(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置の処理精度を向上させる。【解決手段】試料台上の基板を処理するプラズマ処理装置を、試料台の内部に設けられ、直列に接続されたヒータ用抵抗体（２０５ｃ１〜２０５ｃ４）を有するヒータと、直列に接続されたヒータ用抵抗体の両端部に接続されたヒータ電源１０９ｃと、ヒータ用抵抗体（２０５ｃ１〜２０５ｃ４）のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路（３００ｃ１〜３００ｃ４）とを有するように構成する。例えば、制御装置１１２は、ヒータ用抵抗体の温度のうち、最低値を基準として、ヒータ電源１０９ｃからヒータへ供給される電力量を調整し、バイパス回路（３００ｃ１〜３００ｃ４）に流れる電流量を調整することにより、最低値のヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体に流れる電流量を調整する。これにより、基板の温度を高精度に調節することができ、処理精度を向上させることができる。【選択図】図５
2015142050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に配置された試料台上に基板を載置して、前記処理室内に形成したプラズマを用いて前記基板を処理するプラズマ処理装置であって、
前記試料台の内部に設けられ、直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体を有する第１ヒータと、
前記直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体の両端部に接続された電源と、
２以上のバイパス回路であって、前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路と、
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記第１ヒータは、前記試料台の外周部に設けられている、プラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台の内部には、前記第１ヒータおよび第２ヒータが設けられ、
前記第１ヒータは、前記試料台の外周部である第１領域に設けられ、
前記第２ヒータは、前記第１領域より内側の第２領域に設けられ、
前記第２ヒータは、２以上のヒータ用抵抗体を有し、
前記第１ヒータの前記ヒータ用抵抗体は、前記試料台内の点から第１角度の円弧に沿った形状であり、
前記第２ヒータの前記ヒータ用抵抗体は、前記点から前記第１角度より大きい第２角度の円弧に沿った形状である、プラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置において、
前記第２ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路を有する、プラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項３記載のプラズマ処理装置において、
前記バイパス回路に接続された制御部を有し、
前記制御部は、前記バイパス回路により、前記第１ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに流れる電流量を調整する、プラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項５記載のプラズマ処理装置において、
前記第１ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、
前記第１ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体の温度のうち、最低値を基準として、前記電源から前記第１ヒータへ供給される電力量を調整し、
前記バイパス回路に流れる電流量を調整することにより、前記最低値のヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体に流れる電流量を調整する、プラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項５記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台の前記第２領域に対応する前記基板の領域に形成された加工膜の加工寸法に関するデータである第１処理情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、
前記データのうち、最高値を基準として、前記電源から前記第１ヒータへ供給される電力量を調整し、
前記バイパス回路に流れる電流量を調整することにより、前記最高値の加工膜が形成された領域に対応するヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体に流れる電流量を調整する、プラズマ処理装置。
【請求項８】
処理室内に配置された試料台上に基板を載置して、前記処理室内に形成したプラズマを用いて前記基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記試料台の内部に設けられ、直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体を有する第１ヒータと、
前記直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体の両端部に接続された電源と、
２以上のバイパス回路であって、前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路と、
前記電源および前記バイパス回路に接続された制御部と、を有する、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記制御部により、
前記第１ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体の温度のうち、最低値を基準として、前記電源から前記第１ヒータへ供給される電力量を調整し、
前記バイパス回路に流れる電流量を調整することにより、前記最低値のヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体に流れる電流量を調整する、プラズマ処理方法。
【請求項９】
請求項８記載のプラズマ処理方法において、
前記試料台の内部には、前記第１ヒータおよび第２ヒータが設けられ、
前記第１ヒータは、前記試料台の外周部である第１領域に設けられ、
前記第２ヒータは、前記第１領域より内側の第２領域に設けられ、
前記第２ヒータは、２以上のヒータ用抵抗体を有し、
前記第１ヒータの前記ヒータ用抵抗体は、前記試料台内の点から第１角度の円弧に沿った形状であり、
前記第２ヒータの前記ヒータ用抵抗体は、前記点から前記第１角度より大きい第２角度の円弧に沿った形状である、プラズマ処理方法。
【請求項１０】
請求項９記載のプラズマ処理方法において、
前記第２ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路を有する、プラズマ処理方法。
【請求項１１】
処理室内に配置された試料台上に基板を載置して、前記処理室内に形成したプラズマを用いて前記基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記試料台の内部に設けられ、直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体を有する第１ヒータと、
前記直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体の両端部に接続された電源と、
２以上のバイパス回路であって、前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路と、
前記電源および前記バイパス回路に接続された制御部と、
前記基板に形成された加工膜の加工寸法に関するデータである第１処理情報を記憶する記憶部と、を有する、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記制御部により、
前記データのうち、前記第１ヒータに対応する領域のデータの最高値を基準として、前記電源から前記第１ヒータへ供給される電力量を調整し、
前記バイパス回路に流れる電流量を調整することにより、前記最高値の加工膜が形成された領域に対応するヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体に流れる電流量を調整する、プラズマ処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のプラズマ処理方法において、
前記試料台の内部には、前記第１ヒータおよび第２ヒータが設けられ、
前記第１ヒータは、前記試料台の外周部である第１領域に設けられ、
前記第２ヒータは、前記第１領域より内側の第２領域に設けられ、
前記第２ヒータは、２以上のヒータ用抵抗体を有し、
前記第１ヒータの前記ヒータ用抵抗体は、前記試料台内の点から第１角度の円弧に沿った形状であり、
前記第２ヒータの前記ヒータ用抵抗体は、前記点から前記第１角度より大きい第２角度の円弧に沿った形状である、プラズマ処理方法。
【請求項１３】
請求項１２記載のプラズマ処理方法において、
前記第２ヒータが有する前記２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路を有する、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、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものであり、特に、試料台の温度を、試料の処理に適した温度に調整できるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置の一例として、プラズマエッチング装置がある。このプラズマエッチング装置においては、ウエハを試料台に搭載し、ウエハ上に形成された膜をフォトレジスト膜をマスクとしてエッチングすることにより、膜を所望の形状に加工することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００２−２３１４２１号公報）には、発熱量の制御を容易に行うことが可能であるセラミックヒータを用いて、半導体ウエハ上の樹脂硬化物の硬化度を均一にする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３１４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、プラズマエッチング装置などのプラズマ処理装置の開発に従事している。その過程において、エッチング処理時に、ウエハの温度が不均一になることにより、膜の加工形状にばらつきが生じ、さらに、ウエハ径の大型化に伴い、ばらつきが増大していることが分かった。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、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】
【０００７】
本願において開示される代表的な実施の形態に示される構成の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【０００８】
本願において開示される代表的な実施の形態に示されるプラズマ処理装置は、処理室内に配置された試料台上に基板を載置して、処理室内に形成したプラズマを用いて基板を処理する。このプラズマ処理装置は、試料台の内部に設けられ、直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体を有する第１ヒータと、直列に接続された２以上のヒータ用抵抗体の両端部に接続された電源と、２以上のバイパス回路であって、２以上のヒータ用抵抗体のそれぞれに、並列に接続されたバイパス回路と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
代表的な実施の形態によれば、プラズマ処理装置の処理精度を向上させることができる。また、処理精度の良好なプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１のプラズマ処理装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の試料台の構成を示す断面図である。
【図３】ヒータを構成するヒータ用抵抗体を示す平面図である。
【図４】ヒータ２０５ｃの構成を模式的に示す断面図である。
【図５】ヒータ２０５ｃの構成を模式的に示す平面図である。
【図６】ヒータ２０５ｂの構成を模式的に示す断面図である。
【図７】ヒータ２０５ｂの構成を模式的に示す平面図である。
【図８】ヒータ２０５ａの構成を模式的に示す断面図である。
【図９】ヒータ２０５ａの構成を模式的に示す平面図である。
【図１０】ウエハの平面図である。
【図１１】第１のウエハの配線幅とウエハの領域との関係を示すグラフである。
【図１２】第２のウエハの配線幅とウエハの領域との関係を示すグラフである。
【図１３】実施の形態２のヒータ２０５ｃの構成を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態のプラズマ処理装置の構成の概略を示す断面図である。このプラズマ処理装置は、マイクロ波によるＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）を用いてプラズマ（マイクロ波ＥＣＲプラズマ）を形成するエッチング処理装置である。
【００１３】
図１に示すプラズマ処理装置１００は、真空容器１０１、この真空容器１０１の外周に配置されて真空容器１０１内部に電界および磁界を供給する電磁場供給手段、真空容器１０１の下方に配置されて真空容器１０１内部を排気する排気手段を備えている。
【００１４】
電磁波供給手段は、電波を発生させる電波源（マグネトロン）１０４、発生した電波を処理室１０３に導く導波管１０５、導波管１０５に接続された共振器（拡大導波管部）１０６、共振器１０６と真空容器１０１上部を取り囲むように配置されたソレノイドコイル（磁場発生コイル）１１３を有する。
【００１５】
電波源１０４はマイクロ波やＵＨＦ波等の所定の周波数の電波を発生する。周波数に制限はないが、本実施の形態においては、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が使用される。導波管１０５は、電波源１０４と共振器１０６に接続され、電波源１０４によって発生した電波を伝搬し共振器１０６内へ導く。
【００１６】
共振器１０６は円筒状であり、共振器１０６中央の上部で導波管１０５と接続される。共振器１０６の共振用の空間である共振室１０６ａは、窓部材１１４を介して処理室１０３の直上に配置される。前述したように、真空容器１０１の上部と共振器１０６の外周を取り囲むように、リング状のソレノイドコイル１１３が複数段配置される。
【００１７】
真空容器１０１は、窓部材１１４と、シャワープレート１１５と、処理室１０３と、この処理室１０３下部に配置されて試料がその上面に載せられて保持される試料台（試料載置台、ステージともいう）１０７とを有する。処理室１０３は、真空容器１０１の外壁と、窓部材１１４およびシャワープレート１１５で区画される空間であり、プラズマが形成される空間である。真空容器１０１の外壁と窓部材１１４の外周縁部との間には、シール部材（図示せず）が挟まれ、処理室１０３内と外部の大気圧の雰囲気との間が気密に封止されている。処理室１０３は、共振室１０６ａの直下に位置し、処理室１０３と試料台１０７とは、中心軸が合致するように配置されている。
【００１８】
窓部材１１４は、誘電体材料よりなり、例えば、円板状の石英等よりなる。窓部材１１４は、共振室１０６ａの底面を構成し、共振室１０６ａと処理室１０３の間を気密に区画している。シャワープレート１１５は、誘電体材料よりなり、例えば、石英等よりなる円板状であり、中央部に複数個の貫通孔が設けられている。窓部材１１４の下方に、窓部材１１４と所定の間隔（図示せず）を空けてシャワープレート１１５が重なるように配置される。シャワープレート１１５は処理室１０３の天井面を構成する。シャワープレート１１５は試料台１０７上面と対向して配置される。窓部材１１４とシャワープレート１１５との間には、図示しないガス源から供給される処理用ガスを供給するための通路が設けられている。
【００１９】
試料台１０７は、水平方向に伸びる複数の梁（図示せず）によって、真空容器１０１の内部に支持される。梁は試料台１０７の中心軸の周囲に軸対象となるように配置されている。
【００２０】
試料台１０７は、後述するように、金属等で構成される基材部（２００）と基材部（２００）の上面に接合された誘電体膜部（被膜ともいう、２０２）とを有する。
【００２１】
試料台１０７（基材部２００）は、マッチング回路ＭＣを介してバイアス電源１０８と接続されている。バイアス電源１０８は、試料台１０７に高周波電力を供給してウエハ（基板）Ｗの上方にバイアス電位を形成するためのものである。マッチング回路ＭＣは、試料台１０７内部に配置されバイアス電源（２０９）と電気的に接続されて電極として動作する基材部（２００）に供給される高周波電力について、その残留反射波の制御や、高周波の回路を構成する供給の経路のインピーダンス、位相、あるいはピークツーピーク電圧（Ｖｐ−ｐ）の制御を行うための回路である。
【００２２】
また、試料台１０７は、フィルターＦを介してヒータ電源１０９と接続されている。ヒータ電源１０９は、直流電源であり、後述するヒータ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ）と接続されている。フィルター（高周波フィルター回路）Ｆを介して接続することにより、バイアス電源１０８からの高周波電力がヒータに供給され、発熱量が所定の範囲からずれてしまうことを防止することができる。
【００２３】
また、試料台１０７は、温調器（冷媒温調器）１１１と接続されている。この温調器１１１により、試料台１０７中の冷媒通路（２０３）内の冷媒の温度を制御することができる。上記ヒータや冷媒により、ウエハＷの温度が制御されている。また、試料台１０７は、貫通孔（２１３）を介してガス供給部１１６と連結されている。
【００２４】
また、試料台１０７は、静電吸着用電源１１０と接続されている。静電吸着用電源１１０は、直流電源である。静電吸着用電源１１０から試料台１０７中の静電吸着用電極（２０１）に電力が供給される（電位が印加される）ことにより、試料台１０７の誘電体膜部（２０２）およびその上のウエハＷ内に形成された電荷の分極が生じ、静電気力が生じる。この静電気力により、ウエハＷが試料台１０７の誘電体膜部（２０２）に吸着されて保持される。
【００２５】
真空容器１０１の下方には、排気手段であるターボ分子ポンプ等の真空ポンプ（真空排気装置）１０２が配置され、開口部（排気口）１１７と連通している。開口部１１７は円形で、真空容器１０１の内部の処理室１０３の下部の試料台１０７の直下に配置されている。なお、処理室１０３、試料台１０７、開口部１１７は、その中心軸が合致するよう上下に並べて配置されている。なお、図示していないが、真空ポンプ１０２と開口部１１７との間には、複数枚の板形状を有し、開口部１１７を横切る方向に延在する軸の周りに回転するフラップを有する。このフラップの回転によって開口部１１７の開口の度合、例えば、開口の面積を調整することができる。この調整により、開口部１１７から流出する処理室１０３内部のガスや粒子の流量や流出速度を調整することができる。本実施の形態においては、制御装置１１２からの指令信号に応じて上記開口の度合を調整し、さらに、シャワープレート１１５の通路および貫通孔を通じて供給される処理用ガスの流量や流入速度を調整することで、処理室１０３の内部の圧力が所望の範囲内に調整される。
【００２６】
また、上記バイアス電源１０８、ヒータ電源１０９、静電吸着用電源１１０および温調器１１１は、制御装置（コントローラ、制御部ともいう）１１２と接続されている。
【００２７】
図２を参照しながら、ウエハＷが搭載される試料台１０７の構成をさらに詳細に説明する。図２は、本実施の形態の試料台の構成を示す断面図である。試料台１０７は、基材部２００と、基材部２００の上面に接合されて配置された誘電体膜部２０２とを有する。基材部２００は、例えば、２段以上の肩部を持った円筒形状または円板形状であり、Ｔｉ、セラミクス含有のアルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属で構成される。ここでは、金属部の外周は絶縁膜（誘電体膜）２００ａで覆われている。また、誘電体膜部２０２は、例えば、２段以上の肩部を持った円筒形状または円板形状であり、ここでは、下層誘電体膜２０２ａと、上層誘電体膜２０２ｂとの積層膜よりなる。誘電体材料としては、Ａｌ２Ｏ３やＹ２Ｏ３等を用いることができる。
【００２８】
試料台１０７の基材部２００は、マッチング回路（ＭＣ）を介してバイアス電源１０８と接続されている。バイアス電源１０８は、試料台１０７に高周波電力を供給してウエハＷの上方にバイアス電位を形成するためのものである。バイアス電源１０８から供給される高周波バイアス電力は、数百Ｈｚ〜５０ＭＨｚ程度の範囲、より好ましくは４００Ｈｚ〜４０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。また、このバイアス電源１０８はアースと電気的に接続されて接地されている（図１参照）。バイアス電源１０８およびマッチング回路（ＭＣ）は、制御装置１１２と通信手段を解して通信可能に接続され、制御装置１１２により制御される。即ち、バイアス電源１０８およびマッチング回路（ＭＣ）は、制御装置１１２からの指令信号を受信し、指令信号に応じた動作を行い、その動作の状態を送信信号として制御装置１１２に送信する。
【００２９】
また、試料台１０７の基材部２００中には、冷媒通路（冷却孔）２０３が設けられている。冷媒通路２０３は、基材部２００の中心の周りに、ら旋状、または同心の多重の円弧状に配置されている。冷媒通路２０３は、その入口および出口が、冷媒管（図示せず）と接続されている。この冷媒管は、基材部２００の下面に配置され、温調器１１１と連結される。この温調器１１１は、制御装置１１２に接続され制御される。この温調器１１１により、冷媒管を介して冷媒通路２０３内の冷媒の温度が制御される。また、試料台１０７の誘電体膜部２０２には、温度センサ２１０が設けられている。この温度センサ２１０は、制御装置１１２に接続される。
【００３０】
また、試料台１０７の誘電体膜部２０２の内部には、静電吸着用電極２０１が設けられている。静電吸着用電極２０１は、フィルター（高周波フィルター回路、図示せず）を介して静電吸着用電源１１０と接続されている。この静電吸着用電源１１０は、制御装置１１２に接続され制御される。ウエハＷが試料台１０７上に載せられた状態で、静電吸着用電源１１０からの電力が静電吸着用電極２０１に供給されて、試料台１０７の表面の誘電体膜部２０２およびウエハＷ内に形成された電荷の分極により静電気力が生じる。この静電気力により、ウエハＷが、誘電体膜部２０２の上面に吸着されて試料台１０７上に保持される。
【００３１】
また、試料台１０７（基材部２００および誘電体膜部２０２）には、貫通孔２１３が設けられている。この貫通孔２１３は、ガス供給部１１６と連結されている。例えば、ヘリウムガスなどを、ガス供給部１１６から貫通孔２１３を介して、試料台１０７（誘電体膜部２０２）の上部に設けられた凹部内に導入することができる。
【００３２】
また、試料台１０７（基材部２００および誘電体膜部２０２）には、貫通孔２１４が設けられている。この貫通孔２１４の内部には、ピン２１５が配置されている。ピン２１５を、試料台１０７に対して相対的に昇降させることにより、ウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００３３】
次いで、図１および図２に示すプラズマ処理装置を用いた処理工程（エッチング工程）について説明する。
【００３４】
本実施の形態のプラズマ処理装置では、図示しない搬送部によりウエハＷが、処理室１０３内部へ搬送され、処理室１０３内に処理用ガスを導入した後、処理室１０３内にプラズマを生成し、生成されたプラズマによりウエハを処理する。
【００３５】
例えば、処理室１０３内部は真空ポンプ１０２によって排気され、減圧された状態にある。このとき、ウエハＷは、図示しないロボットアーム等の搬送手段により、図示しないゲートを通り試料台１０７上に搬送され、試料台１０７の載置面を構成する誘電体膜部２０２上に載せられる。ウエハＷが試料台１０７上に受け渡された後、ロボットアーム等の搬送手段は処理室１０３から搬送容器内に退出し、ゲートバルブ（図示せず）によりゲートが気密に閉塞される。次いで、静電吸着用電源１１０から誘電体膜部２０２内の静電吸着用電極２０１に電力が供給されて静電気力が形成され、ウエハＷは、静電気力が形成された試料台１０７（誘電体膜部２０２）上に吸着されて保持される。
【００３６】
ウエハＷが試料台１０７に保持された後、処理用ガスが図示しないガス源からシャワープレート１１５の貫通孔を通り処理室１０３内に導入される。処理用ガスの流量と真空ポンプ１０２の動作による排気とのバランスにより、処理室１０３内部の圧力は所定の範囲に調節される。
【００３７】
処理用ガスの供給後に、電波源１０４は電波を発生させる。発生した電波は導波管１０５を伝播し、共振器１０６に導かれる。伝播した電波は共振室１０６ａで共振し、所定の強度の電界を形成する。この電界は、窓部材１１４、シャワープレート１１５を透過して処理室１０３に到達する。
【００３８】
ソレノイドコイル１１３には電流が供給され、処理室１０３内に磁界が形成される。この磁界は、処理室１０３の内側に、上から下方向で、かつ、下方において広がるように形成される。また、この磁界は、円筒状に配置されたソレノイドコイル１１３の中心軸の周りに軸対象に形状される。ソレノイドコイル１１３の磁場強度は、電波源１０４で発振された２．４５ＧＨｚの電界に合わせて処理室１０３内に効率的にプラズマを形成できるように調節されている。
【００３９】
導波管１０５を伝播して共振器１０６内に進入した電界はその内部で所定の電界モードで共振される。このモードの電界が窓部材１１４およびシャワープレート１１５を透過して、処理室１０３内部の試料台１０７上部の空間内に導入される。処理室１０３に導入されたマイクロ波の電界は、ソレノイドコイル１１３による磁場との相互作用よって、処理室１０３に供給された処理用ガス（エッチング用ガス）を励起して処理室１０３にプラズマを生成させる。このようにして形成された電界と磁場の相互作用により、処理用ガスを励起して、処理室１０３内のウエハＷを保持した試料台１０７の上方の空間にプラズマを形成する。このプラズマを利用して処理（本実施の形態においては、エッチング）が行われる。
【００４０】
即ち、試料台１０７に高周波電力がバイアス電源１０８から供給される。その結果、試料台１０７とウエハＷの上方のプラズマとの間に所定の電位差が形成される。そして、プラズマ中の荷電粒子がバイアス電位とプラズマの電位との間の電位差に応じてウエハＷの表面に誘引され衝突することで、ウエハＷ上の処理対象の膜の異方的なエッチング処理が促進される。このように、プラズマを利用して、ウエハの表面の処理対象の膜に物理的、化学的反応を生起させて処理を行うことができる。
【００４１】
処理（ここでは、エッチング）の終点が、制御装置１１２により検出されると、バイアス電源１０８からのバイアス用の高周波電力が停止され、プラズマが消失することにより処理が終了する。次いで、静電吸着用電源１１０から給電を停止し、または極性を逆にした電力の供給によりウエハＷの電荷を中和させる（除電工程）。その後、ウエハリフト用のピン（プッシャピン、持ち上げ手段）２１５を上昇させ、ウエハＷを試料台１０７の上方に持ち上げる。
【００４２】
次いで、ゲートバルブが開放されてゲートを通してロボットアーム等の搬送手段が処理室１０３内に進入し、アームを伸張させてウエハＷをその先端部（ハンド、保持部ともいう）に受け取った後、アームを収縮させてウエハＷを処理室１０３の外に搬出する。処理室１０３内でのウエハＷの処理が終了したと制御装置１１２が判定すると、次のウエハＷが搬入されるまで、制御装置１１２の指令により、ゲートバルブはゲートを気密に閉塞した状態を維持する。なお、ウエハＷの搬出後、ゲートを開放した状態で、次のウエハＷをロボットアームにより処理室１０３内に搬入してもよい。
【００４３】
本実施の形態においては、プラズマの生成は、マイクロ波による電界と磁界との相互作用によるＥＣＲを用いたが、ＥＣＲに限定されるものではなく、高周波を用いた静電結合手段または誘導結合手段を用いたプラズマ生成手段を用いることもできる。
【００４４】
上記処理工程（エッチング工程）において、試料台１０７に保持されたウエハＷの温度を、ヒータや温調器を作動させることにより調節することができる。特に、本実施の形態においては、ヒータを構成するヒータ用抵抗体（ヒータ電極）に並列にバイパス回路を設けることにより、ウエハの温度を高精度に調節することができる。
【００４５】
以下、ヒータの構成について詳細に説明する。図２に示すように、試料台１０７の誘電体膜部２０２（上層誘電体膜２０２ｂ）の内部には、３つのヒータ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ）が設けられている。各ヒータは、複数のヒータ用抵抗体を有する。図３は、ヒータを構成するヒータ用抵抗体を示す平面図である。
【００４６】
ヒータ２０５ｃは、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４を有する。ヒータ２０５ｂは、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３を有する。ヒータ２０５ａは、ヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２および２０５ａ３を有する。ヒータ用抵抗体は、後述するように、円弧状（アーク状）である。また、ヒータ用抵抗体は、導電材料よりなる。導電材料としては、タングステン、ニッケル−クロム合金、ニッケル−アルミ合金などを用いることができる。また、これらの材料に適当な添加金属を混ぜたものを用いてもよい。特に、合金を構成する金属の比や、添加金属の割合などを調整することにより、低効率を制御しやすい材料を用いることが好ましい。ヒータ用抵抗体は、例えば、誘電体膜部２０２を構成する誘電体層の上部に溶射により形成することができる。そして、このヒータ用抵抗体上には、さらに、誘電体層が形成される。この誘電体層も、溶射により形成することができる。具体的には、基材部２００の上面に誘電体層を溶射し、誘電体層において所定の平面度が出るように研磨する。次いで、ヒータ用抵抗体を誘電体層の上面に、上記形状になるように、マスクを用いて溶射により形成する。次いで、ヒータ用抵抗体を削ることにより、その膜厚を単位面積当たりの発熱量が等しくなるように調整する。次いで、ヒータ用抵抗体の表面を覆うように、さらに、誘電体層を溶射により形成し、平面度を調整する。なお、静電吸着用電極（２０１）とその上部の誘電体層も同様にして形成することができる。
【００４７】
ヒータ２０５ａ（ヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２および２０５ａ３）は、平面形状が円形である誘電体膜部２０２の中央部である領域（内側領域）Ａａに設けられ、ヒータ２０５ｂは、その外側にある領域（中間領域）Ａｂに設けられ、ヒータ２０５ｃは、領域Ａｂの外側にある領域（外側領域）Ａｃに設けられる。ここでは、領域Ａｃが、最外周である。別の言い方をすれば、３つのヒータ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ）は、それぞれ、誘電体膜部２０２の円形の平面領域の中心（以下、単に誘電体膜部２０２の中心という）を中心とした半径の異なる同心円で区画される複数の領域（Ａａ、Ａｂ、Ａｃ）に、内側から順に配置されている。
【００４８】
前述したように、ヒータ２０５ｃは、誘電体膜部２０２の円形の平面領域の最外周に配置され、４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４を有する。このヒータ用抵抗体（２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４）は、誘電体膜部２０２の中心から半径Ｒｃ、中心角θｃの弧に沿って設けられ、所定の幅を有する。中心角θｃは、約９０°である。ヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４のそれぞれの間は直列に、導電部Ｃにより電気的に接続されている。導電部Ｃとしては、その抵抗が低く、例えば、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４より抵抗の低い材料を用いる。
【００４９】
ヒータ２０５ｂは、誘電体膜部２０２の円形の平面領域の最外周の領域Ａｃの内側であって中央部の領域Ａａの外側、即ち、領域Ａｃと領域Ａａの間の領域Ａｂに配置され、３つのヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３を有する。このヒータ用抵抗体（２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３）は、誘電体膜部２０２の中心から半径Ｒｂ、中心角θｂの弧に沿って設けられ、所定の幅を有する。中心角θｃは、約１２０°である。半径Ｒｂ＜半径Ｒｃであり、中心角θｂ＞中心角θｃである。ヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３のそれぞれの間は直列に、導電部Ｃにより電気的に接続されている。導電部Ｃとしては、その抵抗が低く、例えば、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３より抵抗の低い材料を用いる。
【００５０】
ヒータ２０５ａは、誘電体膜部２０２の円形の平面領域の中央部の領域Ａａに配置され、３つのヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２および２０５ａ３を有する。このうち、ヒータ用抵抗体２０５ａ１は、誘電体膜部２０２の中心から半径Ｒａ１の円形状に設けられ、ヒータ用抵抗体２０５ａ２および２０５ａ３は、誘電体膜部２０２の中心から半径Ｒａ２、中心角θａの弧に沿って設けられ、所定の幅を有する。中心角θａは、約１８０°である。半径Ｒａ１＜半径Ｒａ２＜半径Ｒｂであり、中心角θａ＞中心角θｂである。ヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２および２０５ａ３のそれぞれの間は直列に、導電部Ｃにより電気的に接続されている。導電部Ｃとしては、その抵抗が低く、例えば、ヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２および２０５ａ３より抵抗の低い材料を用いる。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、３つのヒータ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ）が同心状に配置され、それぞれのヒータは、直列に接続された複数の円弧状のヒータ用抵抗体を有する。ここで、半径がより大きい領域に配置される弧状のヒータ用抵抗体の中心角を小さくすることで、半径がより大きい領域の温度制御を精細に行うことができる。
【００５２】
そして、直列に接続された複数のヒータ用抵抗体の両端には、ヒータ電源１０９が接続されている。また、直列に接続された複数のヒータ用抵抗体のそれぞれには、並列にバイパス回路が設けられている（図４〜図９参照）。バイパス回路は、電流制御素子を有する。バイパス回路は、単一の電流制御素子（例えば、可変抵抗など）で構成されてもよいし、また、複数の素子を組み合わせて構成してもよい。また、ヒータ毎に、バイパス回路の構成を異なるものとしてもよい。バイパス回路に用いられる電流制御素子は、電流量の調節が可能な素子であれば特に制限はないが、例えば、ダイオードとコイルあるいは可変抵抗素子が直列または並列に電気的に接続された回路と電気的に等価な一つの素子あるいは複数の素子を用いることができる。
【００５３】
なお、ヒータ用抵抗体とヒータ電源１０９との間は、コネクタおよびケーブルを介して電気的に接続されている。即ち、試料台１０７の裏面側には、ヒータ用抵抗体の両端部とそれぞれ接続されるヒータ電源用のコネクタ（図示せず）が設けられ、このコネクタとケーブルの一端が接続され、ケーブルの他端がヒータ電源１０９と接続される。また、同様に、試料台１０７の裏面側には、ヒータ用抵抗体の両端（第１端、第２端）とそれぞれ接続されるバイパス回路用のコネクタ（図示せず）が設けられ、このコネクタとケーブルを介して、ヒータ用抵抗体とバイパス回路とが接続される。
【００５４】
また、直列に接続された複数のヒータ用抵抗体のそれぞれには、温度センサ２１０が設けられている。以下、図４〜図９を参照しながら詳細に説明する。図４は、ヒータ２０５ｃの構成を模式的に示す断面図であり、図５は、ヒータ２０５ｃの構成を模式的に示す平面図である。
【００５５】
図４および図５に示すように、ヒータ（外側ヒータ）２０５ｃは、４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４を有する。ヒータ用抵抗体２０５ｃ１と２０５ｃ２とは、導電部Ｃにより接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ２と２０５ｃ３とは、導電部Ｃにより接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ３と２０５ｃ４とは、導電部Ｃにより接続される。そして、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１は、ヒータ電源１０９ｃの第１端と接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ４は、ヒータ電源１０９ｃの第２端と接続される。ヒータ用抵抗体２０５ｃ１の両端には、バイパス回路３００ｃ１が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ２の両端には、バイパス回路３００ｃ２が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ３の両端には、バイパス回路３００ｃ３が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ４の両端には、バイパス回路３００ｃ４が並列に接続される。また、各バイパス回路３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４は、バイパス制御装置３０１ｃに接続されている。このバイパス制御装置３０１ｃは、制御装置１１２の一部を構成する。また、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ１が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ２の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ２が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ３の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ３が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ４の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ４が配置される。また、各温度センサ２１０ｃ１、２１０ｃ２、２１０ｃ３および２１０ｃ４は、制御装置１１２に接続される。
【００５６】
図６は、ヒータ（中間ヒータ）２０５ｂの構成を模式的に示す断面図であり、図７は、ヒータ２０５ｂの構成を模式的に示す平面図である。
【００５７】
図６および図７に示すように、ヒータ２０５ｂは、３つのヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３を有する。ヒータ用抵抗体２０５ｂ１と２０５ｂ２とは、導電部Ｃにより接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｂ２と２０５ｂ３とは、導電部Ｃにより接続される。そして、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１は、ヒータ電源１０９ｂの第１端と接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｂ３は、ヒータ電源１０９ｂの第２端と接続される。ヒータ用抵抗体２０５ｂ１の両端には、バイパス回路３００ｂ１が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｂ２の両端には、バイパス回路３００ｂ２が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｂ３の両端には、バイパス回路３００ｂ３が並列に接続される。また、各バイパス回路３００ｂ１、３００ｂ２および３００ｂ３は、バイパス制御装置３０１ｂに接続されている。このバイパス制御装置３０１ｂは、制御装置１１２の一部を構成する。また、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｂ１が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｂ２の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｂ２が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｂ３の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｂ３が配置される。また、各温度センサ２１０ｂ１、２１０ｂ２および２１０ｂ３は、制御装置１１２に接続される。
【００５８】
図８は、ヒータ（内側ヒータ）２０５ａの構成を模式的に示す断面図であり、図９は、ヒータ２０５ａの構成を模式的に示す平面図である。
【００５９】
図８および図９に示すように、ヒータ２０５ａは、３つのヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２および２０５ａ３を有する。ヒータ用抵抗体２０５ａ１と２０５ａ２とは、導電部Ｃにより接続され、ヒータ用抵抗体２０５ａ２と２０５ａ３とは、導電部Ｃにより接続される。そして、ヒータ用抵抗体２０５ａ１は、ヒータ電源１０９ａの第１端と接続され、ヒータ用抵抗体２０５ａ３は、ヒータ電源１０９ａの第２端と接続される。ヒータ用抵抗体２０５ａ１の両端には、バイパス回路３００ａ１が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ａ２の両端には、バイパス回路３００ａ２が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ａ３の両端には、バイパス回路３００ａ３が並列に接続される。また、各バイパス回路３００ａ１、３００ａ２および３００ａ３は、バイパス制御装置３０１ａに接続されている。このバイパス制御回路は、制御装置１１２の一部を構成する。また、ヒータ用抵抗体２０５ａ１の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ａ１が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ａ２の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ａ２が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ａ３の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ａ３が配置される。また、各温度センサ２１０ａ１、２１０ａ２および２１０ａ３は、制御装置１１２に接続される。
【００６０】
次いで、ヒータを用いたウエハＷ（誘電体膜部２０２）の温度制御方法について説明する。
【００６１】
まず、ヒータ２０５ｃの温度制御について説明する（図４、図５参照）。１つのコネクタに供給された電流は、並列に接続されたヒータ用抵抗体２０５ｃとバイパス回路（電流制御素子）３００ｃとに流れる。ヒータ２０５ｃは、４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４を有し、各ヒータ用抵抗体に流れる電流の値がバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４の動作に応じて調節される。すなわち、バイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４は、これに流れる電流量を可変に増減することにより、これと並列に接続されているヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４に通流する電流の量を可変に増減させる。バイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４の動作は、バイパス制御装置３０１ｃの演算装置が算出したバイパス回路（電流制御素子）内の抵抗値またはインピーダンス値に基づいて調整される。例えば、制御装置１１２は、４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１〜２０５ｃ４の中央部（中間の角度位置）の下方の誘電体膜部２０２内に配置された温度センサ（２１０ｃ１〜２１０ｃ４）からの出力に基づいて、ヒータ電源１０９ｃからヒータ２０５ｃ（直列に接続された４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１〜２０５ｃ４）へ供給する電力の設定を行う。この際、バイパス制御装置３０１ｃは、ヒータ２０５ｃのヒータ用抵抗体（２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４）毎に、その上方に載せられるウエハＷの当該ヒータ用抵抗体に対応する箇所を所望の温度にできる電力量を算出する。そして、ヒータ用抵抗体（２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４）の各々に供給される電力量を、これらのヒータ用抵抗体のうち単位面積あたりの電力量が最大となるヒータ用抵抗体を基準として算出する。制御装置１１２からの指令により、ヒータ電源１０９ｃは、算出された電力量を、直列に接続された４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４へ供給する。
【００６２】
基準となるヒータ用抵抗体に対して、ヒータ電源１０９ｃが供給する電力量は、バイパス制御装置３０１ｃからの指令に基づいて、一定または所定の範囲内の値となるように調節される。具体的には、バイパス制御装置３０１ｃにおいて、処理前に予め諸条件を考慮して算出された設定温度となるように、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４の各々に並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４へ流す電流が設定される。ただし、基準となったヒータ用抵抗体に並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）には電流が流れないように設定される。バイパス制御装置３０１ｃは、設定された電流が流れる抵抗値を実現するように、基準となったヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体のバイパス回路（電流制御素子）に指令を発信する。
【００６３】
制御の一例として、例えば、温度センサ２１０ｃ１、２１０ｃ２、２１０ｃ３および２１０ｃ４の検出温度が、Ｔｃ１＜Ｔｃ２＜Ｔｃ３＜Ｔｃ４であった場合、一番温度の低い、Ｔｃ１を基準に、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１が設定温度になるように、ヒータ電源１０９ｃが供給する電力量を設定する。この際、温度の高いヒータ用抵抗体２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４には、設定温度に到達するより過剰な電力量が供給される。そこで、バイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４の抵抗値（Ｒｃ１、Ｒｃ２、Ｒｃ３、Ｒｃ４）を、Ｒｃ１＞Ｒｃ２＞Ｒｃ３＞Ｒｃ４と調整する。これにより、バイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４に流れる電流値（Ｉｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３、Ｉｃ４）を、Ｉｃ１＝０、Ｉｃ２＜Ｉｃ３＜Ｉｃ４とすることで、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４の温度を均一に調整することができる。
【００６４】
次いで、ヒータ２０５ｂの温度制御について説明する（図６、図７参照）。１つのコネクタに供給された電流は、並列に接続されたヒータ用抵抗体２０５ｂとバイパス回路（電流制御素子）３００ｂとに流れる。ヒータ２０５ｂは、３つのヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３を有し、各ヒータ用抵抗体に流れる電流の値がバイパス回路（電流制御素子）３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｂ３の動作に応じて調節される。すなわち、バイパス回路（電流制御素子）３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｂ３は、これに流れる電流量を可変に増減することにより、これと並列に接続されているヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３に通流する電流の量を可変に増減させる。バイパス回路（電流制御素子）３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｂ３の動作は、バイパス制御装置３０１ｂの演算装置が算出したバイパス回路（電流制御素子）内の抵抗値またはインピーダンス値に基づいて調整される。例えば、制御装置１１２は、３つのヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３の中央部（中間の角度位置）の下方の誘電体膜部２０２内に配置された温度センサ（２１０ｂ１、２１０ｂ２、２１０ｂ３）からの出力に基づいて、ヒータ電源１０９ｂからヒータ２０５ｂ（直列に接続された３つのヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３）へ供給する電力の設定を行う。この際、バイパス制御装置３０１ｂは、ヒータ２０５ｂのヒータ用抵抗体（２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３）毎に、その上方に載せられるウエハＷの当該ヒータ用抵抗体に対応する箇所を所望の温度にできる電力量を算出する。そして、ヒータ用抵抗体（２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３）の各々に供給される電力量を、これらのヒータ用抵抗体のうち単位面積あたりの電力量が最大となるヒータ用抵抗体を基準として算出する。制御装置１１２からの指令により、ヒータ電源１０９ｂは、算出された電力量を、直列に接続された３つのヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３へ供給する。
【００６５】
基準となるヒータ用抵抗体に対して、ヒータ電源１０９ｂが供給する電力量は、バイパス制御装置３０１ｂからの指令に基づいて、一定となるように所定の範囲内の値となるように調節される。具体的には、バイパス制御装置３０１ｂにおいて、処理前に予め諸条件を考慮して算出された設定温度となるように、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３の各々に並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｂ３へ流す電流が設定される。ただし、基準となったヒータ用抵抗体に並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）には電流が流れないように設定される。バイパス制御装置３０１ｂは、設定された電流が流れる抵抗値を実現するように、基準となったヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体のバイパス回路（電流制御素子）に指令を発信する。
【００６６】
制御の一例として、例えば、温度センサ２１０ｂ１、２１０ｂ２および２１０ｂ３の検出温度が、Ｔｂ１＜Ｔｂ２＜Ｔｂ３であった場合、一番温度の低い、Ｔｂ１を基準に、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１が設定温度になるように、ヒータ電源１０９ｂが供給する電力量を設定する。この際、温度の高いヒータ用抵抗体２０５ｂ２、２０５ｂ３には、設定温度に到達するより過剰な電力量が供給される。そこで、バイパス回路（電流制御素子）３００ｂ１、３００ｂ２および３００ｂ３の抵抗値（Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３）を、Ｒｂ１＞Ｒｂ２＞Ｒｂ３と調整し、バイパス回路３００ｂ１、３００ｂ２および３００ｂ３に流れる電流値（Ｉｂ１、Ｉｂ２、Ｉｂ３）を、Ｉｂ１＝０、Ｉｂ２＜Ｉｂ３とする。これにより、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３の温度を均一に調整することができる。
【００６７】
次いで、ヒータ２０５ａの温度制御について説明する（図８、図９参照）。１つのコネクタに供給された電流は、並列に接続されたヒータ用抵抗体２０５ａとバイパス回路（電流制御素子）３００ａとに流れる。ヒータ２０５ａは、３つのヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３を有し、各ヒータ用抵抗体に流れる電流の値がバイパス回路（電流制御素子）３００ａ１、３００ａ２、３００ａ３の動作に応じて調節される。すなわち、バイパス回路（電流制御素子）３００ａ１、３００ａ２、３００ａ３は、これに流れる電流量を可変に増減することにより、これと並列に接続されているヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３に通流する電流の量を可変に増減させる。バイパス回路（電流制御素子）３００ａ１、３００ａ２、３００ａ３の動作は、バイパス制御装置３０１ａの演算装置が算出したバイパス回路（電流制御素子）内の抵抗値またはインピーダンス値に基づいて調整される。例えば、制御装置１１２は、３つのヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３の中央部（中間の角度位置）の下方の誘電体膜部２０２内に配置された温度センサ（２１０ａ１、２１０ａ２、２１０ａ３）からの出力に基づいて、ヒータ電源１０９ａからヒータ２０５ａ（直列に接続された３つのヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３）へ供給する電力の設定を行う。この際、バイパス制御装置３０１ａは、ヒータ２０５ａのヒータ用抵抗体（２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３）毎に、その上方に載せられるウエハＷの当該ヒータ用抵抗体に対応する箇所を所望の温度にできる電力量を算出する。そして、ヒータ用抵抗体（２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３）の各々に供給される電力量を、これらのヒータ用抵抗体のうち単位面積あたりの電力量が最大となるヒータ用抵抗体を基準として算出する。制御装置１１２からの指令により、ヒータ電源１０９ａは、算出された電力量を、直列に接続された３つのヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３へ供給する。
【００６８】
基準となるヒータ用抵抗体に対して、ヒータ電源１０９ａが供給する電力量は、バイパス制御装置３０１ａからの指令に基づいて、一定または所定の範囲内の値となるように調節される。具体的には、バイパス制御装置３０１ａにおいて、処理前に予め諸条件を考慮して算出された設定温度となるように、ヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３の各々に並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）３００ａ１、３００ａ２、３００ａ３へ流す電流が設定される。ただし、基準となったヒータ用抵抗体に並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）には電流が流れないように設定される。バイパス制御装置３０１ａは、設定された電流が流れる抵抗値を実現するように、基準となったヒータ用抵抗体以外のヒータ用抵抗体のバイパス回路（電流制御素子）に指令を発信する。
【００６９】
制御の一例として、例えば、温度センサ２１０ａ１、２１０ａ２および２１０ａ３の検出温度が、Ｔａ１＜Ｔａ２＜Ｔａ３であった場合、一番温度の低い（最低値である）Ｔａ１を基準に、ヒータ用抵抗体２０５ａ１が設定温度になるように、ヒータ電源１０９ａが供給する電力量を設定する。この際、温度の高いヒータ用抵抗体２０５ａ２、２０５ａ３には、設定温度に到達するより過剰な電力量が供給される。そこで、バイパス回路（電流制御素子）３００ａ１、３００ａ２および３００ａ３の抵抗値（Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３）を、Ｒａ１＞Ｒａ２＞Ｒａ３と調整し、バイパス回路３００ａ１、３００ａ２および３００ａ３に流れる電流値（Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉａ３）を、Ｉａ１＝０、Ｉａ２＜Ｉａ３とする。これにより、ヒータ用抵抗体２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３の温度を均一に調整することができる。
【００７０】
このように、ヒータ用抵抗体の温度を調整することで、ウエハの面方向（径方向、周方向）について加工膜の均一性を高くすることができる。
【００７１】
特に、ウエハの外周部においては、ウエハの反りなどにより、試料台と接し難く、試料台による温度調節が不十分となり、温度のばらつきが生じやすい。例えば、ウエハ周方向についてその冷却(熱伝達)のばらつきや、プラズマからの入熱量のばらつきにより、ウエハの外周部における温度のばらつきが大きくなる。このような温度ばらつきに起因して、処理対象の膜の加工精度が低下する。例えば、プラズマエッチング処理などにおいて、加工寸法（例えば、配線幅）のばらつきが生じる。また、このような温度のばらつきは、ウエハ径の大型化に伴って、ウエハの外周長が長くなることにより顕著となり、素子の微細化とも関わって、加工精度の低下は大きな問題となる。
【００７２】
これに対して、本実施の形態によれば、ウエハの外周部において、温度のばらつきが生じても、試料台の各ヒータ用抵抗体の温度を個別に調整することができ、処理対象の膜の加工精度を向上させることができる。また、試料台のヒータ用抵抗体の配置を調整するだけで、ウエハ径の大型化にも容易に対応することができる。
【００７３】
また、上記のような温度のばらつきを是正するために、試料台の各ヒータ用抵抗体に供給される電力量を個別に制御することも考えられる。例えば、各ヒータ用抵抗体の両端にそれぞれヒータ電源を個別に設けることも考えられる。しかしながら、このような構成においては、処理室内にプラズマを生成させるため試料台にバイアス電力を供給する際に、給電線の静電容量の増加によって高周波電力の漏洩量が増加してしまう。このため、ウエハの処理速度（例えば、エッチングレート）が不均一となり、または、ウエハ上の膜に静電ダメージが発生する恐れがある。
【００７４】
これに対して、本実施の形態によれば、上記不具合を回避しつつ、処理対象の膜の加工精度を向上させることができる。
【００７５】
なお、ここでは、３つのヒータを同心状に配置する例を示したが、４つ以上のヒータを同心状に設けてもよい。また、本実施の形態においては、すべてのヒータにバイパス回路（電流制御素子）を形成したが、必ずしもすべてのヒータにバイパス回路（電流制御素子）を形成する必要はない。例えば、ウエハＷの外周においては、ウエハＷの反りなどに応じて温度変化が生じやすく、ウエハＷの外周部に設けられるヒータには、バイパス回路（電流制御素子）を設けることが好ましい。また、本実施の形態においては、すべてのヒータ用抵抗体に対応して温度センサを設けたが、必ずしもすべてのヒータ用抵抗体に対応して温度センサを形成する必要はない。ウエハＷの温度分布は、単一または２〜３個の温度センサのデータおよび温度分布のシミュレーション解析などにより求めてもよい。また、試料台の外部に温度センサを設けてもよい。
【００７６】
＜実施例＞
次いで、具体的な実施例について説明する。図４および図５に示すバイパス制御装置３０１ｃは、温度センサ２１０ｃ１、２１０ｃ２、２１０ｃ３および２１０ｃ４からの出力に基づいてバイパス制御装置３０１ｃの内部の演算器により、予め当該内部の記憶装置に格納されたソフトウエアまたはアルゴリズムを用いて算出された温度の値を用いて、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１〜２０５ｃ４に対応する単位面積当たりの電力量を算出する。例えば、算出された値が、ヒータ用抵抗体２０５ｃ１は、１．５Ｗ／ｃｍ２、ヒータ用抵抗体２０５ｃ２は、１．４Ｗ／ｃｍ２、ヒータ用抵抗体２０５ｃ３は、１．３Ｗ／ｃｍ２、ヒータ用抵抗体２０５ｃ４は、１．６Ｗ／ｃｍ２であったとする。
【００７７】
この場合、基準ヒータ用抵抗体は、最も単位面積当たりの電力量が大きいヒータ用抵抗体２０５ｃ４に対応するものとなる。この実施例での、ヒータ用抵抗体の面積は、何れも５０ｃｍ２であるが、各ヒータ用抵抗体の面積は等しくなくてもよい。
【００７８】
上記ヒータ２０５ｃにおいて、ヒータ電源により供給されるヒータの電力量が３０４Ｗになる場合、バイパス制御装置３０１ｃからの指令に基づいて、基準のヒータ用抵抗体２０５ｃ４に対応するバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１に流れる電流量（Ｉｃ１）は、０Ａに設定される。そして、他のバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ２、３００ｃ３、３００ｃ４に流れる電流量（Ｉｃ２、Ｉｃ３、Ｉｃ４）は、それぞれ、０．１３Ａ、０．２６Ａ、０．３９Ａに設定される。
【００７９】
このように、上記実施例においては、基準となるヒータ用抵抗体に対応するバイパス回路（電流制御素子）に流れる電流値を０Ａとし、温度センサの検出温度に応じて、バイパス制御装置３０１ｃが、ヒータ用抵抗体毎に、所定の温度またはこれに近い値を実現する発熱量となるようなヒータ用抵抗体の消費電力量を計算する。そして、バイパス制御回路は、基準以外のヒータ用抵抗体と並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）に流す電流値を設定し、これを実現するように指令することで、ウエハＷの温度を調整する。処理が進むに伴って、ウエハＷの温度分布がさらに変化した場合においては、再度、基準となるヒータ用抵抗体を設定し、温度センサの検出温度に応じて、バイパス制御装置３０１ｃが、ヒータ用抵抗体毎に、所定の温度またはこれに近い値を実現する発熱量となるようなヒータ用抵抗体の消費電力量を計算する。そして、バイパス制御回路は、基準以外のヒータ用抵抗体と並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）に流す電流値を設定し、これを実現するように指令することで、ウエハＷの温度を調整する。
【００８０】
このように、ウエハＷの温度調整を行うことで、ウエハＷを処理する枚数あるいは処理時間が増大するに伴って、ウエハＷ上方の処理室１０３内に形成されるプラズマの密度に変化が生じウエハＷの温度の分布に変化が生じても、それを是正することができる。その結果、ウエハＷの加工精度を向上させ、安定した処理を行うことができる。例えば、プラズマエッチング処理においては、加工寸法（例えば、配線幅）のばらつきを低減することができる。
【００８１】
なお、本実施例においては、ヒータ２０５ｃを例に説明したが、ヒータ２０５ｂ、２０５ａについても同様に調整することにより、ウエハＷの温度制御をおこなうことができる。
【００８２】
（実施の形態２）
実施の形態１の実施例においては、温度の値を用いて、単位面積当たりの電力量が一番大きいヒータ用抵抗体を基準として、他のヒータ用抵抗体と並列に接続されたバイパス回路（電流制御素子）に流す電流値を設定したが、実際に処理を施したウエハＷ上の処理対象の膜の加工寸法（例えば、配線幅）を、次の処理に先立ってフィードバックしてもよい。
【００８３】
図１０は、ウエハＷの平面図である。領域Ａ１は、ウエハＷの外周部であって、中心角が０°〜９０°の範囲の領域であり、領域Ａ２は、ウエハＷの外周部であって、中心角が９０°〜１８０°の範囲の領域である。また、領域Ａ３は、ウエハＷの外周部であって、中心角が１８０°〜２７０°の範囲の領域であり、領域Ａ４は、ウエハＷの外周部であって、中心角が２７０°〜３６０°の範囲の領域である。図１１は、第１のウエハの配線幅とウエハの領域との関係を示すグラフである。即ち、プラズマエッチングを行った配線幅とウエハの領域との関係を示す。縦軸は、配線幅を示し、横軸は、各領域の中心角（角度）を示す。図１１に示すように、本実施の形態の温度制御を行う前の段階においては、処理を施した第１のウエハＷの領域Ａ１（角度０°〜９０°）のうち、角度４５°の方向において、許容させる線幅の範囲Ｗａより細い配線が確認された。
【００８４】
例えば、図５に示すバイパス制御装置３０１ｃ（制御装置１１２）は、上記ウエハＷの領域（Ａ１〜Ａ４）毎の加工形状を検出し、配線の線幅と、ヒータ用抵抗体の形成領域とを対応させた情報（データ）を、記憶装置（記憶部）内に格納し取得する。
【００８５】
例えば、各領域（Ａ１〜Ａ４）の配線幅（ＷＡ１〜ＷＡ４）において、配線幅ＷＡ１は、線幅の範囲Ｗａより細く、配線幅ＷＡ２〜ＷＡ４は、許容させる範囲Ｗａ内の線幅であり、ＷＡ１＜ＷＡ２＜ＷＡ３＜ＷＡ４と判定した場合に、図４および図５に示すヒータ用抵抗体２０５ｃ１〜２０５ｃ４のうち最も太い線幅（線幅の最高値）と対応するヒータ用抵抗体２０５ｃ４を基準のヒータ用抵抗体として設定する。そして、他のヒータ用抵抗体に対応するバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ２、３００ｃ３、３００ｃ４に流れる電流量（Ｉｃ２、Ｉｃ３、Ｉｃ４）を予め記憶されたアルゴリズムに基づいて算出する。具体的には、基準のヒータ用抵抗体２０５ｃ４に対応するバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ４に流れる電流量（Ｉｃ４）は、０Ａに設定され、他のバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３に流れる電流量（Ｉｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３）は、配線幅と温度の関数に基づいて設定する。例えば、配線幅（ＷＡ１、ＷＡ２、ＷＡ３）と対応して、ウエハＷの温度が１℃、０．５℃、０℃だけ下がるように、バイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３に流す電流を調節する。
【００８６】
このように、上記実施例においては、基準となるヒータ用抵抗体に対応するバイパス回路（電流制御素子）に流れる電流値を０Ａとし、他のバイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３に流れる電流量（Ｉｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３）は、配線幅の関数に基づいて、算出した発熱量となるようなヒータ用抵抗体の消費電力量を計算する。このように、各ヒータ用抵抗体の発熱量を調整することで、ウエハＷの各領域（Ａ１〜Ａ４）に形成される配線の配線幅を所望の範囲Ｗａ内とすることができる。図１２は、上記制御により形成された第２のウエハの配線幅とウエハの領域との関係を示すグラフである。縦軸は、配線幅を示し、横軸は、各領域の中心角（角度）を示す。図１２に示すように、ウエハＷの各領域（Ａ１〜Ａ４）に形成される配線の配線幅が、いずれも所望の範囲Ｗａ内となっている。
【００８７】
このように、先の処理におけるウエハＷのデータ（処理情報）を、後の処理にフィードバックすることにより、後に処理工程におけるウエハＷの加工精度を向上させ、安定した処理を行うことができる。例えば、プラズマエッチング処理においては、加工寸法（例えば、配線幅）のばらつきを低減することができる。
【００８８】
（実施の形態３）
実施の形態１においては、ヒータ２０５ｃにおいて、４つのヒータ用抵抗体２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３および２０５ｃ４を、直列に、導電部Ｃにより電気的に接続した構成としたが、導電部Ｃが配置される箇所を接続した形状としてもよい。即ち、ヒータ用抵抗体を、一箇所が切断されたリング状（Ｃ字状）としてもよい。
【００８９】
図１３は、本実施の形態のヒータ２０５ｃの構成を模式的に示す平面図である。図１３に示すように、ヒータ２０５ｃは、誘電体膜部２０２の円形の平面領域の最外周に配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５を有する。ヒータ用抵抗体は、導電材料よりなる。導電材料としては、タングステン、ニッケル−クロム合金、ニッケル−アルミ合金などを用いることができる。また、これらの材料に適当な添加金属を混ぜたものを用いてもよい。このヒータ用抵抗体２０５ｃ５は、図１０を参照しながら説明した領域Ａ１〜Ａ４に対応する部分を有する。
【００９０】
ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ１部には、バイパス回路３００ｃ１が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ２部には、バイパス回路３００ｃ２が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ３部には、バイパス回路３００ｃ３が並列に接続され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ４部には、バイパス回路３００ｃ４が並列に接続される。また、各バイパス回路３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４は、バイパス制御装置３０１ｃに接続されている。このバイパス制御回路は、制御装置１１２の一部を構成する。また、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ１部の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ１が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ２部の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ２が配置される。また、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ３部の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ３が配置され、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の領域Ａ４部の中央部の裏面側には、温度センサ２１０ｃ４が配置される。また、各温度センサ２１０ｃ１、２１０ｃ２、２１０ｃ３および２１０ｃ４は、制御装置１１２に接続される。
【００９１】
このようなヒータ２０５ｃにおいても、実施の形態１の場合と同様にして、ヒータ２０５ｃの温度制御することで、ウエハＷの加工精度を向上させることができる。即ち、ヒータ用抵抗体２０５ｃ５の部分的箇所（例えば、各領域Ａ１〜Ａ４）に、バイパス回路（電流制御素子）３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３および３００ｃ４を並列に接続し、これらのバイパス回路へ流す電流を調整することによりウエハＷの温度を高精度に調整することができる。これにより、ウエハＷの加工精度を向上させることができる。
【００９２】
また、上記においては、ヒータ２０５ｃを例に説明したが、ヒータ２０５ｂについても同様に、ヒータ用抵抗体２０５ｂ１、２０５ｂ２および２０５ｂ３を接続した形状としてもよい。また、ヒータ２０５ａについても同様に、ヒータ用抵抗体２０５ａ２および２０５ａ３を接続した形状としてもよい。
【００９３】
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、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に適用して有効である。
【符号の説明】
【００９５】
１００  プラズマ処理装置
１０１  真空容器
１０２  真空ポンプ
１０３  処理室
１０４  電波源
１０５  導波管
１０６  共振器
１０６ａ  共振室
１０７  試料台
１０８  バイアス電源
１０９  ヒータ電源
１０９ａ  ヒータ電源
１０９ｂ  ヒータ電源
１０９ｃ  ヒータ電源
１１０  静電吸着用電源
１１１  温調器
１１２  制御装置
１１３  ソレノイドコイル
１１４  窓部材
１１５  シャワープレート
１１６  ガス供給部
１１７  開口部
２００  基材部
２００ａ  絶縁膜
２０１  静電吸着用電極
２０２  誘電体膜部
２０２ａ  下層誘電体膜
２０２ｂ  上層誘電体膜
２０３  冷媒通路
２０５ａ  ヒータ
２０５ａ１、２０５ａ２、２０５ａ３  ヒータ用抵抗体
２０５ｂ  ヒータ
２０５ｂ１、２０５ｂ２、２０５ｂ３  ヒータ用抵抗体
２０５ｃ  ヒータ
２０５ｃ１、２０５ｃ２、２０５ｃ３、２０５ｃ４、２０５ｃ５  ヒータ用抵抗体
２１０  温度センサ
２１０ａ１、２１０ａ２、２１０ａ３  温度センサ
２１０ｂ１、２１０ｂ２、２１０ｂ３  温度センサ
２１０ｃ１、２１０ｃ２、２１０ｃ３、２１０ｃ４  温度センサ
２１３  貫通孔
２１４  貫通孔
２１５  ピン
３００ａ１、３００ａ２、３００ａ３  バイパス回路（電流制御素子）
３００ｂ１、３００ｂ２、３００ｂ３  バイパス回路（電流制御素子）
３００ｃ１、３００ｃ２、３００ｃ３、３００ｃ４  バイパス回路（電流制御素子）
３０１ａ  バイパス制御装置
３０１ｂ  バイパス制御装置
３０１ｃ  バイパス制御装置
Ａ１〜Ａ４  領域
Ａａ、Ａｂ、Ａｃ  領域
Ｃ  導電部
Ｆ  フィルター
ＭＣ  マッチング回路
Ｒａ１  半径
Ｒａ２  半径
Ｒｂ  半径
Ｒｃ  半径
Ｗ  ウエハ
【図１】
2015142050.tif 000003
【図２】
2015142050.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015142050.tif 000006
【図５】
2015142050.tif 000007
【図６】
2015142050.tif 000008
【図７】
2015142050.tif 000009
【図８】
2015142050.tif 000010
【図９】
2015142050.tif 000011
【図１０】
2015142050.tif 000012
【図１１】
2015142050.tif 000013
【図１２】
2015142050.tif 000014
【図１３】
2015142050.tif 000015