(57)【要約】【課題】  生産性を高くすることのできるプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】  真空容器内部の処理室内に配置された試料台上面に載せられた試料を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であって、前記試料台内に配置され内部を冷媒が通流する通路と、前記試料台の上面を構成する誘電体製の膜内に配置され同心上に配置された膜状のヒータと、前記通路を通して循環される前記冷媒の温度を各々異なる温度に調節する複数の温度調節器と、これら複数の温度調節器から供給される前記冷媒の前記通路を通した循環を切替える制御装置とを備えた。【選択図】図２
2010010397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内部の処理室内に配置された試料台上面に載せられた試料を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であって、前記試料台内に配置され内部を冷媒が通流する通路と、前記試料台の上面を構成する誘電体製の膜内に配置され同心上に配置された膜状のヒータと、前記通路を通して循環される前記冷媒の温度を各々異なる温度に調節する複数の温度調節器と、これら複数の温度調節器から供給される前記冷媒の前記通路を通した循環を切替える制御装置とを備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、異なる種類の膜処理の各々の処理の間に前記循環が切替えられるプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、前記誘電体製の膜内の前記膜状のヒータが独立してその加熱が調節される複数のヒータからなるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、前記通路が同心状に配置された複数の独立した通路を有し、複数の温度調節器及びこれらの間で前記各々の通路への冷媒の循環が切替えられるプラズマ処理装置。
【請求項５】
真空容器内部の処理室内に配置されその上面を構成する誘電体製の膜内に配置され同心上に配置された膜状のヒータを有した試料台上面に試料を載せて、この処理室内に形成したプラズマを用いて前記試料上面の膜を処理するプラズマ処理方法であって、前記試料台内に同心状に配置された通路を通して循環される冷媒の温度を各々異なる温度に調節可能な複数の温度調節器から供給される前記冷媒の前記通路を通した循環を切替えて前記膜状のヒータにより前記ウエハを加熱しつつ前記膜を処理するプラズマ処理方法。
【請求項６】
請求項５のプラズマ処理方法であって、異なる種類の膜処理の各々の処理の間に前記循環を切替えるプラズマ処理方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のプラズマ処理方法であって、前記誘電体製の膜内で複数の同心状に配置された前記膜状のヒータの各々の加熱により前記ウエハの温度の分布を調節しつつ前記試料を処理するプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れかに記載のプラズマ処理方法であって、前記通路は同心状に配置された複数の独立した通路を有し、複数の温度調節器及びこれらの間で前記各々の通路への冷媒の循環が切替えられるプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内の処理室内で形成したプラズマを用いてこの処理室内で半導体ウエハ等の基板状の試料をエッチング処理するプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法に係り、特に、試料台上面に載せて支持した試料の温度を調節しつつ試料上面に配置された処理対象の膜を異なる条件で連続的に処理を行うプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウエハに加工される回路パターンは、半導体素子の高集積化にともない微細化の一途を辿り、要求される加工寸法精度はますます厳しくなってきている。このような状況では、加工処理中のウエハ（半導体ウエハ）の温度管理が極めて重要な課題になってくる。
【０００３】
例えば、プラズマを用いてウエハをエッチングする場合には、通常、ウエハにバイアス電圧を印加し、電界でイオンを加速してウエハに引き込むことにより異方性形状を実現している。このときウエハには入熱をともなうため、温度が上昇する。
【０００４】
このウエハ温度の上昇はエッチング結果に影響する。例えば、半導体デバイスの電極となるポリシリコンのエッチングでは、最終的に得られる線幅はエッチング中の側壁に付着する反応性生物の再付着やデポ性ラジカル種の付着が大きく影響するが、これら付着物の付着率はウエハ温度により変化する。したがって、処理中のウエハの温度管理ができていないと、ウエハ面内で不均一なエッチング結果となったり、ウエハ間の再現性のわるいエッチング結果となってしまう。しかも、反応生成物の分布はウエハの中心付近にくらべて外周付近で密度が低くなるために、ウエハ面内で均一な線幅（ＣＤ）を得るためには積極的にウエハの温度分布を管理する必要がある。
【０００５】
このような温度の分布を調節するためには、試料である半導体ウエハを上面に載せて保持する試料台の試料載置面の温度の分布をウエハの表面温度が所望のものとなるように実現することが求められる。このような課題に対して、ウエハをその上面に載せて保持する試料台の内部及びその試料載置面を構成する部材の温度とその分布を調節することが考えられてきた。このような技術の例は、特開２００６−１４０４５５号公報（特許文献１）、特開２００７−０６７０３６号公報（特許文献２）及び特開２００７−３００１１９号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００６】
特許文献１及び２は、試料台上部で試料の載置面を構成する誘電体製のシート状の部材を有して、その部材内にウエハを加熱するヒータとウエハを静電気力によりその部材表面上に吸着して保持するための電極を備えるとともに、試料台の内部の金属製の円板状の部材の内部に熱交換媒体が通流する同心状の通路を有しこの部材と内部を通流する適宜温度が調節された熱交換媒体とが熱交換して試料台の温度を所望に調節する構成を備えたプラズマ処理装置が開示されている。これらの従来の技術は、ヒータ（加熱器）と熱交換媒体（冷媒）との各々の加熱，冷却の動作を適切な大きさに調節することにより、試料台またはその上面上のウエハの温度の値と分布とを所望のものにするものである。一方、特許文献３は、試料台を構成する円板状の部材内に冷媒の通路と共にヒータを配置した構成を有し、特許文献１，２と同様に試料の温度の値または分布を調節するものが開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１４０４５５号公報
【特許文献２】特開２００７−０６７０３６号公報
【特許文献３】特開２００７−３００１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来の技術では、次の点において考慮が不十分であるため問題が生じていた。すなわち、加工の微細化が求められるに伴って加工を要求される回路パターンを構成するウエハ上の膜の材質の種類は増大しており、さらに複数の種類の膜種或いは加工条件の処理を連続的に実現することが行われている。このため、実現するウエハの温度の条件もより広く、高い精度が要求されている。
【０００８】
試料台内部の円板状の部材内を通流する冷媒によるこの円板状部材の温度の調節は、その冷媒及び円板状部材の熱容量がウエハと比して非常に大きいため、安定した温度の値または分布を実現することができる一方で、ヒータによる加熱は、特に冷媒の通路よりウエハに近接して配置された場合には、応答性がたかくなるもののヒータの局所的な加熱の量（発熱密度）のばらつきに起因するウエハ載置面上またはウエハの温度の分布のばらつき大きくなる傾向を有している。このため、実現する温度の範囲を大きくしようとする場合に、ヒータの加熱量を大きくして実現する温度範囲を大きくすると、加熱の量を大きくして温度が高くなるほど温度の値と分布のばらつきが大きくなってしまうという問題が生じていた。
【０００９】
一方で、試料台内部の冷媒の温度の変化の範囲を大きくする場合には、上記ばらつきの問題はヒータを用いた場合より小さくすることが可能であっても、ヒータを用いる場合と比べて応答性が著しく低下してしまい、一旦処理室内に搬入して試料台上に保持したウエハを処理室外に取り出さずに（連続的に）条件を変えて複数回処理する（マルチステップの）場合には、条件の変更に要する時間は処理の回数が増える程、処理の時間が長く掛かりスループットが低下して、生産性が損なわれてしまうと言う問題が生じていた。
【００１０】
上記従来技術では、このような問題点について考慮されておらず、生産性を高くして精度良く処理を行うことが困難となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、生産性を高くすることのできるプラズマ処理装置またはプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的は、真空容器内部の処理室内に配置された試料台上面に載せられた試料を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であって、前記試料台内に配置され内部を冷媒が通流する通路と、前記試料台の上面を構成する誘電体製の膜内に配置され同心上に配置された膜状のヒータと、前記通路を通して循環される前記冷媒の温度を各々異なる温度に調節する複数の温度調節器と、これら複数の温度調節器から供給される前記冷媒の前記通路を通した循環を切替える制御装置とを備えたプラズマ処理装置により達成される。
【００１３】
また、異なる種類の膜処理の各々の処理の間に前記循環が切替えられることにより達成される。さらにまた、前記誘電体製の膜内の前記膜状のヒータが独立してその加熱が調節される複数のヒータからなるにより達成される。さらにまた、前記通路が同心状に配置された複数の独立した通路を有し、複数の温度調節器及びこれらの間で前記各々の通路への冷媒の循環が切替えられることにより達成される。
【００１４】
また、上記の目的は、真空容器内部の処理室内に配置されその上面を構成する誘電体製の膜内に配置され同心上に配置された膜状のヒータを有した試料台上面に試料を載せて、この処理室内に形成したプラズマを用いて前記試料上面の膜を処理するプラズマ処理方法であって、前記試料台内に同心状に配置された通路を通して循環される冷媒の温度を各々異なる温度に調節可能な複数の温度調節器から供給される前記冷媒の前記通路を通した循環を切替えて前記膜状のヒータにより前記ウエハを加熱しつつ前記膜を処理するプラズマ処理方法により達成される。
【００１５】
また、異なる種類の膜処理の各々の処理の間に前記循環を切替えるプラズマ処理方法により達成される。さらにまた、前記誘電体製の膜内で複数の同心状に配置された前記膜状のヒータの各々の加熱により前記ウエハの温度の分布を調節しつつ前記試料を処理するプラズマ処理方法により達成される。さらにまた、前記通路は同心状に配置された複数の独立した通路を有し、複数の温度調節器及びこれらの間で前記各々の通路への冷媒の循環が切替えられるプラズマ処理方法により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施例を図面を用いて以下詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例を、図１乃至図５を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置を備えた真空処理装置の構成の概略を示す上面図である。この図において、真空処理装置１００は大きく前後２つのブロックに分けられる。装置本体１００の図上下方側である装置の前方側は、真空処理装置１００に供給された処理対象の試料であるウエハが大気圧下で搬送される大気側ブロック１０１である。
【００１９】
真空処理装置１００の後方側（図上上方側）は、処理ブロック１０２である。この処理ブロック１０２には、大気側ブロック１０１から搬送されてきたウエハが減圧された環境に搬入され処理される処理室を有する処理ユニット１０３，１０３′，１０４，１０４′と減圧された内部をこれらの処理室にウエハが搬送される真空容器である真空搬送容器１１２及びこの内部の搬送室と大気側ブロック１０１とを接続する複数のロック室１１３，１１３′とを備えており、これら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１０２は真空ブロックである。
【００２０】
一方、大気側ブロック１０１は、内部に搬送ロボット（図示せず）を備えた略直方体の筐体１０８を有し、この筐体１０８の前面側の側壁面に取り付けられ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ウエハカセットが筐体１０８の前面が面する通路を搬送されてきて上面に載せられる複数個（図上は３個）のカセット台１０９を備えている。これらのカセット台１０９のうち図上右端の１つ上には処理ユニット１０３，１０３′または１０４，１０４′内部のクリーニングに用いられるダミーウエハ用のダミーカセット１１０が載せられる。
【００２１】
筐体１０８内の搬送ロボットはこれらのカセットとロック室１１３，１１３′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１０１はその筐体１０８内と連通された位置合わせ部１１１を備えて、搬送用のロボットはカセットからウエハを取り出した後この位置合わせ部１１１に搬入する。搬送されるウエハはこの位置合わせ部１１１内でロック室１１３，１１３′内部の試料台上に載せられる際のウエハ配置の姿勢に合わせてその位置合わせが行われる。また、ロック室１１３は、大気側ブロック１０１と搬送ユニットの真空搬送容器１１２内の搬送室との間を接続して、この内側に搬送されるウエハが載置された状態で内部の圧力を上昇あるいは減少させ、これを維持するガス排気装置とガス供給装置とが接続されている。
【００２２】
このため、このロック室１１３は、その前後に開放あるいは閉塞して内部を密封するゲートバルブが配置されている。さらに、内部にはウエハを載置する台を配置しておりウエハが内部の圧力の上昇，下降の際に移動しないよう固定する手段を備えている。つまり、このロック室１１３は、内側にウエハを載置した状態で、形成される内外の圧力の差に耐えてシールする手段を備えた構成となっている。
【００２３】
本実施例における処理ブロック１０２の処理ユニット１０３，１０３′，１０４，１０４′は、処理ユニット１０３，１０３′が、カセットから処理ブロック１０２に搬送されるウエハのエッチング処理を行うエッチング室を備えたエッチング処理ユニットであり、処理ユニット１０４，１０４′がウエハをアッシング処理するアッシング処理ユニットである。さらに、これらの処理ユニットは搬送ユニットを構成する平面形が略多角形（図上は六角形）状の真空搬送容器１１２の側面と着脱可能に連結される。真空搬送容器１１２内部には、内部が高い真空度に減圧されて維持される搬送室を備えている。これらの処理ユニット１０３，１０３′，１０４，１０４′は、図上上下方向を通り図面上に垂直な面について左右が対称となるように配置されている。以後、特に記載しないかぎり処理ユニット１０３，１０４の記載は処理ユニット１０３′，１０４′の記載にも当てはまるものとする。
【００２４】
さらに、この処理ブロック１０２には、上記処理ユニット１０３，１０４との間に配置され、これらのユニットあるいはこれらの内部の処理室内での処理等のユニットの動作に必要な処理用ガスや液体等の流体の供給を調節する流量調節装置（Mass Flow Controller）を含む制御ユニット１０７または１０７′が処理ユニット１０３，１０４の特に真空容器の側壁面に隣接して配置されている。制御ユニット１０７の内部に配置される流量調節装置は、隣接する処理ユニット１０３，１０４用の各々を有し、一方が他方の上方に載せられて分離されて配置されており、各処理ユニットへの処理ガス等の流体の供給の長さや抵抗の差異を低減するように構成されている。
【００２５】
また、搬送ユニットは、内側が減圧され各処理ユニット１０３，１０４内の処理室とロック室１１３，１１３′との間でウエハを搬送するために、搬送室内にロボットアーム（図示せず）を有している。また、上記のように、本実施例では、処理ユニット１０３，１０４は、エッチング処理ユニット２つとアッシング処理ユニット２つとを搬送ユニット１０５の多角形の真空搬送容器１１２の各辺に接続されて備えており、エッチング処理ユニット１０３の２つは真空搬送容器１１２の奥側の２つの辺に接続され、アッシング処理ユニット１０４の２つはそれぞれがエッチング処理ユニット１０３の隣接する辺に接続され、さらに真空搬送容器１１２の残る辺にロック室１１３が接続されている。つまり、本実施例では、２つのエッチング処理室と２つのアッシング処理室とを備えている。
【００２６】
搬送ユニットの側壁の周囲に配置された処理ブロック１０２下方には、各々の処理ユニットに対応して各々必要なガス，冷媒の貯留，排気部や電力供給する電源等のユーティリティを収納できる矩形状のベッド１０６，１０６′，１０６″，１０６′′′が配置されている。処理ユニット１０３，１０４は、大きく上下に分けて考えることができ、それぞれが、処理室を内側に含むチャンバ部及びこの処理室に対応したユーティリティを収納する部分である。また、処理ユニット１０３，１０４は、その上部を構成する処理チャンバ部とベッド１０６または１０６″を含みこれらは一つのユニットとして真空搬送容器１１２または搬送ユニットから着脱可能に連結される。
【００２７】
処理ユニット１０３，１０４のベッド１０６，１０６″は、上部のチャンバ部に必要なユーティリティ，制御器，熱交換器等を内部に収納する略直方体形状を有している。ユーティリティは、例えば、処理室内を減圧するための排気ポンプ，電力を供給するための電源，処理室内で試料であるウエハがその上に載置され固定される試料台に供給するためのガスの貯留部，試料台を冷却するための冷媒の貯留部や冷媒を熱交換して循環させるための冷凍サイクルの熱交換器が挙げられる。ベッド１０６，１０６″は、これらのユーティリティを収納し、チャンバ部下方でこれの下面と連結された支持柱とその上面の平板部が接続されている。
【００２８】
処理ユニット１０３，１０４の処理室（チャンバ）部は、真空搬送容器１１２とその各辺において所定の接続用のゲートで接続される。また、真空搬送容器１１２の下方には図示しない支持用のフレームが配置されて所定の高さに保持されている。これら処理室部に対応するベッド１０６，１０６″内のユーティリティは、真空搬送容器１１２下方の空間に配置されたガスや流体の配管、あるいは電源，制御装置の配線の端部と接続される。このため、ベッド１０６，１０６″のフレームまたは真空搬送容器１１２下面と床面との間の空間に面した側面には、収納するベッド内の各ユーティリティが駆動されるに必要なインターフェース部を備えている。
【００２９】
このように本実施例では、処理ユニット１０３，１０４はこれに対応するベッド１０６，１０６″とその上方の処理チャンバ部（及び処理室内を排気する排気装置）が１つの組合せとしてユニットを構成している。この１つの処理ユニットがまとまりとして、真空処理装置１００或いは真空搬送容器１１２（搬送ユニット）に取り付け，取り外し可能に連結されている。
【００３０】
さらに、大気側ブロック１０１の後方で、処理ブロック１０２との間には、ロック室１１３，１１３′が配置されているが、各ベッドとの間に間隙が形成されている。この大気側ブロック１０１の筐体１０８の背面側は、処理ブロック１０２に供給されるガス，冷媒，電源等の配線，配管が配置される供給路となっている。すなわち、このような真空処理装置１００が設置される場所は、典型的にはクリーンルームのような空気が浄化される室内であるが、複数の処理装置を設置する場合には、配置の効率を向上させるために真空処理装置１００に供給される各種のガス，冷媒，電源は、別の箇所に、例えば、真空処理装置１００を設置する床面（フロア）とは別フロアに纏めて配置して真空処理装置１００に管路，ケーブル等を付設して供給，循環させるものが、一般的である。
【００３１】
本実施例は、別箇所からのガスや冷媒の管路、あるいは電源からの電線といった供給ラインの接続インターフェース１１６が筐体１０８の背面に沿ってこれと一体に配置されている。さらに、接続インターフェース部１１６で供給路と接続されて処理ブロック１０２側へ供給される各ユーティリティの供給路を、接続インターフェース部１１６からの管路や電線等の供給ラインは、ロック室１１３，１１３′下方と真空搬送容器１１２の中央部下方を通り、ベッド１０６に設けられたインターフェース部１１６を介して各ベッドに接続されている。
【００３２】
すなわち、上記接続インターフェース１１６で接続されて処理ブロック１０２側へ供給される各供給ラインの状態を検知する検知手段とこの検知された出力の結果を表示して使用者が容易に装置の動作状態を検知できるよう検知出力を表示する表示手段を備えた表示部１１７が筐体１０８の背面部にこれに沿ってこれと一体に配置されている。また、これらの供給ラインによる供給を調節する或いは調節の指令を入力できる調節手段を設けても良い。
【００３３】
また、この筐体１０８の背面と処理ブロック１０２の処理ユニット１０４，１０４′との間に間隔が設けられており、この間隔は使用者が入って処理ユニット１０４，１０４′や真空搬送容器１１２，ロック室１１３，１１３′について作業することができるスペースであると共に、接続インターフェース部１１６や筐体１０８背面の表示部１１７を確認したり、調節，整備したりすることができるスペースとなっている。さらに、これら供給ラインからの供給に係る装置の動作に関する情報の表示と調節する手段とを集中的に配置している。これにより、装置を稼働させるために必要な作業が容易になり、装置の稼働効率が向上する。
【００３４】
また、本実施例では処理側ブロック１０２の各ユニットに必要なユーティリティの供給路は纏めて配置されている。真空処理装置１００の設置フロア下のフロア等の他箇所からの供給管や電線等の供給路を纏めて大気ブロック１０１の筐体１０８背面に配置したことで、真空処理装置１００をフロアに設置する場合や装置の整備や交換作業を行う場合で供給路の取り付け，接続，取り外しの作業が容易となり作業効率が向上する。
【００３５】
また、配管，ケーブル等の配置空間は、真空搬送容器１１２，ロック室１１３の下方であって、各処理ユニットのベッドの間の空間にも配置される。このため、これらの取り付け，接続，取り外しといった作業のための空間が確保でき、作業が容易となり作業効率が向上し、ひいては装置の稼働効率が向上する。また、ユーティリティの接続部が装置の内方側、つまり真空搬送容器１１２の下方であり、各ベッド間の間の空間に面するように配置されているので上記作業のための空間が少なく、装置の周囲に配管や線路とその接続部等を設ける場合よりも設置面積が低減され同じフロア面積に対して設置可能な台数が増大する。
【００３６】
また、ベッド部上部は平面を備えており、この平面上に使用者やメンテナンスを行う担当者が載って処理室部１０３ａや真空搬送容器１１２をはじめとするユニットへアクセスして整備や部品交換を容易に行えるようになる。すなわち、ベッド部の上部をメンテナンス用のスペースとして備えており、これによっても、装置の設置面積を低減し、また整備等の作業効率も向上できる。
【００３７】
また、各処理ユニット１０３，１０４の処理室は、内部に搬送されたウエハが載せられる保持台を備えており、この保持台にはその温度調節のための構成が備えられている。例えば、処理ユニット１０３内の処理室には、略円筒形の試料台１０３ａが配置され、内部には水を主成分とする熱交換媒体が通流する同心状に配置された通路を備えている。
【００３８】
この通路は、熱交換媒体が通流する流路１１９と連結され、試料台１０３ａの温度を処理に適切な値または温度にするため温度調節器１０５ａまたは１０５ｂにより所定の温度に調節された後にこの流路１１９を介して熱交換媒体が試料台１０３ａに供給され、試料台１０３ａから排出された熱交換媒体は流路１１９を通り温度調節器１０５ａ，１０５ｂに戻されて循環する。温度調節器１０５ａ，１０５ｂの間には流路調節器１２０が配置され、この流路調節器１２０が２つの温度調節器１０５ａ，１０５ｂとの間及び流路１１９との間で熱交換媒体の流路を連結している。この流路調節器１２０は、温度調節器１０５ａ，１０５ｂからの熱交換媒体の何れを流路１１９を介して試料台１０３ａに供給して循環させるかを切替え、調節する。
【００３９】
本実施例では、２つの温度調節器１０５ａ，１０５ｂ及び流路調節器１２０が処理ユニット１０３の略直方体のベッド１０６の図上方（後方）の側壁に隣接して配置された略直方体の収納部１１５内部に収納されて配置されている。この収納部１１５は、真空処理装置１００が配置される床面上に配置されているが、この床面の下方、例えば、この床下方の階の天井部に配置されていても良い。
【００４０】
図２は、図１に示す処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。この図において、本発明の実施の形態に係る真空処理装置１００としての処理ユニット１０３は、概念的に上部と下部とに分けられ、上部に処理対象の試料が内側に配置されて処理される処理チャンバ部と、この処理チャンバ部において必要な電力を供給する電源や冷却するための冷媒の貯留部等を収納して配置したベッド１０６を備えており、例えば、処理の仕様に応じて選択された材料であるアルミニウム等の導電性材料で形成された部材からなりその内側が排気されて減圧される容器である真空容器内の空間である処理室２０１と、この処理室２０１内に配置された略円筒形上の試料台１０３ａとを備えている。
【００４１】
さらに、処理ユニット１０３は、試料台１０３ａの温度を調節するために試料台１０３ａ内でこれを構成する円板形状の基材２０２内部に同人状に配置された熱交換媒体である冷媒の通路２０３と、これに連通して接続された冷媒の配管で構成された流路１１９と、この流路１１９と連結されて冷媒の温度を調節するための２つの温度調節器１０５ａ，１０５ｂ及びこれら流路１１９に冷媒の経路で連結された流路調節器１２０とを、収納部１１５内に収納して備えている。さらにまた、試料台１０３ａの円板状部材である基材２０２内側に温度が調節された冷媒が循環される通路２０３は、試料台１０３ａの温度調節手段を構成し、かかる温度制御手段を能動化することによって、試料台１０３ａの温度が適宜調節される。
【００４２】
さらに、処理室２０１内には、基板状の処理対称の試料であるウエハ２０５を載置するための試料台１０３ａの上面であるウエハ載置面上方の処理室２０１の上部に、この載置面と対向した位置から塩素系等の処理ガスを処理室２０１内に供給するためのガス供給手段が配置されている。このガス供給手段から処理ガスが試料台１０３ａ上に載せられたウエハ２０５に向けて流入する。
【００４３】
処理チャンバ部には、処理室２０１と、この処理室２０１内に電磁波による電界，磁界を供給するための電界供給手段，磁界供給手段と、処理室２０１内にガスを供給するためのガス供給手段と、処理室２０１を囲んで内外を気密に封止する真空容器である上下の容器壁２１２，２１８と、容器壁２１８下方に配置され処理室２０１内のガス，プラズマ等の粒子を排出するとともに処理室２０１内を減圧された所定の真空度の圧力に維持するための排気手段を備えている。排気手段は試料台１０３ａ下方の空間である真空室２１４を囲む下部の容器壁２１８底部の中央に配置された開口である排気口２１９と連通している。処理室２０１内に供給された処理用ガス，プラズマ，反応生成物等が試料台１０３ａ外周の空間、真空室２１４を通り排気口２１９を介して排気手段により外部に排出される。
【００４４】
この処理チャンバ部の上部には、電界を処理室２０１に供給するための電界供給手段を構成するマグネトロン２０７と、このマグネトロン２０７により生成されるマイクロ波が通る管路である上部導波管２０８ａが（矢印のように）略水平方向にマイクロ波を導波するように配置され、この上部導波管２０８ａに接続されて内部が連通した下部導波管２０８ｂとを有し、（矢印のように）上部導波管２０８ａ内を伝播してきたマイクロ波は（矢印のように）下部導波管２０８ｂ内に伝播してこれより下方の処理室２０１側へ進行する。すなわち、下部導波管２０８ｂは上部導波管２０８ａ，電波源と下方の処理室２０１とを連結するための伝導部材である。
【００４５】
下部導波管２０８ｂに進行したマイクロ波は、処理室２０１上部であって下部導波管２０８ｂの下部に配置された空間内で図示しないスロットアンテナ等の手段により、略水平方向について高い電界の強度を有する分布を持つようにされる。また、下部導波管２０８ｂの下部には、これに接続された石英等の絶縁体製の円板形状を有した誘電体窓２０９が配置されており、前記高電界の分布を持つ電波はこの誘電体窓２０９を透過して下方の円筒形状の処理室２０１内に伝播する。
【００４６】
本実施例においては、誘電体窓２０９の下方に空間が配置され、この空間と連通して配置されたガス導入管２１０を備えており、ガス導入管２１０から図１に示す制御ユニット１０７内に配置された処理用ガスの流量調節器（ＭＦＣ）によりその流量速度が調節されたガスが前記空間に導入される。さらに、この空間内のガスは、下方に配置されたガス分散板２１１に備えられた貫通孔の複数から前記処理室２０１内に分散して流入する。分散板２１１は誘電体窓２０９と同様に石英等の誘電体で構成しても、シリコン等の半導体で構成してもよく、導波管２０８ａ，ｂを通って伝播してきた電波による電界が処理室２０１へ透過して導入されるように構成されていることが必要である。
【００４７】
このように、誘電体窓２０９，分散板２１１は処理室２０１の上方の面（天井面）を構成しており、特に、分散板２１１は処理室２０１の内側の壁面を構成し形成されるプラズマに面する。処理室２０１内部は、図示していない真空ポンプ等の上記排気手段と連通されており、処理用のガスが供給され形成されたプラズマによる反応性生物が生成されつつ処理室２０１内を所定の真空度の減少された圧力に維持される。このように処理室２０１内に供給された処理用のガスに対し、上記誘電体窓２０９及び分散板２１１を透過して処理室２０１内に供給されるマイクロ波による電界と、下部導波管２０８ｂ及び処理室２０１の周囲を囲んで真空容器を構成する上部の容器壁２１２の外周を囲んで配置され処理室２０１（真空容器）内に磁界を供給するソレノイドコイル２１３からの磁界との相互作用によるＥＣＲが生起され、処理ガスがプラズマ化される。このようにして、上部容器２１２内の処理室２０１内であって、試料台１０３ａ上方の空間でプラズマが形成される。
【００４８】
処理室２０１の天井面を構成する分散板２１１の下方に試料台１０３ａが配置され、試料台１０３ａ上に載置されるウエハ２０５と分散板２１１とは対向して配置されることになる。この試料台１０３ａ内部には導電体製の円板状部材である基材２０２が配置され、高周波電源２１５と接続されている。高周波電源２１５から供給される電力により基材２０２上面またはその円形の上面に配置された誘電体膜２１７上に載せられたウエハ２０５表面に高周波バイアスによる電圧が生起される。また、誘電体膜２１７は、その内側に、少なくとも１つの電極であって可変直流電源２１６と接続された静電吸着用の電極を有している。
【００４９】
この静電吸着用の電極，誘電体膜２１７及びウエハ２０５とプラズマとの間の作用により、ウエハ２０５の表面に蓄積された電荷と誘電体膜２１７（あるいは電極）との間で生じる静電気による力によって、ウエハ２０５は試料台１０３ａ（誘電体膜２１７）上に引き付けられ吸着されて支持される。上記吸着用の電極と高周波電源２１５からの電力が供給されて印加される電極とは同一であってもよい。
【００５０】
試料台１０３ａ上方に形成されたプラズマ中に含まれるイオンは、基材２０２に印加される高周波電力によるバイアス電圧に誘引されてウエハ２０５の表面に衝突し、この際、試料表面に存在するラジカルが作用して試料表面の物質と反応することにより、試料が処理（本実施例ではエッチング処理）される。このウエハ２０５表面の物質とプラズマとの反応により、ウエハ２０５上方の処理室２０１内に反応生成物が生成される。
【００５１】
このように生成された反応生成物と、処理室２０１内のプラズマや処理に寄与しないガス等は試料台１０３ａ周囲の空間から下方へ移動し、試料台１０３ａの下方で上部の容器壁２１２と共に真空容器を構成する下部の容器壁２１８により囲まれた試料台１０３ａ下方の空間において、下部の容器壁２１８の試料台１０３ａ直下に位置する排気口２１９から、図示しない真空ポンプ等の排気手段によって吸引され処理室２０１外へ排出される。
【００５２】
また、本実施例では上記排気口２１９には、回転してこの排気口２１９を開閉するシャッタバルブを備えており、回転によって排気口２１９の断面積を変化させて排気量速度を調節するように構成されている。なお、上記処理室２０１及び真空室２１４を構成する上部の容器壁２１２、下部の容器壁２１８は適切な手段を介して接地されている。
【００５３】
本発明の実施例では、試料台１０３ａの前記誘電体膜２１７上のウエハ２０５が載置される箇所の外周側には載置面を囲んで誘電体製の試料台リング２０４が配置されており、電極と処理室２０１内のプラズマとの間で静電吸着させるための電源からの電流が流れてしまうことを抑制する。このために、絶縁体によって構成された部材を用いても良い。
【００５４】
また、この試料台リング２０４は、試料台１０３ａあるいは電極である基材２０２をプラズマからのイオンの衝突から保護する作用をするようそのための手段を具備していても良い。例えば、試料台リング２０４上にウエハ２０５の処理に影響を与え難い材料で構成された部材を保護部材として配置しても良い。また、この試料台リング２０４自体をイオンにより削れ難く処理に影響を与え難い材質であるアルミナ等のセラミクスで構成しても良い。
【００５５】
このようにプラズマ中のイオンの衝突を受けつつ処理が行われるウエハ２０５は、その温度が処理中に上昇することが起こる。そこで、試料台１０３ａ内部に冷媒の通路２０３を配置し、その内部に温度調節器１０５ａまたは１０５ｂにより温度調節された冷媒を通流させてこれらのいずれかの元に戻るよう循環させ、処理の間に試料台１０３ａまたはウエハ２０５の表面の温度を所望の温度になるように調節することで、試料台１０３ａ上に載置されたウエハ２０５の温度を所望の温度に近づける。
【００５６】
また、ウエハ２０５と試料台１０３ａまたは基材２０２との間の熱伝達の効率を向上させ、ウエハ２０５の温度とその分布をより所望のものに近づけるため、ウエハ２０５の裏面と試料の載置面である誘電体膜２１７の表面との間に熱伝達用のガス（例えば、Ｈｅ）を熱伝達ガス源２２２から供給する。これにより、本来、熱容量が試料台１０３ａと比べ非常に小さなウエハ２０５の温度は試料台１０３ａの温度とその分布により近づけられる。
【００５７】
また、上記のように試料台１０３ａの基材２０２内に配置された通路２０３内を流れる冷媒は、温度調節器１０５ａ，１０５ｂのいずれかから流路１１９を介して基材２０２内の通路２０３へ供給されて流れつつ基材２０２と熱交換した後、基材２０２から排出されて元の温度調節器１０５ａ，１０５ｂのいずれかに戻り再度温度を調節されて再び流路１１９へ供給される循環を行って基材２０２の温度を所望の温度の値またはその分布となるように調節する。
【００５８】
このような温度調節器１０５ａ，１０５ｂは真空処理装置１００が設置される床面２０６上のベッド１０６後方に配置されており、本実施例ではベッド１０６へ使用者が載り降りするための略直方形の台である収納部１１５の内側に配置されており、これにより使用者の整備等の作業を容易にするとともに、部品の設置効率を向上して設置面積の増大を抑制し、ひいては真空処理装置の運転，運用の効率を向上させる。この載り降りのための収納部１１５は、内部を平板等で囲んで保護する部材である。この収納部１１５はベッド部１０３ｂによって構成されていても良い。このように、収納室である台１１５はベッド部１０３ｂまたは真空処理装置１００から取り外し／取り付け可能に構成されており、収納室がベッド部１０３ｂで構成されている場合には、装置本体から取り付け／取り外し可能に構成されている。
【００５９】
処理ユニット１０３でのウエハ２０５の処理は、図示しない排気装置を用いて処理室２０１内を所定の圧力、例えば０.０１３３Ｐａ程度にまで減圧する。その後、ウエハ２０５を試料台１０３ａ上面の試料載置面である誘電体膜２１７上に載置し、ウエハ２０５を静電吸着手段によってその上に吸着し保持する。次いで、試料台１０３ａ内部の冷媒の通路２０３を含む温度調節手段を駆動しつつＨｅガス等の熱伝達ガスをウエハ２０５と誘電体膜２１７との間に流量等を調節して供給する。このことによりウエハ２０５を所望の温度に近い値の温度に調節することができる。ウエハ２０５が保持された状態で、塩素等の処理ガスをガス供給手段によりウエハ２０５に向けて導入して処理室２０１内に供給した電磁波を利用して処理室内にプラズマを形成し、このプラズマを用いてウエハ２０５の処理（本実施例ではエッチング処理）を開始する。予め定められた処理が終了した場合、ウエハ２０５を処理室内から搬出して処理ユニット１０３による一連の処理の動作が終了する。
【００６０】
本実施例の試料台１０３ａは、内部に同心円状に形成された多重の冷媒が通流する通路２０３を内蔵したチタン製の略円板形状の基材２０２と、その円板状の表面に溶射により形成されたアルミナまたはイットリアの被膜である誘電体膜２１７を備えた構成となっている。通路２０３は冷媒の循環の経路により異なる温度に冷媒を調節する温度調節器１０５ａ，１０５ｂと連結されている。このため、これらの間に配置された流路調節器１２０の動作により、循環させる冷媒を選択することにより基材２０２の温度、ひいてはその上部に載せられて保持されるウエハ２０５の温度の値またはその分布を調節することができる。なお、これら温度調節器１０５ａ，１０５ｂの温度の設定は、真空処理装置１００を制御する図示しない制御装置からの出力信号により制御される。
【００６１】
図３を用いて、本実施例の試料台１０３ａの構成について詳細に説明する。図３は、図２に示す試料台１０３ａの構成の概略を示す縦断面図である。なお、本図では、基材２０２上部に配置された円形の誘電体膜２１７の外周に配置される試料台リング２０４は省略した。
【００６２】
本図において、誘電体膜２１７は、主要な構造は少なくとも複数の膜層が積層されて構成されている。本実施例では下方及び上方に隣り合う２つのアルミナまたはイットリアの誘電体膜２１７ａ，２１７ｂから構成されている。下方の誘電体膜２１７ａ内には、３系統の独立してその動作が調節される膜状の内ヒータ３２２と外ヒータ３２０と中間ヒータ３２１とが配置されている。これらは、同心状に配置されており内ヒータ３２２が円形、中間ヒータ３２１、外ヒータ３２０がリング状に構成されており、これらは上下方向について上面の高さが同じにそろえられている。
【００６３】
また、上方の誘電体膜２１７ｂ内部には、上記静電吸着用の電極が中心部の円形のもの、その外周のリング状のものが２つ配置され、本実施例では中心部の内電極３４１と外周に配置した外電極３４２を有している。これらには、各々直流電源２１６ａ，２１６ｂが接続されて電力が供給される。本実施例では内電極５３にプラス電圧を、外電極５５にはマイナス電圧を印加している。したがって、本実施例の試料台１０３ａはいわゆる双極型の静電チャックとして動作し、プラズマの有無にかかわらずウエハを着脱することができる。
【００６４】
内ヒータ３２２，中間ヒータ３２１，外ヒータ３２０には、各々独立にフィルタを介して電源が接続され、電力が供給されて加熱の動作を行わせる。図では、外ヒータ３２０のみについて図示されており、電源３２８がフィルタを構成するコイル３２７を介して基材２０２の外周部に貫通された貫通孔内の絶縁部材製の絶縁パイプ３２４内に挿入されたコネクタ３２３により外ヒータ３２０と接続されている。
【００６５】
基材２０２にはウエハ２０５にバイアス電圧を印加するための高周波電源２１５を接続されており、プラズマ中のイオンをウエハ２０５上面に引き込んで異方性エッチングを行う。このとき、ウエハ２０５に入熱を伴うため、この入熱に伴うウエハ２０５の温度の上昇はエッチング形状に大きく影響する。したがって、ウエハ２０５は冷却するため、試料台１０３ａまたは試料載置面の中心に貫通孔３３０を設けてあり、この貫通孔３３０の開口からヘリウムなどの熱伝達ガスを導入している。これにより、ウエハ２０５と誘電体膜２１７ｂ間の熱伝達率を確保し不必要なウエハの温度上昇を抑制する。なお、本実施例では詳しくは説明しないが、中心の貫通穴３３０の上部開口から導入したヘリウムガスがウエハ２０５外周まで圧力損出を極力抑えつつ、行き渡るように誘電体膜２１７ｂの上面のガスが拡散する溝のパターンを最適化している。
【００６６】
処理中のウエハ２０５の温度は、本実施例ではウエハ温度分布と相関が取れることが事前に明らかになっている基材２０２の温度を検知したセンサの出力を用いて検出している。具体的には、基材２０２の内ヒータ３２２及び中間ヒータ３２１，外ヒータ３２０の下方の基材２０２半径方向の所定の位置に配置した穴３３４を設け、シース熱電対３３３をばね３３５と固定具３３６で基材２０２下面に固定している。図では中間ヒータ３２１下方のもののみを示している。シース熱電対３３３を温度センサとして用いる場合には、先端の接触状態が検知の結果に大きく影響するが、本実施例では、ばねの付勢により安定化した押し付け荷重で基材２０２の部材に接触させているので、検知の結果の信頼性は高くできる。
【００６７】
温度の検知の結果は制御装置３３７に出力されて、この制御装置３３７において出力に基づいて基材２０２の温度の値またはその分布が検出され、この結果に基づいて制御装置３３７と通信可能に接続された内ヒータ３２２，中間ヒータ３２１，外ヒータ３２０の動作や加熱の量，時間が調節されている。なお、温度を検知するセンサとしては、シース熱電対３３３のほかに白金抵抗体や蛍光温度計，放射温度計を利用することができる。また、ウエハ２０５の裏面異物があまり問題とならない場合には、温度センサの先端を直接ウエハ２０５裏面に接触させて検知しても良い。
【００６８】
なお、本実施例の図ではヒータの給電部は１箇所のみ記述しているが、実際には２箇所必要であることはいうまでもない。また、本実施例ではヒータへの給電は交流電源でも直流電源であってもよい。
【００６９】
内ヒータ３２２，中間ヒータ３２１，外ヒータ３２０のパターンは、ウエハ２０５の面内のうちで半径方向或いは周方向の温度の値とその分布を調節したい領域に配置することになるが、この場合にも溶射によりこれらの膜状のヒータを形成することは大きな利点がある。つまり、溶射でヒータパターンを形成する場合には、マスクにパターンを製作しておけばよいため、その形状におおきな制約はない。また、これにより、例えばヒータの給電口を自由に配置しやすいという効果も期待できる。これに対し、例えばシースヒータなどを基材２０２に埋め込む場合には、シースの剛性により極端に小さな曲率で曲げることが難しいため、複雑なヒータパターン形成することは現実的ではない。また、ヒータパターンを任意に調節する場合には、ヒータの長さによりヒータ抵抗が変化することになるが、溶射で形成する場合にはヒータの厚みやヒータの抵抗率を調節することで、ヒータ抵抗を適正にすることができる。
【００７０】
また、本実施例では、誘電体膜２１７ｂ内部に配置した同心状の膜形状のヒータのみでなく、基材２０２の上部にも同心状に多重に配置されたヒータ３２９を備えていても良い。このヒータ３２９は基材２０２内部の冷媒が通る通路２０３の上面と基材２０２の上面との間に配置されており、このヒータ３２９による加熱と通路２０３内を通流する冷媒による冷却とを適切に組合わせて基材２０２の温度の値と分布及びその応答性を向上できる。
【００７１】
図４及び図５を用いて、本実施例の真空処理装置に係る処理の流れの例を示す。図４は、図２に示す実施例に係るプラズマ処理の流れを示すグラフである。本図では、処理ユニット１０３内で行われるウエハ２０５の上面の異なる種類の或いは組成の膜をウエハ２０５を処理室外に搬出することなく連続的に処理する場合のウエハ２０５（或いは試料載置面上面）の温度及び基材２０２の表面の温度の変化を示している。このような例の典型としては、図４の膜１がゲート用の膜であり膜２が配線（メタル）用の膜である場合である。
【００７２】
本実施例の冷媒の温度調節器１０５ａ，１０５ｂでは冷媒は各々異なる温度に調節されている。例えば、温度調節器１０５ａは冷媒の温度を２０℃となるように調節し、温度調節器１０５ｂは８０℃となるように調節されている。これらの温度の差は、試料台１０３ａの誘電体膜２１７内に配置された外ヒータ３２０，中間ヒータ３２１，内ヒータ３２２の動作によりこれらの間で形成できる誘電体膜２１７上面の温度差の最大値ΔＴｈより大きな値となっている。
【００７３】
本実施例では、これらのヒータにより実際の処理において実現される誘電体膜２１７の温度差の最大値ΔＴｓは、ΔＴｈより所定値だけ小さいものとなっている。このことから、本実施例の試料台１０３ａで実現される誘電体膜２１７上面の温度あるいはウエハ２０５の温度Ｔｓ１の範囲は、温度調節器１０５ａにより調節された冷媒が供給される場合には、基材２０２上面の温度が比熱の相対的な大きさから冷媒の温度にほぼ等しくなることから、温度調節器１０５ａからの冷媒の温度Ｔｃ１より所定値δ大きな値とこれよりΔＴｓだけ大きな値の間の範囲となる。また、温度調節器１０５ｂから冷媒が供給される場合のウエハ２０５の温度Ｔｓ２は、温度調節器１０５ｂからの冷媒の温度Ｔｃ２より所定値δ大きな値とこれよりΔＴｓだけ大きな値の間の範囲となる。
【００７４】
本実施例では、このような温度調節器１０５ａ，１０５ｂにより温度が調節された冷媒の供給（またはヒータ３２９による加熱）によって提供される試料台１０３ａの温度の値及び分布をベースとして、外ヒータ３２０，中間ヒータ３２１，内ヒータ３２２の動作をシース熱電対３３３等の温度センサからの検知結果を用いて調節して、誘電体膜２１７またはウエハ２０５の上面の温度の値とその分布を所望のものに実現する。図４では、第一の膜のエッチング処理である膜１処理では、温度調節器１０５ａからの冷媒を基材２０２内部に供給して基材２０２の表面の温度をＴｃ１に調節しつつ、ヒータを動作させて複数の異なる誘電体膜２１７の温度Ｔｓ１の値とその分布を形成している。
【００７５】
膜１処理が終了した後、別の種類或いは組成の膜２を処理する際に、求められるウエハ２０５の温度の最低値がＴｓ１の最大値より大きな場合には、Ｔｃ１をＴｃ２に切替えるため、基材２０２内の通路２０３に供給される冷媒を温度調節器１０５ａからのものから温度調節器１０５ｂのものに切替える。この際に、流路調節器１２０は、基材２０２の通路２０３から排出された冷媒を排出側の流路１１９を介して温度調節器１０５ａに戻すように排出（戻り）側の流路を維持しつつ、供給側の流路１１９を通して通路２０３に温度調節器１０５ｂから供給された８０℃に温度が調節された冷媒を供給するように供給側の冷媒の流路を切替える。その後、流路調節器１２０の供給側の冷媒出口から戻り側の冷媒入口までの流路１１９及び通路２０３内の冷媒が全て温度調節器１０５ｂからの冷媒に入れ替わったと制御装置により判断された場合には、流路調節器１２０は通路２０３から排出されて流路１１９を介して戻る冷媒を温度調節器１０５ｂに戻すように流路を切替えて温度調節器１０５ｂと基材２０２内の通路２０３との間で冷媒を循環させる。
【００７６】
このような流路調節器１２０の切替えの動作は、予め処理の開始前に通信装置を介して得られたウエハ２０５上の膜種，組成や処理の条件及び真空処理装置１００や処理ユニット１０３の各所に配置された各部の動作を検知するセンサ（シース熱電対３３３を含む）から検出された情報に基づいて制御装置３３７から発信された指令により行われる。なお、このような切替えを実施する上で、各々の温度調節器１０５ａ，１０５ｂまたは流路調節器１２０とこれらとの間に所定量の冷媒を貯留できる貯留部を備えても良い。貯留部が貯留できる量は、流路１１９及び通路２０３内部の冷媒の量をあれば十分である。
【００７７】
このことにより、基材２０２の表面の温度がＴｃ２に変動して維持される。この後、外ヒータ３２０，中間ヒータ３２１，内ヒータ３２２の動作による加熱によってウエハ２０５の温度Ｔｓ２の値と温度分布が複数の異なるステップの各々において所望のものに変化、形成されて、膜２の処理が行われる。
【００７８】
図４においては、異なる種類、組成の膜の各々で基材２０２の異なる温度の値、分布を実現するために、冷媒を各々異なる温度に設定する２つの温度調節器１０５ａ，１０５ｂの間で供給，循環を切替えたが、図５においては、１つの膜の処理の複数のステップにおいて、２つの温度調節器１０５ａ，１０５ｂの間で供給，循環を切替える例を示す。図５は、図２に示す実施例に係るプラズマ処理の流れを示すグラフである。本図では、処理ユニット１０３内で行われるウエハ２０５の上面の任意の膜をウエハ２０５を処理室外に搬出することなく連続的に処理する場合のウエハ２０５（或いは試料載置面上面）の温度及び基材２０２の表面の温度の変化を示している。
【００７９】
この図において、処理１，処理２が任意の膜に対して異なる条件で行われるエッチング処理を示す。これらの処理の前後において、ウエハ２０５の温度の遷移が、通路２０３に供給，循環される冷媒の切替えと誘電体膜２１７内のヒータの動作により行われる。
【００８０】
本例では、処理１では温度調節器１０５ａから２０℃に調節された冷媒を供給しつつ処理が実施され、処理２ではその前に温度調節器１０５ｂからの８０℃に調節された冷媒の供給に切替えられてこれを維持しつつ処理が実施される。処理１の前の遷移では、基材２０２の温度の遷移は行われず、温度調節器１０５ａ（ＴＣＵ１）からの冷媒の供給が維持されつつ、内ヒータ３２２，中間ヒータ３２１，外ヒータ３２０の動作により誘電体膜２１７またはウエハ２０５の上面の温度の値と分布とが形成される。一方、処理１の後の遷移では、図４の例で示した流路調節器１２０の動作による通路２０３への冷媒の供給、戻り（循環）の切替えが行われて、冷媒の基材２０２への供給が温度調節器１０５ａ（ＴＣＵ１）からのものから温度調節器１０５ｂ（ＴＣＵ２）のものに切替えられ、基材２０２の表面の温度の遷移が行われる。
【００８１】
その後、処理２において、温度調節器１０５ｂ（ＴＣＵ２）からの冷媒の供給が維持されつつ、内ヒータ３２２，中間ヒータ３２１，外ヒータ３２０の動作により誘電体膜２１７またはウエハ２０５の上面の温度の値と分布とが形成される。処理２の後に、再度流路調節器１２０の動作による通路２０３への冷媒の供給、戻り（循環）の切替えが行われて、冷媒の基材２０２への供給が温度調節器１０５ｂ（ＴＣＵ２）からのものから温度調節器１０５ａ（ＴＣＵ１）のものに切替えられ、基材２０２の表面の温度の遷移が行われる。
【００８２】
流路が切替えられて循環が切替えられる冷媒は予め温度が調節されているため、チタン等の金属製で熱伝達性の大きな基材２０２の温度を短時間で変化、遷移させることができる。このため、ヒータの動作により誘電体膜２１７上に実現できる温度の差以上にウエハ２０５または誘電体膜２１７の温度を変化させる必要がある場合は、予め上記差に調節された異なる温度の冷媒の循環に切替えて基材２０２の温度を変化させてヒータを併用して処理を行うことで、処理の効率を向上させることが出来る。さらには、金属製の基材２０２の温度の冷媒の通路２０３による調節は基材２０２の温度の各箇所でのばらつきが相対的に小さいので、ウエハ２０５の温度を大きく変化させる場合にもヒータによる加熱，温度のばらつきを低く抑えて、高精度にウエハ２０５の面内の半径方向あるいは周方向の温度値とその分布を実現でき、歩留まりを向上することができる。
【００８３】
以上の実施例では、２つの冷媒の温度調節器１０５ａ，１０５ｂを用いたが２つ以上備えても良い。また、基材２０２内の冷媒の通路２０３へは１つの温度調節器１０５ａからの冷媒が供給されているが、基材２０２内に２つ以上の独立した同心上の通路を有し、各々に異なる温度の冷媒を循環させて基材２０２の中央、外周側で温度分布を形成しても良く、さらに内外各々の通路に連結された２以上の温度調節器と流路調節器とを備えて２以上の温度調節器から冷媒を切替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置を備えた真空処理装置の構成の概略を示す上面図である。
【図２】図１に示す処理ユニットの構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す試料台１０３ａの構成の概略を示す縦断面図である。
【図４】図２に示す実施例に係るプラズマ処理の流れを示すグラフである。
【図５】図２に示す実施例に係るプラズマ処理の流れを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１００  真空処理装置
１０１  大気側ブロック
１０２  処理ブロック
１０３，１０３′，１０４，１０４′  処理ユニット
１０５ａ，１０５ｂ  温度調節器
１０６，１０６′，１０６″，１０６′′′  ベッド
１０７  制御ユニット
１０８  筐体
１０９  カセット台
１１１  位置合わせ部
１１２  真空搬送容器
１１３，１１３′  ロック室
１１９  流路
１２０  流路調節器
２０１  処理室
２０２  基材
２０３  通路
２０４  試料台リング
２０５  ウエハ
２０６  床面
２０７  マグネトロン
２０８ａ，２０８ｂ  導波管
２０９  誘電体窓
２１０  ガス導入管
２１１  分散板
２１２，２１８  容器壁
【図１】
2010010397.tif 000003
【図２】
2010010397.tif 000004
【図３】
2010010397.tif 000005
【図４】
2010010397.tif 000006
【図５】
2010010397.tif 000007