(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置におけるプラズマ処理の歩留まりを向上させる。【解決手段】プラズマ処理装置の試料台１１２は、接地電位に固定される金属製の基材２００と、ヒータ膜２０２を有した誘電体膜２０１と、誘電体膜２０１を覆って配置されかつ基材２００と接続されたシールド膜２０３と、静電気力により半導体ウエハを吸着する電極膜２０４を備えた誘電体膜２０５と、誘電体膜２０１および誘電体膜２０５を貫通するリフトピン貫通孔２１１と、を備えている。さらに、シールド膜２０３は、基材２００上でリフトピン貫通孔２１１とヒータ膜２０２との間に誘電体膜２０１を介在させた状態でかつリフトピン貫通孔２１１の外周を囲んで配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が減圧されてプラズマが生成される処理室を備えた真空容器と、
前記処理室内に配置され、かつ処理対象である半導体ウエハを保持する試料台と、
を有し、
前記試料台は、
内部に配置され、かつ接地電位に固定される金属製の基材と、
前記基材の上面に配置され、かつ内側に膜状のヒータを有した誘電体膜と、
前記誘電体膜上で前記誘電体膜を覆って配置され、かつ前記基材と接続された導体膜と、
前記導体膜上で前記導体膜を覆って配置され、かつ内部に静電気力により前記半導体ウエハを吸着する電極を備えた誘電体からなる静電吸着部材と、
前記電極と接続され、かつ所定の周波数の高周波電力を供給する高周波電源と、
前記静電吸着部材の上面に開口し、かつ前記誘電体膜および前記静電吸着部材を貫通する貫通孔と、を備えており、
前記導体膜は、前記基材上で前記貫通孔と前記ヒータとの間に前記誘電体膜を介在させた状態で、かつ前記貫通孔の外周を囲んで配置されている、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において、
前記試料台は、前記基材内で内周壁面を形成し、かつ前記貫通孔に配置された絶縁材料からなる円筒形部材を備えている、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において、
前記ヒータと前記ヒータに直流電力を供給する直流電源とを接続し、かつ前記高周波電力用のフィルタを備えていない給電線が設けられている、プラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１，２または３の何れかに記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台は、複数の前記貫通孔を有しており、前記複数の貫通孔の各々の内部に配置され、かつ上下に移動して前記半導体ウエハを前記静電吸着部材の上面の上方で上昇または降下させるピンを備えている、プラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記導体膜は、平面視で複数に折れ曲がった形状の前記ヒータを覆っている、プラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記導体膜は、円筒状もしくはすり鉢状の部分を有しており、
前記円筒状もしくはすり鉢状の部分の内周壁は、前記円筒形部材の内周壁より外側に位置している、プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理装置において、
前記誘電体膜の一部は、前記導体膜の前記円筒状もしくはすり鉢状の部分の内周壁に沿って円筒形状に積層されている、プラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載のプラズマ処理装置において、
前記導体膜は、前記ヒータの上部に配置される第１部分と、前記円筒状もしくはすり鉢状の第２部分と、を有し、
前記第２部分は、金属製パイプからなる、プラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理装置において、
前記基材上に複数の前記第２部分が配置されており、
前記複数の第２部分同士が、溶射加工によって形成された前記第１部分によって電気的に接続されている、プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
真空容器内の処理室に処理ガスを供給してプラズマを形成し、処理室内の半導体ウエハを処理するプラズマ処理装置に係り、特に半導体ウエハが載置される電極ヘッドに溶射ヒータ膜を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置においては、半導体ウエハ（以降、単にウエハとも言う）などの板状の試料の表面に形成された膜が複数積層されている所謂多層膜をエッチング処理する時間を短縮するために、上下に隣り合う膜を同一の処理室内で、かつこれらの膜の各々の処理の間に処理室外にウエハを取り出すことなく処理することが行われている。
【０００３】
このような処理では、処理室内に配置された試料台の温度を適した温度に調整してウエハを処理することが重要である。このため、プラズマ処理装置の試料台にはヒータが内蔵され、ウエハを加工する場合、加工に適した温度に調整し、加工精度を高めることが行われている。
【０００４】
上記のようなヒータを備えた試料台の一例として、特開２０１０−２４５２１８号公報（特許文献１）にその構成が記載されている。
【０００５】
上記特許文献１には、試料台に内蔵されたヒータによる温度変化を検知する温度センサと、試料台の良好な接触を保つため、温度センサの下部に圧縮バネとが取り付けられた構造が開示されている。この構造では、圧縮バネが圧縮されて温度センサが試料台に向けて付勢されることにより、両者の接触が保持されている。温度センサと試料台との接触が保持されることで、温度センサによって検出される温度の値の精度が高くなる。このように取り付けられた温度センサにより試料台の温度を測定して試料台の上に置かれたウエハの温度を推定し、試料台の上部に埋め込まれたヒータでウエハを加熱してウエハを加工に適した温度に調整することにより、ウエハに高精度な加工を施すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２４５２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記技術においては、次の点について考慮が不十分であるため問題が生じている。すなわち、半導体デバイスの製造においては、さらにウエハなどの試料の処理中における温度のバラつきや他の工程での加工処理の結果のばらつきを補正できる処理を実現することが求められている。
【０００８】
このような要求に対して、上記技術の試料台において、試料表面での温度の分布を制御できるように上記分布に対応した複数の領域（ゾーン）に分けられた試料台の上記領域各々に対応した試料台の内部の箇所に異なる温度に調節可能なヒータ（マルチゾーンヒータ）を配置する技術が実現されている。しかしながら、より精密な温度の分布を実現しようとして分けられた領域およびヒータの数を増やすと、それに伴ってヒータに給電する電源や領域毎に配置される温度センサの個数とこれらの設置に要する場所の面積および装置のコストも増大してしまう。
【０００９】
また、試料は、真空容器の内部の減圧された処理室内において試料台に載せられた状態で、試料台の上面を構成する誘電体膜内に配置された膜状の電極に供給される直流電力によって誘電体膜の上面に形成された電荷による静電気力によって試料台の上面上に吸着（静電吸着）され保持される。さらに、処理室内にプラズマが形成された状態で、試料台の内部に配置された電極に高周波電力が供給され、これにより、試料の上面の上方にバイアス電位が形成されることで、プラズマ中のイオンなどの荷電粒子を試料の上面に誘引して試料の表面の処理対象の膜層の処理の促進を行っている。このような構成では、試料台に供給される高周波電力は、静電吸着用の電極やヒータの電極を通りその給電経路を流れてしまい、試料の処理中の条件が所期のものからズレてしまうため、静電吸着用の電極やヒータの電極の給電経路上には高周波電力が流れることを防ぐためのフィルタ回路を設置することが必要となる。
【００１０】
上記のように温度を各個で調節できる領域およびこれに配置されるヒータの個数が増えるとフィルタの個数も増加し、装置の占有面積が増えるとともに構造も複雑になってしまう。また、部品数が増え装置コストも増加してしまうという問題も生じる。一方、このようなフィルタ回路を省いてしまうと、各領域においてヒータによって調節される温度の値と試料の処理の結果得られる試料表面の回路の形状が所期のものからズレてしまうことになる。
【００１１】
複数の領域の温度の値や加工形状が最適なもの、あるいは装置使用者の所望のものからズレてしまうことで、この領域の回路の形状や構造の寸法が他の領域のものと大きく異なるものとなり、製造される半導体デバイスのうち上記領域に対応するものの性能あるいは処理の歩留まりが損なわれてしまう。
【００１２】
上記特許文献１に記載された技術は、このような問題点について考慮されていない。
【００１３】
本発明の目的は、プラズマ処理装置におけるプラズマ処理の歩留まりを向上することができる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
一実施の形態におけるプラズマ処理装置は、内部が減圧されてプラズマが生成される処理室を備えた真空容器と、上記処理室内に配置されかつ処理対象である半導体ウエハを保持する試料台と、を有する。ここで、上記試料台は、内部に配置されかつ接地電位に固定される金属製の基材と、上記基材の上面に配置されかつ内側に膜状のヒータを有した誘電体膜と、上記誘電体膜上でこれを覆って配置されかつ上記基材と接続された導体膜と、上記導体膜上でこれを覆って配置されかつ内部に静電気力により上記半導体ウエハを吸着する電極を備えた誘電体からなる静電吸着部材と、を備えている。さらに、上記試料台は、上記電極と接続されかつ所定の周波数の高周波電力を供給する高周波電源と、上記静電吸着部材の上面に開口しかつ上記誘電体膜および上記静電吸着部材を貫通する貫通孔と、を備えている。そして、上記導体膜は、上記基材上で上記貫通孔と上記ヒータとの間に上記誘電体膜を介在させた状態でかつ上記貫通孔の外周を囲んで配置されている。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１８】
プラズマ処理装置のプラズマ処理の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態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２】図１に示すプラズマ処理装置の試料台の構成の一部を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図３】図２に示す試料台の変形例の構成を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図４】図２に示す試料台の別の変形例の構成を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図５】図２に示す試料台におけるリフトピン貫通孔およびその周囲の構造を一部破断して模式的に示す部分拡大斜視図である。
【図６】図５に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を模式的に示す部分断面図である。
【図７】図５に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造を模式的に示す部分断面図である。
【図８】図２に示す試料台のヒータ膜が配置される複数の領域を模式的に示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を以下図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態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。本実施の形態のプラズマ処理装置５００は、チャンバである真空容器１００の内部に配置された処理室１０１内にマイクロ波の電界およびマイクロ波の周波数に対応した磁界を供給し、処理室１０１内に供給された処理用のガスを励起して電離、解離させてプラズマを形成し、処理室１０１内に配置された試料台１１２上に保持された試料をエッチング処理する装置である。特に、マイクロ波の電界と磁界とによりＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を生起してプラズマを形成する技術である。本実施の形態では、処理対象として試料台１１２上に保持される上記試料が、ウエハ（半導体ウエハ）１２８などの基板状の試料の場合を説明する。
【００２２】
本実施の形態のプラズマ処理装置５００は、真空容器１００と、その上方および側壁外側の周囲に配置され、かつ真空容器１００内の試料を処理するための空間である処理室１０１内に電界または磁界を形成して供給する電磁界供給部と、真空容器１００の底面の下方に配置され、かつ真空容器１００の底面に配置されて処理室１０１内と排気開口を介して連通された排気装置と、を備えている。なお、上記排気装置は、処理室１０１内のプラズマやガスの粒子を排気するターボ分子ポンプ１２０を含む装置である。
【００２３】
また、真空容器１００の側壁は、別の真空容器であって、処理対象の試料であるウエハ１２８が減圧された内部の空間である搬送室１２５内を搬送される真空搬送容器の側壁と接続されており、処理室１０１と搬送室１２５とが連結されている。
【００２４】
そして、搬送室１２５の内部には、ウエハ１２８がその先端に載せられて保持される収縮または伸長するアームを有し、かつ上記アームの動作によりウエハ１２８を搬送室１２５と処理室１０１との間で搬送する搬送用ロボット１２７が配置されている。さらに、搬送室１２５の内部には、搬送室１２５と処理室１０１との間を連通し、かつ搬送用ロボット１２７のアーム上に載せられたウエハ１２８が内部を通過する通路を開放あるいは気密に閉塞して連通、遮断するゲートバルブ１２６が配置されている。
【００２５】
真空容器１００の内部に配置された処理室１０１では、プラズマ処理の際には、内部が減圧されてプラズマが生成される。そして、処理室１０１は、円筒形を有した真空容器１００の側壁に周囲を囲まれた空間である放電部を含んでいる。処理室１０１の放電部の上方の真空容器１００の上部には、処理室１０１の上方を覆う円板状の石英などからなる誘電体製の部材である石英プレート１０５が配置されている。そして、外周縁部の下面が真空容器１００の円筒形状の側壁の上端の上方にＯリングなどのシール部材を間に挟んで載せられて真空容器１００と接続され、真空容器１００の一部を構成して処理室１０１の内外を気密に封止する。
【００２６】
石英プレート１０５の上方の円筒形の真空容器１００の側壁の外部の外周側には、真空容器１００をリング状に囲んで配置され、かつ処理室１０１内に供給される磁界を形成する複数段のソレノイドコイル１０９が配置されている。
【００２７】
処理室１０１の放電部の下方には、ウエハ１２８などの被処理対象である基板状の試料をその上面に載置する試料台１１２が、処理室１０１の底面の上方ですき間をあけて配置されている。試料台１１２の上面の上方の放電部には処理室１０１内に供給された処理用ガスを用いてプラズマが生成される。そして、プラズマの粒子およびウエハ１２８の上方で処理中に形成された反応生成物は、試料台１１２の側壁と処理室１０１を囲む側壁との間のすき間と、試料台１１２の底面および上記排気開口の間の空間と、を通して上記排気開口から処理室１０１外に排出される。
【００２８】
一方、処理室１０１の放電部の上方には、石英などの誘電体で構成され、かつ真空容器１００の上部の蓋部材を構成する石英プレート１０５と、上記蓋部材の下方に所定の高さの微小隙間１０３を有して配置され、かつ処理室１０１の天井面を構成するシャワープレート１０２と、が配置されている。本実施の形態の微小隙間１０３は、円板または円筒形状の空間であり、この空間の下方にシャワープレート１０２が配置されている。円板形状を有したシャワープレート１０２の中央部には複数の貫通孔が円形の範囲に配置されている。
【００２９】
また、処理室１０１の放電部の外周を囲む箇所には、真空容器１００の上部の側壁を構成する円筒形状を有した側壁部材１１１が備えられている。側壁部材１１１の上端と石英プレート１０５の外周縁部の下面の間であって、シャワープレート１０２の外周側にはこれをリング状に囲んだガスリング１０４が配置されている。側壁部材１１１は、ガスリング１０４の下面およびシャワープレート１０２の外周縁とＯリングなどのシール部材を挟んで配置され、かつプラズマが生成される処理室１０１の内部と外部との間を気密に区画している。
【００３０】
ガスリング１０４には、微小隙間１０３に希ガスあるいは処理用のガスを供給するためのガス通路が備えられており、ガスリング１０４は、ガス供給配管１２４を介してガス貯留槽などのガス供給源１２３と連結されている。ガス供給源１２３から流出したガスは、ガス供給配管１２４およびガスリング１０４内のガス通路を介して微小隙間１０３に所定の流量または速度で流入してその内部で分散する。そして、シャワープレート１０２の貫通孔を通り処理室１０１に上方から分散して流入する。
【００３１】
真空容器１００の上方の電磁界供給部は、真空容器１００の上面および側壁面を外側から囲むソレノイドコイル１０９と、石英プレート１０５の上方に配置され、かつ内部をマイクロ波の電界が伝播する導波管１０７とを備えている。導波管１０７は、その軸が上下方向に延びて横断面が円形を有した円筒形の円形導波管と、ソレノイドコイル１０９の上方まで伸びた上記円形導波管の上端部と、その一端部が連結されて軸が水平方向に延びる縦断面が矩形または方形状を有した方形導波管と、を含んでいる。そして、上記方形導波管の他端側部分には、マイクロ波の電界を発振して形成する高周波電源１１０が配置されており、高周波電源１１０と、上記円形導波管と連結される上記方形導波管の一端部と、の間には図示しないアイソレータと整合器１０８が配置されている。
【００３２】
上記円形導波管の下端部と石英プレート１０５との間には、導波管１０７と同じ金属製の部材で構成された円筒形状の空間を内部に有する共振空間である空洞部１０６が配置されている。上記円形導波管の径は空洞部１０６の内部空間の径より小さく形成され、石英プレート１０５とその径が略同一に形成されている。
【００３３】
高周波電源１１０で発振されて上記方形導波管の他端部内で形成されたマイクロ波の電界は、アイソレータと整合器１０８部を経由して方形導波管内を伝播してその一端部で下向きに向きを代えて円形導波管内を伝播する。その後、円形導波管の下端部を通り空洞部１０６内に導入されて、その内部で所定のモードの電界が形成された後、石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を透過して処理室１０１内に上方から導入される。
【００３４】
ここで、処理室１０１の放電部の下方に配置された試料台１１２は円筒形状を有している。試料台１１２の円形またはこれと見做せる程度に近似した形状を有した上面は、誘電体製の膜（誘電体膜）によって被覆されており、後述の通り、この誘電体製の膜の内部には膜状のヒータ（後述する図２に示すヒータ膜２０２）が複数個配置されている。このヒータ膜２０２にはヒータ用直流電源１３３が接続され、このヒータ用直流電源１３３から供給された電力によりヒータ膜２０２が発熱する。
【００３５】
ヒータ膜２０２の上方のウエハ１２８の載置面を構成する誘電体製の部材（静電吸着部材）の内部には、ウエハ１２８を誘電体製の膜（誘電体膜）の表面に吸着させる静電気力を生起するための膜状の電極（後述する図２に示す電極膜２０４）が配置されている。この膜状の電極は、直流電源１１４と電気的に接続されて直流電圧が印加され、上記誘電体製の部材の内部に電荷が生成、蓄積されて、上記誘電体製の膜が構成する試料台１１２の載置面の上方に載せられたウエハ１２８を、上記誘電体製の膜の方向に静電気で吸着する。
【００３６】
さらに、この膜状の電極は、高周波バイアス電源１１７と電気的に接続されている。処理室１０１の放電部内にプラズマが形成され、さらにウエハ１２８が処理されている最中に高周波バイアス電源１１７から供給された高周波電力が、上記膜状の電極に印加されることでウエハ１２８の上面の上方にバイアス電位が形成される。そして、この電位とプラズマの電位との間の電位差に応じてウエハ１２８の表面にプラズマ中の荷電粒子が誘引されウエハ１２８の表面に衝突することにより、エッチング処理の反応が促進される。
【００３７】
なお、試料台１１２は、内部に円板または円筒形状を有した金属製の部材である基材（後述する図２に示す基材２００）が配置されている。さらに、この基材の内部にはその上下方向の軸回りに同心円状または螺旋状に多重に配置された図示しない冷媒流路が配置されており、この冷媒流路は、冷媒の温度を所定の範囲内の値に調節する機能を備えた温調ユニット１１５と配管を介して連結されている。温調ユニット１１５において温度または流量（速度）が所定の範囲内の値に調節された冷媒は、上記配管を通して冷媒流路に導入されて通流して冷媒流路から排出されるまでの間に上記基材を介して試料台１１２またはその上面上のウエハ１２８と熱的に接続されてこれらと熱交換する。これにより、試料台１１２の誘電体膜内のヒータ膜２０２による発熱と冷媒の熱交換と併せて、試料台１１２曳いてはウエハ１２８の温度が処理に適切な範囲内の値に調節される。
【００３８】
また、試料台１１２とウエハ１２８との間の熱伝達を向上するために、ウエハ１２８が試料台１１２の上面の載置面上に載せられた状態で誘電体膜の上面とウエハ１２８の裏面との間のすき間にＨｅ（ヘリウム）などの熱伝達性のガスが供給される。そして、熱伝達性のガスのすき間内での拡散あるいは分散を促進するため、誘電体製の膜の上面にはその内側を熱伝達性のガスが流れる溝状の凹みであるガス流路１１３が配置されている。熱伝達性ガスは、熱伝達性ガス供給源１１６から熱伝達性ガス供給配管１３１を介して誘電体製の膜の上面に供給され、ウエハ１２８と誘電体製の膜の上面との間のすき間をガス流路１１３を介して分散し拡散する。また、熱伝達性ガスの圧力は、熱伝達性ガス供給配管１３１に接続され、かつ分岐した配管１３１ａの端部の圧力計１３２により計測され、熱伝達性ガス供給配管１３１あるいは上記すき間の内部の圧力が検知される。
【００３９】
なお、試料台１１２の上部の載置面の外周側には、プラズマによるスパッタやエッチングから試料台１１２を保護するために、セラミクスなどの誘電体製のリング状の部材であるサセプタリング１２９が、載置面の外周を囲んで形成された凹み部上に載せられて配置されている。サセプタリング１２９の材料としては、石英、アルミナ、イットリアなどを使用することができる。
【００４０】
真空容器１００の下方には、処理室１０１を所望の真空度まで排気して減圧する排気装置が配置されている。上記排気装置は、処理室１０１の試料台１１２の直下の底面に配置された円形の排気用開口に対して上下に移動して開放または気密に閉塞する排気ゲートプレート１１８と、上記排気用開口から処理室１０１内のガスやプラズマ、反応生成物の粒子を排気するターボ分子ポンプ１２０と、を備えている。さらに、上記排気装置は、排気用開口の下方でこれとターボ分子ポンプ１２０との間を連結する排気通路上に配置されたコンダクタンス可変バルブ１１９を備えている。コンダクタンス可変バルブ１１９は、流路面積を可変に増減することができるバルブである。ターボ分子ポンプ１２０の出口に連結された排気配管１２１の下流側にはロータリーポンプなどの粗引き用の排気ポンプ１２２が配置され両者が連通されている。
【００４１】
処理室１０１から上記排気用開口を通り排出された反応生成物などの処理室１０１内の粒子は、コンダクタンス可変バルブ１１９を通りターボ分子ポンプ１２０から排気される。ターボ分子ポンプ１２０の出口から排気された粒子は排気配管１２１を介して排気ポンプ１２２に流入し、プラズマ処理装置５００が設置された建屋に配置された排気用の管路を通して排気される。なお、真空容器１００には処理室用圧力計１３０が配置されており、処理室１０１内の圧力を示す処理室用圧力計１３０の出力は、プラズマ処理装置５００の図示しない制御装置であるコントローラに送信される。
【００４２】
さらに、高周波電源１１０、直流電源１１４、高周波バイアス電源１１７、排気ゲートプレート１１８、コンダクタンス可変バルブ１１９、ターボ分子ポンプ１２０、排気ポンプ１２２、ガス供給源１２３、ゲートバルブ１２６、搬送用ロボット１２７、ヒータ用直流電源１３３の各々は、図示しないコントローラと信号を送受信可能に配置されている。そして、コントローラからの指令信号を受信してそれらの動作を行う。例えば、処理室用圧力計１３０からの出力を受信したコントローラは、その内部に配置されたＲＯＭ，ＲＡＭあるいはハードディスクなどの記憶装置に記憶されたソフトウエア内のアルゴリズムに沿って、検出された圧力の値に応じて指令信号を算出する。そして、処理室１０１内の圧力値が所期の範囲内の値となるように、ガス供給源１２３またはコンダクタンス可変バルブ１１９に信号を送信してこれらの動作を調節する。
【００４３】
このようなプラズマ処理装置５００において、所定の処理が施される処理対象のウエハ１２８は、ゲートバルブ１２６が開放された状態で、搬送用ロボット１２７のアーム先端部の上面上に載せられて、搬送室１２５内から真空容器１００内に搬送され、試料台１１２の上面の上方で試料台１１２に受け渡される。そして、アームが収縮して処理室１０１の外部に退出すると、載置面を構成する試料台１１２の上面にウエハ１２８が載せられる。
【００４４】
その後、コントローラからの指令信号に応じてゲートバルブ１２６が閉じられて、処理室１０１の内部が気密に封止される。試料台１１２の上面の載置面を構成する誘電体製の膜内の膜状の静電吸着用の電極に直流電源１１４から直流電力が供給された結果、生起された静電気力により、ウエハ１２８が誘電体製の膜に対して吸着されて試料台１１２上に保持される。
【００４５】
また、ヒータ用直流電源１３３から供給された電力により、試料台１１２の誘電体製の膜の内部に配置されたヒータ用の電極が発熱する。さらに、熱伝達性ガス供給源１１６より試料台１１２の上面の誘電体膜とウエハ１２８の裏面との間にＨｅなどの熱伝達性ガスが供給される。この状態で、ウエハ１２８と試料台１１２との間の熱伝達が促進され、その結果、ウエハ１２８が加熱されてその温度が所定の範囲内の値に調節される。
【００４６】
次に、処理ガスがガス供給源１２３からガス供給配管１２４を介して微小隙間１０３に導入され、さらにシャワープレート１０２のガス供給口から処理室１０１内に供給される。その際、ガス供給源１２３から供給される処理ガスの流量、速度と、コンダクタンス可変バルブ１１９による排気用開口からの排気の流量、速度と、のバランスにより処理室１０１内の圧力が所定の範囲内の値に調節される。
【００４７】
そして、処理室用圧力計１３０からの出力を用いて処理室１０１内の圧力が処理の開始に適切な範囲内であることがコントローラにおいて検出されると、コントローラからの指令信号に応じて、高周波電源１１０により形成されたマイクロ波の電界が導波管１０７および空洞部１０６を通して石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を透過して処理室１０１に導入される。さらに、ソレノイドコイル１０９で形成された磁界が処理室１０１内に導入される。これら電界と磁界との相互作用によって、処理ガスが励起され、電離、解離してウエハ１２８の上方の放電部にプラズマが形成される。
【００４８】
プラズマが形成されると、高周波バイアス電源１１７から試料台１１２の誘電体製の膜内の電極にマイクロ波より低い所定の周波数の高周波電力が供給されて高周波バイアスがウエハ１２８の上面の上方に形成される。そして、バイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中の荷電粒子がウエハ１２８の上面に向けて誘引され、ウエハ１２８の上面上に予め形成されたマスクと処理対象の膜層とを含む膜構造の処理対象の膜層のエッチング処理が開始される。なお、エッチング処理中は、排気ゲートプレート１１８は常時処理室１０１の内部で排気用開口の上方に位置してこの排気用開口を開放しており、コンダクタンス可変バルブ１１９の開度の調節によって処理室１０１の内部の圧力が調節される。
【００４９】
また、エッチング処理の所定の終点への到達が図示しない検知装置からの出力に基づいてコントローラにより検出されると、コントローラからの指令信号に応じて、電界および磁界の供給が停止されてプラズマが消失され、さらに高周波バイアス電源１１７からの出力が停止されてエッチング処理が停止される。この後、直流電源１１４からの静電吸着用の電極への直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。
【００５０】
その後、ガス供給源１２３から希ガスが処理室１０１内に導入されつつ、コンダクタンス可変バルブ１１９の開度が処理中より大きくなり、ターボ分子ポンプ１２０および排気ポンプ１２２の動作によって処理室１０１内の圧力が処理中より低くなる。これにより、処理室１０１内の反応生成物や残留した処理ガスが排気される。その後、ゲートバルブ１２６が開放され、伸長されて処理室１０１内に進入した搬送用ロボット１２７のアームに処理済みのウエハ１２８が受け渡され、アームの収縮によって処理室１０１外に搬出される。搬出完了が確認された後、ゲートバルブ１２６が通路の開口を気密に閉塞する。
【００５１】
次に、図１、図２を用いて本実施の形態に係る試料台１１２の構成を詳細に説明する。図２は図１に示すプラズマ処理装置の試料台の構成の一部を模式的に示す部分拡大断面図である。特に、試料台１１２の上部に配置された金属製の基材およびその上面に配置された誘電体製の膜状の部材を含む一部を拡大して示している。
【００５２】
本実施の形態において、図２に示す試料台１１２の内部に配置され、かつ円板または円筒形状の基材２００は、チタンあるいはアルミニウムまたはこれらの化合物などの金属製の材料から構成されており、接地電極Ｓと電気的に接続されるとともに図１に示す真空容器１００の壁面と導通可能に連結されて接地電位に固定されている。基材２００は、中央部にウエハ１２８がその上に載せられる凸部と、上記凸部の外周側でリング状に配置されて凸部を囲みその上面の高さが低く形成された凹部と、を備えている。そして、これら凸部と凹部との間は、凸部の外周の側壁を構成する段差部を備えている。リング状の凹部には、上述の通り、セラミクス材料から構成されたサセプタリング１２９が載せられる。
【００５３】
基材２００の凸部部分の平坦な上面にはセラミクスなどの誘電体材料から構成された膜である誘電体膜２０１が配置されている。さらに、この誘電体膜２０１の膜層の下部の内部には導電性材料から構成された膜状の電極であって直流電力が供給されて発熱する複数のヒータ膜２０２が、基材２００の上面の複数の領域を覆って配置されている。つまり、基材２００の上面には誘電体膜２０１が配置され、さらにこの誘電体膜２０１の内側には膜状のヒータであるヒータ膜２０２が形成されている。
【００５４】
これら複数のヒータ膜２０２の各々は、コントローラからの指令信号に応じて動作が調節される直流電源２１４と給電ケーブル（給電線、給電経路）２１９を介して接続されており、直流電源２１４により直流電力が供給可能なように構成されている。すなわち、給電ケーブル２１９は、ヒータ膜２０２とこのヒータ膜２０２に直流電力を供給する直流電源２１４とを電気的に接続するケーブルである。ただし、給電ケーブル２１９は、高周波電力用のフィルタは備えていない。また、基材２００の内部であってヒータ膜２０２の各々が覆う上面の領域の下方の投影部分の各々にこの投影部分の温度を検知する温度センサ２０９が配置されている。このように、本実施の形態の試料台１１２の上面に配置された誘電体膜２０１の内部は、各々の領域（ゾーン）毎に発熱量曳いては誘電体膜２０１の上面の温度を調節可能な複数のヒータ膜２０２（マルチゾーンヒータ）を有した構成を備えている。
【００５５】
ヒータ膜２０２は誘電体膜２０１の内部に配置され、その周囲が誘電体製の部材（誘電体膜２０１）で囲まれている。本実施の形態の試料台１１２は、誘電体膜２０１の内部に配置されてヒータ膜２０２の上面の上方および周縁部の外周を囲んで配置された膜状の導電性を有する部材であるシールド膜２０３を備えており、ヒータ膜２０２がシールド膜２０３によって囲まれた（覆われた）構造となっている。言い換えると、ヒータ膜２０２がシールド膜（導体膜）２０３によって囲まれた構造が、誘電体膜２０１の一部を構成する誘電体材料によって内包されている。そして、シールド膜２０３は、基材２００と電気的に接続されており、これにより、シールド膜２０３は基材２００と同じく接地電位に固定され、その結果、ヒータ膜２０２への高周波の流入を抑制することができる。
【００５６】
さらに、シールド膜２０３の上面の上方および周縁部の周囲は、誘電体膜２０１の一部を構成する誘電体製材料の部材に覆われており、この誘電体製材料の部材の内部に静電吸着用の電極および高周波バイアス形成のための高周波電力が供給される電極である電極膜２０４が内蔵されて配置されている。つまり、電極膜２０４は、導電体製の材料から構成された膜であり、所定の周波数の高周波電力を供給する高周波バイアス電源２１３と電気的に接続されている。なお、電極膜２０４には、直流電源２１２も電気的に接続されており、直流電圧が印加されることで、試料台１１２の載置面に載せられたウエハ１２８を静電気によって吸着することができる。
【００５７】
また、電極膜２０４を内蔵する誘電体製の材料の部材の上面の上方には、試料台１１２の最上面であってウエハ１２８を載置する載置面を構成するセラミクス材料から構成された誘電体膜（静電吸着部材）２０５が、凸部の上面とその周囲の凹部および凸部の側壁である段差部を覆って配置されている。すなわち、試料台１１２の最上面には、シールド膜２０３上でこのシールド膜２０３を覆い、かつ内部に、静電気力によりウエハ１２８を吸着する電極膜（電極）２０４を備えた誘電体膜２０５が配置されている。別の表現で述べると、シールド膜２０３は、基材２００上において、リフトピン貫通孔２１１とヒータ膜２０２との間に誘電体膜２０１を挟んで（介在させて）、かつリフトピン貫通孔２１１の外周を囲んで配置されている。
【００５８】
また、試料台１１２は、凸部上の誘電体膜２０５の上面と基材２００の底面との間を貫通する複数の貫通孔を備えている。これらの貫通孔は、その内部に上下に移動してウエハ１２８を下方から支持して試料台１１２の上面の上方で移動させるリフトピン（ピン）２０６を収納する複数のリフトピン貫通孔２１１と、誘電体膜２０５の上面とこれに載せられたウエハ１２８の裏面との間のすき間に供給されるＨｅなどの熱伝達性ガスが通流する熱伝達性ガス供給孔２０８と、を含んでいる。リフトピン貫通孔２１１内に配置されたリフトピン２０６は、ウエハ１２８を誘電体膜２０５の上面の上方で上昇または下降させるものである。ここで、複数のリフトピン貫通孔２１１は、誘電体膜２０５の上面に開口し、かつ誘電体膜２０１および誘電体膜２０５を貫通している。なお、試料台１１２の内部には、電極膜２０４に電力を印加するための給電用のケーブルおよびコネクタが内部に配置された静電吸着用給電孔２１６、ヒータ膜２０２に電力を供給する給電ケーブルおよびコネクタが内部に配置されたヒータ給電孔２１８が配置されている。
【００５９】
これらの孔の基材２００の内部を貫通する部分の内周の壁面は、誘電体材料あるいは絶縁性材料により構成された円筒形部材である絶縁ボス２０７、２１０、２１５、２１７が配置されている。すなわち、試料台１１２の基材２００には、基材２００の内部で基材２００の内周壁面を構成し、かつ複数の貫通孔のそれぞれの内部に配置された絶縁材料からなる円筒形部材である絶縁ボス２０７、２１０、２１５、２１７が形成されている。これらの絶縁ボス２０７、２１０、２１５、２１７によって、ウエハ１２８の処理中に高周波電力による電界に曝される孔内部の空間での放電の発生を抑制することができる。これらの絶縁ボス２０７、２１０、２１５、２１７を構成する材料としてはアルミナやイットリアなどのセラミクス材料や樹脂材を用いることができる。
【００６０】
また、誘電体膜２０１、ヒータ膜２０２、シールド膜２０３、電極膜２０４および誘電体膜２０５の各々は、上記各々用の材料が溶射されることによって成膜されて形成される。なお、シールド膜２０３は電極膜２０４に供給された高周波電力がヒータ膜２０２に流入することを抑制するため、電極膜２０４の下面とヒータ膜２０２の上面との間でヒータ膜２０２の全体を覆うだけでなく、ヒータ膜２０２の外周縁の端部の周囲も囲んで配置する必要がある。また、リフトピン貫通孔２１１などの貫通孔の周囲に配置されたヒータ膜２０２についても同様に外周縁の周囲を囲んでシールド膜２０３が配置されることが必要となる。ただし、リフトピン貫通孔２１１の内側の空間にシールド膜２０３が露出してしまうと高周波電力による放電が発生してしまう虞があるため、リフトピン貫通孔２１１の周囲においてシールド膜２０３は誘電体膜２０１で覆われている必要がある。
【００６１】
一方、本実施の形態の試料台１１２に配置されたリフトピン貫通孔２１１や基材２００に配置された静電吸着用給電孔２１６などの貫通孔の周辺は、貫通孔を挟んでヒータ膜２０２が配置されることになる。さらに、本実施の形態では、誘電体膜２０１の内部において上方から見てヒータ膜２０２の周囲を囲んでシールド膜２０３が配置され、さらには、ヒータ膜２０２は、シールド膜２０３で囲まれて内部に配置された誘電体膜２０１に内蔵されている。すなわち、ヒータ膜２０２は、シールド膜２０３と接触すること無く配置される構成であるため、これら貫通孔の周辺ではヒータ膜２０２同士の距離をあけて配置せざるを得ない。そのため、貫通孔の周辺の試料台１１２の上面の温度はその周囲の領域の温度と比べて温度差が生じやすくなりウエハ１２８の面内の方向について温度の分布の均一性が損なわれる虞がある。
【００６２】
そこで、本実施の形態のプラズマ処理装置５００の試料台１１２では、シールド膜２０３は熱伝達率の高いアルミニウムや銅などの材料を用いて構成されている。このため、ヒータ膜２０２の発熱により発生し、かつシールド膜２０３で囲まれたその内側の誘電体膜２０１の誘電体材料の部材を介してシールド膜２０３に伝導された熱は、シールド膜２０３内において短時間で全体に伝達される。さらに、上記熱は、貫通孔の周囲に配置され、かつ上方から見てヒータ膜２０２の外周端の周囲を囲む部分を通して基材２００にも伝達される。このことは、貫通孔の周囲のシールド膜２０３の温度は、ヒータ膜２０２の加熱により高い値に加熱されたヒータ膜２０２の上方のシールド膜２０３の領域のものと十分に差が小さい温度にされた値となることを意味する。つまり、上記熱は、基材２００に伝達されるため、貫通孔の周囲のシールド膜２０３の温度と、ヒータ膜２０２の上方のシールド膜２０３の温度との差は小さくなる。これにより、ウエハ１２８の面内方向についての温度の局所的なバラつきを低減して均一性を高めることができる。
【００６３】
また、本実施の形態の試料台１１２では、ヒータ膜２０２、シールド膜２０３および電極膜２０４の各々の膜状の電極が、同一の材料で、かつ同じ組成で構成された誘電体膜２０１の内部に配置された構成を備えている。ただし、試料台１１２は、この構成のみに限定されず、各々の膜が各々異なる材料あるいは組成の誘電体製の膜の内部に配置あるいは内包されていてもよく、いずれかの膜が他と異なる材料あるいは組成の誘電体製の膜の内部に配置あるいは内包されていてもよい。また、試料台１１２は、電極膜２０４とこれを内包する誘電体膜２０１との部分を焼結板として一体に構成した構造体を、溶射加工により構成され内部にシールド膜２０３とヒータ膜２０２とを有する誘電体膜２０１上に接着層を間に挟んで接合した構成を備えたものであってもよい。
【００６４】
本実施の形態のプラズマ処理装置５００によれば、試料台１１２の内部のヒータ膜２０２の上面およびその外周縁の周囲は接地電位に固定されるシールド膜２０３によって覆われる。このため、ウエハ１２８の処理中に電極膜２０４に供給される高周波バイアス電源２１３からの高周波電力がヒータ膜２０２に流入することが抑制され、実際の処理の結果としての加工後の形状の所期のものからのズレを低減することができ、プラズマ処理の歩留まりを向上させることができる。また、製造される半導体デバイスの性能を高めることができる。なお、高周波電力がヒータ膜２０２の給電ケーブル（給電線、給電経路）２１９および直流電源２１４に流れることを抑制するために、給電ケーブル２１９にフィルタ回路（フィルタ）を設けると、製造のコストが増加するとともにプラズマ処理装置の設置面積も増加する。しかしながら、本実施の形態のプラズマ処理装置５００では、ウエハ１２８の処理中に電極膜２０４に供給される高周波バイアス電源２１３からの高周波電力がヒータ膜２０２に流入することを抑制できるため、給電ケーブル２１９にフィルタ回路（フィルタ）を設ける必要が無く、その結果、製造のコストおよびプラズマ処理装置の設置面積を低減することができる。
【００６５】
次に、図５〜図７を用いて、本実施の形態のリフトピン貫通孔２１１の周囲の誘電体膜２０１の構成の詳細を説明する。図５は図２に示す試料台におけるリフトピン貫通孔およびその周囲の構造を一部破断して模式的に示す部分拡大斜視図、図６は図５に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を模式的に示す部分断面図、図７は図５に示すＢ−Ｂ線に沿って切断した構造を模式的に示す部分断面図である。なお、これらの図において、図２に示したものと同じ構成については説明を省略する。
【００６６】
図５に示すように、リフトピン貫通孔２１１は、誘電体膜２０５の上面と基材２００の下面とに開口を有した貫通孔であって、内部に一本のリフトピン２０６が挿入されている。つまり、リフトピン貫通孔２１１は、リフトピン２０６を収納可能な孔である。さらに、基材２００の内部の箇所において、リフトピン貫通孔２１１の内側壁面を覆うように円筒形部材である絶縁ボス２１０がリフトピン貫通孔２１１内に挿入されており、リフトピン貫通孔２１１と絶縁ボス２１０とは密着されている。さらに、絶縁ボス２１０の円筒形部分の上端面は、その周囲に位置する基材２００の凸部の上面と同様に、材料が溶射されて構成された誘電体膜２０１で覆われており、処理室１０１の内部に基材２００の上面が暴露されないように構成されている（Ｐ部参照）。
【００６７】
すなわち、本実施の形態では、絶縁ボス２１０の上端面を含めてリフトピン貫通孔２１１の周囲の基材２００の凸部の上面は、誘電体膜２０１およびその上面の上方の全体を覆って配置された誘電体膜２０５に覆われている。さらに、リフトピン貫通孔２１１の内側壁面は、基材２００を貫通する部分では絶縁ボス２１０により構成され、基材２００の凸部の上面の上方の部分は誘電体膜２０１およびその上方に配置された誘電体膜２０５により構成されている。そして、下方の誘電体膜２０１の内部の上部には電極膜２０４が配置されている。さらに、誘電体膜２０１の内部の下部には、上方から見て電極膜２０４に覆われた領域の投影領域内に、シールド膜２０３およびこれに覆われた下方の誘電体膜２０１の一部を構成する部分に内蔵されたヒータ膜２０２が配置されている。
【００６８】
また、リフトピン貫通孔２１１の周囲に位置するシールド膜２０３の部分は、上方から見てヒータ膜２０２の外周縁よりリフトピン貫通孔２１１に近い箇所まで延在しており、上方から見たシールド膜２０３の投影領域内にヒータ膜２０２が内包されている。つまり、シールド膜２０３は、ヒータ膜２０２のリフトピン貫通孔２１１に最も近い外周縁よりも近い箇所では下方の基材２００の上面まで上下方向に延在して基材２００に接している。さらに、上方から見てシールド膜２０３の上下方向に延在した部分のリフトピン貫通孔２１１に近い側の表面も誘電体膜２０１の一部を構成する誘電体材料の部材で覆われている。このことにより、ヒータ膜２０２はシールド膜２０３およびその外側の処理室１０１の内部と絶縁されて配置されているとともに、シールド膜２０３も処理室１０１の内部に曝されることなく配置されている。
【００６９】
本実施の形態のヒータ膜２０２は、導電性部材の材料が溶射加工によって形成されたものであって、上方から見て所定の幅と所定の厚さとを有しており、さらに縦断面がおよそ方形状を有した膜状の線路から構成されている。さらに、上記線路は円形を有した載置面の中心について周方向に円弧状に配置された箇所が上記中心から半径方向について多重に配置され、各円弧状の箇所がそれらの両側の端部において交互に接続されている。ヒータ膜２０２の線路は、謂わばジグザクに配置された平面形状を有している。このようなヒータ膜２０２の線路は、リフトピン貫通孔２１１の周囲ではこれを避けてジグザグに配置されている。言い換えると、シールド膜２０３は、平面視で複数に折れ曲がった形状のヒータ膜２０２を覆っている。
【００７０】
また、誘電体膜２０１内の電極膜２０４は、内部が円筒形の空間であるリフトピン貫通孔２１１の周囲でその中心軸周りに外周全体を囲んでおり、図６に示すように、上方から見てリフトピン貫通孔２１１が内側を貫通して配置される円形の孔を有している。リフトピン貫通孔２１１の上記円形の孔の内周端は、上方から見て絶縁ボス２１０の外周縁より中央側に位置している。
【００７１】
一方、電極膜２０４の下方でこれに覆われたシールド膜２０３は、ヒータ膜２０２の上方ではジグザグに配置された（平面視で複数に折れ曲がった形状を成す）ヒータ膜２０２の領域全体を覆っており、かつ水平方向に所定の厚さを有する膜状または板状に配置されている。さらに、シールド膜２０３は、リフトピン貫通孔２１１の周囲では、溶射加工によってかつ導電性を有する材料を用いて、絶縁ボス２１０の外周でこれを囲んで上下方向に円筒形または上方向に向かって径が大きくなるすり鉢状に所定の厚さで形成されている。そして、その円筒またはすり鉢の上端部で膜状または板状の部分と一体に接続されている。
【００７２】
つまり、本実施の形態のシールド膜２０３は、その円筒状またはすり鉢状の部分の内側に孔を有した構成であり、図７に示すように、その上方から見てシールド膜２０３の内周壁面（内周壁）は絶縁ボス２１０の内周面（内周壁）より外側に位置している。さらに、シールド膜２０３は、円筒状またはすり鉢状の部分の下端部において基材２００の上面に接しており、基材２００とシールド膜２０３との間の電気的な接続が達成されている。また、図５に示すように、絶縁ボス２１０の上端面の上方（Ｐ部）では、シールド膜２０３の円筒状またはすり鉢状の部分の内側壁面（内周壁）に沿って誘電体材料が溶射加工されて円筒形状に膜（誘電体膜２０１の一部）が積層されることで、誘電体膜２０１によるリフトピン貫通孔２１１の基材２００の上方の部分（Ｐ部）が円筒形状に形成される。
【００７３】
なお、図５〜図７に示す構成は、リフトピン貫通孔２１１の周囲のものに限らず熱伝達性ガス供給孔２０８や静電吸着用給電孔２１６の周囲の構成にも適用される。
【００７４】
次に、図８の構成について説明する。
【００７５】
本実施の形態の図２に示すヒータ膜２０２は、略円形を有したウエハ１２８が載置される図８の試料台１１２の載置面７００の上下方向の中心周りおよび半径方向について複数に分けられた複数の領域毎に配置され、分割された複数のヒータ膜２０２の各々が図１に示す複数の直流電源１１４の各々と接続されている。ここで、図８は、図２に示す試料台のヒータ膜が配置される複数の領域を模式的に示す上面図である。
【００７６】
図２に示す試料台１１２の基材２００の円筒形を有する凸部の上面に配置された略円形の図８に示す載置面７００は、その中心からの半径方向について４つの領域に分けられる。さらに、載置面７００において、これら半径方向に複数配置された領域のうちの上記中心を含む領域の外周側をリング状に囲んで配置された領域は、周方向に複数に分けられている（半径方向に複数に分けられたそれぞれの領域は、周方向にも複数に分けられている）。そして、半径方向と周方向とに複数に分けられた載置面７００の各々の領域７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、７０７、７０９、７１０、７１１に、各々が図１の直流電源１１４と接続された図２のヒータ膜２０２が配置されている。
【００７７】
さらに、上述の各領域は、載置面７００の中心からの半径方向について外周側ほど領域の数が増えている。図８の例では、載置面７００の中心部の領域７１１は１つであって円形またはこれと見做せる程度に近似した形状を有し、その半径方向の外側で同じ半径方向の幅を有して領域７１１の全周を囲む２つの半円リング状の領域７０９、７１０が配置されている。さらに、半円リング状の領域７０９、７１０の半径方向の外側の位置に、同じ半径方向の幅を有した３つの円弧状の領域７０５、７０６、７０７が配置されている。さらに、半径方向の最も外側の位置に、同じ半径方向の幅を有した４つの円弧状の領域７０１、７０２、７０３、７０４が配置されている。
【００７８】
以上のように、半径方向と周方向とに複数に分けられた領域７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、７０７、７０９、７１０、７１１のそれぞれにヒータ膜２０２が接続されていることにより、試料台１１２の円形の載置面７００を領域毎に温度調節（温度制御）することができ、ウエハ１２８の面内温度の均一性を高めることができる。
【００７９】
次に、図３、図４を用いて本実施の形態の変形例を説明する。図３は図２に示す試料台の変形例の構成を模式的に示す部分拡大断面図、図４は図２に示す試料台の別の変形例の構成を模式的に示す部分拡大断面図である。図３および図４は、試料台１１２の上部に配置された金属製の基材およびその上面に配置された誘電体製の膜状の部材を含む一部を拡大して示す図である。なお、これらの図において、図２に示したものと同じ構成については説明を省略する。
【００８０】
図３の変形例と図２の実施の形態との構成上の差異は、図２で示したリフトピン貫通孔２１１などの複数の貫通孔の周囲において、シールド膜２０３を導電性を有する材料を溶射加工して形成する代わりに、熱伝達率が高いアルミニウムや銅などの金属を材料として構成されたパイプ（第２部分）３０１を用いる点にある。また、試料台１１２の最外周の側面に溶射加工によって形成されて配置されたシールド膜２０３も、これに代えて金属などの熱伝達率が高い材料で形成されたリング３０２が配置されている点にある。パイプ３０１の内径および外径の各々は、絶縁ボス２１０の内径および外径の各々より大きく形成されており、基材２００の上面に形成された貫通孔の開口の周囲にパイプ３０１が配置され、この状態でパイプ３０１と基材２００の上面とが接触して電気的な導通が得られるように構成されている。図３の構造では、基材２００上にこの基材２００に接続して設けられる導体膜は、ヒータ膜２０２の上部に配置されるシールド膜（第１部分）３０３と、円筒状もしくはすり鉢状の金属製のパイプ（第２部分）３０１と、からなる。すなわち、基材２００上に複数の金属製のパイプ３０１が配置され、複数のパイプ３０１同士がシールド膜３０３によって電気的に接続されている。
【００８１】
なお、パイプ３０１およびリング３０２は貫通孔の周囲で基材２００の上面にこれと接して載せられた状態で、基材２００の上面に誘電体材料が溶射加工されて誘電体膜２０１が形成された後、２つのパイプ３０１同士の間の基材２００の上面の所定の領域にヒータ膜２０２を溶射加工によって形成する。そして、誘電体膜２０１およびヒータ膜２０２の上に再度誘電体膜２０１が溶射加工によって形成され、さらに複数のパイプ３０１同士の上端面の間を接続するようにシールド膜（第１部分）３０３が溶射加工によって形成される。その結果、貫通孔の周囲で円筒またはすり鉢状に図２のシールド膜２０３を溶射加工によって形成する工程を省いて、代わりにリング３０２を配置する工程とすることで、試料台１１２の製造に要する時間と工数を少なくして図１のプラズマ処理装置５００の製造に要するコストをさらに低減することができる。
【００８２】
なお、本変形例においても基材２００は接地電位に固定されている。本変形例のシールド膜３０３は図２のシールド膜２０３と同様に溶射加工により形成されてもよいが、熱伝導率が高いアルミニウムや銅などの金属製の板（例えば、アルミニウム箔）を用いて形成されてもよい。
【００８３】
次に、図４の変形例と図２の実施の形態との構成上の差異は、図２で示したリフトピン貫通孔２１１などの複数の貫通孔の周囲において、シールド膜２０３を、導電性を有する材料を溶射加工して形成する代わりに、接地電位に固定された基材２００の上面にこれと一体に、ヒータ膜４０２が配置される領域を内包する平面形状の大きさを有する凹み部４０１を配置した点にある。すなわち、基材２００の上面に凹み部４０１を形成し、その後、内部にヒータ膜４０２を溶射加工により形成し、さらに、ヒータ膜４０２の周囲と上面とを誘電体膜２０１を構成する誘電体材料の部材で覆った後、基材２００の上面に導電性材料を用いて溶射することによりシールド膜４０３を形成するものである。なお、溶射加工によって形成されたシールド膜４０３に代えて、図３の変形例と同様に、熱伝達率が高いアルミニウムや銅などの金属製の板（例えば、アルミニウム箔）を用いて形成してもよい。
【００８４】
図４に示す変形例によれば、試料台１１２の内部のヒータ膜４０２の上面およびその外周縁の周囲は接地電位に固定されるシールド膜４０３によって覆われる。このため、ウエハ１２８の処理中に電極膜２０４に供給される高周波バイアス電源２１３からの高周波電力がヒータ膜４０２に流入することが抑制され、実際の処理の結果としての加工後の形状の所期のものからのズレを低減することができ、処理の歩留まりを向上させることができる。なお、高周波電力がヒータ膜４０２の給電ケーブル（給電線、給電経路）２１９および直流電源２１４に流れることを抑制するために、給電ケーブル２１９にフィルタ回路（フィルタ）を設けると、製造のコストが増加するとともにプラズマ処理装置の設置面積も増加する。しかしながら、図４の変形例においても、ウエハ１２８の処理中に電極膜２０４に供給される高周波バイアス電源２１３からの高周波電力がヒータ膜４０２に流入することを抑制できるため、給電ケーブル２１９にフィルタ回路（フィルタ）を設ける必要が無く、その結果、製造のコストおよびプラズマ処理装置の設置面積を低減することができる。
【００８５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００８６】
また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本発明を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装上はより複雑な形状となる。
【００８７】
上記実施の形態では、処理室内にマイクロ波の電界とこれに併せてＥＣＲを形成できる磁界を供給し、処理用ガスを放電させてプラズマを形成してプラズマエッチング処理を行うプラズマ処理装置を取り上げて説明した。しかしながら、上記プラズマ処理装置は、試料台にヒータ膜を備えた装置であれば、他の放電（有磁場ＵＨＦ放電、容量結合型放電、誘導結合型放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、トランスファー・カップルド放電）を用いてプラズマを形成する装置であってもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１００  真空容器
１０１  処理室
１０２  シャワープレート
１０３  微小隙間
１０４  ガスリング
１０５  石英プレート
１０６  空洞部
１０７  導波管
１０８  整合器
１０９  ソレノイドコイル
１１０  高周波電源
１１１  側壁部材
１１２  試料台
１１３  ガス流路
１１４  直流電源
１１５  温調ユニット
１１６  熱伝達性ガス供給源
１１７  高周波バイアス電源
１１８  排気ゲートプレート
１１９  コンダクタンス可変バルブ
１２０  ターボ分子ポンプ
１２１  排気配管
１２２  排気ポンプ
１２３  ガス供給源
１２４  ガス供給配管
１２５  搬送室
１２６  ゲートバルブ
１２７  搬送用ロボット
１２８  半導体ウエハ
１２９  サセプタリング
１３０  処理室用圧力計
１３１  熱伝達性ガス供給配管
１３１ａ  配管
１３２  圧力計
１３３  ヒータ用直流電源
２００  基材
２０１  誘電体膜
２０２  ヒータ膜（ヒータ）
２０３  シールド膜（導体膜）
２０４  電極膜（電極）
２０５  誘電体膜（静電吸着部材）
２０６  リフトピン（ピン）
２０７  絶縁ボス（円筒形部材）
２０８  熱伝達性ガス供給孔（貫通孔）
２０９  温度センサ
２１０  絶縁ボス（円筒形部材）
２１１  リフトピン貫通孔（貫通孔）
２１２  直流電源
２１３  高周波バイアス電源
２１４  直流電源
２１５  絶縁ボス（円筒形部材）
２１６  静電吸着用給電孔
２１７  絶縁ボス（円筒形部材）
２１８  ヒータ給電孔
２１９  給電ケーブル（給電線）
３０１  パイプ（第２部分）
３０２  リング
３０３  シールド膜（第１部分）
４０１  凹み部
４０２  ヒータ膜
４０３  シールド膜
５００  プラズマ処理装置
７００  載置面
７０１、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、７０７、７０９、７１０、７１１  領域
【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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