためのウエハの処理の歩留まりが損なわれ、処理の効率が低下してしまうという問題が生じていた。このような点について、上記従来技術では考慮されていなかった。

【0007】

本発明の目的は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在る。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的は、真空容器内部に配置され内側でプラズマが形成される処理室と、この処理室内に配置され上面に前記プラズマを用いた処理対象のウエハが載置されて保持される試料台と、この試料台の上面に配置され内側に前記ウエハを静電吸着させる直流電力が供給される複数の膜状の静電吸着電極を有する誘電体膜と、この誘電体膜の下方の前記試料台の内部に配置され高周波電力が供給される電極と、前記誘電体膜の上面に開口を有して内側に前記ウエハを当該上面から上方に押し上げて先端で保持するピンが収納された複数の貫通孔と、前記誘電体膜上面に配置され、前記複数の貫通孔の開口を含む内側を囲んで当該誘電体膜上面の外周縁に配置されたリング状の第１の凸部及びこのリング状の第１の凸部の内側の複数の前記貫通孔各々の周囲を囲んで配置されたリング状の第２の凸部とを備え、前記第１、第２の凸部の上面が前記ウエハが載せられて静電吸着された状態で当該ウエハの裏面と当接する吸着面を構成するものであって、前記第１または第２の凸部の吸着面の温度に応じて前記高周波電力の振幅の大きさＶｐｐおよび当該高周波電力による前記ウエハの自己バイアス電圧Ｖｄｃを用いて、前記静電吸着電極の電圧と前記自己バイアス電圧Ｖｄｃとの差を算出して、当該差を用いて得られた前記静電吸着電極の電圧の目標値となるように前記静電吸着電極に供給される前記直流電力を調節する制御装置とを備えたことにより達成される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、吸着力の過多によるウエハが割れたり吸着力の不足によりウエハが剥がれたりするウエハの吸着不良が抑制され、ウエハの処理の歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体の較正の概略を模式的に示す縦断面図である。

【図2】図１に示す実施例の試料台の主要部の構成の概略を模式的に説明する縦断面図である。

【図3】図１に示す実施例の試料台の誘電体膜の上面の構成を模式的に示す上面図である。

【図4】図１に示す実施例の試料台の誘電体膜の上面の構成を模式的に示す上面図である。

【図5】図１に示す実施例の試料台の誘電体膜の上面の構成を模式的に示す上面図である。

【図6】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置においてＥＳＣ電圧を設定する流れを示すフローチャートである。

【図7】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置が実施するエッチング処理中の時間の経過に伴う温度及びＥＳＣ電圧の変化の例を模式的に示すグラフである。

【図8】図１に示す本実施例に係るプラズマ処理装置の試料台に供給される静電吸着用電源から出力される直流電圧、高周波バイアス電圧および静電吸着電圧の関係を模式的に示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施の形態を以下図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0012】

本発明の実施例を図１乃至８を用いて説明する。図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体の較正の概略を模式的に示す縦断面図である。本実施例のプラズマ処理装置１００は、真空容器１１６内部に配置されプラズマが内部で形成される空間である処理室１０５内に配置されたウエハ１１３上面に予め形成されたマスク層及びその下方の処理対象の膜層を含む膜構造の当該処理対象の膜層をエッチング処理するエッチング処理装置である。

【0013】

プラズマ処理装置１００は、処理室１０５内にプラズマ１０６を発生させるために当該処理室１０５に供給される高周波電界を形成するプラズマ生成用高周波電源１０１と、処理室１０５内に配置されその上面上にウエハ１１３が載せられてこれを保持する試料台１０９とを備えている。試料台１０９の内部には、処理中にプラズマとの間で電位差を有するバイアス電位をウエハ１１３上面上方に形成するための高周波バイアス電力が生成されるバイアス用高周波電源１１０と電気的に接続された金属製の円板または円筒形状を有した電極１０８が配置され、電極１０８の上部に配置され中央部上面が上方に高くされた円筒形の凸部の上面には、当該上面を覆って酸化アルミニウムや酸化イットリウム等のセラミクス材料から構成された誘電体製の皮膜である誘電体膜１２０が配置されている。

【0014】

誘電体膜１２０内部には、直流電源１１１と電気的に接続され供給された直流電力により誘電体膜１２０上面上方に載せられたウエハ１１３を当該上面に対して誘引して吸着し保持するための静電気力を形成する複数の膜状の電極と、別の直流電源と接続され供給された直流電力によって発熱してウエハ１１３を加熱する複数の膜状のヒータ用電極が配置されている。これらの誘電体膜１２０内部に配置された膜状の電極については図２を用いて後述する。本図では、１つの膜状の電極１２１として示されている。

【0015】

さらに、本実施例では、試料台１０９に接続され高周波バイアス電源１１０から供給された高周波バイアス電力の振幅（ピークトゥピーク）の値を検知するするＶｐｐモニタ１１２と、Ｖｐｐモニタから出力された電極１０８に供給された高周波バイアス電力のピークトゥピークを示す信号値を用いてウエハ１１３の自己バイアス電圧を算出する自己バイアス電圧算出器１１４と、自己バイアス電圧算出器１１４からの出力信号を受信してこれが示す自己バイアス電圧に基づいて直流電源１１１が出力する直流電圧の大きさを調節する制御装置１１５が備えられている。なお、自己バイアス電圧算出器１１４は制御装置１１５の内部の回路であっても良い。

【0016】

なお、本実施例の試料台１０９の上方の処理室１０５の内側壁に沿って、接地箇所と電気的に接続された円筒形またはリング形状のアース電極１０７が配置されて、プラズマ１０６あるいは高周波バイアス電力が供給される電極１０８に対する接地電極として、これらの電位を安定させる機能を有している。さらに、円筒形を有した処理室１０５の周囲を囲む真空容器１１６の側壁の上端上方には当該上端上にＯリング等のシール手段を挟んで載せられた酸化アルミニウム等のセラミクス製の円板状の窓部材１０４と、窓部材１０４の上方の真空容器１１６の外側で同心または螺旋状に巻かれて配置されプラズマ生成用高周波電源１０１からの高周波電力が供給されて窓部材１０４下方の処理室１０５上部に誘導磁界を形成する誘導コイル１０３とが備えられている。さらに、誘導コイル１０３と高周波電源１０１との間を電気的に接続するケーブル等の給電経路上には整合器１０２が配置されている。

【0017】

さらにまた、図示されていないが、真空容器１１６は、処理室１０５内に誘導コイル１０３からの誘導磁界によりプラズマ１０６が形成される処理用のガスを処理室１０５内に供給する処理用ガス供給路が接続されている。処理用ガス供給路は、真空容器１１６の円筒形上端部に連結され、当該供給路内部を通って供給された処理用ガスは、窓部材１０４の下方の処理室１０５内に配置され当該処理室１０５の天面を構成する図示しない石英等のセラミクス材料から構成された円板状のシャワープレートと窓部材１０４との間の隙間に供給されて内部で拡散した後、シャワープレート中央部に配置された複数の貫通孔から処理室１０５内に下向きに導入される。

【0018】

図２に、本実施例のプラズマ処理装置１００の試料台１０９の金属製の円板形状の基材であって高周波バイアス電力が供給される電極１０８とその上面上に配置された誘電体膜１２０の構成の概略を説明する。図２は、図１に示す実施例の試料台の主要部の構成の概略を模式的に説明する縦断面図である。

【0019】

本図において、試料台１０９の基材である金属製の電極１０８の上部に配置された誘電体膜１２０は、電極１０８の上部の中央部に配置された凸部の上面を覆って配置され、内部に上下方向に２つの層をなす膜状の電極１２１が備えられている。下層の膜状の電極は、上方から見て凸部または誘電体膜１２０の上面の複数の領域（ゾーン）を占めるヒータ電極２０２であって、本実施例では後述の通り、誘電体膜１２０の中心を含む中央の円形の領域とその外周側でこれを囲んで当該中心について同心状に配置された複数個のリング状の領域内で各領域を実質的に占有するようい配置され、さらに、リング状の領域は上記中心周りに複数（本例では３つ以上）の円弧状の小領域に分けられて各小領域を占めてヒータ電極２０２が配置されている。すなわち、本実施例のヒータ電極は誘電体膜１２０内で、中央部の円形のゾーンとその周囲の円弧状の複数のゾーン内に、実質的にこれらと同じ面積を占めて、電極１０８の凸部上面の全体を覆って配置されている。

【0020】

一方、膜状の電極１２１の上層のものは、上方から見て誘電体膜１２０の中心を含む円形の領域とその外周側でこれを当該中心に対して同心状に囲む少なくとも１つのリング状の領域とを占有する静電吸着用のＥＳＣ電極２０１である。後述の通り、本例の試料台１０９または中心からの半径方向について、隣接する２つのＥＳＣ電極同士の分離された箇所も、当該中心についての特定の同じ半径位置上に位置して、同心状に分離されており、その分離の位置は、ヒータ電極２０２が配置された隣接する２つのリング状の領域同士が、中心についての特定の同じ半径位置で同心状に分離されて分離されている箇所に重なっており、上方から見て一方が他方のものの投影された領域を含んでいる。

【0021】

本実施例の複数のＥＳＣ電極２０１の各々には直流電源１１１が接続され、制御装置１１５からの指令信号に応じて定められた電圧が印加され、これらに応じた極性が付与される。これら電圧に応じた極性に対応して上方のウエハ１１３内の各電極の上方の領域に電荷が集積されて静電気力が生起される。本例の複数のＥＳＣ電極２０１は、正または負の極性の何れかが付与され相互に正極、負極の電極の対が構成される、所謂双極型を構成する。これら正、負の各々の極性が付与されるＥＳＣ電極２０１同士の面積の和は、同値またはこれと見做せる程度に近似する値を有する形状にされる。

【0022】

さらに、本実施例の試料台１０９は、電極１０８の内部であって、上方から見て誘電体膜１２０内のヒータ電極２０２が配置された領域またはゾーンの投影された領域内の各々に電極１０８の温度を検知する複数の温度センサ２０３が配置されている。なお、電極１０８または試料台１０９の温度は、当該ヒータ電極２０２の発熱と共に電極１０８内部で温度センサ２０３の温度を検知する先端部より下方の位置に、試料台１０９の上下方向の中心軸周りに同心または螺旋状に配置された冷媒流路２０４を有して、内部を循環して流れる所定の温度に調節された冷媒によっても調節される。

【0023】

本例では、各ゾーン内のヒータ電極２０２各々に対応する１つの温度センサ２０３が下方に配置されていても良い。また、本実施例に示すように、円形またはリング状の各領域に対応する温度センサが当該領域の投影される範囲内の箇所に１つ配置されていても良い。

【0024】

誘電体膜１２０のＥＳＣ電極２０１の上方の上面は、最外周縁部に配置されて内側を囲むリング状凸部２０６とこの内側の誘電体膜１２０上部に配置された複数個の凸部２０７とを備えて、これらの凸部の上面が誘電体膜１２０上面に載せられて静電吸着されるウエハ１１３の裏面と当接してこれと相互に押し付け合う。このような誘電体膜１２０内部のＥＳＣ電極２０１に対して、直流電源１１１から直流電力が供給され特定の電位が付与されると、当該ＥＳＣ電極２０１内部の電荷に応じてウエハ１３３の裏面を含む部材内の分子または原子が分極して電荷が生起され、ＥＳＣ電極の上方の誘電体膜１２０の誘電体製の材料を挟んで静電気力が発生してウエハ１１３とＥＳＣ電極２０１との間に引き付け合う静電気力が発生して、結果としてウエハ１１３が所定の吸着力で誘電体膜１２０上に吸着される。

【0025】

一方、真空容器１１６の底部下方には、ターボ分子ポンプとロータリーポンプ等の粗引き用ポンプとを含む真空ポンプを有する排気装置が、当該底部と接続されて処理室１０５と真空容器１１６底部の排気開口を介して連通されて配置されている。真空ポンプが駆動されることで、処理室１０５内部の圧力がウエハ１１３を内部に含んだ状態で高い真空度に維持される。通常、ウエハ１１３の処理中の処理室１０５内の圧力は、処理用ガス供給路からの処理用ガス及び希釈ガスとの混合ガスの供給の流量または速度と、排気開口からの排気の流量または速度とのバランスにより、ウエハ１１３の処理に適した範囲内の値にされる。

【0026】

このようなプラズマ処理装置１００では、ウエハ１１３は、図示しない真空容器１１６の円筒形の側壁部材に予め形成され開口の内側をウエハ１１３が搬送されて、プラズマ処理装置１００内部の処理室１０５内に搬入またはこれから搬出されるウエハ１１３の通路であるゲートを通して、処理室１０５内の試料台１０９の誘電体膜１２０上面に載せられて、直流電源１１１から電力が誘電体膜１２０内部の膜状の電極に供給されて静電気力が生起されウエハ１１３が誘電体膜１２０上面に誘引されて吸着されて保持される。この状態で、図示しないガス通路を通してガス源からのＨｅガス等の熱伝達性の高いガスがウエハ１１３と誘電体膜１２０上面との間の隙間（以下、ギャップ、ｇａｐとも呼称する）に供給されて、電極１０８内に形成された冷媒流路内に循環して通流する冷媒とウエハ１１３との間の熱の伝達が促進される。

【0027】

この状態で処理室１０５内に処理用ガスが供給され、高周波電源１０１から供給された高周波電力により誘導コイル１０３が窓部材１０４またはシャワープレートの直ぐ下方の処理室１０５の上部に形成した誘導磁界によって形成された誘導電流と処理用ガスとの相互作用により、処理室１０５内部にプラズマ１０６が形成され、当該プラズマ１０６の粒子を用いてウエハ１１３上面の処理対象の膜層のエッチング処理が行われる。本実施例で実施される１つのウエハ１１３上の処理対象の膜層のエッチング処理は、後述のように、実施に好適な温度の範囲を含む処理の条件が異なる複数の工程（ステップ）を備え、前後のエッチング処理の工程の間にウエハ１１３またはこれを載せて保持する試料台１０９或いは誘電体膜１２０上面の温度を前の工程の条件から後の工程の条件に遷移させるための遷移ステップを備えている。

【0028】

エッチング処理が目標の残り膜厚さ或いは終点まで到達したことが図示しない終点検出器からの出力信号を受けた制御装置１１５により検出されると、当該制御装置１１５からの指令信号に応じてプラズマ１０６が消火され高周波バイアス電源１１０からの高周波バイアス電力の供給が停止される。この後、誘電体膜１２０上面上に静電吸着されたウエハ１１３の静電気または静電気力を解除する工程が実施されて、ウエハ１１３が試料台１０９内部に配置された図示しない複数（本例では３本）の貫通孔内に各々格納された複数のピンが駆動されて試料台１０９の電極１０８の内部から上方に移動した結果、これらのピン先端上に接して載せられたウエハ１１３が誘電体膜１２０上面上方に遊離して持ち上げられて保持される。

【0029】

この状態で、ウエハ１１３がプラズマ処理装置１００外部に搬出され、次に処理されるべき未処理のウエハ１１３が在る場合には未処理のウエハ１１３が上記と同様に処理室１０５内に搬入されて上記複数のピン上に載せられた後、ピンが駆動されて下降して再度試料台１０９内部に格納された結果、ウエハ１１３が誘電体膜１２０上面と接して載せられる。この後、上記と同様にして、ウエハ１１３が誘電体膜１２０上面上に吸着され保持されて、処理が開始される。

【0030】

次に処理されるべきウエハ１１３が無いことが制御装置１１５において判定された場合には、制御装置１１５からの指令信号に基づいて、プラズマ処理装置１００の半導体デバイスを製造するウエハ１１３のエッチング処理が停止される。

【0031】

誘電体膜１２０内に設けられている膜状の電極１２１のうちの静電吸着用の電極には、直流電源１１１からの電力により直流電圧が印加されて静電気力が生起されるようになっている。この直流電圧の値を静電吸着用の電源のＥＳＣ電圧（出力電圧）と呼ぶ。高周波バイアス電源１１０の出力が電極１０８に印加されることによって生じるウエハ１１３の平均電位を自己バイアス電圧（以下、Ｖｄｃ）と呼ぶ。通常、Ｖｄｃは負の直流電圧である。

【0032】

このとき電極１０８とウエハ１１３間の電位差、即ちＥＳＣ電圧とＶｄｃの差（Ｖｅｓｃ－Ｖｄｃ）が静電吸着電圧（以下、Ｖｃｈｕｃｋ）になる。Ｖｄｃはウエハ１１３にかかる高周波バイアス電力の振幅（ピークトゥピーク、Ｖｐｐ）の値に依存し、次式のような関係がある。

【0033】

α＝｜Ｖｄｃ／Ｖｐｐ｜≦０．５
ここで、αはプラズマ処理装置１００の構成に依存して変わる定数であり、一般的な半導体製造用のエッチング処理装置においては０.３から０.４５程度の値になる。また、本実施例ではＶｐｐはＶｐｐモニタ１１２からの出力を受けて自己バイアス電圧算出器１１４によって算出される。

【0034】

図８に、本実施例のＥＳＣ電圧、Ｖｄｃ，Ｖｐｐ及びＶｃｈｕｃｋの関係を示す。図８は、図１に示す本実施例に係るプラズマ処理装置の試料台に供給される静電吸着用電源から出力される直流電圧、高周波バイアス電圧および静電吸着電圧の関係を模式的に示すグラフである。

【0035】

本図において、Ｖｄｃは正の値であるＶｐｐの正の実数の係数α倍の大きさで負の値として現れる。また、Ｖｄｃの値に対して同じ絶対値の電圧値Ｖｃｈｕｃｋを生じるＥＳＣ電圧が正側と負側との２つ存在することが分かる。ここでＶｄｃに対して正側のＥＳＣ電圧をＶｅｓｃ＋と呼び、負側のＥＳＣ電圧をＶｅｓｃ－と呼ぶ。

【0036】

上記の通り、この場合のＥＳＣ電圧とＶｃｈｕｃｋおよびＶｄｃとの関係は次式で表される。

【0037】

Ｖｅｓｃ^＋ ＝ Ｖｄｃ ＋ Ｖｃｈｕｃｋ
Ｖｅｓｃ^－ ＝ Ｖｄｃ － Ｖｃｈｕｃｋ
ただしＶｄｃは負の値、Ｖｃｈｕｃｋは正の値である。

【0038】

ここで、Ｖｃｈｕｃｋが小さすぎる場合にはウエハ１１３が静電気力によって吸着されずに処理中に試料台１０９から遊離してしまう虞がある。一方、Ｖｃｈｕｃｋが過度に大きい場合には静電気による吸着力が強すぎてウエハ１１３が割れてしまったり、静電気力を解除する工程を実施しても静電気が残留して試料台１０９から脱離させられない状態となってしまったり、大きな力を欠けて剥がそうとしてウエハ１１３を損傷あるいは脱落させてしまたりする虞がある。そのため、ウエハ１１３を処理する効率を向上するためにはＶｃｈｕｃｋの値を適切な範囲に調節してウエハ１１３のはがれや損傷に問題が生じないようにする必要がある。

【0039】

また、プラズマ１０６が接触する処理室１０５の内壁での抵抗が高い場合、プラズマ１０６と内壁の間で異常放電が起きる問題がある。例えば、モノポール方式で正のＥＳＣ電圧を電極１０８に印加し、処理のためにプラズマ１０６を発生させるとプラズマに図１中の点線で示した微小なリーク電流Ｉが流れ込む。このとき処理室１０５の内壁の抵抗Ｒが高い場合にＶ＝ＩＲだけプラズマは正に帯電し、プラズマ電位は正になり、一定のレベルよりプラズマ電位が高くなると処理室内壁表面の絶縁体層の絶縁破壊に伴う異常放電が発生する。そして、異常放電に伴う異物の発生により、処理室１０５内部やウエハ１１３に汚染が生起するという問題が生じる虞がある。

【0040】

以下、図６を用いて、本実施例において制御装置１１５がＥＳＣ電圧を設定する動作の流れを説明する。図６は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置においてＥＳＣ電圧を設定する流れを示すフローチャートである。

【0041】

まず、予めＶｃｈｕｃｋの値を設定しておき、高周波電源１１０からの高周波バイアス電力が膜状の電極１２１の静電吸着用の電極に供給された状態で、Ｖｐｐモニタ１１２がＶｐｐを検知して制御装置１１５及び自己バイアス電圧算出器１１４に信号を出力する（ステップ６０１）。制御装置１１５は、自己バイアス電圧算出器１１４が送信されたＶｐｐの値と予め行われた試験もしくは理論により決定した定数αとを用いてＶｄｃを算出し、制御装置１１５に送信する（ステップ６０２）。

【0042】

次に、制御装置１１５は、図示しない記憶装置に格納されたソフトウエアを読み出して記載されたアルゴリズムに沿って、後述する誘電体膜１２０上面に配置され、この上方に載せられて保持されるウエハ１１３の裏面と静電吸着により当接し相互に押し付けられて内側と外側とを封止するリング状の凸部上面のシール部の面積を算出する（ステップ６０３）。その後、当該シール部の面積を考慮して、Ｖｐｐ，Ｖｄｃの値からＶｃｈｕｃｋを算出する（ステップ６０４）。さらに、制御装置１１５は、算出したＶｃｈｕｃｋの値からＥＳＣ電圧Ｖｅｓｃ^＋あるいはＶｅｓｃ^－を算出して直流電源１１１に当該ＥＳＣ電圧となるように出力を調節する指令信号を発信する（ステップ６０５）。

【0043】

なお、この際制御装置１１５では、Ｖｅｓｃ^＋の正負、即ちＶｄｃの絶対値とＶｃｈｕｃｋとの大小を比較する。Ｖｅｓｃ^＋が正（＞０）、即ち｜Ｖｄｃ｜＜Ｖｃｈｕｃｋの場合にはＥＳＣ電圧としてＶｅｓｃ^―が用いられ、Ｖｅｓｃ^＋が負（＜０）、即ち｜Ｖｄｃ｜＞Ｖｃｈｕｃｋの場合ではＶｅｓｃ^＋が用いられる。

【0044】

更に、制御装置１１５は、Ｖｅｓｃ^＋が用いられる場合では、｜Ｖｅｓｃ^＋｜＜βならプラズマ１０６の着火時にＥＳＣ電圧を負の範囲で絶対値を大きくするように負方向に電圧を追加する与え、プラズマ１０６の着火後はＥＳＣ電圧をＶｅｓｃ^＋に調節し、｜Ｖｅｓｃ^＋｜＞βならプラズマ１０６の着火時からＥＳＣ電圧をＶｅｓｃ^＋に調節するように、直流電源１１１に指令信号を発信する。ここで、βは予め定められる正の値の電圧の閾値である。

【0045】

以上のチャートに従いＥＳＣ電圧を決定することで、異常放電を起こさず、好適な静電吸着力を得ることが出来るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することが出来る。

【0046】

一方で、エッチング処理の工程が終了した後に、静電気力によって吸着されたウエハ１１３を静電気力または静電気を解除する工程で予め定められた動作を行っても、この後のピンの上方への移動によってウエハ１１３を誘電体膜１２０上面から引き剥がして持ち上げられるだけ十分に静電気力または静電気の量が低減できず、プラズマ処理装置１００のデバイスを製造する運転を継続出来ない場合があることが判った。このような現象が生起すると、プラズマ処理装置１００を用いたウエハ１１３を処理してデバイスを製造する効率が著しく損なわれてしまうという問題が生じる。この現象は、エッチング処理中に当該処理の好適な結果が十分に得られる以上の静電気力が形成されて過度にウエハ１１３が誘電体膜１２０に吸着されてしまい、予め定められた工程に沿って静電気を低減しても、ウエハ１１３を尚も吸着する静電気が残留しているためである。このような現象の生起を抑制する課題を達成するには、ウエハ１１３を吸着させるために誘電体膜１２０内の静電吸着用の膜状の電極に供給される直流電力を、ピンを用いてウエハ１１３を試料台上方に脱離させられる範囲内の吸着力となるように適切に増減させ調節することが必要となる。

【0047】

本実施例において、上記静電吸着用の膜状の電極に静電吸着用電源１１１の出力する直流電力の電圧（ＥＳＣ電圧）の値は、Ｖｐｐモニタ１１２が用いられて検出された高周波バイアス電力のＶｐｐの値と予め設定された静電吸着電圧Ｖｃｈｕｃｋ、予め定められた定数α，βを用いて算出、あるいは選択される。

【0048】

例えば、Ｖｃｈｕｃｋ＝３００Ｖ，α＝０.４，β＝２００Ｖである場合では、まず、Ｖｐｐモニタ１１２からの出力から検出されたＶｐｐ＝３００Ｖであると、自己バイアス電圧算出手段１１４は、ＶｄｃをＶｐｐ＊α＝－１２０Ｖと算出し、これを制御装置１１５に信号として送信する。当該信号を受信した制御装置１１５は、内部の図示しない記憶装置内に格納されたソフトウエアを読み出して、そのアルゴリズムに沿って当該検出されたＶｄｃを所定の条件と比較し、｜Ｖｄｃ｜＜Ｖｃｈｕｃｋの本例ではＶｅｓｃ^＋＝Ｖｄｃ＋Ｖｃｈｕｃｋ＞０となり、ＥＳＣ電圧Ｖｅｓｃ^－を－４２０Ｖとなるように直流電源１１１に対して指令信号を発信する。

【0049】

また、Ｖｐｐモニタ１１２が検知したＶｐｐ＝１０００Ｖのとき、自己バイアス電圧算出手段１１４では、Ｖｄｃ＝－４００Ｖとして算出される。そして、制御装置１１５は、ＶｄｃとＶｃｈｕｃｋとを比較して｜Ｖｄｃ｜＞Ｖｃｈｕｃｋであることを判定し、Ｖｅｓｃ^＋＜０であるのでＥＳＣ電圧としてＶｅｓｃ^＋となるように出力を調節するようい直流電源１１１に指令信号を発信する。ここで、Ｖｅｓｃ^＋は－１００Ｖなので、｜Ｖｅｓｃ^＋｜＜βとなり、プラズマ１０６の着火の際にのみ、ＥＳＣ電圧としてＶｅｓｃ^－にさらに負方向に電圧を－７００Ｖ程度追加するように調節する指令信号を直流電源１１１に発信する。なお本実施例の直流電源１１１は、主力電圧を可変に増減させて調節できる機能を備えた可変電圧電源である。

【0050】

更に、Ｖｐｐモニタ１１２が検知したＶｐｐ＝２０００Ｖの場合、その出力を受けた自己バイアス電圧算出手段１１４は、Ｖｄｃを－８００Ｖと算出する。そして、制御装置１１５は、ＶｄｃとＶｃｈｕｃｋとを比較して｜Ｖｄｃ｜＞Ｖｃｈｕｃｋと判定し、さらにＶｅｓｃ^＋＜０であるからＥＳＣ電圧の値をＶｅｓｃ^＋とするように指令信号を直流電源１１１に送信する。ここで、Ｖｅｓｃ^＋は－５００Ｖとなるため｜Ｖｅｓｃ^＋｜＞βであるからプラズマ１０６の着火の際に電圧を負方向に追加する必要は無いと判定され、プラズマ１０６の着火の際にＥＳＣ電圧は－５００Ｖに維持される。

【0051】

以上のように、本実施例では、処理中に検出されたＶｐｐ及びＶｄｃの値とシール部面積との値に基づいてＶｃｈｕｃｋの値が検出され、これらを用いてＶｅｓｃ^＋またはＶｅｓｃ^－の値が算出され、ＥＳＣ電圧が算出された値となるように調節される。このことにより、ウエハ１１３を静電吸着する電圧はＶｃｈｕｃｋの値の許容される範囲内のものに維持され、ウエハ１１３の割れやはがれや落下による損傷が生起することが抑制される。また、正のリーク電流によるプラズマ１０６の電位の上昇が低減され異常放電の発生が抑制される。

【0052】

上記のような複数の処理ステップと温度を遷移させる遷移ステップとを有するウエハ１１３のエッチング処理の工程の例を図７を用いて説明する。図７は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置が実施するエッチング処理中の時間の経過に伴う温度及びＥＳＣ電圧の変化の例を模式的に示すグラフである。

【0053】

図７（ａ）は、ステップ１およびステップ２の各々でウエハ１１３上の処理対象の膜層が異なる温度の条件にされて処理され、ステップ１の終了後に試料台１０９またはウエハ１１３の温度を上昇させてステップ２の温度の条件に近づける遷移ステップが配置されている。この際、試料台１０９の温度は誘電体膜１２０のヒータ電極２０２に所定の直流電力が供給されて発熱量が増大されウエハ１１３及び試料台１０９が加熱されることで上昇する。

【0054】

本図に示す通り、ステップ１でのウエハ１１３の処理が終点に達するとプラズマ１０６が消火され高周波バイアス電力が停止される。この後、ウエハ１１３の温度が高くされる次のステップでの処理に適合するようにＥＳＣ電極２０１に供給された電力により生起するＥＳＣ電圧Ｖｅｓｃ＋，Ｖｅｓｃ－の絶対値は低減される。ステップ１が終了すると、遷移ステップとしてヒータ電極２０２に供給される直流電流とこれによるヒータ電極２０２からの発熱量が増大されてウエハ１１３または試料台１０９の温度が、次の処理のステップであるステップ２の処理の条件である温度の設定値に向けて増大する。

【0055】

遷移ステップにおいて、所定の許容範囲内に到達したことが温度センサ２０３からの出力を受信した制御装置１１５で判定されると、当該ステップ２の温度の設定値の許容範囲内となるようにヒータ２０２の発熱量及び冷媒流路２０４の冷媒の通流が調節される。この後ステップ２が開始されてウエハ１１３の処理対象の膜層の次のエッチング処理の工程が実施される。本例では、当該工程中のＥＳＣ電極のＥＳＣ電圧Ｖｅｓｃ^＋，Ｖｅｓｃ^－は、前のステップの値に維持されている。

【0056】

図７（ｂ）は、ステップ２の温度の条件がステップ１のものより低くされる場合の例が示されている。本例においても、ステップ１のエッチング処理の終点に到達したことが制御装置において判定されると、直流電源１１１からの出力が調節されて、ＥＳＣ電極２０１に生起するＥＳＣ電圧Ｖｅｓｃ^＋，Ｖｅｓｃ^－の絶対値が増大されて次のステップ２の条件に適合した範囲内の値にされる。この後遷移ステップが開始されて、ヒータ電極２０２からの発熱量が低減されて、試料台１０９またはウエハ１１３の温度が低減されて次のステップ２のエッチング処理の工程における温度の条件の許容範囲内の値に調節される。

【0057】

当該許容範囲内に到達したことが制御装置１１５により検出されると、当該温度が維持されるようにヒータ電極２０２の発熱量が調節され、この状態でステップ２のエッチング処理の工程が開始される。なお、図７（ａ）及び（ｂ）の何れの例においても、Ｖｅｓｃ＋，Ｖｅｓｃ－の絶対値はＶｐｐより小さい値にされている。

【0058】

［吸着電圧の決定手段］
本実施例ではウエハ１１３はジョンソン・ラーベック（Ｊｏｈｎｓｏｎ・Ｒａｈｂｅｋ、以下ＪＲ）効果が用いられた静電吸着により誘電体膜１２０上面上に吸着されて保持される。このようなＪＲ効果あるいはＪＲ力を用いた静電吸着はＪＲ型と呼称して類型される。ＥＳＣＥＳＣ電極２０１とウエハ１１３との間に生起する吸着力Ｆｃｈｕｃｋは、Ｆｃｈｕｃｋ＝Ｆｇａｐ＋Ｆｂｕｌｋのように表される。

【0059】

Ｆｇａｐは誘電体膜１２０上に保持されたウエハ１１３と誘電体膜１２０との隙間の上面であるウエハ１１３の裏面と隙間の下面である誘電体膜１２０上面との間に生じる静電気の吸着力であり、Ｆｂｕｌｋは隙間の下面である誘電体膜１２０上面とＥＳＣ電極との間の誘電体膜１２０内部の誘電体材料の箇所を挟んだ吸着力である。ＪＲ型の場合、吸着力Ｆｃｈｕｃｋは誘電体膜上面とウエハ裏面との隙間での吸着力Ｆｇａｐが支配的に影響しており、当該Ｆｇａｐは隙間での電位差Ｖｇａｐによって定められる。すなわち、
Ｆｇａｐ＝１／２＊（ε_ｇａｐ＊Ｓ＊Ｖｇａｐ^２／Ｔｇａｐ^２）
ここで、ε_ｇａｐは隙間内の誘電率、Ｓは隙間の上方から見た面積、Ｖｇａｐは隙間での電位差、Ｔｇａｐは隙間内の温度の代表値である。一方、電位差Ｖｇａｐはウエハ１１３と誘電体膜１２０との間を流れる電流ｉ（Ｔ）および隙間の抵抗値Ｒｇａｐにより次のように決まる。但しＴは温度を表している。

【0060】

Ｖｇａｐ（Ｔ）＝ｉ（Ｔ）＊Ｒｇａｐ
また、電流ｉ（Ｔ）は、ｉ（Ｔ）＝Ｖｂｕｌｋ（Ｔ）／Ｒｂｕｌｋ（Ｔ）で算出される。ＶｂｕｌｋおよびＲｂｕｌｋは、ＥＳＣ電極とセラミクス製の誘電体膜上面との間の電圧および誘電体膜の部材の抵抗値である。
誘電体膜を構成するセラミクス材は温度が上昇すると抵抗値Ｒｂｕｌｋが下がるので、電圧Ｖｂｕｌｋが一定の場合は電極の温度が上昇するに伴って電流ｉ（Ｔ）が大きくなる。電流ｉ（Ｔ）が大きくなるとＶｇａｐが大きくなるためＦｇａｐが大きくなりＥＳＣの吸着力が過大になる虞がある。このため、電圧ＶｇａｐあるいはＶｇａｐが許容範囲内になるように維持するためにはウエハ１１３または試料台１０９上のＥＳＣ電極を含む誘電体膜の温度の上昇に伴って電圧Ｖｂｕｌｋを小さくする必要がある。

【0061】

そこで、本実施例では、Ｖｂｕｌｋ＝Ａ（Ｔ）＊Ｖ０の様に、予め定められた初期値Ｖ０に温度に応じて比例的に変化する係数Ａ（Ｔ）を乗じて電圧値を算出して、当該Ｖｂｕｌｋになるように電源からの出力を調節する。さらに、係数Ａ（Ｔ）を温度Ｔの関数として用いても良い。例えば、誘電体膜の温度２５℃の場合にＡ（Ｔ）＝１．０として、ある負の傾きＡ０を有した温度の線形の一次関数として、Ａ（Ｔ）＝Ａ０＊（Ｔ－２５）＋１．０としても良い。この傾きＡ０は予め実験等によって検出して取得しておく。一方、処理の条件としてウエハ１１３または試料台１０９の温度が低下させる場合は、電圧Ｖｂｕｌｋの値を大きくする。

【0062】

このように値が求められたＶｂｕｌｋ（Ｔ）から、制御部１１５においてＶｃｈｕｃｋ＝Ｖｇａｐ＋Ｖｂｕｌｋが算出される。さらに、このＶｃｈｕｃｋの値と自己バイアス電圧算出器１１４から出力され信号から得られたＶｄｃ値を用いてＥＳＣ電極の電圧（ＥＳＣ電圧）がＶｅｓｃ^＋＝Ｖｄｃ＋Ｖｃｈｕｃｋ、Ｖｅｓｃ^－＝Ｖｄｃ－Ｖｃｈｕｃｋの値となるように、直流電源１１１からの出力が調節される。

【0063】

［温度依存係数の重み付けの手段］
本実施例では、誘電体膜１２０内の半径方向または周方向について複数に分けられたゾーンを有して各ゾーン内にこれらを各々占有する複数のヒータ電極２０２が配置され、各々が接続された図示しないヒータ用の直流から供給される電流が制御装置１１５により調節されての発熱を行う。このため、各ゾーンの上方の誘電体膜１２０上面とその上方のウエハ１１３の箇所は、他のゾーン上方の箇所と異なる温度にされる場合がある。このことから、Ｖｇａｐ（Ｔ）により影響される吸着力をウエハ１１３の割れや脱離を抑制できるように精度良く許容範囲内に維持するように調節する上では、各ゾーン毎に高い精度でその温度に基づいて目標の電圧値になるように調節する必要がある。

【0064】

本実施例では、上記温度は、誘電体膜１２０上の外周縁部で当該周縁に沿って内側の誘電体膜１２０上面を囲んで配置されたリング状凸部２０７と、誘電体膜１２０を貫通して配置されウエハ１１３を誘電体膜１２０の上面上方で上下させるためのプッシャピンが内部に収納されたプッシャ孔の上部の開口の周囲に配置され誘電体材料で構成されたリング状の凸部との上面である吸着面とを考慮して算出される。誘電体膜１２０を上方から見て、中心からの径方向の特定の箇所で分割された複数のＥＳＣ電極２０１の領域（ＥＳＣ領域）の各々に上記リング状凸部２０７の吸着面およびプッシャピン孔開口周囲のリング状凸部上の吸着面の投影面が重なっている割合に応じて係数の値により重み付けされた、ヒータ電極２０２の領域の温度を用いて算出された値に設定される。

【0065】

以下、図３乃至図５に本実施例の試料台１０９の誘電体膜１２０内の膜状の電極１２１および凸部２０６，２０７の配置を説明する。図３乃至図５は、図１に示す実施例の試料台の誘電体膜の上面の構成を模式的に示す上面図である。これらの図では、誘電体膜１２０の上面に配置された外周縁部に配置されたリング状凸部２０６の上面である外周吸着面３０１及びプッシャピン孔３０８の上端の開口周囲を囲んで配置されたリング状の凸部の上面であるピン孔吸着面３０２が実線で示され、さらに、ＥＳＣ電極２０１が配置されたＥＳＣ領域とヒータ電極２０２が配置されたゾーンと、重ねて表示し、各々破線で示されている。

【0066】

図３では、ＥＳＣ電極は２０１は、中央部の円形を有したＥＳＣｉｎ電極３０３とその外周側に配置されたリング状のＥＳＣｏｕｔ電極３０４とを備えている。さらに、ヒータ電極２０２は、最内側の中心を含む円形を有したゾーン３０５、その外周側で隣接したリング状の領域に配置され、同じ半径方向の長さで同じ中心周りの周方向について同じ角度の範囲にわたって延在する円弧状短冊形状を有した３つのゾーン３０６、さらにこれらゾーン３０６の外周側に隣接して同心状に配置され同様に４つの円弧状短冊形状を有した４つのゾーン３０７を有している。半径方向について領域を区分した場合には、ゾーン３０５は中央の領域を、４つのゾーン３０７は周縁の領域を、３つのゾーン３０６はこれらの間の中間の領域に属するように分けられる。

【0067】

なお、本実施例では、各領域のヒータ電極２０２は、同じ量に調節された電流が供給され、同じ領域内のゾーン内のヒータ電極３０２は実質的に同じ材料で寸法、形状を備えていることから、実質的に同じ発熱量になるように調節されている。さらに、ゾーン３０５の属する中央領域およびゾーン３０６の属する中間の領域は、ＥＳＣｉｎ電極３０３の投影されるＥＳＣｉｎ領域に全て含まれ、ゾーン３０７の属する周縁の領域はＥＳＣｏｕｔ電極３０４の投影されるＥＳＣｏｕｔ領域に含まれて、相互に分離されている。加えて、上方から見てＥＳＣｉｎ領域の投影される領域と３つのピン孔吸着面３０２全てとが重複しており、ピン孔吸着面３０２は全てＥＳＣｉｎ領域内に在ると言える。

【0068】

このような構成において、複数のヒータ電極２０２の領域がＥＳＣ電圧が印加される複数のＥＳＣ電極２０１のｉｎ－ｏｕｔ領域の各々に重なるプッシャ孔吸着面３０２面積の割合で重み付けされたた係数Ｂ及び周縁吸着面３０１の面積の割合で重み付けした係数Ｃを用いて各吸着面の温度Ｔが検出され、当該検出された温度におけるＶｇａｐ（Ｔ）からＥＳＣ電圧が算出され、当該ＥＳＣ電極２０１の電圧がＥＳＣ電圧なるように制御装置１１５が直流電源１１１の出力を調節する。

【0069】

図３に示す実施例に対して、制御装置１１５は、ＥＳＣｉｎ領域でのＥＳＣ電圧を設定する上で必要なＥＳＣｉｎ領域のＶｇａｐ（Ｔ）を算出する上で必要となる当該領域の温度を算出する。この温度はＶｇａｐ（Ｔ）を算出するためＥＳＣｉｎ領域を代表させる温度Ｔｉｎである。当該温度Ｔｉｎは、プッシャ孔吸着面３０２のＥＳＣｉｎ領域に重なる部分の温度を他の領域の温度または熱を補間した温度に相当する。当該温度Ｔｉｎは、他の領域からの影響を示す係数Ｂｉ（ｉ＝ｃ，ｍ，ｅ）として
Ｔｉｎ＝Ｂｃ^ｉｎ＊Ｔｃ＋Ｂｍ^ｉｎ＊Ｔｍ＋Ｂｅ^ｉｎ＊Ｔｅ
と表される。係数Ｂｉ（ｉ＝ｃ，ｍ，ｅ）は、プッシャ孔吸着面３０２全体のうちで、ＥＳＣｉｎ領域とＥＳＣｏｕｔ領域の各々に重なる面積の割合から次のよう定められる。すなわち、例えばプッシャ孔吸着面３０２の面積が２００ｍｍ^２の場合は、
Ｄｃ^ｉｎ＝２００ｍｍ^２
Ｄｍ^ｉｎ＝０ｍｍ^２
Ｄｅ^ｉｎ＝０ｍｍ^２
となる。

【0070】

そこで、係数Ｂを
Ｂｉ^ｉｎ＝Ｄｉ^ｉｎ／ΣＤｉ^ｉｎ（ｉ＝ｃ，ｍ，ｅ）
とすると、
Ｂｃ^ｉｎ＝２００／（２００＋０＋０）＝１
Ｂｍ^ｉｎ＝０／（２００＋０＋０）＝０
Ｂｅ^ｉｎ＝０／（２００＋０＋０）＝０
となる。よって、ＥＳＣｉｎ領域の温度Ｔｉｎは
Ｔｉｎ＝Ｂｃ^ｉｎ＊Ｔｃ＋Ｂｍ^ｉｎ＊Ｔｍ＋Ｂｅ^ｉｎ＊Ｔｅ＝Ｔｃ＋０＋０
となり、中央部の領域の温度と同じとなる。このＴｉｎの値を用いてＥＳＣｉｎ領域３０４のＶｂｕｌｋ（Ｔ）が求められ、Ｖｇａｐ（Ｔ）、Ｖｃｈｕｃｋ（Ｔ）が算出される。一方、ＥＳＣｏｕｔ領域を代表させる温度Ｔｏｕｔは０となるが、ＥＳＣｉｎ領域３０４のＶｃｈｕｃｋ（Ｔ）の値から、Ｖｅｓｃ^＋およびＶｅｓｃ^－が算出され、ＥＳＣｏｕｔ電極３０３のＥＳＣ電圧の目標値が定められる。

【0071】

一方、図４や図５に示す例では、プッシャ孔吸着面３０２はその投影される領域がＥＳＣｉｎ領域及びＥＳＣｏｕｔ領域の両方に重なって各々の領域に重なっている面積を有している。この場合の各面積を
Ｄｃ^ｉｎ＝１５０ｍｍ^２
Ｄｍ^ｉｎ＝５０ｍｍ^２
Ｄｅ^ｉｎ＝０ｍｍ^２
となることから、係数Ｂｉ^ｉｎは、
Ｂｃ^ｉｎ＝１５０／（２００＋０＋０）＝０．７５
Ｂｍ^ｉｎ＝５０／（２００＋０＋０）＝０．２５
Ｂｅ^ｉｎ＝０／（２００＋０＋０）＝０
となる。よって、プッシャ孔吸着面３０２のＥＳＣｉｎ領域の部分の温度Ｔｉｎは
Ｔｉｎ＝Ｂｃ^ｉｎ＊Ｔｃ＋Ｂｍ^ｉｎ＊Ｔｍ＋Ｂｅ^ｉｎ＊Ｔｅ＝０．７５Ｔｃ＋０．２５Ｔｍ＋０
となる。同様に、プッシャ孔吸着面３０２の各ＥＳＣ領域に重なる部分の温度Ｔｍの温度も算出される。

【0072】

さらに、本例では、ＥＳＣｏｕｔ領域にはプッシャ孔吸着面３０２の上方から見た投影される領域は重なっておらず、ＥＳＣｏｕｔ領域を代表させる温度は周縁吸着面３０１の温度を他の領域からの温度又は熱を補間した温度に対応するＴｏｕｔである。当該温度Ｔｏｕｔは、他の領域からの影響を示す係数をＣｉ（ｉ＝ｃ，ｍ，ｅ）として、
Ｔｏｕｔ＝Ｃｃ^ｏｕｔ＊Ｔｃ＋Ｃｍ^ｏｕｔ＊Ｔｍ＋Ｃｅ^ｏｕｔ＊Ｔｅ
で表され、係数Ｃｉ（ｉ＝ｃ，ｍ，ｅ）は、周縁吸着面３０１全体の面積のうちでＥＳＣｏｕｔ部にかかる割合によって決定されるので、例えば周縁吸着面３０１の面積が５０００ｍｍ^２の場合は、
Ｄｃ^ｏｕｔ＝０ｍｍ^２
Ｄｍ^ｏｕｔ＝０ｍｍ^２
Ｄｅ^ｏｕｔ＝５０００ｍｍ^２
となる。

【0073】

そこで、係数Ｃを
Ｃｉ^ｏｕｔ＝Ｃｉ^ｏｕｔ／ΣＣｉ^ｏｕｔ（ｉ＝ｃ，ｍ，ｅ）
とすると、
Ｃｃ^ｏｕｔ＝０／（０＋０＋５０００）＝０
Ｃｍ^ｏｕｔ＝０／（０＋０＋５０００）＝０
Ｃｅ^ｏｕｔ＝５０００／（０＋０＋５０００）＝１
となる。よって、ＥＳＣｏｕｔ領域の温度Ｔｏｕｔは
Ｔｏｕｔ＝Ｃｃ^ｏｕｔ＊Ｔｃ＋Ｃｍ^ｏｕｔ＊Ｔｍ＋Ｃｅ^ｏｕｔ＊Ｔｅ＝０＋０＋Ｔｅ
となり、外周部の領域の温度と同じとなる。このＴｏｕｔの値を用いてＥＳＣｏｕｔ領域３０３のＶｂｕｌｋ（Ｔ）が求められ、Ｖｇａｐ（Ｔ）、Ｖｃｈｕｃｋ（Ｔ）が算出される。一方、ＥＳＣｉｎ領域３０４を代表させる温度Ｔｉｎは０となるが、ＥＳＣｏｕｔ領域３０３のＶｃｈｕｃｋ（Ｔ）の値から、Ｖｅｓｃ^＋およびＶｅｓｃ^－が算出され、ＥＳＣｉｎ電極３０４のＥＳＣ電圧の目標値が定められる。

【0074】

以上の実施例によれば、各ＥＳＣ領域に重なる吸着面の温度に応じて各領域のＥＳＣ電圧が調節され、過度な吸着力が生起されてウエハ１１３の割れや脱落、あるいは吸着の不足といった吸着の不良が生起することが抑制され、ウエハ１１３の処理の効率または歩留まりが向上される。

【符号の説明】

【0075】

１０１ 高周波電源、
１０２ 整合器、
１０３ 誘導コイル、
１０４ 窓部材、
１０５ 処理室、
１０６ プラズマ、
１０７ アース電極、
１０８ 電極、
１０９ 試料台、
１１０ 高周波バイアス電源、
１１１ 直流電源、
１１２ Ｖｐｐモニタ、
１１３ ウエハ、
１１４ 自己バイアス電圧算出器、
１１５ 制御装置。
１１６ 真空容器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】