(57)【要約】【課題】  被処理体の冷却及び加熱が可能であると共に、精密な温度制御が可能である被処理体の温度制御機構を提供する。【解決手段】  一実施形態の温度制御機構は、温度制御機構は、加熱可能な可動ステージであり、その上面に被処理体を載置する該可動ステージと、可動ステージの下方に固定配置される冷却可能な冷却体と、可動ステージに連結される一端、及び、冷却体の下方に配置される他端を有し、該一端と該他端との間で延在するシャフトであり、他端に設けられた第１のフランジ、及び、該第１のフランジと冷却体との間に設けられた第２のフランジとを有する、該シャフトと、第２のフランジに面する上面、及び、該上面と反対側の下面を有し、第１のフランジと第２のフランジとの間に設けられた駆動プレートと、駆動プレートの下面と第１のフランジとの間に設けられた弾性体と、駆動プレートを上下方向に移動させる駆動装置と、を備える。【選択図】図１
2016082216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の温度制御機構であって、
加熱可能な可動ステージであり、その上面に被処理体を載置する該可動ステージと、
前記可動ステージの下方に固定配置される冷却可能な冷却体と、
前記可動ステージに連結される一端、及び、前記冷却体の下方に配置される他端を有し、該一端と該他端との間で延在するシャフトであり、前記他端に設けられた第１のフランジ、及び、該第１のフランジと前記冷却体との間に設けられた第２のフランジとを有する、該シャフトと、
前記第２のフランジに面する上面、及び、該上面と反対側の下面を有し、前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に設けられた駆動プレートと、
前記駆動プレートの前記下面と前記第１のフランジとの間に設けられた弾性体と、
前記駆動プレートを上下方向に移動させる駆動装置と、
を備える、温度制御機構。
【請求項２】
前記弾性体は、コイル状のバネであり、
前記バネは、前記駆動プレートが最上昇位置に配置されるときに、自然長又は自然長よりも長い長さを有するように構成されている、
請求項１に記載の温度制御機構。
【請求項３】
前記駆動装置は、鉛直方向に延在し、前記駆動プレートに接続する駆動軸と、前記駆動プレートが上下方向に移動するように前記駆動軸を移動させるモータと、を有している、
請求項１又は２に記載の温度制御機構。
【請求項４】
前記可動ステージは、ヒータを有している、
請求項１〜３の何れか一項に記載の温度制御機構。
【請求項５】
前記冷却体の内部には、冷媒用の流路が形成されている、
請求項１〜４の何れか一項に記載の温度制御機構。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の温度制御機構を用いて、酸化膜及び窒化膜が交互に積層された多層膜を有する被処理体から窒化膜を選択的にエッチングする方法であって、
前記被処理体を前記可動ステージの上面に載置する工程と、
前記駆動プレートを下方に移動させ、前記可動ステージを前記冷却体に接触させる工程と、
前記可動ステージを前記冷却体に接触させる工程の後、フッ素及び水素を含む処理ガスのプラズマによって前記多層膜から前記窒化膜を選択的にエッチングする工程と、
前記窒化膜をエッチングする工程の後、前記駆動プレートを上方に移動させ、前記可動ステージを前記冷却体から離間させる工程と、
前記可動ステージを前記冷却体から離間させる工程の後、前記可動ステージを加熱し、前記窒化膜をエッチングする工程において発生した反応生成物を除去する工程と、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被処理体の温度制御機構、及び多層膜から窒化膜を選択的にエッチングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、被処理体に微細なパターンを形成するために、被処理体を冷却する工程と被処理体を加熱する工程とを交互に実行して被処理体をエッチングすることがある。被処理体の冷却と被処理体の加熱は、個別の装置を用いてそれぞれ行われることが一般的である。このように、被処理体の冷却と被処理体の加熱のために個別の装置を用いる場合には、被処理体を冷却するための装置と被処理体を加熱するための装置との間で頻繁に被処理体を搬送する必要が生じる。このため、被処理体の処理スループットが低下する。
【０００３】
このスループットの低下に対処するために、被処理体の冷却と被処理体の加熱を同一の装置内で行うための機構が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の機構は、冷却プレート、ヒータプレート、及び離隔ピンを備えている。冷却プレートの内部には流路が形成されており、冷却プレートの温度は、当該流路に冷媒が供給されることにより低温に維持される。ヒータプレートには、薄膜ヒータが設けられており、当該ヒータプレートは、その上面の上に被処理体を載置する。また、離隔ピンは、その先端においてヒータプレートに連結されており、ヒータプレートを上下方向に移動可能としている。
【０００４】
この機構では、被処理体を加熱するときには、離隔ピンと共にヒータプレートを上方に移動して冷却プレートに対して離間させる。そして、薄膜ヒータによってヒータプレートを加熱することで被処理体を加熱する。反対に、被処理体を冷却する場合には、離隔ピンと共にヒータプレートを下方に移動して当該ヒータプレートを冷却プレートの上面に接触させる。これにより、冷却プレートにヒータプレートの熱を吸収させ、ヒータプレート上の被処理体を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５９５１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように特許文献１に記載の機構は、ヒータプレートを上下方向に移動することによって、被処理体の温度を制御する。しかしながら、この機構では、ヒータプレートと冷却プレートとが自重で接触した状態、及び、ヒータプレートと冷却プレートとが離間した状態の二通りの状態のうち一方しか選択できないので、被処理体の温度を精密に制御することが困難である。
【０００７】
したがって、本技術分野では、被処理体の冷却及び加熱が可能であると共に、精密な温度制御が可能である被処理体の温度制御機構を提供することが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、被処理体の温度制御機構が提供される。この温度制御機構は、加熱可能な可動ステージであり、その上面に被処理体を載置する該可動ステージと、可動ステージの下方に固定配置される冷却可能な冷却体と、可動ステージに連結される一端、及び、冷却体の下方に配置される他端を有し、該一端と該他端との間で延在するシャフトであり、他端に設けられた第１のフランジ、及び、該第１のフランジと冷却体との間に設けられた第２のフランジとを有する、該シャフトと、第２のフランジに面する上面、及び、該上面と反対側の下面を有し、第１のフランジと第２のフランジとの間に設けられた駆動プレートと、駆動プレートの下面と第１のフランジとの間に設けられた弾性体と、駆動プレートを上下方向に移動させる駆動装置と、を備える。
【０００９】
この温度制御機構では、駆動プレートが上方に移動すると、駆動プレートが第２のフランジに当接することによって可動ステージに対して上方に向かう力が伝達される。これにより、可動ステージが上方に移動して冷却体から離間する。その結果、可動ステージと冷却体との熱交換が遮断される。そして、可動ステージが冷却体から離間した状態において、可動ステージを加熱することにより被処理体を急速に加熱することが可能となる。反対に、駆動プレートが下方に移動すると、弾性体を介して下方に向かう力が可動ステージに伝達される。これにより、可動ステージが下方に移動して冷却体に接触し、当該可動ステージが冷却される。また、この温度制御機構では、駆動プレートが下方に移動することにより発揮される力は弾性体を介して可動ステージに伝達されるので、可動ステージと冷却体との接触圧力は駆動プレートの下方への移動量に応じて調整され得る。本温度制御機構では、このように、可動ステージと冷却体との接触圧力を調整することにより、可動ステージと冷却体と間の接触熱抵抗を調整することが可能である。したがって、駆動プレートの下方への移動量を制御することで可動ステージと冷却体の熱交換量を調整することができる。故に、本温度制御機構によれば、精密な温度制御を行うことができる。
【００１０】
一実施形態では、弾性体は、コイル状のバネであり、バネは、駆動プレートが最上昇位置に配置されるときに、自然長又は自然長よりも長い長さを有するように構成されていてもよい。また、一実施形態では、駆動装置は、鉛直方向に延在し、駆動プレートに接続する駆動軸と、駆動プレートが上下方向に移動するように駆動軸を移動させるモータと、を有していてもよい。
【００１１】
一実施形態では、可動ステージは、ヒータを有していてもよい。また、一実施形態では、冷却体の内部には、冷媒用の流路が形成されていてもよい。
【００１２】
本発明の一態様では、上述の温度制御機構を用いて、酸化膜及び窒化膜が交互に積層された多層膜を有する被処理体から窒化膜を選択的にエッチングする方法が提供される。この方法は、被処理体を可動ステージの上面に載置する工程と、駆動プレートを下方に移動させ、可動ステージを冷却体に接触させる工程と、可動ステージを冷却体に接触させる工程の後、フッ素及び水素を含む処理ガスのプラズマによって多層膜から窒化膜を選択的にエッチングする工程と、窒化膜をエッチングする工程の後、駆動プレートを上方に移動させ、可動ステージを冷却体から離間させる工程と、可動ステージを冷却体から離間させる工程の後、可動ステージを加熱し、窒化膜をエッチングする工程において発生した反応生成物を除去する工程と、を含む。
【００１３】
上記方法では、被処理体を冷却して窒化膜をエッチングする工程と、被処理体を加熱して反応生成物を除去する工程とが含まれる。このような方法を上述の温度制御機構を用いて行うことにより、被処理体の冷却及び加熱が同一装置内で行うことができるので処理スループットを向上させることが可能となる。さらに、本方法では、上記温度制御機構を用いて行うことにより、被処理体の冷却する際に短時間で被処理体の温度を目標温度に収束させることができる。したがって、処理スループットを更に向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
被処理体の冷却及び加熱が可能であると共に、精密な温度制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の高周波アンテナの平面図である。
【図３】温度制御機構の動作を説明するための図である。
【図４】温度制御機構の動作を説明するための図である。
【図５】可動ステージと冷却体１４を接触させたときの可動ステージの温度の時間変化を示す数値解析結果である。
【図６】駆動プレートの位置を説明するための図である。
【図７】（ａ）は構成例１の駆動プレートの位置を説明するための図であり、（ｂ）は構成例１の温度制御機構における駆動プレートの位置と接触熱抵抗との関係を示す図である。
【図８】（ａ）は構成例２の駆動プレートの位置を説明するための図であり、（ｂ）は構成例２の温度制御機構における駆動プレートの位置と接触熱抵抗との関係を示す図である。
【図９】（ａ）は構成例３の駆動プレートの位置を説明するための図であり、（ｂ）は構成例３の温度制御機構における駆動プレートの位置と接触熱抵抗との関係を示す図である。
【図１０】（ａ）は構成例４の駆動プレートの位置を説明するための図であり、（ｂ）は構成例４の温度制御機構における駆動プレートの位置と接触熱抵抗との関係を示す図である。
【図１１】一実施形態の多層膜から窒化膜を選択的にエッチングする方法を示す流れ図である。
【図１２】工程ＳＴ１において準備される被処理体の一例を示す図である。
【図１３】工程ＳＴ４において第２の膜がエッチングされた後の被処理体を示す図である。
【図１４】工程ＳＴ４において多層膜に付着した残渣を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１７】
まず、図１及び図２を参照して、一実施形態の温度制御機構を備えるプラズマ処理装置について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
【００１８】
プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、軸線Ｚを中心とする略円筒形状を有しており、その内部空間として処理空間Ｓを画成している。処理容器の下部には、温度制御機構ＴＣが設けられている。温度制御機構ＴＣは、被処理体Ｗを保持し、当該被処理体Ｗを選択的に冷却又は加熱する機能を有している。この温度制御機構ＴＣの詳細については、後述する。
【００１９】
処理容器１２の天井部には、板状誘電体４０が設けられている。板状誘電体４０は、例えば石英ガラスやセラミック等で構成されており、温度制御機構ＴＣの後述する可動ステージ１６に対向するように設けられている。板状誘電体４０は、例えば円板状に形成されており、処理容器１２の天井部に形成された開口を塞ぐように気密に取り付けられている。
【００２０】
処理容器１２には、ガス供給部４２が接続されている。ガス供給部４２は、処理空間Ｓにガスを供給する。具体的に、ガス供給部４２は、フッ素（Ｆ）及び水素（Ｈ）を含有するガスを供給する。また、ガス供給部４２は、窒素ガス（Ｎ２）を処理空間Ｓに供給してもよい。さらに、ガス供給部４２は、酸素ガス（Ｏ２）やアルゴンガス（Ａｒ）を処理空間Ｓに供給してもよい。
【００２１】
処理容器１２の底部には、処理容器１２内の雰囲気を排出する排気部５０が排気管５２を介して接続されている。排気部５０は、例えば真空ポンプにより構成され、処理容器１２内を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。
【００２２】
処理容器１２の側壁部にはウエハ搬出入口５４が形成され、ウエハ搬出入口５４にはゲートバルブ５６が設けられている。例えば被処理体Ｗの搬入の際には、ゲートバルブ５６が開かれ、被処理体Ｗが処理容器１２内の可動ステージ１６上に載置される。その後、ゲートバルブ５６が閉じられ、被処理体Ｗの処理が行われる。
【００２３】
処理容器１２の天井部には、板状誘電体４０の上側面（外側面）に対面配置された平面状の高周波アンテナ６０と、高周波アンテナ６０を覆うシールド部材８０が配設されている。図２は、高周波アンテナ６０の平面図である。高周波アンテナ６０は、大別すると板状誘電体４０の中央部に配置された内側アンテナ素子６２Ａと、その外周を囲むように配置された外側アンテナ素子６２Ｂとで構成されている。内側アンテナ素子６２Ａ、外側アンテナ素子６２Ｂはそれぞれ、例えば銅、アルミニウム、ステンレスなどの導体で構成された渦巻きコイル状に形成され得る。
【００２４】
内側アンテナ素子６２Ａ及び外側アンテナ素子６２Ｂは共に、複数の挟持体６４に挟持されて一体となっている。各挟持体６４は、例えば、図２に示すように棒状に形成されており、これらの挟持体６４は、内側アンテナ素子６２Ａの中央付近から外側アンテナ素子６２Ｂの外側に張り出すように放射状に配置されている。図２は、内側アンテナ素子６２Ａ及び外側アンテナ素子６２Ｂを３つの挟持体６４で挟持した場合の具体例である。
【００２５】
シールド部材８０は、内側アンテナ素子６２Ａを囲むように各アンテナ素子６２Ａ、６２Ｂの間に設けられた筒状の内側シールド壁８２Ａと、外側アンテナ素子６２Ｂを囲むように設けられた筒状の外側シールド壁８２Ｂとを備えている。これにより、板状誘電体４０の上側面は、内側シールド壁８２Ａの内側の中央部（中央ゾーン）と、各シールド壁８２Ａ、８２Ｂの間の周縁部（周縁ゾーン）に分けられる。
【００２６】
内側アンテナ素子６２Ａ上には、内側シールド壁８２Ａの開口を塞ぐように円板状の内側シールド板８４Ａが設けられている。外側アンテナ素子６２Ｂ上には、各シールド壁８２Ａ、８２Ｂの間の開口を塞ぐようにドーナツ板状の外側シールド板８４Ｂが設けられている。また、内側シールド板８４Ａ、外側シールド板８４Ｂはそれぞれ、アクチュエータ８８Ａ、８８Ｂによって別々に高さが調整できるようになっている。
【００２７】
アンテナ素子６２Ａ、６２Ｂにはそれぞれ、高周波電源７０Ａ、７０Ｂがそれぞれ接続されている。これにより、内側アンテナ素子６２Ａ及び外側アンテナ素子６２Ｂには同じ周波数又は異なる周波数の高周波を印加できる。内側アンテナ素子６２Ａに高周波電源７０Ａから所定の周波数（例えば４０ＭＨｚ）の高周波を所定のパワーで供給すると、処理容器１２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１２内に導入されたガスが励起され、被処理体Ｗ上の中央部にドーナツ型のプラズマが生成される。
【００２８】
また、外側アンテナ素子６２Ｂに高周波電源７０Ｂから所定の周波数（例えば６０ＭＨｚ）の高周波を所定のパワーで供給すると、処理容器１２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１２内に導入されたガスが励起され、被処理体Ｗ上の周縁部に別のドーナツ型のプラズマが生成される。
【００２９】
以下、温度制御機構ＴＣについて詳細に説明する。温度制御機構ＴＣは、被処理体の温度を制御するために利用される。温度制御機構ＴＣは、冷却体１４、可動ステージ１６、シャフト１８、駆動プレート２０、駆動装置２２及び弾性体２４を有している。
【００３０】
可動ステージ１６は、略円盤形状を有しており、処理容器１２内に配置されている。この可動ステージ１６は、後述するように駆動プレート２０の上下方向への移動に伴って、冷却体１４から離間する方向、及び、冷却体１４に接近する方向、即ち、上下方向に移動可能に構成されている。一実施形態では、可動ステージ１６は、導電膜である電極２８を含んでおり、電極２８を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。この電極２８には、直流電源ＰＳが電気的に接続されている。一実施形態では、可動ステージ１６は、直流電源ＰＳからの直流電圧により生じたクーロン力により被処理体Ｗを吸着保持する静電チャックとして利用される。
【００３１】
また、可動ステージ１６の内部には、加熱素子であるヒータＨＴが埋め込まれていてもよい。このヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰに電気的に接続されている。なお、ヒータＨＴは、可動ステージ１６を加熱可能であれば可動ステージ１６の内部に埋め込まれていなくてもよい。例えば、ヒータＨＴとしては、可動ステージ１６の表面に密着する薄膜ヒータや、可動ステージ１６の上方から赤外線を放射して可動ステージを輻射加熱する輻射ヒータ等の任意のヒータを採用し得る。このヒータＨＴは、ヒータ電源ＨＰから供給された電力によって可動ステージ１６の温度を第１の温度まで加熱することが可能である。第１の温度は、後述する第２の温度よりも高い温度であり、例えば２００℃である。このように、可動ステージ１６は加熱可能に構成されている。
【００３２】
可動ステージ１６の下方には、冷却体１４が設けられている。この冷却体１４は、略円板形状を有しており、処理容器１２内において可動ステージ１６の下方に固定配置されている。冷却体１４を固定するために、プラズマ処理装置１０は、筒状保持部２７を更に備えている。筒状保持部２７は、処理容器１２の下部に設けられており、冷却体１４の側面及び底面の縁部に接して冷却体１４を保持している。冷却体１４は、その上面に接触した可動ステージ１６から熱を奪うことで可動ステージ１６を冷却するために利用される。
【００３３】
また、冷却体１４の内部には、冷媒流路１５が形成されており、冷媒流路１５には、冷媒入口配管、冷媒出口配管が接続されている。冷媒入口配管及び冷媒出口配管は、チラーユニット２６に接続されている。チラーユニット２６は、冷媒を第１の温度に冷却し、当該冷媒を入口配管を介して冷媒流路１５に供給する。第２の温度は、第１の温度よりも低い温度であり、例えば−５０℃である。冷媒流路１５に供給された冷媒は、冷媒出口配管からチラーユニット２６に戻るよう循環する。このように冷却体１４は、冷媒が冷媒流路１５を循環させることによって冷却体１４の温度を第２の温度に冷却可能に構成されている。
【００３４】
また、冷却体１４には、軸線Ｚに沿って冷却体１４を貫通する貫通孔１４ｃが設けられている。貫通孔１４ｃ内には、伸縮自在な筒状のベローズ２５が設けられている。ベローズ２５の一端は可動ステージ１６の下面に連結されており、ベローズ２５の他端は駆動プレート２０の上面に連結されている。ベローズ２５は、ヒータＨＴとヒータ電源ＨＰとを接続する配線、及び、電極２８と直流電源ＰＳとを接続する配線を挿通させるための空間を提供する。
【００３５】
さらに、冷却体１４には、貫通孔１４ｃよりも径方向外側の位置において、当該冷却体１４を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１４ｈが形成されている。これらの貫通孔１４ｈのそれぞれには、シャフト１８が挿入されている。なお、図１に示す例では、冷却体１４に複数の貫通孔１４ｈが形成されており、温度制御機構ＴＣはこれらの貫通孔１４ｈに挿入される複数のシャフト１８を有しているが、かかる構成に限定されるものではない。即ち、冷却体１４に一つの貫通孔１４ｈが形成されていてもよく、温度制御機構ＴＣは当該貫通孔１４ｈに挿入される一つのシャフト１８のみを有していてもよい。以下、温度制御機構ＴＣが複数のシャフト１８を有する例について説明する。
【００３６】
複数のシャフト１８は、可動ステージ１６に連結されている。具体的に、各シャフト１８は、一端（上端）及び他端（下端）を有している。各シャフト１８の一端は、可動ステージ１６の下面に連結されている。また、各シャフト１８は、対応の貫通孔１４ｈを通って、駆動プレート２０の下方まで鉛直方向に延在している。したがって、各シャフト１８の他端は、駆動プレート２０の下方に配置される。
【００３７】
複数のシャフト１８の各々には、第１のフランジ１８ａ及び第２のフランジ１８ｂが設けられている。第１のフランジ１８ａは、例えば平板形状を有しており、シャフト１８の他端に設けられている。第２のフランジ１８ｂは、例えば円錐形状を有している。第２のフランジ１８ｂは、シャフト１８の一端と他端との間、且つ、第１のフランジ１８ａと冷却体１４との間に設けられている。第１のフランジ１８ａ及び第２のフランジ１８ｂは、シャフト１８の長手方向に直交する方向、即ち径方向において、シャフト１８の他の部分よりも突出している。具体的には、一端と第２のフランジ１８ｂとの間の部分、及び、第２のフランジ１８ｂと第１のフランジ１８ａの間の部分では、シャフト１８の直径はＤ１である。また、第１のフランジ１８ａの直径はＤ２であり、第２のフランジ１８ｂの直径はＤ３である。直径Ｄ２及び直径Ｄ３は、直径Ｄ１よりも大きくなっている。また、直径Ｄ１は、貫通孔１４ｈの直径及び後述する貫通孔２０ｈの直径よりも小さく、直径Ｄ２及び直径Ｄ３は、貫通孔１４ｈの直径及び後述する貫通孔２０ｈの直径よりも大きくなっている。
【００３８】
第１のフランジ１８ａと第２のフランジ１８ｂとの間には、駆動プレート２０が設けられている。駆動プレート２０は、略円板形状を有しており、冷却体１４の下方に設けられている。駆動プレート２０は、第２のフランジ１８ｂに面する上面２０ａ、及び、当該上面２０ａと反対側の下面２０ｂを有している。駆動プレート２０は、上面２０ａが冷却体１４の下面に対面するように配置されている。また、駆動プレート２０には、当該駆動プレート２０を厚さ方向に貫通する上述の複数の貫通孔２０ｈが形成されている。これらの貫通孔２０ｈは、冷却体１４に形成された複数の貫通孔１４ｈと対面する位置に形成されている。複数の貫通孔２０ｈの各々には、シャフト１８の第１のフランジ１８ａと第２のフランジ１８ｂの間の部分が挿入されている。
【００３９】
駆動プレート２０には、駆動装置２２が連結されている。駆動装置２２は、駆動軸３０及びモータＭを含んでいる。駆動軸３０は、軸線Ｚに沿って鉛直方向に延在している。この駆動軸３０の一端（上端）は、駆動プレート２０に接続されている。また、駆動軸３０の他端（下端）は、モータＭに接続されている。モータＭは、駆動軸３０を軸線Ｚ方向、即ち上下方向に沿って移動させるための駆動力を駆動軸３０に付与する。駆動軸３０は、例えばボールねじであり、モータＭの回転運動を軸線Ｚ方向の直線運動に変換することにより軸線Ｚ方向に沿って移動する。このように駆動装置２２は、駆動プレート２０を軸線Ｚ方向、即ち上下方向に移動させる。なお、図１に示す冷却体１４の下面と駆動プレート２０の下面２０ｂとの間の距離Ｐ、駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとの間の距離Ｑは、駆動プレート２０の上下方向の移動に伴って変化する。
【００４０】
駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとの間には弾性体２４が設けられている。弾性体２４は、一例では、円筒形のコイル状のバネである。この例では、弾性体２４は、シャフト１８と同軸に設けられている。なお、弾性体２４は、弾性物から構成されていればよく、バネに限定されない。弾性体２４は、駆動プレート２０が下降すると駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとによって挟まれ、圧縮される方向に弾性変形する。弾性体２４が圧縮されると、当該弾性体２４は、第１のフランジ１８ａを下方に押し下げる反力を発生する。これにより、冷却体１４に向かう方向（即ち、下方）への力がシャフト１８を介して可動ステージ１６に伝達される。
【００４１】
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構ＴＣを含むプラズマ処理装置１０の各部を制御する制御部１００を更に備え得る。制御部１００は、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部１００は、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部１００は、駆動装置２２のモータＭに制御信号を送出して、駆動プレート２０の上下方向の位置を制御する。また、制御部１００は、アンテナ素子６２Ａに供給される電力、アンテナ素子６２Ｂに供給される電力、処理容器１２内の圧力、処理容器１２内に供給されるガス種並びにガス流量を制御するように、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂ、排気部５０、ガス供給部４２に制御信号を供給し得る。さらに、制御部１００は、ヒータＨＴの温度を調整するために、ヒータ電源ＨＰに制御信号を送出し得る。このように制御部１００は、プラズマ処理装置１０により所望の処理が実行されるよう、処理レシピに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御する。
【００４２】
次に、図３及び図４を参照して、一実施形態の温度制御機構の動作について説明する。図３は、可動ステージ１６の上面に載置された被処理体Ｗを加熱するときの温度制御機構ＴＣの動作を説明する図である。図４は、可動ステージ１６の上面に載置された被処理体Ｗを冷却するときの温度制御機構ＴＣの動作を説明する図である。
【００４３】
図３に示すように、被処理体Ｗを加熱するときには、まず温度制御機構ＴＣの駆動プレート２０が上方に移動される。これにより、駆動プレート２０の上面２０ａが第２のフランジ１８ｂに接触し、可動ステージ１６を上方に移動させる力がシャフト１８を介して当該可動ステージ１６に伝達される。これにより、可動ステージ１６が上方に移動し、当該可動ステージ１６が冷却体１４から離間する。この状態では、図３に示すように、冷却体１４の下面と駆動プレート２０の下面２０ｂとの間の距離Ｐ１は、図１に示した冷却体１４の下面と駆動プレート２０の下面２０ｂとの間の距離Ｐよりも小さくなる。一方、駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとの間の距離Ｑ１は、図１に示した駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとの間の距離Ｑよりも大きくなる。なお、この際、ベローズ２５は、軸線Ｚ方向に伸展し、当該ベローズ２５の一端及び他端は可動ステージ１６及び駆動プレート２０の動きに追随して移動する。
【００４４】
次いで、可動ステージ１６が冷却体１４に対して離間した状態において、ヒータＨＴによって可動ステージ１６が加熱される。図３に示すように可動ステージ１６が冷却体１４に対して上昇した状態では、可動ステージ１６は空間を介して冷却体１４から離間する。したがって、この状態では、可動ステージ１６から冷却体１４に向かう熱流束を遮断することができる。特に、プラズマ処理中には、可動ステージ１６と冷却体１４との間の空間は真空となるため、可動ステージ１６と冷却体１４との間の熱交換を実質的に無くすことができる。
【００４５】
一方、被処理体Ｗを冷却するときには、図４に示すように、温度制御機構ＴＣの駆動プレート２０が下方に移動される。これにより、駆動プレート２０の下面２０ｂが弾性体２４を押圧し、弾性体２４が駆動プレート２０と第１のフランジ１８ａとの間で圧縮される。これに伴い、可動ステージ１６を下方に移動させる力がシャフト１８を介して当該可動ステージ１６に伝達される。これにより、可動ステージ１６が下方に移動して、当該可動ステージ１６が冷却体１４に対して接触する。この状態では、図４に示すように、冷却体１４の下面と駆動プレート２０の下面２０ｂとの間の距離Ｐ２は、図１に示した冷却体１４の下面と駆動プレート２０の下面２０ｂとの間の距離Ｐ以上の距離となる。一方、駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとの間の距離Ｑ２は、図１に示した駆動プレート２０の下面２０ｂと第１のフランジ１８ａとの間の距離Ｑ以下となる。
【００４６】
ここで、可動ステージ１６の下面と冷却体１４の上面との間には、駆動プレート２０の位置に応じた接触圧力が発生する。具体的には、駆動プレート２０の下方への移動量が大きいほど、弾性体２４の圧縮量、即ち、弾性体２４の弾性エネルギーが大きくなる。したがって、駆動プレート２０の下方への移動量が大きいほど、可動ステージ１６が冷却体１４に押しつけられる方向の力が大きくなり、その結果、可動ステージ１６と冷却体１４の接触圧力が大きくなる。
【００４７】
可動ステージ１６と冷却体１４とが接触しているときには、可動ステージ１６から冷却体１４に熱が移動するが、移動する熱量は可動ステージ１６と冷却体１４との間の接触熱抵抗に依存する。接触熱抵抗とは、互いに接触する２つの物体間において熱の移動のし難さを示す指標であり、接触面の表面粗さ、接触物の材料、接触圧力、物体間に介在する物質等に依存する。したがって、温度制御機構ＴＣでは、駆動プレート２０の下方への移動量を調整することによって、可動ステージ１６と冷却体１４との間の接触熱抵抗を調整することができる。具体的には、駆動プレート２０の下方への移動量が大きくなるほど、可動ステージ１６と冷却体１４との間の接触熱抵抗が小さくなる。
【００４８】
なお、温度制御機構ＴＣを図３に示すように動作させて被処理体Ｗを加熱する際、又は、温度制御機構ＴＣを図４に示すように動作させて被処理体Ｗを冷却する際には、可動ステージ１６の電極２８に電圧を印加して、被処理体Ｗを可動ステージ１６に静電吸着させてもよい。このように被処理体Ｗを可動ステージ１６に静電吸着させことで、被処理体Ｗと可動ステージ１６との間の接触圧力を大きくすることができる。これにより、被処理体Ｗをより短時間で加熱又は冷却することが可能となる。
【００４９】
次に、接触熱抵抗と被処理体が目標温度に収束するまでに要する時間との関係について説明する。この関係を説明するために、直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍを有するアルミニウム製の冷却体１４と、直径３００ｍｍ、厚さ５ｍｍを有する炭化ケイ素（ＳｉＣ）製の可動ステージ１６とからなる数値モデルを設定し、このモデルの冷却体１４及び可動ステージ１６を接触させたときの、駆動プレートの上面に載置された被処理体Ｗの温度の時間変化を数値解析により求めた。なお、この数値解析では、被処理体Ｗは直径３００ｍｍのシリコンウエハとした。また、この数値解析では、冷却体１４及び可動ステージ１６との間の接触熱抵抗（ｍ２・Ｋ／Ｗ）をパラメータとして種々に変更した。
【００５０】
図５（ａ）は、可動ステージ１６の初期温度を１５０℃、冷却体１４の温度を０℃としときの数値解析結果を示している。図５（ｂ）は、可動ステージ１６の初期温度を１５０℃とし、冷却体１４の温度を−５０℃としときの数値解析結果を示している。
【００５１】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、冷却体１４の温度に関わらず、可動ステージ１６と冷却体１４との間の接触熱抵抗が小さいほど被処理体Ｗは短時間で冷却されることが確認される。この結果から、可動ステージ１６と冷却体１４との間の接触圧力を大きくするほど、単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、その結果、基板を短時間で冷却することができることが確認された。故に、可動ステージ１６と冷却体１４との接触圧力を調整することが可能な温度制御機構ＴＣは、被処理体Ｗを短時間で冷却する能力を有することが確認された。
【００５２】
この温度制御機構ＴＣには、駆動プレート２０とバネとの連結又は非連結、及び、可動ステージ１６の下面が冷却体１４の上面から離間するときの駆動プレート２０の位置に関して種々の構成例が考えられる。これら温度制御機構ＴＣの構成例はそれぞれ、駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との特有の関係を有している。即ち、これら温度制御機構ＴＣの構成例の各々の駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係は、当該構成例中の他の構成例の駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係とは異なっている。以下では、まず、これら構成例の駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係を説明するために定義すべきパラメータについて、説明する。
【００５３】
図６は、駆動プレート２０の位置を説明するための図である。図６では、駆動プレート２０の上下方向の位置を変数ｘとして表している。図６に示すように、駆動プレート２０の下面の位置と自然長の弾性体２４の上端位置とが一致するときの、駆動プレート２０の位置は、ｘ＝０の位置である。また、ｘ＝０の位置よりも駆動プレート２０が下方にあるときは、当該駆動プレート２０の位置はｘ＞０の位置である。また、ｘ＝０の位置よりも駆動プレート２０が上方にあるときには、当該駆動プレート２０の位置はｘ＜０の位置である。
【００５４】
また、ｘ軸上の位置Ｌｕは、駆動プレート２０の上方向の動作限界位置（最上昇位置）であり、位置Ｌｄは、駆動プレート２０の下方向の動作限界位置（最下降位置）である。また、ｘ軸上の位置Ｌｆは、駆動プレート２０を下方から上方に移動させていき、可動ステージ１６の下面が冷却体１４の上面から離間するときの駆動プレート２０の位置を示している。さらに、弾性体２４の弾性係数（例えば、バネ定数）をｋ、可動ステージ１６の質量をｍ、可動ステージ１６から冷却体１４への荷重に対する接触熱抵抗の変化率を示す係数をαと定義する。以下、これらのパラメータを用いて四種類の温度制御機構の構成例について説明する。
【００５５】
［構成例１］
構成例１では、弾性体２４の上端が駆動プレート２０の下面２０ｂに連結されており、且つ、位置Ｌｆが０以下（Ｌｆ≦０）になるように温度制御機構ＴＣが設計されている。図７（ａ）は、構成例１の温度制御機構において、駆動プレート２０がｘ軸上の位置Ｌｕ、Ｌｆ、０、Ｌｄそれぞれにあるときの可動ステージ１６、シャフト１８、及び弾性体２４の状態を示す模式図である。この構成例１では、ｘ＜０であるとき（例えば、駆動プレートが最上昇位置に配置されるとき）に、弾性体２４が自然長又は自然長よりも長い長さを有するように構成されている。
【００５６】
図７（ｂ）は、構成例１における駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係を示している。図７（ａ）に示すように、構成例１において駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの位置に配置されている場合には、可動ステージ１６が冷却体１４から離間している。したがって、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの位置に配置されている場合には、図７（ｂ）に示すように駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は実質的に無限大となる。
【００５７】
また、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、弾性体２４が弾性変形し、可動ステージ１６と冷却体１４との間に駆動プレート２０の位置に応じた接触圧力が発生する。この接触圧力はｍ・ｇ＋ｋ・ｘ［Ｐａ／ｍ２］で表される。したがって、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は、α／（ｍ・ｇ＋ｋ・ｘ）［Ｋ／Ｗ］で表される。
【００５８】
図７（ｂ）に示すように、構成例１では、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗をα／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｆ）〜α／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｄ）の範囲で線形に制御することが可能である。特に、この構成例１では、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ＜０の範囲内に配置されているときに、弾性体２４が自然長又は自然長よりも長い長さを有するように構成されている。したがって、Ｌｆ≦ｘ＜０の範囲内では、弾性体２４が引張力を発揮して、これによって可動ステージ１６に対して上方に向かう力が付与されることになる。このため、駆動プレート２０がｘ＝Ｌｆの位置に配置されている場合には、駆動プレート２０がｘ＝０の位置に配置されている場合よりも、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗を大きくすることができる。したがって、構成例１の温度制御機構では、接触熱抵抗の制御範囲を広くすることが可能となる。
【００５９】
［構成例２］
次いで、構成例２の温度制御機構について説明する。構成例２では、弾性体２４の上端が駆動プレート２０の下面２０ｂに連結されており、且つ、位置Ｌｆが０より大きく（Ｌｆ＞０）になるように温度制御機構ＴＣが設計されている。図８（ａ）は、構成例２の温度制御機構において、駆動プレート２０がｘ軸上の位置Ｌｕ、Ｌｆ、Ｌｄそれぞれにあるときの可動ステージ１６、シャフト１８、及び弾性体２４の状態を示す模式図である。
【００６０】
図８（ｂ）は、構成例２における駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係を示している。図８（ａ）に示すように、構成例２では、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの範囲内に配置されている場合には、可動ステージ１６と冷却体１４とが離間されている。したがって、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの位置に配置されている場合には、図８（ｂ）に示すように、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は実質的に無限大となる。
【００６１】
また、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、弾性体２４が弾性変形し、可動ステージ１６と冷却体１４との間に駆動プレート２０の位置に応じた接触圧力が発生する。この接触圧力はｍ・ｇ＋ｋ・ｘ［Ｐａ／ｍ２］で表される。したがって、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は、α／（ｍ・ｇ＋ｋ・ｘ）［Ｋ／Ｗ］で表される。
【００６２】
図８（ｂ）に示すように、構成例２においても、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗をα／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｆ）〜α／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｄ）の範囲で線形に制御することが可能である。この構成例２では、構成例１と同様に、ｘ＜０であるときに、弾性体２４が自然長又は自然長よりも長い長さを有するように構成されている。ただし、構成例２では、可動ステージ１６の位置がｘ＝Ｌｆとなったときに、弾性体２４が自然長よりも短くなるように圧縮されている。このため、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの範囲内に配置されている場合には、弾性体２４は、常に可動ステージ１６と冷却体１４との接触圧力を大きくするような荷重を可動ステージ１６に付与することになる。したがって、構成例２の温度制御機構では、構成例１と比較して接触熱抵抗の制御範囲が狭くなる。
【００６３】
［構成例３］
次いで、構成例３の温度制御機構について説明する。構成例３では、弾性体２４の上端が駆動プレートの下面に連結されておらず、位置Ｌｆが０以下（Ｌｆ≦０）になるように温度制御機構ＴＣが設計されている。図９（ａ）は、構成例３の温度制御機構において、駆動プレート２０がｘ軸上の位置Ｌｕ、Ｌｆ、０、Ｌｄそれぞれにあるときの可動ステージ１６、シャフト１８、及び弾性体２４の状態を示す模式図である。
【００６４】
図９（ｂ）は、構成例３における駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係を示している。図９（ａ）に示すように、構成例３では、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの範囲内に配置されている場合には、可動ステージ１６と冷却体１４とが離間されている。したがって、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの位置に配置されている場合には、図９（ｂ）に示すように、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は実質的に無限大となる。
【００６５】
また、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ＜０の範囲内に配置されている場合には、可動ステージ１６が冷却体１４に接触しているが、駆動プレート２０は弾性体２４に接触していない。したがって、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ＜０の範囲内で移動したとしても、可動ステージ１６と冷却体１４との接触圧力はｍ・ｇ［Ｐａ／ｍ２］に維持される。このため、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ＜０の範囲内に配置されている場合には、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は、（α／ｍ・ｇ）［Ｋ／Ｗ］で表される。
【００６６】
また、駆動プレート２０が０≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、弾性体２４が弾性変形し、可動ステージ１６と冷却体１４との間に駆動プレート２０の位置に応じた接触圧力が発生する。この接触圧力はｍ・ｇ＋ｋ・ｘ［Ｐａ／ｍ２］で表される。したがって、駆動プレート２０が０≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は、α／（ｍ・ｇ＋ｋ・ｘ）［Ｋ／Ｗ］で表される。図９に示すように、構成例３の温度制御機構では、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗をα／（ｍ・ｇ）〜α／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｄ）の範囲内で制御することが可能である。
【００６７】
［構成例４］
次いで、構成例４の温度制御機構について説明する。構成例４では、弾性体２４の上端が駆動プレートの下面に連結されておらず、位置Ｌｆが０より大きく（Ｌｆ＞０）になるように温度制御機構が設計されている。図１０（ａ）は、構成例４の温度制御機構において、駆動プレート２０がｘ軸上の位置Ｌｕ、Ｌｆ、Ｌｄそれぞれにあるときの可動ステージ１６、シャフト１８、及び弾性体２４の状態を示す模式図である。
【００６８】
図１０（ｂ）は、構成例４における駆動プレート２０の位置と接触熱抵抗との関係を示している。図１０（ａ）に示すように、構成例４では、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの範囲内に配置されている場合には、可動ステージ１６と冷却体１４とが離間している。したがって、図１０（ｂ）に示すように、駆動プレート２０がＬｕ≦ｘ＜Ｌｆの位置に配置されている場合には、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は実質的に無限大となる。
【００６９】
また、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、弾性体２４が弾性変形し、可動ステージ１６と冷却体１４との間に駆動プレート２０の位置に応じた接触圧力が発生する。この接触圧力はｍ・ｇ＋ｋ・ｘ［Ｐａ／ｍ２］で表される。したがって、駆動プレート２０がＬｆ≦ｘ≦Ｌｄの範囲内に配置されている場合には、弾性体２４が可動ステージ１６と冷却体１４との接触圧力を大きくするような荷重を可動ステージ１６に伝達するので、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗は、α／（ｍ・ｇ＋ｋ・ｘ）［Ｋ／Ｗ］で表される。
【００７０】
図１０に示すように、構成例４の温度制御機構では、駆動プレート２０と冷却体１４との間の接触熱抵抗をα／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｆ）〜α／（ｍ・ｇ＋ｋ・Ｌｄ）の範囲内で制御することが可能である。
【００７１】
なお、位置Ｌｆ＞０の関係を有する上述の構成例２及び構成例４では、接触熱抵抗の制御範囲は、弾性体２４の弾性係数ｋを変化させることよっても調整することが可能である。線形に接触熱抵抗を制御可能な範囲内において、接触熱抵抗の上限値と下限値との差をβとすると、βは下記式（１）のように表される。
【００７２】
【数１】
2016082216.tif 000003
【００７３】
Ｌｆ＞０の場合には、弾性係数ｋを下記式（２）が満たされるように設定すると上記式（１）で表されるβが極大値をとる。即ち、弾性体２４の弾性係数ｋを下記式（２）が満たされるように設計することで、温度制御機構ＴＣによる接触熱抵抗の制御範囲を最も大きくすることができる。
【００７４】
【数２】
2016082216.tif 000004
【００７５】
以上説明したように、温度制御機構ＴＣでは、可動ステージ１６を上方に移動させて当該可動ステージ１６を冷却体１４から離間させることができる。可動ステージ１６が冷却体１４から離間すると、可動ステージ１６と冷却体１４との熱交換が遮断される。したがって、可動ステージ１６と冷却体１４とを離間させた状態で可動ステージ１６を加熱することで被処理体Ｗを急速に加熱することが可能となる。
【００７６】
また、温度制御機構ＴＣでは、可動ステージ１６を下方に移動させて当該可動ステージ１６を冷却体１４に接触させることができる。可動ステージ１６と冷却体１４との接触圧力は駆動プレート２０の下方への移動量に応じて調整される。したがって、駆動プレート２０の下方への移動量を制御することで可動ステージ１６と冷却体１４との間の熱交換量を調整することができる。故に、本温度制御機構ＴＣによれば、精密な温度制御を行うことができる。
【００７７】
さらに、この温度制御機構ＴＣでは、例えば被処理体Ｗの温度と目標温度との差異が大きい場合には接触熱抵抗が小さくなるように駆動プレート２０を制御し、被処理体Ｗの温度と目標温度との差異が小さい場合には接触熱抵抗が大きくなるように駆動プレート２０を制御することで、被処理体Ｗの温度を短時間で目標温度に収束させることが可能となる。したがって、例えば被処理体Ｗの加熱及び冷却が交互に繰り返されるような処理を行う場合には、処理のスループットを向上させることができる。
【００７８】
次に、図１に示すプラズマ処理装置１０を用いて被処理体を処理する方法を説明する。以下では、プラズマ処理装置１０を用いて被処理体を処理する方法の一例として、多層膜から窒化膜を選択的にエッチングする方法を説明する。図１１は、一実施形態の多層膜から窒化膜を選択的にエッチングする方法ＭＴを示す流れ図である。この方法ＭＴは、３ＤＮＡＮＤ素子の製造工程の一部である。
【００７９】
方法ＭＴでは、まず工程ＳＴ１が行われる。工程ＳＴ１は、被処理体Ｗを準備する工程である。図１２は、工程ＳＴ１において準備される被処理体Ｗの一例を示している。図１２に示す被処理体Ｗは、下地層ＵＬ、多層膜ＩＬ、及び、マスクＣＭを有する。下地層ＵＬは、例えば基板上に設けられた多結晶シリコン製の層であり得る。この下地層ＵＬ上には、多層膜ＩＬが設けられている。多層膜ＩＬは、酸化膜である第１の膜ＩＬ１及び窒化膜である第２の膜が交互に積層された構造を有している。一実施形態では、第１の膜ＩＬ１は酸化シリコン膜であり、第２の膜ＩＬ２は窒化シリコン膜であり得る。なお、多層膜ＩＬには、積層方向に延在し、第２の膜ＩＬ２が除去されたときに第１の膜ＩＬ１を支持する支持体が設けられていてもよい。また、マスクＣＭは、多層膜ＩＬ上に設けられている。
【００８０】
また、多層膜ＩＬは、マスクＣＭの開口部の下方においてエッチングされており、当該多層膜にはホールＨＬが下地層ＵＬの表面まで形成されている。このようなホールＨＬは、例えばマスクＣＭを介して多層膜ＩＬをプラズマエッチングすることによって形成され得る。
【００８１】
次いで、工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１で準備された被処理体Ｗが可動ステージ１６の上面に載置される。次いで、工程ＳＴ３では、駆動プレート２０が下方に移動されて、可動ステージ１６を冷却体１４に接触させる。これにより、可動ステージ１６と冷却体１４との間で熱交換が行われ、可動ステージ１６が冷却される。この際、可動ステージ１６の下方への移動量が調整されることで、可動ステージ１６が目標温度に制御される。その結果、可動ステージ１６上の被処理体Ｗが冷却される。
【００８２】
次いで、工程ＳＴ４が行われる。工程ＳＴ４では、ガス供給部４２から処理ガスが供給され、処理容器１２内で処理ガスのプラズマが生成される。この処理ガスは、フッ素及び水素を含有するガスである。そして、例えばフッ素の活性種、及び、水素の活性種によって多層膜ＩＬから第２の膜ＩＬ２が選択的にエッチングされる。図１３は、工程ＳＴ６によって多層膜ＩＬから第２の膜ＩＬ２が選択的にエッチングされた被処理体Ｗの一例を示している。
【００８３】
この工程ＳＴ４において、第２の膜ＩＬ２が処理ガスを用いてエッチングされる際には、第２の膜ＩＬ２の材料が処理ガスと反応して反応生成物が生じる。この反応生成物は、図１４に示すように、第１の膜ＩＬ１に付着し、第２の膜ＩＬ２が除去されて生成された空間内において残渣ＲＥとして残留する。この残渣ＲＥが残留すると、例えば方法ＭＴの後工程において、第２の膜ＩＬ２が除去された空間内に電極層を充填する際に、当該電極層を均一に充填できないことがある。
【００８４】
図１１の説明に戻り、次いで、方法ＭＴでは工程ＳＴ５が行われる。工程ＳＴ５では、駆動プレート２０を上方に移動させることによって、可動ステージ１６を冷却体１４から離間させる。続く工程ＳＴ６では、可動ステージ１６が冷却体１４に離間した状態において、残渣ＲＥが気化するまでヒータＨＴによって可動ステージ１６が加熱される。例えば、工程ＳＴ６では、可動ステージ１６が２００℃まで加熱される。これにより、第１の膜ＩＬ１に付着した残渣ＲＥが蒸発して排気管５２を介して処理容器１２の外部に排出される。この工程ＳＴ６によって、被処理体Ｗから残渣ＲＥが除去される。
【００８５】
次いで、工程ＳＴ７では、終了条件を満たすか否かが判定される。工程ＳＴ７終了条件を満たしていないと判定された場合には、方法ＭＴの工程ＳＴ３〜ＳＴ６が繰り返し行われる。一方、終了条件を満たすと判定された場合には、方法ＭＴが終了する。
【００８６】
上述のように、方法ＭＴでは、被処理体Ｗを冷却する工程と被処理体Ｗを加熱する工程が交互に繰り返し行われる。このような方法ＭＴを一実施形態の温度制御機構ＴＣを用いて実行することにより、同一のプラズマ装置内で被処理体Ｗを冷却及び加熱することができるので、被処理体Ｗのスループットを向上させることができる。さらに、温度制御機構ＴＣによれば、被処理体Ｗを冷却する際に被処理体Ｗの温度を目標温度に収束させるための時間を短縮することができるので、被処理体Ｗの処理スループットを更に向上させることが可能となる。
【００８７】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した実施形態では、種々の実施形態の温度制御機構を誘導結合型のプラズマエッチング装置に適用したが、温度制御機構が提供される対象は、誘導結合型のプラズマエッチング装置に限定されない。例えば、マイクロ波を用いるプラズマ処理装置、容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置等にも適用することができる。
【００８８】
また、一実施形態では、可動ステージ１６と冷却体１４との間に伝熱シートが設けられていてもよい。この電熱シートは、熱伝導率の高い材料から構成されるシート状の部材であり、例えばシリコン系の樹脂シートであり得る。このような伝熱シートを可動ステージ１６と冷却体１４との間に介在させることにより、可動ステージ１６と冷却体１４との接触熱抵抗を小さくすることができる。よって、かかる構成によれば、被処理体Ｗをより急速に加熱又は冷却することが可能となる。
【符号の説明】
【００８９】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…冷却体、１４ｃ…貫通孔、１４ｈ…貫通孔、１５…冷媒流路、１６…可動ステージ、１８…シャフト、１８ａ…第１のフランジ、１８ｂ…第２のフランジ、２０…駆動プレート、２０ａ…上面、２０ｂ…下面、２０ｈ…貫通孔、２２…駆動装置、２４…弾性体、２６…チラーユニット、２８…電極、３０…駆動軸、４２…ガス供給部、５０…排気部、５２…排気管、６０…高周波アンテナ、７０Ａ…高周波電源、７０Ｂ…高周波電源、８０…シールド部材、１００…制御部、ＨＰ…ヒータ電源、ＨＴ…ヒータ、ＩＬ…多層膜、ＩＬ１…第１の膜（酸化膜）、ＩＬ２…第２の膜（窒化膜）、Ｓ…処理空間、ＴＣ…温度制御機構、ＵＬ…下地層、Ｗ…被処理体、Ｚ…軸線。
【図１】
2016082216.tif 000005
【図２】
2016082216.tif 000006
【図３】
2016082216.tif 000007
【図４】
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【図５】
2016082216.tif 000009
【図６】
2016082216.tif 000010
【図７】
2016082216.tif 000011
【図８】
2016082216.tif 000012
【図９】
2016082216.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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