(57)【要約】【課題】微小異物の発生や、試料台表面の摩耗を抑制し、生産性の高いプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】真空容器内部に配置され減圧された内側でプラズマが形成される処理室と、この処理室内の下部に配置されその上面に前記プラズマを用いた処理の対象の試料が載置される試料台と、この試料台上部の前記試料がその上に載せられる載置面を構成する誘電体製の誘電体膜と、この誘電体膜の内部に配置され前記試料をこの誘電体膜上に吸着して保持するための電力が供給される複数の電極とを備え、前記試料が前記試料台上に載置された状態で前記複数の電極のうちの少なくとも１つに電力を供給して前記試料の一部分を吸着して所定の温度になるまで前記試料の温度を加熱した後前記複数の電極のうちの他の電極に電力を供給してこの試料を広い範囲で吸着した後に前記プラズマを用いてこの試料の処理を開始するプラズマ処理装置。【選択図】  図５
2014011215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内部に配置され減圧された内側でプラズマが形成される処理室と、この処理室内の下部に配置されその上面に前記プラズマを用いた処理の対象の試料が載置される試料台と、この試料台上部の前記試料がその上に載せられる載置面を構成する誘電体製の誘電体膜と、この誘電体膜の内部に配置され前記試料をこの誘電体膜上に吸着して保持するための電力が供給される複数の電極とを備え、
前記試料が前記試料台上に載置された状態で前記複数の電極のうちの少なくとも１つに電力を供給して前記試料の一部分を吸着して所定の温度になるまで前記試料の温度を加熱した後前記複数の電極のうちの他の電極に電力を供給してこの試料を広い範囲で吸着した後に前記プラズマを用いてこの試料の処理を開始するプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、前記処理室内にプラズマを形成して前記試料の一部分を静電気力を用いて吸着す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、前記複数の電極が前記試料台の試料の載置面の中央部に配置されその半径が前記試料の半径の５％以上の大きさを有した内側の電極とこの内側の電極の外周側にリング状にこれを囲んで配置された外側の電極とを備えたプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、前記試料の一部分が前記試料台に吸着されている状態で、前記試料の一部分と前記誘電体膜との間に形成される隙間空間に熱伝達用のガスを導入するプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、前記処理中に前記複数の電極のうちの２つの電極の各々に異なる極性が付与されるプラズマ処理装置。
【請求項６】
真空容器内部に配置された処理室内の試料台の載置面上に処理対象の試料を配置して、減圧された前記処理室内側でプラズマを形成して前記試料を処理するプラズマ処理方法であって、
前記試料の処理の開始前に前記載置面の中心側の領域に配置された静電吸着電極に前記試料の一部分を吸着して前記試料を所定の温度まで加熱後、前記試料の全体を前記載置面上に静電吸着して前記試料の処理を実施するプラズマ処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理方法であって、前記処理室内にプラズマを形成して前記試料の一部分を静電気力を用いて吸着するプラズマ処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載のプラズマ処理方法であって、試料台温度は前記高温状態から、前記プラズマ処理条件温度になるまで徐々に温度を落とすプラズマ処理方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載のプラズマ処理方法であって、前記試料の一部分が前記試料台に吸着されている状態で、前記試料の一部分と前記誘電体膜との間に形成される隙間空間に熱伝達用のガスを導入するプラズマ処理方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９の何れかに記載のプラズマ処理方法であって、前記処理中に前記複数の電極のうちの２つの電極の各々に異なる極性が付与さ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処理する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】
半導体ウエハなどの試料を試料台に載せて、その上部に発生させたプラズマにより試料に処理を行うプラズマ処理装置であって、例えば、プラズマと試料との間の化学反応によって試料表面の対象膜を除去したり、試料表面に膜を堆積させたりしている。前者をエッチング処理、後者をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）という。このようなプラズマ処理では、化学的に活性なプラズマを用いて、イオンや活性ガス種と試料との間の化学反応により処理が進行している。ここで、前記化学反応が起こるかどうか、あるいは、化学反応によって生成された反応生成物が気体となって試料表面から脱離・放出されるか（エッチング）、あるいは、前記反応生成物が固体となって試料表面に堆積するか（ＣＶＤ）は、前記試料の温度に大きく影響される。
【０００３】
例えば反応生成物の蒸気圧が低い材料の試料をエッチングする場合は、反応生成物が気体となって試料表面から脱離・放出するためには、プラズマ処理室の圧力を低くするか、試料温度を高くする必要がある。実際にはプラズマ処理室の圧力はプラズマ雰囲気を安定的に維持するためにある程度の圧力が必要（≧０.１Ｐａ程度）であり、試料温度を十分に高くする必要がある。
【０００４】
このように、目的のプロセスに合わせて試料温度を制御する必要がある。そこで、前記試料台温度を制御することで試料温度を所望の温度に制御する方法を採っている。このような試料台の温度を調節する構成として、従来より、試料台内部に温度制御された熱交換液体を流したり、試料台内部にヒータを内蔵させて加熱したりすることが行われている。
【０００５】
一方、試料の温度は試料台との間で熱伝達がされることによって調節される。このため試料と試料台の試料載置面の上面との間の熱伝達を効率よく行うために、試料と載置面とを静電吸着力等により吸着させて、かつ載置面との間にできる隙間空間にＨｅガスなどの熱伝達用ガスを供給することが一般的に行われている。さらに、このような試料の温度の調節は熱伝達の効率が大きな影響を与えるため、熱伝達を向上させるための試料を載置面上に保持する静電吸着の条件や吸着させる領域について、従来から考慮されてきた。
【０００６】
このような従来の技術としては、特開平０９−１６７７９４号公報（特許文献１）のものが知られている。この従来技術では、ウエハを試料台上で双極型のチャック電極複数で保持した状態で熱伝達用のガスを供給してウエハの温度を調節した後、ウエハを複数のチャック電極を単極型として動作させた状態で試料台上に吸着させてウエハの処理を行うものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−１６７７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に、プラズマ処理前の半導体ウエハ等の基板状の試料は常温であり、処理前の試料は所定の温度にされた前記試料台の上に載置された後に、試料台の上に吸着された状態で試料台と熱伝達することで温度が調節される。例えば、試料温度を２５０℃〜３００℃くらいの高温にしてプラズマ処理を行う場合は、前記試料台を常時高温に制御・維持して、試料は、高温に温度制御された前記試料台の上に載置された後に、静電吸着力によって試料台に吸着され、前記隙間空間に充満した前記熱伝導ガスを熱伝達媒体として加熱される。ウエハ温度がプラズマ処理条件に適した温度になったのち、プラズマ処理が開始される。
【０００９】
このような場合には、試料は前記試料台に吸着された状態で熱膨張するため、試料裏面と試料台表面が摩耗して、微小異物が発生したり、前記試料台表面の表面粗さが変化することで試料と試料台との間の接触熱伝達効率が変化して試料温度の制御性が低下したりすることについて、上記従来技術では考慮されていなかった。
【００１０】
本発明の目的は、微小異物の発生や、試料台表面の摩耗を抑制し、生産性の高い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】
【００１１】
上記目的は、真空容器内部に配置され減圧された内側でプラズマが形成される処理室と、この処理室内の下部に配置されその上面に前記プラズマを用いた処理の対象の試料が載置される試料台と、この試料台上部の前記試料がその上に載せられる載置面を構成する誘電体製の誘電体膜と、この誘電体膜の内部に配置され前記試料をこの誘電体膜上に吸着して保持するための電力が供給される複数の電極とを備え、前記試料が前記試料台上に載置された状態で前記複数の電極のうちの少なくとも１つに電力を供給して前記試料の一部分を吸着して所定の温度になるまで前記試料の温度を加熱した後前記複数の電極のうちの他の電極に電力を供給してこの試料を広い範囲で吸着した後に前記プラズマを用いてこの試料の処理を開始するプラズマ処理装置により達成される。
【００１２】
また、真空容器内部に配置された処理室内の試料台の載置面上に処理対象の試料を配置して、減圧された前記処理室内側でプラズマを形成して前記試料を処理するプラズマ処理方法であって、前記試料の処理の開始前に前記載置面の中心側の領域に配置された静電吸着電極に前記試料の一部分を吸着して前記試料を所定の温度まで加熱後、前記試料の全体を前記載置面上に静電吸着して前記試料の処理を実施するプラズマ処理方法により達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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図である。
【図２】図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す実施例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【図４】従来技術に係るプラズマ処理装置の時間の変化に伴う動作の流れを示すタイムチャートである。
【図５】図２に示す実施例に係るプラズマ処理装置の時間の変化に伴う動作の流れを示すタイムチャートである。
【図６】図２に示す実施例に係るプラズマ処理装置の試料と試料台の接触部分を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【図７】図２に示す実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の時間の変化に伴う動作の流れを示すタイムチャートである。
【図８】図２に示す実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の時間の変化に伴う動作の流れを示すタイムチャートである。
【図９】図２に示す実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】図２に示す実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】図２に示す実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】図１１に示す変形例に係る試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を、図面を用いて以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例を、図１乃至図８を用いて説明する。
【００１６】
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図である。図１（ａ）は、真空処理装置の全体の構成を示す上面図であり、図１（ｂ）は同じく斜視図である。
【００１７】
本実施例に係る真空処理装置は、その前後の方向（図上左右方向であって右側が前側に相当する）について大気ブロック１０１と処理ブロック１０２に別れている。真空処理装置の前方側であって複数枚の半導体ウエハ等の処理対象の基板状の試料を収納したカセットが搬送される通路に面した大気ブロック１０１は、その内部で大気圧下でカセットから搬出する或いはカセットに試料を収納する、さらには搬出した試料の位置決めする等の動作を行う部分である。また、真空処理装置の後方側の部分であって大気ブロック１０１の後方に配置されてこれと連結された処理ブロック１０２は、大気圧から減圧された圧力下でウエハ等の試料を搬送し、処理等を行う部分であり、その大気ブロック１０１と連結された箇所において試料を内部に載置した状態で圧力を上下させる部分を含んでいる。
【００１８】
大気ブロック１０１は、その内部の空間に試料をアーム上に保持して搬送する搬送ロボットを備えた筐体１０６を有し、この筐体１０６の前方側には処理用又はクリーニング用の試料の複数枚が内部に収納されているカセットがその上面に接地されるカセット台１０７複数が筐体１０６の前面（前方の通路）に沿って並列に配置されている。
【００１９】
処理ブロック１０２は所定の値まで減圧して試料を処理する処理ユニット１０３−１，１０３−２，１０３−３，１０３−４と、上方から見て多角形状の平面形を有して多角形の辺に相当する側壁とこれらの処理ユニット各々と連結されて、当該処理ユニットに試料を前記の所定の値かこれに近い値まで減圧した圧力下で搬送する真空搬送室１０４、さらには真空搬送室１０４と大気ブロック１０１との間にこれらを接続する真空容器であって内部の圧力を大気圧と前記所定の値またはこれに近い値まで減圧可能なロック室１０５−１，１０５−２を備えている。この処理ブロック１０２は、図示しないターボ分子ポンプや粗引きポンプ等の真空ポンプと接続されており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る。
【００２０】
処理ユニット１０３−１〜１０３−４内の部品はプロセス条件に合わせた温度に制御されており、本実施例では、試料温度が２５０℃〜３００℃になるように、図示しない制御ユニットからの指令信号に応じて動作が調節されている。一方、真空搬送室１０４、筐体１０６、カセット台１０７は常温かこれと見倣せる程度の範囲の温度にされており、試料は常温の状態で処理ユニット１０３−１〜１０３−４に搬入され、この処理ユニットの内部で所望の温度まで加熱された後に、処理が行われる。
【００２１】
図２に図１に示す処理ユニット１０３における処理容器内部の構成の概略を示す。図２は、図１に示す実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【００２２】
本実施例において、処理ユニット１０３は真空処理容器の内部に波配置された試料台２０７上に試料を載せて保持した状態で内部の空間に形成したプラズマ２０３を用いて試料をエッチング処理するエッチング処理装置である。本図に示す真空処理容器は概略として蓋２０１及び真空容器２０４により構成されている。蓋２０１及び真空容器２０４によって封止され外部の大気圧の空間から気密に区画された内部の空間である処理室は、真空容器２０４の下方に配置されてこれと連結された真空ポンプ２０６が駆動されることにより、内部の圧力が高い真空度まで低減されて保持される。
【００２３】
試料台２０７の上方の処理室内の空間にプラズマ２０３を形成し試料を処理するために処理室内に供給される処理用ガスは、ガス流量制御器２０８によって処理室内へのその流量が調節される。本実施例では、処理用ガスは複数種類のガスが混合されたものが用いられ、各々の種類のガスが通流するガスライン上にバルブ２０９及びガス流量制御器２０８が配置されてそのガスの流量が処理に適合したものに調節される。
【００２４】
これらの複数のガスラインは各々のガス流量制御器２０８の下流側で接続されて合流しており、合流部において複数種類のガスが所定の比率で混合した組成のガスとして１つのガスラインを通り真空処理用器に供給される。ガスラインは真空処理用器の上部と連結され、処理室の上方でその天井面を構成するガス拡散板２０２と蓋２０１との間に配置された所定の高さの空間に導入される。
【００２５】
このガス拡散板２０２の上面（処理室に対して背面）側の空間でガスは拡散してこの空間に充満した後、ガス拡散板２０２の中央部に複数配置された貫通孔を経由して処理容器内に導入される。処理用ガスが導入された状態で真空ポンプ２０６は駆動を並行して行われており、真空計２１３によって検知された結果に基づいて制御ユニットから発信された指令信号に応じて、処理室の底部に配置された排気用の開口と真空ポンプ２０６の入口との間に配置された軸周りに回転可能な板状のフラップ複数枚を具備するコンダクタンス調整バルブ２０５の回転動作によって処理室の上下でのガスの供給と排気とのバランスが調節され、処理室内の圧力が処理に適した値の範囲内に維持される。
【００２６】
処理室内部に導入された処理用ガスは、マグネトロン等の電界供給手段２１０から供給される電界とソレノイドコイル２１２から供給される磁界との相互作用により生起される共鳴現象により、ガスの分子や原子が励起されてプラズマ化される。処理用ガスの分子はイオンと電子に電離、あるいは、ラジカルに解離される。
【００２７】
本実施例において処理室は略円筒形状を有しており、真空容器２０４も円筒形状を備えている。また、ガス分散板２０２は円形の誘電体製の板部材であり、処理室の円筒形状部分とガス分散板２０２の円板とはその中心同士が合致するように配置されている。
【００２８】
処理室内に配置された試料がその上面に載置される試料台２０７は略円筒形状を備えており、円板形状の試料が載せられる試料台２０７上面の載置面も円形またはこれと見倣せる形状を備えている。載置面は試料台２０７の上面を覆う誘電体製の膜を有して構成され、処理中に被処理物である試料は載置面の誘電体製の膜上面に形成された静電気力によってこれに吸着されて保持される。
【００２９】
試料台２０７の内部には円板形状または円筒形状を有する導電体製の部材から構成された電極が配置され、この電極は高周波バイアス電源２１１が接続されている。試料の処理に際して、試料が試料台２０７上面に保持されプラズマ２０３が形成された状態で高周波バイアス電源により上記電極に印加される高周波電圧により、プラズマ２０３の電位に応じて試料の上面上方にバイアス電位が形成される。これら両者の電位差により、プラズマ２０３内のイオン等荷電粒子を試料の表面に誘引して衝突させることにより、試料上面に予め形成されて配置された複数の膜層が積層された膜構造との間で生起する物理反応及び化学反応の相互反応により膜構造の処理対象の膜のエッチング処理が促進される。
【００３０】
試料台２０７上面の誘電体製の膜（誘電体膜）は、当該上面に誘電体材料を所定の厚さに溶射して形成されても良く、予め焼結等の製造方法により所定の厚さの円板として形成された部材を試料台２０７の上面に接着する等の方法により形成されても良い。また、本実施例では、後述の通り誘電体膜の内部に試料をその上面に吸着する静電気力を発生するための膜状の電極が複数個配置されている。
【００３１】
図３に試料台２０７の構成をより詳細に示す。図３は、図２に示す実施例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を拡大して模式的に示す縦断面図である。
【００３２】
本図において、試料は符号Ｗにより引用されている。円板形状の試料Ｗは図のように試料台２０７の上面に形成される誘電体膜３０１の上面に載置される。
【００３３】
試料台２０７の内部には、前述の通り、電極となる導電体製の円板形状の部材であるヘッド３１１が配置されており、誘電体膜３０１は、断面が凸字形状となるようにヘッド３１１の中央部に配置された円筒形の凸部の上面を覆って配置されている。ヘッド３１１内部には多重の同心の円弧状またはら旋状に配置され熱交換流体が内部を通流する冷媒流路３０５が配置され、冷媒流路３０５を通り熱交換した冷媒が循環することによりヘッド３１１の温度が所定の範囲内となるように調節され、ひいては試料台２０７の温度が制御される。
【００３４】
熱交換流体は、試料台２０７に配置された冷媒流路３０５の入口及び出口と管路を介して連結されたサーキュレータ３０８において、冷媒流路３０５の出口から流出した冷媒が所望の温度、流量に調節された後冷媒流路３０５の入口に向けて流出して循環している。さらに、本実施例では、誘電体膜３０１の内部またはヘッド３１１の上部の内部に複数の膜状のヒータを備え、ヒータが発生する熱により誘電体膜３０１上面の温度を調節している。
【００３５】
また、試料台２０７内のヘッド３１１の上部の温度がヘッド３１１内に配置された温度センサ３０４により検知される。温度センサ３０４から出力された信号は、通信手段を介して試料台２０７の外部に配置されたコントローラ３０９で受信され、試料台２０７の載置面の温度、あるいは、試料Ｗの温度が検出される。コントローラ３０９は所謂ＣＰＵ等マイクロプロセッサ（演算器）、ＲＡＭ或いはＲＯＭ等のメモリやハードディスクといった記憶装置、外部との信号をやり取りするためのインターフェース及びこれらの間を連結して信号を伝達する配線等の通信手段を備え、演算器がインターフェースを介して受信した温度センサ３０４からの信号を用いて、記憶装置から読み出した予め記録されたソフトウェア等のアルゴリズムに基づいてヘッド３１１或いは試料台２０７の誘電体膜３０１上面の温度を検出し、これを所望の温度の値にするための熱交換流体の温度、流量およびヒータへ供給される電力を算出し、インターフェースを通してサーキュレータ３０８及びヒータの電源に指令信号を発信してその動作を調節する。
【００３６】
なお、ヘッド３１１の下方には円板形状を有する試料台ベース３１２が配置され、ヘッド３１１の円筒形状の凸部の外周側に配置された凹み部に配置され上下方向に延びる複数本のボルト３０６により両者が締結されている。凹み部の段差のリング状の底面に載せられたリング状のカバー３１５は、ヘッド３１１の凸部の円筒形の側壁とともにボルト３０６、ヘッド３１１及び試料台ベース３１２の側壁を覆って配置され、これらの部材の処理室内のプラズマ２０３との相互作用が低減されている。
【００３７】
また、誘電体膜３０１の内部には静電吸着用の膜状の電極３０２，３０３が配置されている。これら電極３０２，３０３に電源３０７，３１０から供給される直流電圧を印加することで、誘電体膜３０１を挟んで試料Ｗに分極を生起して静電気力により試料Ｗを誘電体膜３０１上面に吸着（静電吸着）させる。さらに、誘電体膜３０１の表面には所定の形状の凹みまたは溝が予め形成されており、試料Ｗをその上面に吸着させた状態で試料Ｗの裏面と誘電体膜３０１の間には隙間空間３１９が形成される。
【００３８】
本実施例では、この隙間空間３１９を生じる溝や凹みは誘電体膜３０１の外周縁部を除く内側の領域にその全体わたって形成されており、試料Ｗを誘電体膜３０１上に吸着させた状態で当該内側の領域の上面に配置された開口から熱伝達用のガスとしてＨｅを導入し隙間空間３１９内に充填する。このように、熱伝達ガスを隙間空間３１９に導入することで熱伝達率を向上させて試料Ｗと誘電体膜３０１（試料台２０７）との間の熱交換、温度調節の効率を向上する。隙間空間３１２内でのＨｅの圧力は、例えば１kPa程度の圧力に維持されている。
【００３９】
一方、試料Ｗを試料台２０７に載置後、試料Ｗを誘電体膜３０１上に静電吸着させない状態で隙間空間３１９にＨｅガスを導入すると、Ｈｅガスの流量が多すぎる場合に試料Ｗが誘電体膜３０１上から吹き飛ばされたり、Ｈｅガスが試料Ｗと誘電体膜３０１との間から流出する際に試料Ｗが誘電体膜３０１上を滑ってその中心位置がずれたり試料台２０７から下方に落ちたりする虞が有る。
【００４０】
そこで、本実施例では、誘電体膜３０１の内側の領域上に配置された開口と連結されたＨｅのガス導入ライン３１８に、排気ポンプと連結されてガス導入ライン３１８内ひいては隙間空間３１９内のＨｅガスを排気するための排気ライン３１７を備え、当該排気ライン３１７上に配置された排気バルブ３１６をコントローラ３０９からの指令に基づいて開放することで不要なＨｅを排気することができる。また、試料Ｗを試料台２０７に静電吸着させずにＨｅガスを隙間空間３１９に導入する際に隙間空間３１９内の圧力による上向きの力が試料Ｗの自重より大きくならないように、Ｈｅガスの導入流量をガス導入ライン３１８上に配置した流量制御器３１４で調節しても良い。
【００４１】
ただし、ガス流量調節器３１４とそのガス導入ライン３１８上の下流側に配置された下流側バルブ３１３の間の空間でのガスの圧力が高過ぎるとバルブ３１３を開けた瞬間に大流量のＨｅガスが導入されて試料Ｗが試料台２０７上から飛ばされてしまう虞が有る。そこで、本実施例では、バルブ３１３を開ける前に、排気バルブ３１６を開いた状態でバルブ３１３を開く。
【００４２】
また、排気ライン３１７のコンダクタンスは、ガス導入ライン３１８のコンダクタンスより十分大きくされている。このため、排気バルブ３１６を開放した場合、ガス流量制御器３１４とバルブ３１３の間のＨｅはほぼ全て排気ライン３１７を通って排気される。また、ガス流量制御器３１４で調節されるＨｅガスの流量が試料Ｗを誘電体膜３０１上で保持できるだけの予め定められた流量になったことが検出されると、コントローラ３０９からの指令信号を受けて排気バルブ３１６が閉じられＨｅガスが隙間空間３１９へ導入される。
【００４３】
なお、もしＨｅガスを導入することによって試料Ｗが誘電体膜３０１上で滑った場合、試料Ｗはヘッド３１１の凸部の外周を囲む凹み部に載せられたリング形状のカバー３１５の上面に接触して移動が停止する。カバー３１５はその上部の内周縁に沿った部分の形状は、断面がテーパー状に外側に向かって末広がりの形状にされており、このテーパー部に試料Ｗの外周縁が接しても試料Ｗの運動を内側に向かわせることで試料台２０７の上から脱落することを低減している。さらに、カバー３１５の上面にリング状の突起を配置してもよい。
【００４４】
ここで、試料がプラズマ処理室内に搬入されてからプラズマ処理が開始するまでのシーケンスを図４に示す。図４は本発明を使用する以前の従来シーケンスを示す。本図では試料温度を３００℃に制御してプラズマ処理を行うものとして、プラズマ処理室に搬入される前の試料の温度は常温（２５℃）であるとする。
【００４５】
本図において、試料台の温度は３００℃を設定の温度として調節されている。このような従来技術において、処理室に搬入された試料は試料台に載置された後、試料台の上面に配置された誘電体製の膜の上面上に静電吸着されるとともに試料の裏面と試料台の間の隙間空間に熱伝導用のＨｅのガスが導入され、この熱伝達用のガスを媒体として試料は試料台と熱交換して加熱される。
【００４６】
その後、処理用ガスが処理室内に導入されつつ処理室内の圧力を所望の値の範囲内に制御される。試料の温度が処理に適した所望の範囲内であることが検出されると、処理室内に電界または磁界が共有されて処理用ガスを用いてプラズマが形成されて試料の処理が開始される。
【００４７】
このような処理の動作において、本図の技術では試料は試料台に静電吸着された状態で試料台から熱を受けて熱膨張するため、試料と誘電体製の試料台の載置面の上面との間で熱膨張の大きさの差に起因して摩擦が生じることになる。このため、試料あるいは試料台の上面の載置面が摩擦により損傷あるいは摩耗して微小異物が発生したり、試料台の表面粗さが変化することで試料と試料台との間の熱伝達効率が変化し処理性能が経時的に変化したりするという問題が生じていた。
【００４８】
本実施例に係るプラズマ処理装置における試料の処理の動作の流れを図５を用いて説明する。図５は、図２に示す実施例に係るプラズマ処理装置の時間の変化に伴う動作の流れを示すタイムチャートである。
【００４９】
本実施例では、試料Ｗの一部分を試料台２０７の誘電体膜３０１に静電吸着させずに加熱することで、試料Ｗが加熱されて昇温して熱膨張しても試料Ｗの一部分と試料台２０７の間では摩擦とこれによる試料Ｗまたは誘電体膜３０１の摩耗や損傷の生起が低減されるシーケンスとなっている。ただし、試料Ｗが試料台２０７上に吸着させた状態でも摩耗、損傷が許容される範囲内となる試料Ｗの温度及び誘電体膜３０１との温度差の所定の範囲が存在する。このような試料Ｗが試料台２０７に吸着された状態での試料の温度変動の許容値は、試料の種類、プラズマ処理条件、あるいは、前記試料台の材質などによって決められる。
【００５０】
本実施例では、常温（２５℃）の試料Ｗを予め定められた高い温度（例えば３００℃）に調節された試料台２０７の載置面上に載置後、試料Ｗの一部分を静電吸着せずに試料台の上に保持している。その間、試料Ｗと試料台２０７の誘電体膜３０１との間の接触部分、特に吸着させた部分における熱の伝達により試料Ｗは徐々に加熱される。
【００５１】
試料Ｗが前記予め定められた温度に近い所定の温度２５０℃まで加熱されたことが検出されると、これまでの試料Ｗの非吸着部分を誘電体膜３０１上に静電吸着させ、その部分の試料Ｗと誘電体膜３０１との間に熱伝達用のＨｅガスを導入して試料Ｗの全体を処理の開始に適した温度の条件である３００℃まで加熱してエッチング処理を開始する。本実施例では、処理に際して試料Ｗと誘電体膜３０１との間に導入されるＨｅガスの圧力は１kPaに調節されている。
【００５２】
上記の実施例において、試料Ｗが試料台２０７の載置面に載置されて常温（２５℃）から所定の温度である２５０℃まで加熱される間は、試料Ｗの一部分は誘電体膜３０１には静電吸着されておらず、この試料Ｗの非吸着領域の裏面では試料Ｗ及び誘電体膜３０１が熱膨張してもこれらの間の摩擦力は小さく摩耗や損傷は無視できる程度まで抑制される。試料Ｗが２５０℃から３００℃まで加熱される間は、試料Ｗはこれまで吸着されていなかった部分も含めて全体的に誘電体膜３０１上に静電吸着されているので、試料Ｗ及び誘電体膜３０１の熱膨張の差に応じてこれらの間の摩擦が発生するが、本実施例では上記摩耗、損傷が許容される範囲内となる温度差の範囲は５０℃内としている。
【００５３】
一方、試料Ｗの裏面と試料台２０７の誘電体膜３０１の上面はそれぞれ表面粗さを有しているので、図６に示すように、試料Ｗ裏面と誘電体膜３０１上面とが接触した状態で、これらの間には各々の粗さを有した表面の形状に応じて接触部６０１と微小隙間６０２とが形成される。図５に示す動作において、試料Ｗが誘電体膜３０１上に静電吸着されていない状態で試料台２０７と熱交換して加熱される場合、処理室内部は高い真空度の低圧力に保たれているため微小隙間６０２も高い真空度の低圧となっており、微小隙間６０２の熱通過率は極めて低い。このため、試料Ｗと誘電体膜３０１との間では実質的に接触部６０１でのみ熱伝達が行われるが、この接触面積は試料Ｗの裏面全体の面積と比べて著しく小さいものとなる。このことから、試料Ｗと試料台２０７との間の熱伝達の効率は低く、熱伝達用のガスを導入しないままで試料Ｗを常温から所定の温度（例えば２５０℃）まで加熱するのには長い時間を要する。
【００５４】
このように、試料Ｗの加熱のために時間を要すると一枚当たりの試料Ｗを載置後から処理を終了するまでに要する時間が長くなってしまうが、例えば、処理時間が試料Ｗの搬送に掛かる時間や処理後の試料を冷却する時間などと比較して十分に短い場合は、処理に要する試料Ｗをカセットから搬出して処理後に当該カセットの元の位置に戻すまでの全体の試料Ｗのハンドリング時間へ与える影響は相対的に小さくなる。
【００５５】
図３に示す実施例においては、誘電体膜３０１内に配置される静電吸着用の膜状の電極は、内側電極３０２と外側電極３０３を含む複数が配置される。各々の電極には内側電極用の電源３０７と外側電極用の電源３１０とが電気的に接続されている。これらの電極には処理中に異なる極性が付与されるものであって、その上方から見た形状の面積は等しくされている。
【００５６】
すなわち、内側電極３０２は上方から見てその中心を試料台２０７の載置面または試料Ｗの中心と合致させた円形を有し外側電極３０３は内側電極３０２の外周側でこれを囲むリング形状を有している。内側電極３０２の外周縁と外側電極３０３の内周縁とは可能な限り近接して配置されており、内側電極３０２の外周縁の半径位置は外側電極３０３の外周縁に対して所定の範囲の値となっている。
【００５７】
本実施例では、これらの電源３０７，３１０は直流電源である。ここで、内側電極３０２に正の電位を印加して、外側電極３０３に負の電位を印加すると、内側電極３０２から試料Ｗを介し外側電極３０３に向かって電位差を有した電気回路が形成され、誘電体膜３０１を挟んで試料Ｗ内の分極が発生することにより試料Ｗは誘電体膜３０１上面に静電吸着される。
【００５８】
このような構成を備えた本実施例において、試料Ｗを誘電体膜３０１上に載置した後、処理室内にガスを供給してプラズマ２０３を励起させた状態で内側電極３０２にのみに電源３０７から電力を供給する（たとえば＋５００Ｖ）。この状態で内側電極３０２、試料Ｗ、プラズマ２０３、接地された真空容器２０４との間で電気回路が形成されて試料Ｗは内部に生じた分極による電荷に応じた静電気力によって誘電体膜３０１上に静電吸着される。この状態は、内側電極３０２を単極（モノポール）の静電吸着用電極とした試料Ｗの吸着と同等である。
【００５９】
なお、この静電吸着に際して試料Ｗはプラズマ２０３により処理は実質的に実施されない。また、処理室内にアルゴン等の不活性ガスを導入してこの静電吸着のための静電気力を生起するためのプラズマ２０３を形成しても良い。また、処理用ガスを導入した状態でプラズマを形成するが、ヘッド３１１に高周波バイアス電力を印加しない状態で、試料Ｗを静電吸着して試料Ｗの加熱を行うようにしても良い。
【００６０】
この際、試料Ｗと誘電体膜３０１との間の静電吸着力は実質的に誘電体膜３０１の上面の内側電極３０２直上方の領域のみで発生しており、電力が印加されていない外側電極３０３直上方の誘電体膜３０１の上面の領域では静電吸着力はほとんど発生していない。この状態で、内側電極３０２直上方の誘電体膜３０１の投影面の領域と試料Ｗとの間にガス導入ライン３１８を介して上記領域の誘電体膜３０１上面の開口からＨｅガスを導入する。
【００６１】
内側電極３０２上方の誘電体膜３０１と試料Ｗの裏面とは静電吸着されており両者の接触面積は外周のリング状に配置された外側電極３０３の上方の非吸着領域でのものと比べて著しく大きいものとなっているのに加えて、内側電極３０２の上方の誘電体膜３０１上面と試料Ｗとの間に供給されたＨｅガスが熱伝達媒体として試料台２０７と試料Ｗとの間の熱交換を促進することで、試料Ｗの加熱がより短時間で行われる。試料Ｗがプラズマ処理に適した所定の温度になるか或いは加熱の時間が所定の長さを経過すると、コントローラ３０９からの指令信号に応じて、内側電極３０２と外側電極３０３とのそれぞれに異なる極性の電力が印加され、試料Ｗの全体を誘電体膜３０１上面に静電吸着させる。
【００６２】
この際、例えば、内側電極３０２には＋５００Ｖを、外側電極３０３には−５００Ｖを印加する。試料Ｗが誘電体膜３０１上で全体的に吸着された後、外側電極３０３上方の誘電体膜３０１の上面と試料Ｗとの間の微小隙間６０２にはガス導入ライン３１８から供給されたＨｅガスが充填され、試料Ｗの非接触領域と誘電体膜３０１との間の熱伝達が促進され試料Ｗの加熱が行われる。温度センサ３０４からの出力信号を受けて試料Ｗの温度が所期の処理を開始するのに適した温度に到達したことがコントローラ３０９により検出されると、当該コントローラ３０９からの指令信号に基づいて試料Ｗの処理が開始される。
【００６３】
本実施例の内側電極３０２は円形を有して誘電体膜３０１が構成する試料載置面の中央部であって試料Ｗが載せられた状態でその中心から所定の小さい半径の領域が覆う位置に相当する誘電体膜３０１内の箇所に配置されている。その半径は、試料Ｗと誘電体膜３０１との間の実効的な熱伝達を行うためにこの領域に供給されるＨｅによる試料Ｗの上向きの力に対して試料Ｗを誘電体膜３０１に浮き上がらせずに吸着して保持可能な面積の最小値以上にされている。本実施例では、上記半径は試料Ｗまたは試料台２０７の載置面の半径の５％以上、望ましくは１０％以上にされている。図３に示す実施例では、試料Ｗを加熱するために内側電極３０２の上方にＨｅガスを供給しつつ内側電極３０２のみに電力を供給しており、内側電極３０２の外周縁の半径は外側電極３０３の外周縁の半径の１／√２程度であるので上記の最小半径より大きな値となっている。
【００６４】
本実施例によれば、試料Ｗは内側電極３０２付近のみで静電吸着されているので、Ｈｅガスが内側電極３０２の上方の領域の開口から試料Ｗと誘電体膜３０１との間に導入しても試料Ｗが浮き上がって試料台２０７から落下したり載置面の当初の載置位置からずれたりすることが抑制され、隙間空間３１９のＨｅガスの圧力を高くすることができるため試料Ｗと試料台２０７との間の熱伝導効率を高くすることができる。また、試料Ｗと誘電体膜３０１との間の静電吸着力は内側電極３０２付近のみで発生しているが、試料Ｗが加熱されるときの試料Ｗの熱膨張量はその中心ではゼロであり中心からの半径方向の位置が大きくなる程大きくなるため、熱膨張の小さな試料Ｗまたは誘電体膜３０１の内側のみを吸着することで試料Ｗと誘電体膜３０１との間の摩耗や損傷を低減することができる。
【００６５】
なお、試料Ｗは、その外周側で誘電体膜３０１に静電吸着されていないため、試料Ｗと誘電体膜３０１との間の隙間空間３１９の内側領域に導入されたＨｅのガスは、外周側領域の下方の隙間空間３１９に拡散、移動して試料Ｗの外周縁部分から処理室内へ漏れ出ることになる。この際、試料Ｗと誘電体膜３０１との間の隙間空間３１９を通過するＨｅガスを熱伝達媒体として試料台２０７から試料Ｗへ加熱が行われる。試料Ｗが２５０℃まで加熱されると試料Ｗを外側電極３０３にも電力を印加して試料Ｗの全体を誘電体膜３０１上に静電吸着した後、隙間空間３１９の圧力が所定の圧力値（例えば１kPa）になるまで熱伝達用ガスを導入し、試料Ｗの温度が所期の設定温度（３００℃）になるまで試料Ｗを加熱した後に予め定められた条件で試料Ｗ上の対象の膜のエッチング処理が開始される。
【００６６】
また、図７に示すように、試料Ｗを処理室内に搬入する前に試料台２０７の温度を例えば３５０℃にして維持しておき、試料Ｗを試料台２０７上の載置面に載置後、上記実施例と同様に試料を２５０℃まで加熱する。試料Ｗが２５０℃になったところで、試料台温度を３００℃に制御して、試料Ｗ全体を誘電体膜３０１上に静電吸着させ、誘電体膜３０１の外側電極３０３上方の投影面である外側領域にＨｅガスを充填する。試料温度が３００℃になったところでプラズマ処理を開始するようにしても良い。また、図７では試料Ｗの温度を３５０℃から３００℃に短時間で低下させているが、図８に示すように、試料Ｗの温度を初期温度（３５０℃）から徐々に３００℃に落としていってもよいし、あるいは、試料Ｗ温度をモニタしておき自動制御で試料温度が最速で３００℃に到達できるように試料台２０７の温度を制御してもよい。
【００６７】
〔変形例１〕
上記実施例の変形例を、図９を用いて説明する。図９は、図２に示す実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。この図において、図３に示された箇所、部分についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６８】
図９に示す変形例の実施例と異なる点は、誘電体膜３０１内に配置された異なる極性の電力が印加される内側、外側の静電吸着用の電極が、少なくとも内側電極が中心から半径方向に複数の領域を有する複数の電極を備えている点である。本例では、円形の試料Ｗに併せて実質的に円形の領域を覆って配置された誘電体膜３０１内の内側の領域に配置された内側の電極は円形の内側電極９０１及びリング状の内側電極９０２を備えて、同じ電源３０７に電気的に接続されている。
【００６９】
本変形例において、試料Ｗが試料台２０７の誘電体膜３０１上面に載置された後、試料Ｗの内側の領域を部分的に静電吸着して熱伝達用ガスを試料Ｗと誘電体膜３０１との間に供給して試料Ｗを所定の高温（例えば２５０℃）まで加熱し、その後に試料Ｗの非吸着領域である外側の領域を静電吸着して処理開始に適した温度まで加熱した後にプラズマ処理を行うことは実施例と同等である。一方、本変形例は、試料Ｗを加熱するために吸着する試料Ｗまたは誘電体膜３０１の内側の領域は内側電極９０１の直上方の誘電体膜３０１の上面の投影面である点で実施例と異なる構成を有している。
【００７０】
すなわち、処理中に異なる外側電極９０３と異なる極性の電力が印加される内側電極９０１，９０２のうち、試料Ｗの中心を含むより小さな半径の領域を投影面として含む内側電極９０１にのみ電力を供給する。つまり、電源３０７と内側電極９０２との間の電気的接続を切り替えるスイッチ９０４を開いて両者を切断し電力を内側電極９０１にのみ供給した状態で処理室内にプラズマ２０３を形成して、内側電極９０１の直上方の誘電体膜３０１の中心部の領域で試料Ｗを静電吸着する。この状態で、当該中心部の領域に開口を有するガス導入ライン３１８からＨｅガスを試料Ｗと誘電体膜３０１との間の隙間空間３１９に導入して、試料台２０７と試料Ｗとの間の熱伝達を促進して試料Ｗを加熱する。なお、円形を有する内側電極９０１の半径は、上記試料Ｗを吸着する上で求められる最小の半径値より大きな値にされている。
【００７１】
試料Ｗの温度が所定の温度（２５０℃）に到達したことが温度センサ３０４の出力信号から検出されると、コントローラ３０９からの指令信号に基づいて、スイッチ９０４を閉じて内側電極９０１，９０２の両者に電力を供給する。さらに、内側電極９０２の外周側にリング状に配置された外側電極９０３に内側電極９０１，９０２と異なる極性の電力を電源３１０から印加して、内側電極９０１，９０２と試料Ｗ、外側電極９０３との間での電気回路を構成して試料Ｗ内で分極して生じた電荷に応じた静電気力を発生させ試料Ｗを誘電体膜３０１上面に静電吸着させる。
【００７２】
この状態でガス導入ライン３１８から導入されたＨｅガスは試料Ｗ裏面の隙間空間３１９の全体的にわたり充填されて、試料Ｗと試料台２０７との間の熱伝達が促進される。試料Ｗが所期の処理開始に適した温度になったことが検出されるとプラズマを用いてエッチング処理が開始される。
【００７３】
〔変形例２〕
上記実施例の別の変形例を、図１０を用いて説明する。図１０は、図２に示す実施例の別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。この図において、図３，図９に示された箇所、部分についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００７４】
本変形例が図９の変形例と異なる点は、誘電体膜３０１内に配置された複数の膜状の静電吸着用の電極が、１つの電源１００４に連結されて単一の極性が印加される点である。本変形例では、円形の試料Ｗに併せて実質的に円形の領域を覆って配置された誘電体膜３０１内の内側の領域に配置された内側電極１００１は、これの外周側でリング状に配置された外側電極１００２とともに同じ電源１００４と電気的に接続可能に構成されており、これらの電極は試料Ｗの処理に際して同じ極性が付与されてプラズマ２０３と試料Ｗとを介して形成される電気回路を構成することで、試料Ｗ内の分極により生じた電荷に応じた静電気力を形成し試料Ｗを誘電体膜３０１上面に吸着させて保持する。
【００７５】
本変形例においても、試料Ｗを処理室内に搬入して試料台２０７の誘電体膜３０１上面に載置した状態で、試料Ｗ裏面または誘電体膜３０１上面の一部の領域でのみ試料Ｗを静電吸着して保持し試料Ｗを加熱する。具体的には、試料Ｗが誘電体膜３０１上面に載置されると、スイッチ１００３を開いて、誘電体膜３０１の試料載置面の中央部の半径の小さい領域に相当する位置の誘電体膜３０１内部に配置された膜状の内側電極１００１にのみ電源１００４からの電力を供給する。円形を有した内側電極１００１の半径は、上記求められる最小の値以上となっている。
【００７６】
この状態で、処理室内部にプラズマ２０３を形成して、内側電極１００１を単極の静電吸着電極として試料Ｗの中心部分の半径の小さな領域のみを誘電体膜３０１上面に静電吸着させる。この状態で誘電体膜３０１の中央部に開口を有したガス導入ライン３１８を通してＨｅガスを試料Ｗの裏面に供給し試料台２０７と試料Ｗとの間の熱伝達を促進して試料Ｗを所定の温度（２５０℃）まで加熱する。
【００７７】
この後、スイッチ１００３を閉じて外側電極１００２に電源１００４からの電力を供給して、内側電極１００１と外側電極１００２とを一つの極性を有する単極の静電吸着用の電極として動作させて、外側電極１００２が配置された領域に相当する非吸着領域に静電吸着力を発生させ試料Ｗ全体を誘電体膜３０１上面に吸着させる。この状態で、試料Ｗの裏面は全体的にＨｅガスがその隙間空間３１９に充填され、試料Ｗ全体で試料台２０７との間の熱伝達が促進され、試料Ｗが処理の開始に適した温度まで加熱されて、プラズマを用いてエッチング処理が開始される。
【００７８】
〔変形例３〕
上記実施例の別の変形例を図１１，図１２を用いて説明する。図１１及び図１２は、図２に示す実施例のさらに別の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台の構成を模式的に示す縦断面図である。この図において、図３，図９，図１０に示された箇所、部分についての説明は省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００７９】
本変形例が図９，図１０の変形例と異なる点は、誘電体膜３０１内に配置された複数の膜状の静電吸着用の電極が、複数の電源３０７，３１０に連結されて異なる２つの極性が切り替えられて付与される点である。本変形例では、円形の試料Ｗに併せて実質的に円形の領域を覆って配置された誘電体膜３０１内の内側の領域に配置された複数の内側電極１１０１，１１０２，１１０３は、これの外周側でリング状に配置された外側電極１１０４とともに２つの電源３０７，３１０４と電気的に接続可能に構成されている。
【００８０】
具体的には、最も内側に配置された円形を有する内側電極１１０１は、試料Ｗまたは誘電体膜３０１の中心を含む半径の小さな領域に相当する位置で誘電体膜３０１内部に配置され、内側電極１１０１の外周側の位置にこれを内側から外側に向かって多重に囲んで配置されたリング状の内側電極１１０２，１１０３を備えている。内側電極１１０２，１１０３は内側電極１１０１の外周側に位置しているが、これらの電極は試料Ｗを処理する際に電源３０７からの電力が印加されて、外側電極１１０４とは異なる同一の極性が付与されることから、便宜上内側電極として呼称する。
【００８１】
内側電極１１０３の外周側には、これを囲んでリング状に配置された膜状の外側電極１１０４が配置されており、電源３１０とスイッチ１１０８を介して電気的に接続されている。さらに、内側電極１１０２は、スイッチ１１０７を介して電源３１０とも電気的に接続され、さらにスイッチ１１０６を介して電源３０７と電気的に接続されている。また、内側電極１１０３はスイッチ１１０５を介して電源３０７と電気的に接続されている。
【００８２】
このような構成では、スイッチ１１０６，１１０７の開閉の切り替えにより、内側電極１１０２には電源３０７または電源３１０からの電力の印加を切り替えることができ、結果として内側電極１１０２は内側電極１１０１と同じ極性または外側電極１１０４と同じ極性の２つの極性を切り替えて付与可能となっている。本変形例では、試料Ｗが処理室内に搬入されて試料台２０７の誘電体膜３０１上面に載せられた状態で、図１１に示すように、スイッチ１１０５，１１０６，１１０８を開きスイッチ１０７を閉じた状態で内側電極１１０１と内側電極１１０２とが各々電源３０７，３１０から電力が印加されて異なる極性が付与された状態を実現する。これらのスイッチ１１０５，１１０６，１１０７，１１０８の開閉の動作（接続の断続）はコントローラ３０９からの指令信号に基づいて実施される。
【００８３】
この状態では、内側電極１１０１と内側電極１１０２との間で試料Ｗを介して電気回路が構成されて、試料Ｗ内の分極により生じた電荷に応じた静電気力を形成し試料Ｗを誘電体膜３０１上面に吸着させて保持可能となっている。この状態では、外側電極１１０４には電源３１０からの電力は供給されておらず吸着力は生起されておらず、試料Ｗは実質的に内側電極１１０１及び内側電極１１０２の直上方の誘電体膜３０１の上面の投影面の領域でのみ生起する静電吸着力によって誘電体膜３０１上面に吸着される。さらに、この状態で、内側電極１１０１または内側電極１１０２の直上方のこれらの電極の何れかの誘電体膜３０１上面の投影領域内に配置された開口からガス導入ライン３１８を介して試料Ｗと誘電体膜３０１との間の隙間空間３１９にＨｅガスを導入して、試料台２０７と試料Ｗとの間の熱伝達を促進して試料Ｗを加熱する。なお、内側電極１１０１，１１０２の上方から見た面積の和は、上記求められる最小値の半径の円の面積よりも大きな値にされている。
【００８４】
試料Ｗの温度が所定の温度（例えば２５０℃）に到達したことが検出されると、コントローラ３０９からの指令信号に基づいて、スイッチ１１０５，１１０６，１１０７，１１０８が切り替えられて、内側電極１１０１，１１０２，１１０３に電源３０７からの電力が、外側電極１１０４に電源３１０からの電力が供給されて、内側電極１１０１，１１０２，１１０３と外側電極１１０４とに異なる極性が付与され、試料Ｗの全体が誘電体膜３０１上面に静電吸着されて保持される。
【００８５】
このように本変形例においても、試料Ｗを処理室内に搬入して試料台２０７の誘電体膜３０１上面に載置した状態で、試料Ｗ裏面または誘電体膜３０１上面の一部の領域でのみ試料Ｗを静電吸着して保持し試料Ｗを加熱する。さらに、所定の温度に到達したことが検出された試料Ｗは、その裏面の全体にわたり静電吸着されて、処理の開始に適した温度まで加熱された後プラズマによるエッチング処理が施される。
【００８６】
以上の変形例によっても、試料Ｗは内側電極とその近傍のみで静電吸着されているので、Ｈｅガスが試料Ｗと誘電体膜３０１との間に導入しても試料Ｗが浮き上がって試料台２０７から落下したり載置面の当初の載置位置からずれたりすることが抑制され、隙間空間３１９のＨｅガスの圧力を高くすることができるため試料Ｗと試料台２０７との間の熱伝導効率を高くすることができる。また、試料Ｗと誘電体膜３０１との間の静電吸着力は内側電極の直上の誘電体膜３０１への投影面の領域とその近傍でのみで生起して、試料Ｗが加熱されるときの試料Ｗの熱膨張量はその中心ではゼロであり中心からの半径方向の位置が大きくなる程大きくなるため、熱膨張の小さな試料Ｗまたは誘電体膜３０１の内側のみを吸着することで試料Ｗと誘電体膜３０１との間の摩耗や損傷を低減することができる。
【００８７】
なお、上記実施例、変形例において、試料Ｗの加熱を行うために試料Ｗの一部分のみを静電吸着する際の静電吸着力はその単位面積当たりの吸着力（吸着圧力）は、試料Ｗの処理中における吸着圧力より小さくされている。或いは、試料Ｗの加熱の際に印加される静電吸着力の内側の一部分での全体の総和は、試料Ｗの処理の際の試料Ｗの全体的に付与される静電吸着力の総和よりも小さくなっている。
【００８８】
また、上記変形例に記載のように、試料Ｗを加熱するために処理の開始前に誘電体膜３０１上面に吸着される試料Ｗの領域の大きさは処理中に吸着される領域よりも小さくされているが、吸着される領域は複数有っても良い。この場合も、変形例２のように、試料Ｗの温度の上昇につれて生じる試料Ｗの膨張による試料Ｗの裏面の面内での変位が吸着された領域から外周側に向かって単調または一様に生じるように、複数の静電吸着させる領域は同心状に配置されることが好ましい。
【００８９】
また、同心状に配置されていない場合でも、或いは単一の領域で吸着させる場合でも、当該領域はその領域の任意の外縁の一箇所から別の箇所までの最短距離が所定の大きさ以内になる形状であることが好ましい。例えば、上記の２つの箇所からの上記膨張により生じる変位の方向は対向するものとなるので、これらの箇所同士の距離が所定の値以上である場合には上記膨張により試料Ｗの裏面が上方に変位して静電吸着力を十分に発生できない大きさ以上に誘電体膜３０１表面から遊離する虞が有る。上記実施例、変形例ではこのような２箇所間の距離として１００mm以内に設定されている。
【００９０】
また、上記実施例、変形例は、試料Ｗが処理室内に搬送されて試料台２０７上に載せられて処理が開始されるまでの間で試料Ｗをプラズマ２０３または試料台２０７からの熱伝達により加熱を行うものを開示しているが、試料Ｗ上面に予め配置された膜構造の処理対象の膜を複数の処理条件で複数のステップに分けて処理を行う場合に、これらの処理ステップの間で試料Ｗの温度を調節する、特に試料Ｗを処理に適した温度まで加熱する場合にも適用可能である。すなわち、一つの処理ステップの終了後に試料Ｗの一部分のみを静電吸着しつつ試料Ｗの裏面に熱伝達用のガスを供給して試料Ｗを所定の温度まで加熱した後、試料Ｗを全体的に静電吸着して処理に適した温度まで加熱して処理用ガスを用いて処理を行う用にしても良い。
【００９１】
このような処理ステップ間での試料Ｗの静電吸着及び加熱の動作としては、まず第一の処理ステップの終了後に処理室内を排気しつつ不活性ガス等の置換用のガスを導入し、静電吸着電極への電力の供給を停止する。この状態で、Ｈｅガス等熱伝達用ガスの供給も停止されている。さらに、試料台２０７または誘電体膜３０１の温度を第二の処理ステップに合わせた温度に調節した後、処理室内に不活性ガス、例えばＡｒを導入して処理室内にプラズマを形成し複数の静電吸着用の電極のうち内側の電極のみで試料Ｗを吸着させる。この際、試料Ｗと誘電体膜３０１の内側の静電吸着用の電極の投影面領域との間にＨｅガスが供給される。さらに、試料Ｗの温度が所定の範囲内になったことが検出されると、外周側の静電吸着用電極も用いて試料Ｗを全体的に静電吸着してＨｅガスを試料Ｗの裏面に供給しつつ試料Ｗの第二の処理ステップが実行される。
【００９２】
あるいは、試料Ｗの加熱のために試料Ｗを双極型の内側の静電吸着用電極によって吸着する場合には、第一の処理ステップの終了後に上記のガスを置換しつつ真空排気後に試料台２０７の温度を変更して、或いは変更しつつ内側の双極型静電吸着電極により試料Ｗを静電吸着して試料Ｗを加熱する。所定の温度まで試料Ｗの加熱が行われた後に、試料Ｗを全体的に吸着して第二の処理ステップを実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１０１  大気ブロック
１０２  処理ブロック
１０３  処理ユニット
１０４  真空搬送室
１０５  ロック室
１０６  筐体
１０７  カセット台
１０８，１０９  搬送ロボット
２０１  蓋
２０２  ガス拡散板
２０３  プラズマ
２０４  真空容器
２０５  コンダクタンス調整バルブ
２０６  真空ポンプ
２０７  試料台
２０８  ガス流量制御器
２０９、３１３  バルブ
２１０  電界供給手段
２１１  高周波バイアス電源
２１２  ソレノイドコイル
２１３  真空計
３０１  誘電体膜
３０２，９０１，９０２，１００１，１１０１，１１０２，１１０３  内側電極
３０３，９０３，１００２，１１０４  外側電極
３０４  温度センサ
３０５  冷媒流路
３０６  ボルト
３０７，３１０  電源
３０８  サーキュレータ
３０９  コントローラ
３１１  ヘッド
３１２  試料台ベース
３１４  ガス流量制御器
３１５  カバー
３１９  隙間空間
６０１  接触部
６０２  微小隙間
１１０５，１１０６，１１０７，１１０８  スイッチ
Ｗ  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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