JP2018120924A - プラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを含むプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを含むプラズマ処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】チャンバ本体の内部に生成された堆積物を除去するためのクリーニングの時間を短縮する。
【解決手段】プラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを含むプラズマ処理方法が提供される。この方法は、フルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成することにより、ステージ上に載置された被加工物のエッチング対象膜を低温でエッチングするメインエッチングを含むエッチング工程と、被加工物をチャンバから搬出する工程と、静電チャックの温度が高い温度に設定された状態で、クリーニングガスのプラズマを生成することにより、チャンバ本体の内部をクリーニングする工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、プラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを含むプラズマ処理方法に関するものである。
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、プラズマエッチングによって被加工物のエッチング対象膜のエッチングが行われることがある。プラズマエッチングでは、プラズマ処理装置のチャンバ本体内に設けられたステージの静電チャック上に被加工物が載置される。そして、チャンバに処理ガスが供給され、当該処理ガスが励起されることにより、プラズマが生成される。
プラズマエッチングにおいてエッチングされるエッチング対象膜としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、これらの多層膜が例示される。シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、これらの多層膜のようなエッチング対象膜のプラズマエッチングでは、処理ガスとして、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、又は、その双方を含む処理ガスが用いられている。例えば、特許文献１には、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマにより、シリコン酸化膜をエッチングする技術が記載されている。
特開平１０−１１６８２２号公報
シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、これらの多層膜のようなエッチング対象膜のプラズマエッチングでは、被加工物の温度が低温である場合に、エッチング対象膜のエッチングレートが高くなる場合がある。したがって、静電チャック及び被加工物の温度が低温に設定された状態で、プラズマエッチングが実行されることがある。フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、又は、その双方を含む処理ガスを用いたプラズマエッチングが実行されると、チャンバ本体の内部、例えば、チャンバ本体の内壁面及びステージに堆積物が形成される。したがって、一つの被加工物のエッチング対象膜のプラズマエッチング後に、別の被加工物のエッチング対象膜のプラズマエッチングを行う前に、チャンバ本体の内部のクリーニングを行うことが必要となる。このクリーニングの時間は、プラズマ処理装置におけるプラズマ処理のスループットの低下の要因となり得るので、短いことが望ましい。
一態様においては、プラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを含むプラズマ処理方法（以下、単に「方法」という）が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ステージ、及び、温度調整機構を備える。チャンバ本体は、その内部空間をチャンバとして提供する。ステージは、チャンバ内に設けられている。ステージは、その上に載置される被加工物を保持するよう構成されている。温度調整機構は、静電チャックの温度を調整するよう構成されている。
一態様に係る方法は、（ｉ）チャンバ内でフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成することにより、静電チャック上に載置された被加工物のエッチング対象膜をエッチングする工程（以下、「エッチング工程」という）であり、温度調整機構によって静電チャックの温度が−３０℃以下の温度に設定された状態で該エッチング対象膜をエッチングするメインエッチングを含む、該工程と、（ｉｉ）エッチングする工程の実行後に被加工物をチャンバから搬出する工程（以下、「搬出工程」という）と、（ｉｉｉ）被加工物を搬出する工程の実行後に、温度調整機構により静電チャックの温度が０℃以上の温度に設定された状態で、チャンバ内で酸素を含むクリーニングガスのプラズマを生成することにより、チャンバ本体の内部をクリーニングする工程（以下、「クリーニング工程」という）と、を含む。
一態様に係る方法のエッチング工程では、炭素及びフッ素を含む堆積物がチャンバ本体の内部で形成される。この堆積物はクリーニングガスのプラズマを用いたチャンバ本体の内部のクリーニングにより除去されるが、当該堆積物の除去速度は静電チャックの温度が−３０℃以下の低温では低い。この方法では、静電チャックの温度が０℃以上の温度に設定された状態で、クリーニング工程が行われるので、堆積物の除去速度が高くなる。したがって、この方法によれば、チャンバ本体の内部のクリーニングの時間が短くなる。
一実施形態において、エッチング工程は、メインエッチングの実行後に、エッチング対象膜を更にエッチングするオーバーエッチングを更に含み得る。
一実施形態において、方法は、クリーニング工程の実行前に静電チャックの温度を０℃以上の温度に上昇させるために、温度調整機構により静電チャックの温度を上昇させる工程（以下、「昇温工程」という）を更に含む。
一実施形態において、昇温工程は、オーバーエッチングの実行時に実行される。この実施形態では、静電チャックの昇温をオーバーエッチングと並行して行うことにより、静電チャックの昇温のための単独の期間が不要となる。したがって、エッチング工程の終了時からクリーニング工程の開始時までの時間が短縮される。
一実施形態では、オーバーエッチングの実行時に、静電チャックの温度が、−３０℃より高く、０℃より低い温度に設定される。オーバーエッチングの実行時の被加工物の温度がメインエッチングの実行時の被加工物の温度よりも高いと、当該オーバーエッチングによるエッチング対象膜のエッチングレートが低下する。これにより、エッチング対象膜のエッチング量の制御性が高められる。また、エッチング対象膜の下地のダメージが抑制される。
一実施形態において、方法は、エッチング工程の実行後、且つ、搬出工程の実行前に、静電チャックを除電する工程と、昇温工程を更に含む。昇温工程は、静電チャックを除電する工程の実行時に実行される。この実施形態によれば、エッチング工程と搬出工程との間の期間に行われる静電チャックの除電と並行して、静電チャックの昇温が実行される。したがって、エッチング工程の終了時からクリーニング工程の開始時までの時間が短縮される。
一実施形態において、ステージは流路が形成された下部電極を有する。静電チャックは下部電極上に設けられている。温度調整機構は、第１の熱交換媒体を供給する第１の温度調節器、及び、第１の熱交換媒体の温度よりも高い温度を有する第２の熱交換媒体を供給する第２の温度調節器を有する。この実施形態において、メインエッチングの実行時に、第１の熱交換媒体が第１の温度調節器から下部電極の流路に供給される。静電チャックの温度を上昇させる工程の実行時には、第２の熱交換媒体が第２の温度調節器から下部電極の流路に供給される。この実施形態によれば、昇温工程の実行開始時に、下部電極の流路に供給する熱交換媒体を高温の熱交換媒体に高速に切り替えることが可能となる。
一実施形態において、ステージは、流路が形成された冷却台、及び、静電チャック内に設けられたヒータを有する。静電チャックは、冷却台の上に設けられている。静電チャックと冷却台の間には、シールされた空間が設けられている。温度調整機構は、静電チャックのヒータ、流路に冷媒を供給するよう構成されたチラーユニット、及び、上記空間に、チラーユニット、排気装置、及び、伝熱ガスのソースのうち一つを選択的に接続するよう構成された配管系を有する。この実施形態では、メインエッチングの実行時に、チラーユニットから冷却台の流路に冷媒が供給され、チラーユニットから上記空間に冷媒が供給される。昇温工程の実行時には、ヒータによって静電チャックが加熱され、上記空間が排気装置によって減圧される。この実施形態では、昇温工程の実行時に静電チャックと冷却台との間の上記空間の熱抵抗が増加されるので、冷却台と静電チャックとの間の熱交換が抑制される。また、昇温工程の実行時にヒータによって静電チャックが加熱される。したがって、静電チャックの昇温に要する時間が短縮される。
以上説明したように、チャンバ本体の内部に生成された堆積物を除去するためのクリーニングの時間が短縮される。
一実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 一例の被加工物の一部を示す断面図である。 図１に示す方法において用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 温度調整機構の一例を示す図である。 図１に示す方法に関連するタイミングチャートである。 図１に示す方法に関連するタイミングチャートである。 堆積物が形成された状態を示す図である。 実験の結果を示すグラフである。 実験の結果を示すグラフである。 工程ＳＴ７の実行後の状態を示す図である。 図１に示す方法の実行に用いることが可能なプラズマ処理装置の別の例を概略的に示す図である。 図１１に示すプラズマ処理装置のステージの一部を拡大して示す断面図である。 図１１に示すプラズマ処理装置のステージの別の一部を拡大して示す断面図である。 配管系の一例の構成を示す図である。
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１に示すプラズマ処理方法ＭＴ（以下、単に「方法ＭＴ」という）は、プラズマ処理装置において被加工物のエッチング対象膜をエッチングし、しかる後にプラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを実行することを含む。図２は、一例の被加工物の一部を示す断面図である。方法ＭＴは、図２に示す被加工物Ｗに適用可能である。
図２に示すように、被加工物Ｗは、下地層ＵＬ、エッチング対象膜ＥＦ、及び、マスクＭＫを有する。下地層ＵＬは、エッチング対象膜ＥＦの下地の層であり、例えばシリコン又はタングステンから形成されている。エッチング対象膜ＥＦは下地層ＵＬの上に設けられている。エッチング対象膜ＥＦは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、一以上のシリコン酸化膜と一以上のシリコン窒化膜が交互に積層された多層膜である。マスクＭＫは、エッチング対象膜ＥＦの上に設けられている。マスクＭＫは、例えばタングステンといった金属、多結晶シリコン、又は、アモルファスカーボンといった有機材料から形成されている。マスクＭＫは、開口を有している。方法ＭＴにおいては、マスクＭＫの開口から露出されている部分において、エッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。なお、マスクＭＫは、エッチング対象膜ＥＦ上で複数の開口を提供していてもよい。
図３は、図１に示す方法において用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する被膜、例えば酸化イットリウム膜が形成されている。チャンバ本体１２は、接地されている。
チャンバ１２ｃ内、且つ、チャンバ本体１２の底部上には、支持部１４が設けられている。支持部１４は、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、略円筒形状を有している。支持部１４は、チャンバ１２ｃ内において、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１４は、その上側部分においてステージ１６を支持している。
ステージ１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を含んでいる。下部電極１８は、第１の部材１８ａ及び第２の部材１８ｂを含んでいる。第１の部材１８ａ及び第２の部材１８ｂは、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。第２の部材１８ｂは、第１の部材１８ａ上に設けられており、第１の部材１８ａに電気的に接続されている。この下部電極１８上には静電チャック２０が設けられている。
静電チャック２０は、その上に載置された被加工物Ｗを保持するように構成されている。静電チャック２０は、略円盤形状を有する絶縁層、及び、当該絶縁層内に設けられた膜状の電極を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。静電チャック２０は、直流電源２２からの直流電圧により生じた静電力により被加工物Ｗを当該静電チャック２０に引き付け、当該被加工物Ｗを保持する。この静電チャック２０の内部には、ヒータが設けられていてもよい。
下部電極１８の周縁部上には、被加工物Ｗのエッジ及び静電チャック２０のエッジを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の材料によって適宜選択される材料から構成されている。
下部電極１８の第２の部材１８ｂには、冷媒用の流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆには、チャンバ本体１２の外部に設けられた温度調整機構２４から配管２５ａを介して熱交換媒体）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２５ｂを介して温度調整機構２４に戻される。即ち、温度調整機構２４と流路１８ｆとの間では、熱交換媒体が循環される。この温度調整機構２４と流路１８ｆとの間で、その温度が調整された熱交換媒体が循環されることにより、静電チャック２０の温度、ひいては被加工物Ｗの温度が調整される。
図４は、温度調整機構の一例を示す図である。図４に示すように、一例の温度調整機構２４は、第１の温度調節器２４ａ及び第２の温度調節器２４ｂを有する。第１の温度調節器２４ａは、第１の熱交換媒体（例えば、ブライン）の温度を調整し、当該第１の熱交換媒体を出力する。第２の温度調節器２４ｂは、第２の熱交換媒体（例えば、ブライン）の温度を調整し、当該第２の熱交換媒体を出力する。第２の熱交換媒体の温度は、第１の熱交換媒体の温度よりも高い。第１の温度調節器２４ａは、その内部おいて第１の熱交換媒体の温度を、例えば−７０℃に設定する。第２の温度調節器２４ｂは、その内部おいて第２の熱交換媒体の温度を、例えば０℃〜１００℃の範囲内の温度に設定する。
温度調整機構２４は、バルブ２４ｃ、バルブ２４ｄ、バルブ２４ｅ、及び、バルブ２４ｆを有している。第１の温度調節器２４ａの出力ポートは、バルブ２４ｃを介して配管２５ａに接続されている。第１の温度調節器２４ａの出力ポートは、第１の熱交換媒体を出力するためのポートである。第１の温度調節器２４ａの戻りポートは、バルブ２４ｄを介して配管２５ｂに接続されている。第１の温度調節器２４ａの戻りポートは、流路１８ｆから配管２５ｂを介して第１の温度調節器２４ａに戻される熱交換媒体を受けるためのポートである。第２の温度調節器２４ｂの出力ポートは、バルブ２４ｅを介して配管２５ａに接続されている。第２の温度調節器２４ｂの出力ポートは、第２の熱交換媒体を出力するためのポートである。第２の温度調節器２４ｂの戻りポートは、バルブ２４ｆを介して配管２５ｂに接続されている。第２の温度調節器２４ｂの戻りポートは、流路１８ｆから配管２５ｂを介して第２の温度調節器２４ｂに戻される熱交換媒体を受けるためのポートである。
第１の温度調節器２４ａと流路１８ｆとの間で熱交換媒体を循環させるときには、バルブ２４ｃとバルブ２４ｄが開かれ、バルブ２４ｅとバルブ２４ｆが閉じられる。一方、第２の温度調節器２４ｂと流路１８ｆとの間で熱交換媒体を循環させるときには、バルブ２４ｃとバルブ２４ｄが閉じられ、バルブ２４ｅとバルブ２４ｆが開かれる。
なお、上述した第１の温度調節器２４ａ及び第２の温度調節器２４ｂの各々は、その内部において熱交換媒体の温度を調整する温度調節器であるが、第１の温度調節器２４ａ及び第２の温度調節器２４ｂの各々は、直膨式の温度調節器であってもよい。第１の温度調節器２４ａ及び第２の温度調節器２４ｂの各々は、直膨式の温度調節器である場合に、圧縮機、凝縮器、及び、膨張弁を有し、ステージ１６が蒸発器となる。
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ１６の上方において、当該ステージ１６と対面するように配置されている。上部電極３０は、絶縁性の部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。この上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４は、チャンバ１２ｃに面している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。この天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から構成され得る。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導体から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。このガス拡散室３６ａからは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通する複数の孔３６ｂが下方に延びている。また、支持体３６には、ガス拡散室３６ａにガスを導くポート３６ｃが形成されている。ポート３６ｃには、配管３８が接続されている。
配管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、処理ガスをチャンバ１２ｃに供給するために、複数のガスソースを含んでいる。処理ガスは、フルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを含む。一例では、ガスソース群４０は、フルオロカーボンガスのソース、水素ガス（Ｈ２ガス）のソース、及び、酸素含有ガスのソースを含んでいる。フルオロカーボンガスは、例えばＣＦ４ガスである。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス（Ｏ２ガス）である。別の一例では、ガスソース群４０は、フルオロカーボンガスのソース、ハイドロフルオロカーボンガスのソース、及び、酸素含有ガスのソースを含んでいる。フルオロカーボンガスは、例えばＣ４Ｆ８ガスである。ハイドロフルオロカーボンガスは、例えばＣＨ２Ｆ２ガスである。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス（Ｏ２ガス）である。別の一例において、ガスソース群４０は、水素ガス（Ｈ２ガス）のソース、一以上のハロゲン含有ガスのソース、及び、炭化水素ガスのソースを更に含んでいてもよい。例えば、ガスソース群４０は、ハロゲン含有ガスのソースとして、ＮＦ３ガスのソースを含んでいてもよい。また、ガスソース群４０は、炭化水素ガスのソースとして、ＣＨ４ガスのソースを含んでいてもよい。
バルブ群４２は複数のバルブを有しており、流量制御器群４４は複数の流量制御器を有している。複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、流量制御器群４４の対応の流量制御器及びバルブ群４２の対応のバルブを介して、配管３８に接続されている。
ステージ１６とチャンバ本体１２の側壁との間には、平面視において環状の排気路が形成されている。この排気路の鉛直方向における途中には、バッフル板４８が設けられている。バッフル板４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３といったセラミックスを被覆することにより構成され得る。このバッフル板４８の下方においてチャンバ本体１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整器、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。排気装置５０は、チャンバ１２ｃを指定された圧力に減圧することができる。また、チャンバ本体１２の側壁には、被加工物Ｗの搬入又は搬出のための開口１２ｐが設けられている。この開口１２ｐは、ゲートバルブＧＶにより開閉可能となっている。
プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波の周波数は、２７〜１００ＭＨｚの周波数であり、一例においては１００ＭＨｚである。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。
第２の高周波電源６４は、被加工物Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波の周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、一例においては３ＭＨｚである。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
プラズマ処理装置１０は、制御部ＣＵを更に備え得る。この制御部ＣＵは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータである。制御部ＣＵは、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。この制御部ＣＵでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を表示することができる。さらに、制御部ＣＵの記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム、及び、レシピデータが格納されている。例えば、制御部ＣＵの記憶部には、方法ＭＴをプラズマ処理装置１０で実行するための制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。
再び図１を参照し、図２に示した被加工物Ｗに対してプラズマ処理装置１０を用いて方法ＭＴが適用される場合を例にとって、方法ＭＴの説明を行う。なお、図１において、平行な二つの二重線は、それらの間に描かれている複数の工程のうち二以上の工程が、並列的に実行されることを示している。以下、図１と共に、図５及び図６を参照する。図５及び図６は、方法ＭＴに関連するタイミングチャートである。
図１に示すように、方法ＭＴは、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、静電チャック２０の温度が後述するメインエッチング用に−３０℃以下の温度に設定される。工程ＳＴ１では、例えば、第１の温度調節器２４ａと流路１８ｆとの間で冷媒が循環される。
続く、工程ＳＴ２では、被加工物Ｗがチャンバ１２ｃ内に搬入される。工程ＳＴ２では、被加工物Ｗが静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。なお、工程ＳＴ２の実行後に工程ＳＴ１が実行されてもよい。
次いで、工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ３では、被加工物Ｗのエッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。工程ＳＴ３では、フルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマが、チャンバ１２ｃ内で生成される。一例においては、処理ガスは、フルオロカーボンガス、及び、水素ガス（Ｈ２ガス）を含んでいる。フルオロカーボンガスは、例えばＣＦ４ガスである。別の一例においては、処理ガスは、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、水素ガス（Ｈ２ガス）、一以上のハロゲン含有ガスのソース、及び、炭化水素ガスを含んでいる。例えば、処理ガスは、ＣＨ２Ｆ２ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｈ２ガス、ＣＨ４ガス、及び、ＮＦ３ガスを含む。具体的に、工程ＳＴ３では、ガスソース群４０からチャンバ１２ｃに処理ガスが供給される。また、チャンバ１２ｃの圧力が指定された圧力に排気装置５０によって設定される。また、第１の高周波電源６２からプラズマの生成のために第１の高周波が出力される。これにより、チャンバ１２ｃ内において処理ガスのプラズマが生成される。また、必要に応じて、第２の高周波電源６４から下部電極１８に第２の高周波が供給される。工程ＳＴ３では、プラズマからのイオン及び／又はラジカルによって、エッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。
工程ＳＴ３は、メインエッチングＳＴ３１及びオーバーエッチングＳＴ３２を含んでいる。メインエッチングＳＴ３１では、温度調整機構２４により静電チャック２０の温度が−３０℃以下の温度に設定された状態（図５参照）で、上述の処理ガスのプラズマからのイオン及び／又はラジカルによってエッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。静電チャック２０の温度、即ち、被加工物Ｗの温度が、−３０℃以下の温度に設定された状態で、上述の処理ガスのプラズマからのイオン及び／又はラジカルによってエッチング対象膜ＥＦがエッチングされると、エッチング対象膜ＥＦのエッチングレートが高くなる。
オーバーエッチングＳＴ３２は、メインエッチングＳＴ３１の実行後に実行される。マスクＭＫが複数の開口を提供している場合には、メインエッチングＳＴ３１によるエッチングでは複数の開口の下方においてエッチング対象膜ＥＦが均一にエッチングされないことがある。即ち、メインエッチングＳＴ３１によってマスクＭＫの一部の開口の下方において下地層ＵＬに到達するまでエッチング対象膜ＥＦがエッチングされたときに、マスクＭＫの別の一部の開口の下方においてはエッチング対象膜ＥＦが下地層ＵＬ上で僅かに残されることがある。オーバーエッチングＳＴ３２は、このようにマスクＭＫの別の一部の開口の下方において残されたエッチング対象膜ＥＦをエッチングして、マスクＭＫの全ての開口の下方において、エッチング対象膜ＥＦを均一に除去するために、実行される。
オーバーエッチングＳＴ３２においても、上述した処理ガスのプラズマからのイオン及び／又はラジカルによってエッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。一実施形態において、オーバーエッチングＳＴ３２は、静電チャック２０の温度、即ち、被加工物Ｗの温度が、温度調整機構２４によって−３０℃より高く、０℃よりも低い温度に設定された状態で、実行される。図５におけるオーバーエッチングＳＴ３２の実行期間の、一点鎖線で示す静電チャックの温度を参照されたい。オーバーエッチングＳＴ３２の実行時の被加工物Ｗの温度がメインエッチングＳＴ３１の実行時の被加工物の温度よりも高いと、オーバーエッチングＳＴ３２によるエッチング対象膜ＥＦのエッチングレートが低下する。これにより、エッチング対象膜ＥＦのエッチング量の制御性が高められる。また、下地層ＵＬのダメージが抑制される。なお、オーバーエッチングＳＴ３２の実行時の静電チャック２０の温度は、−３０℃より高く０℃よりも低い温度に限定されるものではない。
次いで、方法ＭＴでは、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、静電チャック２０の除電が行われる。静電チャック２０の除電では、被加工物Ｗを静電チャック２０が保持しているときに当該静電チャック２０の電極に印加される電圧とは逆極性の電圧が静電チャック２０の電極に印加される。
図７は、堆積物が形成された状態を示す図である。上述した処理ガスのプラズマが生成されると、炭素、又は、炭素及びフッ素を含むプラズマ生成物が発生する。プラズマ生成物は、工程ＳＴ３のエッチングの実行中にはチャンバ本体１２の内壁面に付着して堆積物を形成する。プラズマ生成物は、特に低温の箇所において即座に凝縮又は凝固して、厚い堆積物を形成する。したがって、工程ＳＴ３のエッチングの終了後に、静電チャック２０及び被加工物Ｗの温度が−３０℃以下の温度のままであると、チャンバ本体１２の内壁面に付着している堆積物から発生するガスが、被加工物Ｗ上で凝縮又は凝固して、厚い堆積物を形成する。その結果、図７に示すように、チャンバ本体１２の内壁面、ステージ１６の表面、及び、被加工物Ｗの表面上に堆積物ＤＰが形成される。
ここで、堆積物の形成に関する調査のために行った実験について説明する。実験では、プラズマ処理装置１０を用いてメインエッチングＳＴ３１を実行することにより、チャンバ本体１２の内部の壁面上での堆積物の堆積レートを測定した。この実験では、メインエッチングＳＴ３１の実行中の静電チャック２０の温度をパラメータとして種々の温度に設定した。実験におけるメインエッチングＳＴ３１では、チャンバ１２ｃの圧力は６０［ｍＴｏｒｒ］（７．９９９［Ｐａ］）であり、第１の高周波の周波数、パワーはそれぞれ４０［ＭＨｚ］、１［ｋＷ］であり、第２の高周波のパワーは０［ｋＷ］であり、処理ガスはＨ２ガス（１５０［ｓｃｃｍ］）、及び、ＣＦ４ガス（１００［ｓｃｃｍ］）の混合ガスであった。
実験によって得た、チャンバ本体１２の内部の壁面上での堆積物の堆積レートを図８のグラフに示す。図８のグラフにおいて横軸は、メインエッチングＳＴ３１の実行中の静電チャック２０の温度を示しており、縦軸は、堆積物の堆積レートを示している。図８に示すように、メインエッチングＳＴ３１の実行中の静電チャック２０の温度が−６０℃である場合の堆積レートは、メインエッチングＳＴ３１の実行中の静電チャック２０の温度が２５℃の場合の堆積レートの約２倍になっていた。したがって、静電チャック２０の温度が−３０℃以下の温度に設定されるメインエッチングＳＴ３１を含む工程ＳＴ３では、厚い堆積物ＤＰがチャンバ本体１２の内部において形成されることが確認された。
チャンバ本体１２の内部に形成された堆積物ＤＰは、後述する工程ＳＴ７のクリーニングによって除去されるが、被加工物Ｗは工程ＳＴ７の実行前にチャンバ１２ｃから搬出されるので、被加工物Ｗ上の堆積物ＤＰの量は、チャンバ１２ｃから被加工物が搬出される前に減少されるか、除去される必要がある。このため、方法ＭＴでは、工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ５では、静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に上昇される。したがって、被加工物Ｗの温度も、０℃以上の温度に上昇される。工程ＳＴ５では、第２の温度調節器２４ｂと流路１８ｆとの間で第２の熱交換媒体が循環される。静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に設定されると、被加工物Ｗ上の堆積物ＤＰの量は減少するか、被加工物Ｗ上に堆積物ＤＰは殆ど存在しなくなる。
一実施形態では、工程ＳＴ５は工程ＳＴ３の実行の直後に実行される。具体的に、工程ＳＴ５は、工程ＳＴ４における静電チャック２０の除電中に実行される。図５における工程ＳＴ４の実行期間の、実線で示す静電チャックの温度を参照されたい。この工程ＳＴ５の実行により、工程ＳＴ３の実行の直後に静電チャック２０及び被加工物Ｗが昇温される。
別の実施形態では、工程ＳＴ５は、メインエッチングＳＴ３１の実行の直後に実行される。具体的に、工程ＳＴ５は、オーバーエッチングＳＴ３２と並行して実行される。図５におけるオーバーエッチングＳＴ３２の実行期間の、破線で示す静電チャックの温度を参照されたい。この工程ＳＴ５の実行により、メインエッチングＳＴ３１の実行の直後に静電チャック２０及び被加工物Ｗが昇温される。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ６が実行される。工程ＳＴ６では、チャンバ１２ｃから被加工物Ｗが搬出される。工程ＳＴ６の実行中には、静電チャック２０の温度は、図５に示すように、０℃以上の温度に維持される。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ７が実行される。工程ＳＴ７では、チャンバ本体１２の内部のクリーニングが実行される。クリーニングでは、クリーニングガスのプラズマがチャンバ１２ｃ内において生成される。クリーニングガスは、酸素含有ガスを含む。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス（Ｏ２ガス）、一酸化炭素ガス、又は、二酸化炭素ガスであり得る。堆積物ＤＰは、炭素、又は、炭素及びフッ素を含むので、かかるクリーニングガスのプラズマによって除去される。このクリーニングの時間は、プラズマ処理装置におけるプラズマ処理のスループットの低下の要因となる。したがって、クリーニングの時間は短いことが望ましい。
ここで、クリーニングに関連して行った実験について説明する。この実験では、プラズマ処理装置１０のチャンバ内においてクリーニングガスのプラズマを生成して、堆積物ＤＰを模した膜として、有機膜のエッチングを行った。この実験では、静電チャック２０の温度をパラメータとして種々の温度に設定した。この実験において、チャンバ１２ｃの圧力は４００［ｍＴｏｒｒ］（５３．３３［Ｐａ］）であり、第１の高周波の周波数、パワーはそれぞれ４０［ＭＨｚ］、１［ｋＷ］であり、第２の高周波のパワーは０［ｋＷ］であり、クリーニングガスはＯ２ガス（１００［ｓｃｃｍ］）であった。
そして、実験では、有機膜のエッチングレートを求めた。図９にその結果を示す。図９において横軸は、有機膜のエッチングの実行中の静電チャック２０の温度を示しており、縦軸は、有機膜のエッチングレートを示している。図９に示すように、有機膜のエッチングの実行中の静電チャック２０の温度が低温である場合には、有機膜のエッチングレートは相当に低かった。一方、有機膜のエッチングの実行中の静電チャック２０の温度が０℃以上に設定されると、有機膜のエッチングレートが相当に高くなっていた。したがって、工程ＳＴ７の実行中には、静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に設定されるべきであることが確認された。
一実施形態において、工程ＳＴ７は、図５に示すように、工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、工程ＳＴ７３、工程ＳＴ７４、及び、工程ＳＴ７５を含む。工程ＳＴ７１では、クリーニングのためにダミーウエハがチャンバ１２ｃ内に搬入され、静電チャック２０によって保持される。
続く工程ＳＴ７２では、クリーニングガスのプラズマがチャンバ１２ｃ内において生成される。クリーニングガスは、酸素含有ガスを含む。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス（Ｏ２ガス）、一酸化炭素ガス、又は、二酸化炭素ガスであり得る。工程ＳＴ７２では、ガスソース群４０からチャンバ１２ｃにクリーニングガスが供給される。また、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が、プラズマの生成のために供給される。
続く工程ＳＴ７３では、静電チャック２０の除電が行われる。静電チャック２０の除電は、工程ＳＴ４と同様の工程である。そして、工程ＳＴ７４において、ダミーウエハがチャンバ１２ｃから搬出される。
続く工程ＳＴ７５では、ダミーウエハといった物体が静電チャック２０上に載置されていない状態で、クリーニングガスのプラズマがチャンバ１２ｃ内で生成される。工程ＳＴ７５におけるクリーニングガスは、工程ＳＴ７２におけるクリーニングガスと同様のガスである。また、工程ＳＴ７５におけるプラズマの生成は、工程ＳＴ７２と同様に実行される。図１０は、工程ＳＴ７の実行後の状態を示す図である。図１０に示すように、工程ＳＴ７の実行により、チャンバ本体１２の内壁面及びステージ１６の表面から堆積物ＤＰが除去される。
一実施形態では、図５に示すように、工程ＳＴ５において静電チャック２０の温度が昇温された後、工程ＳＴ７５の実行期間の途中まで静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に維持される。静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に維持されているときには、第２の温度調節器２４ｂから流路１８ｆに第２の熱交換媒体が供給される。このように工程ＳＴ７のクリーニング中に静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に設定されるので、堆積物ＤＰの除去速度が高くなる。したがって、チャンバ本体１２の内部のクリーニングの時間が短くなる。
一実施形態では、図６に示すように、工程ＳＴ７は、工程ＳＴ７５のみを含む。即ち、工程ＳＴ６において被加工物Ｗがチャンバ１２ｃから搬出された直後に、工程ＳＴ７５が実行される。工程ＳＴ７５では、ダミーウエハといった物体が静電チャック２０上に載置されていない状態で、クリーニングガスのプラズマがチャンバ１２ｃ内で生成される。図６に示すように、工程ＳＴ５において静電チャック２０の温度が昇温された後、工程ＳＴ７５の実行期間の途中まで静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に維持される。静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に維持されているときには、第２の温度調節器２４ｂから流路１８ｆに第２の熱交換媒体が供給される。このように工程ＳＴ７のクリーニング中に静電チャック２０の温度が０℃以上の温度に設定されるので、堆積物ＤＰの除去速度が高くなる。したがって、チャンバ本体１２の内部のクリーニングの時間が短くなる。
再び図１を参照すると、方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ８が実行される。工程ＳＴ８では、別の被加工物を処理するか否かが判定される。別の被加工物を処理する場合には、工程ＳＴ１からの処理が再び実行される。一方、別の被加工物を処理しない場合には、方法ＭＴは終了する。
一実施形態においては、上述したように、工程ＳＴ３の実行の直後又はメインエッチングＳＴ３１の実行の直後に静電チャック２０の温度、ひいては被加工物Ｗの温度が０℃以上の温度に上昇されるので、被加工物Ｗをチャンバから搬出するときには、被加工物Ｗ上の堆積物ＤＰが除去されているか、その量が減少されている。
一実施形態においては、上述したように、工程ＳＴ５は、工程ＳＴ４の実行時に実行される。即ち、工程ＳＴ３と工程ＳＴ６との間の期間に行われる静電チャック２０の除電と並行して工程ＳＴ５が実行される。したがって、静電チャック２０の昇温のための単独の期間が不要となる。故に、工程ＳＴ３のエッチングの終了時から工程ＳＴ７の開始までの時が短縮される。
別の実施形態においては、上述したように、工程ＳＴ５は、オーバーエッチングＳＴ３２の実行時に実行される。即ち、工程ＳＴ５の静電チャック２０の昇温が、オーバーエッチングＳＴ３２と並行して実行される。したがって、静電チャック２０の昇温のための単独の期間が不要となる。故に、工程ＳＴ３のエッチングの終了時から工程ＳＴ７の開始時までの時間が短縮される。
また、温度調整機構２４によれば、工程ＳＴ５の実行開始時に、流路１８ｆに供給する熱交換媒体を低温の第１の熱交換媒体から高温の第２の熱交換媒体に高速に切り替えることが可能となる。
以下、方法ＭＴの実行に用いることが可能な別の実施形態のプラズマ処理装置について説明する。図１１は、図１に示す方法の実行に用いることが可能なプラズマ処理装置の別の例を概略的に示す図である。図１１に示すプラズマ処理装置１００は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１００は、チャンバ本体１１２及びステージ１１６を備えている。チャンバ本体１１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間をチャンバ１１２ｃとして提供している。チャンバ本体１１２は、例えば、アルミニウムから形成されている。チャンバ本体１１２のチャンバ１２ｃ側の表面には、酸化イットリウム膜といった耐プラズマ性を有するセラミックス製の皮膜が形成されている。このチャンバ本体１１２は接地されている。また、チャンバ本体１１２の側壁には、被加工物Ｗをチャンバ１１２ｃに搬入し、また、チャンバ１１２ｃから搬出するための開口１１２ｐが形成されている。この開口１１２ｐは、ゲートバルブＧＶによって開閉することが可能となっている。
ステージ１１６は、被加工物Ｗをチャンバ１１２ｃ内で支持するように構成されている。ステージ１１６は、被加工物Ｗを吸着する機能、被加工物Ｗの温度を調整する機能、及び、静電チャックの基台に高周波を伝送する構造を有している。このステージ１１６の詳細については、後述する。
プラズマ処理装置１００は、上部電極１３０を更に備えている。上部電極１３０は、チャンバ本体１１２の上部開口内に配置されており、ステージ１１６の下部電極と略平行に配置されている。上部電極１３０とチャンバ本体１１２との間には、絶縁性の支持部材１３２が介在している。
上部電極１３０は、天板１３４及び支持体１３６を有している。天板１３４は、略円盤状形状を有している。天板１３４は、導電性を有し得る。天板１３４は、例えば、シリコンから形成されている。或いは、天板１３４は、アルミニウムから形成されており、その表面には、耐プラズマ性のセラミックス皮膜が形成されている。この天板１３４には、複数のガス吐出孔１３４ａが形成されている。ガス吐出孔１３４ａは、略鉛直方向に延びている。
支持体１３６は、天板１３４を着脱自在に支持している。支持体１３６は、例えば、アルミニウムから形成されている。支持体１３６には、ガス拡散室１３６ａが形成されている。このガス拡散室１３６ａからは、複数のガス吐出孔１３４ａにそれぞれ連通する複数の孔１３６ｂが延びている。また、ガス拡散室１３６ａには、ポート１３６ｃを介して配管１３８が接続している。この配管１３８には、プラズマ処理装置１０と同様に、ガスソース群４０が、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して接続されている。
プラズマ処理装置１００は、排気装置１５０を更に備えている。排気装置１５０は、圧力調整器、及び、ターボ分子ポンプといった一以上の真空ポンプを含んでいる。この排気装置１５０は、チャンバ本体１１２に形成された排気口に接続されている。
プラズマ処理装置１００は、制御部ＭＣＵを更に備えている。制御部ＭＣＵは、プラズマ処理装置１０の制御部ＣＵと同様の構成を有している。制御部ＭＣＵの記憶部には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム、及び、レシピデータが格納されている。例えば、制御部ＭＣＵの記憶部には、方法ＭＴをプラズマ処理装置１００で実行するための制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。
以下、図１１に加えて、図１２及び図１３を参照し、ステージ１１６、及び、当該ステージ１１６に付随するプラズマ処理装置１００の構成要素について詳細に説明する。図１２は、図１１に示すプラズマ処理装置のステージの一部を拡大して示す断面図である。図１３は、図１１に示すプラズマ処理装置のステージの別の一部を拡大して示す断面図である。
ステージ１１６は、冷却台１１７及び静電チャック１２０を有している。冷却台１１７は、チャンバ本体１１２の底部から上方に延びる支持部材１１４によって支持されている。この支持部材１１４は、絶縁性の部材であり、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。また、支持部材１１４は、略円筒形状を有している。
冷却台１１７は、導電性を有する金属、例えば、アルミニウムから形成されている。冷却台１１７は、略円盤形状を有している。冷却台１１７は、中央部１１７ａ及び周縁部１１７ｂを有している。中央部１１７ａは、略円盤形状を有している。中央部１１７ａは、冷却台１１７の第１上面１１７ｃを提供している。第１上面１１７ｃは、略円形の面である。
周縁部１１７ｂは、中央部１１７ａに連続しており、径方向（鉛直方向に延びる軸線Ｚに対して放射方向）において中央部１１７ａの外側で、周方向（軸線Ｚに対して周方向）に延在している。周縁部１１７ｂは、中央部１１７ａと共に、冷却台１１７の下面１１７ｄを提供している。また、周縁部１１７ｂは、第２上面１１７ｅを提供している。第２上面１１７ｅは、帯状の面であり、径方向において第１上面１１７ｃの外側にあり、且つ、周方向に延びている。また、第２上面１１７ｅは、鉛直方向において、第１上面１１７ｃよりも下面１１７ｄの近くにある。
冷却台１１７には、給電体１１９が接続されている。給電体１１９は、例えば給電棒であり、冷却台１１７の下面１１７ｄに接続されている。給電体１１９は、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている。給電体１１９には、第１の高周波電源６２が整合器６６を介して接続されている。また、給電体１１９には、第２の高周波電源６４に電気的が整合器６８を介して接続されている。
冷却台１１７には、冷媒用の流路１１７ｆが形成されている。流路１１７ｆは、冷却台１１７内において、例えば渦巻状に延在している。この流路１１７ｆには、チラーユニットＴＵから冷媒が供給される。このチラーユニットＴＵは、一実施形態の温度調整機構の一部を構成している。流路１１７ｆに供給された冷媒は、チラーユニットＴＵに戻される。流路１１７ｆに供給される冷媒は、例えば、その気化によって吸熱し、冷却を行う冷媒である。この冷媒は、例えば、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒であり得る。
静電チャック１２０は、冷却台１１７の上に設けられている。具体的に、静電チャック１２０は、冷却台１１７の第１上面１１７ｃの上に設けられている。静電チャック１２０は、基台１２１及び吸着部１２３を有している。基台１２１は、下部電極を構成しており、冷却台１１７の上に設けられている。基台１２１は、導電性を有している。基台１２１は、例えば、窒化アルミニウム又は炭化ケイ素に導電性を付与したセラミックス製であってもよく、或いは、金属（例えば、チタン）製であってもよい。
基台１２１は、略円盤形状を有している。基台１２１は、中央部１２１ａ及び周縁部１２１ｂを有している。中央部１２１ａは、略円盤形状を有している。中央部１２１ａは、基台１２１の第１上面１２１ｃを提供している。第１上面１２１ｃは、略円形の面である。
周縁部１２１ｂは、中央部１２１ａに連続しており、径方向において中央部１２１ａの外側で、周方向に延在している。周縁部１２１ｂは、中央部１２１ａと共に、基台１２１の下面１２１ｄを提供している。また、周縁部１２１ｂは、第２上面１２１ｅを提供している。この第２上面１２１ｅは、帯状の面であり、径方向において第１上面１２１ｃの外側で周方向に延びている。また、第２上面１２１ｅは、鉛直方向において、第１上面１２１ｃよりも下面１２１ｄの近くにある。
吸着部１２３は、基台１２１上に設けられている。吸着部１２３は、当該吸着部１２３と基台１２１との間に介在させた金属を用いた金属接合により、基台１２１に結合されている。吸着部１２３は、略円盤形状を有しており、セラミックスから形成されている。吸着部１２３を構成するセラミックスは、室温（例えば、２０度）以上、４００℃以下の温度範囲において、１×１０１５Ω・ｃｍ以上の体積抵抗率を有するセラミックスであり得る。このようなセラミックスとして、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）が用いられ得る。
静電チャック１２０は、軸線Ｚ、即ち静電チャック１２０の中心軸線に対して同心の複数の領域ＲＮを含んでいる。一例において、静電チャック１２０は、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び、第３領域Ｒ３を含んでいる。第１領域Ｒ１は、軸線Ｚに交差しており、第３領域Ｒ３は、静電チャック１２０のエッジを含む領域であり、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と第３領域Ｒ３との間にある。一例では、第１領域Ｒ１は、静電チャック１２０の中心から半径１２０ｍｍまでの領域であり、第２領域Ｒ２は、静電チャック１２０において半径１２０ｍｍから半径１３５ｍｍまでの領域であり、第３領域Ｒ３は、静電チャック１２０において半径１３５ｍｍから半径１５０ｍｍまでの領域である。なお、静電チャック１２０の領域の個数は、一以上の任意の個数であり得る。
静電チャック１２０の吸着部１２３は、吸着用電極１２５を内蔵している。吸着用電極１２５は膜状の電極であり、当該吸着用電極１２５には、直流電源２２がスイッチを介して電気的に接続されている。直流電源２２からの直流電圧が吸着用電極１２５に与えられると、吸着部１２３はクーロン力といった静電力を発生し、当該静電力によって被加工物Ｗを保持する。
吸着部１２３は、複数のヒータＨＮを更に内蔵している。これら複数のヒータＨＮは、一実施形態の温度調整機構の一部を構成している。複数のヒータＨＮは、静電チャックの上記複数の領域ＲＮ内にそれぞれ設けられている。一例において、複数のヒータＨＮは、第１のヒータ１５６、第２のヒータ１５７、及び、第３のヒータ１５８を含んでいる。第１のヒータ１５６は第１領域Ｒ１内に設けられており、第２のヒータ１５７は第２領域Ｒ２内に設けられており、第３のヒータ１５８は第３領域Ｒ３内に設けられている。
複数のヒータＨＮは、ヒータ電源１６１に接続されている。一例において、第１のヒータ１５６とヒータ電源１６１の間には、ヒータ電源１６１への高周波の侵入を防止するために、フィルタ１６３ａが設けられている。第２のヒータ１５７とヒータ電源１６１の間には、ヒータ電源１６１への高周波の侵入を防止するために、フィルタ１６３ｂが設けられている。また、第３のヒータ１５８とヒータ電源１６１の間には、ヒータ電源１６１への高周波の侵入を防止するために、フィルタ１６３ｃが設けられている。
基台１２１と冷却台１１７の間には、複数の第１の弾性部材ＥＭ１が設けられている。複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、静電チャック１２０を冷却台１１７から上方に離間させている。複数の第１の弾性部材ＥＭ１の各々は、Ｏリングである。複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、互いに異なる直径を有しており、軸線Ｚに対して同心状に設けられている。また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、静電チャック１２０の隣接する領域の境界及び静電チャック１２０のエッジの下方に設けられている。一例において、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、弾性部材１６５、弾性部材１６７、及び、弾性部材１６９を含んでいる。弾性部材１６５は、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界の下方に設けられており、弾性部材１６７は、第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３の境界の下方に設けられており、弾性部材１６９は、静電チャック１２０のエッジの下方に設けられている。
複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、冷却台１１７の第１上面１１７ｃによって提供される溝の中に部分的に配置されており、第１上面１１７ｃと基台１２１の下面１２１ｄに接している。複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、冷却台１１７と基台１２１と共に、冷却台１１７の第１上面１１７ｃと基台１２１の下面１２１ｄとの間に、シールされた複数の伝熱空間ＤＳＮを画成している。複数の伝熱空間ＤＳＮは、静電チャック１２０の複数の領域ＲＮそれぞれの下方において延在しており、互いに分離されている。一例において、複数の伝熱空間ＤＳＮは、第１の伝熱空間ＤＳ１、第２の伝熱空間ＤＳ２、及び、第３の伝熱空間ＤＳ３を含んでいる。第１の伝熱空間ＤＳ１は、弾性部材１６５の内側にあり、第２の伝熱空間ＤＳ２は、弾性部材１６５と弾性部材１６７との間にあり、第３の伝熱空間ＤＳ３は、弾性部材１６７と弾性部材１６９との間にある。後述するように、複数の伝熱空間ＤＳＮには、配管系ＰＳにより、伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）のガスソースＧＳ、チラーユニットＴＵ、及び、排気装置ＶＵが選択的に接続される。なお、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の鉛直方向における長さは、例えば、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の長さに設定される。
一例において、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、Ｈｅガスが供給されている複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の熱抵抗よりも高い熱抵抗を有するように構成される。複数の伝熱空間ＤＳＮの熱抵抗は、伝熱ガスの熱伝導率、その鉛直方向の長さ、及びその面積に依存する。また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１の各々の熱抵抗は、その熱伝導率、その鉛直方向における厚さ、及び、その面積に依存する。したがって、複数の第１の弾性部材ＥＭ１の各々の材料、厚さ、及び、面積は、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々の熱抵抗に応じて、決定される。なお、複数の第１の弾性部材ＥＭ１には、低い熱伝導率及び高い耐熱性が要求され得る。したがって、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、例えば、パーフロロエラストマーから形成され得る。
ステージ１１６は、締付部材１７１を更に備えている。締付部材１７１は、金属から形成されており、基台１２１及び複数の第１の弾性部材ＥＭ１を、当該締付部材１７１と冷却台１１７との間に挟持するように構成されている。締付部材１７１は、基台１２１と冷却台１１７との間の当該締付部材１７１を介した熱伝導を抑制するために、低い熱伝導率を有する材料、例えば、チタンから形成される。
一例において、締付部材１７１は、筒状部１７１ａ及び環状部１７１ｂを有している。筒状部１７１ａは、略円筒形状を有しており、その下端において第１下面１７１ｃを提供している。第１下面１７１ｃは、周方向に延びる帯状の面である。
環状部１７１ｂは、略環状板形状を有しており、筒状部１７１ａの上側部分の内縁に連続して、当該筒状部１７１ａから径方向内側に延びている。この環状部１７１ｂは、第２下面１７１ｄを提供している。第２下面１７１ｄは、周方向に延びる帯状の面である。
締付部材１７１は、第１下面１７１ｃが冷却台１１７の第２上面１１７ｅに接し、第２下面１７１ｄが基台１２１の第２上面１２１ｅに接するように配置される。また、締付部材１７１は、冷却台１１７の周縁部１１７ｂに対してねじ１７３によって固定される。このねじ１７３の締付部材１７１に対する螺合を調整することにより、複数の第１の弾性部材ＥＭ１の潰し量が調整される。これにより、複数の伝熱空間ＤＳＮの鉛直方向における長さが調整される。
一例において、締付部材１７１の環状部１７１ｂの内縁部下面と基台１２１の第２上面１２１ｅとの間には、第２の弾性部材１７５が設けられている。第２の弾性部材１７５は、Ｏリングであり、締付部材１７１の第２下面１７１ｄと基台１２１の第２上面１２１ｅとの摩擦により生じ得るパーティクル（例えば、金属粉）が、吸着部１２３側に移動することを抑制する。
また、第２の弾性部材１７５は、複数の第１の弾性部材ＥＭ１が発生する反力よりも小さい反力を発生する。換言すると、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、当該複数の第１の弾性部材ＥＭ１が発生する反力が第２の弾性部材１７５が発生する反力よりも大きくなるように構成される。さらに、この第２の弾性部材１７５は、高い耐熱性を有し、且つ、低い熱伝導率を有する材料として、パーフロロエラストマーから形成され得る。
締付部材１７１の上には、ヒータ１７６が設けられている。このヒータ１７６は、周方向に延在しており、フィルタ１７８を介してヒータ電源１６１に接続されている。フィルタ１７８は、高周波がヒータ電源１６１に侵入することを防止するために、設けられている。
ヒータ１７６は、第１の膜１８０と第２の膜１８２の間に設けられている。第１の膜１８０は、第２の膜１８２に対して締付部材１７１側に設けられている。第１の膜１８０は、第２の膜１８２の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有している。例えば、第１の膜１８０は、ジルコニア製の溶射膜であり、第２の膜１８２は酸化イットリウム（イットリア）製の溶射膜であり得る。また、ヒータ１７６は、タングステンの溶射膜であり得る。
第２の膜１８２上には、フォーカスリングＦＲが設けられている。このフォーカスリングＦＲは、ヒータ１７６からの熱によって加熱され得る。また、ヒータ１７６からの熱流束の多くは、第１の膜１８０よりも第２の膜１８２に向かい、当該第２の膜１８２を介してフォーカスリングＦＲに向かう。したがって、フォーカスリングＦＲが効率的に加熱される。
また、ステージ１１６の冷却台１１７、締付部材１７１等は、それらの外周側において一以上の絶縁性部材１８６によって覆われている。一以上の絶縁性部材１８６は、例えば、酸化アルミニウム又は石英から形成されている。
さらに、図１３に示すように、ステージ１１６の冷却台１１７及び静電チャック１２０には、被加工物Ｗと吸着部１２３との間に伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）を供給するためのガスライン１９０が提供されている。このガスライン１９０は、伝熱ガスの供給部１９１に接続されている。
図１３に示すように、ガスライン１９０は、ガスライン１９０ａ、ガスライン１９０ｂ、及び、ガスライン１９０ｃを含んでいる。ガスライン１９０ａは、吸着部１２３に形成されている。また、ガスライン１９０ｃは、冷却台１１７に形成されている。ガスライン１９０ａとガスライン１９０ｃはガスライン１９０ｂを介して接続されている。このガスライン１９０ｂは、スリーブ１９２によって提供されている。このスリーブ１９２は、略筒状の部材であり、少なくともその表面において絶縁性を有しており、当該表面はセラミックスから形成されている。一例において、スリーブ１９２は、絶縁性のセラミックスから形成されている。例えば、スリーブ１９２は、酸化アルミニウム（アルミナ）から形成されている。別の例において、スリーブ１９２は、表面に絶縁処理を施した金属製の部材であってもよい。例えば、スリーブ１９２は、アルミニウム製の本体と当該本体の表面に設けられたアルマイト皮膜とを有していてもよい。
基台１２１と冷却台１１７は、スリーブ１９２を収容するための収容空間を提供している。この収容空間を画成する基台１２１の面１２１ｆには、絶縁性セラミックスの皮膜１９４が形成されている。皮膜１９４は、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）の溶射膜であり得る。
皮膜１９４と冷却台１１７との間には、スリーブ１９２の収容空間を封止する第３の弾性部材１９６が設けられている。第３の弾性部材１９６は、Ｏリングであり、絶縁性を有する。第３の弾性部材１９６は、例えば、パーフロロエラストマーから形成されている。また、第３の弾性部材１９６の外側には、第４の弾性部材１９８が設けられている。第４の弾性部材１９８は、Ｏリングであり、冷却台１１７の第１上面１１７ｃと基台１２１の下面１２１ｄに接しており、伝熱空間（例えば、第１の伝熱空間ＤＳ１）を封止している。第４の弾性部材１９８は、例えば、パーフロロエラストマーから形成されている。
以上説明したように、ステージ１１６では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１によって冷却台１１７と基台１２１とが互いに離間されている。また、このステージ１１６では、基台１２１と吸着部１２３との接合に、接着剤が用いられていない。したがって、静電チャック１２０の温度を、高温に設定することが可能である。また、複数の伝熱空間ＤＳＮに供給される伝熱ガスを介して静電チャック１２０と冷却台１１７との間の熱交換がなされ得るので、静電チャック１２０の温度を低温に設定することも可能である。また、このステージ１１６では、給電体１１９、冷却台１１７、及び、締付部材１７１により、静電チャック１２０の基台１２１に対する高周波の給電ルートが確保されている。さらに、給電体１１９が、静電チャック１２０の基台１２１に直接接続されるのではなく、冷却台１１７に接続されるので、当該給電体１１９の構成材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を採用することができる。したがって、１３．５６ＭＨｚ以上の高い周波数の高周波が用いられる場合であっても、給電体１１９における高周波の損失が抑制される。
また、上述したように、締付部材１７１の環状部１７１ｂの内縁部下面と基台１２１の第２上面１２１ｅとの間には、第２の弾性部材１７５が設けられている。基台１２１の周縁部１２１ｂの第２上面１２１ｅと締付部材１７１の第２下面１７１ｄは、互いに接しているので、それらの接触箇所において摩擦が生じ、パーティクル（例えば、金属粉）が発生することがある。第２の弾性部材１７５は、このようなパーティクルが発生しても、吸着部１２３及び当該吸着部１２３上に載置される被加工物Ｗに、パーティクルが付着することを抑制し得る。
また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、これら複数の第１の弾性部材ＥＭ１が発生する反力が第２の弾性部材１７５が発生する反力よりも大きくなるように構成される。これにより、静電チャック１２０を冷却台１１７から確実に離間させることができる。
また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、複数の伝熱空間ＤＳＮにＨｅガスが供給されているときの当該複数の伝熱空間ＤＳＮの熱抵抗よりも高い熱抵抗を有するように構成される。また、複数の第１の弾性部材ＥＭ１は、例えば、パーフロロエラストマーから形成される。これら複数の第１の弾性部材ＥＭ１によれば、静電チャック１２０と冷却台１１７との間では、複数の第１の弾性部材ＥＭ１を介した熱伝導よりも複数の伝熱空間ＤＳＮを介した熱伝導が優位となる。したがって、静電チャック１２０の温度分布が均一化され得る。
また、被加工物Ｗと吸着部１２３との間に供給される伝熱ガス用のガスライン１９０が接着剤を用いずに形成されている。また、このガスライン１９０を部分的に構成するスリーブ１９２が配置される収容空間を画成する基台１２１の面１２１ｆが皮膜１９４で覆われており、且つ、当該収容空間を封止するように皮膜１９４と冷却台１１７との間において絶縁性の第３の弾性部材１９６が設けられている。これにより、プラズマが基台１２１と冷却台１１７との間に侵入すること、及び、それに伴う基台１２１の絶縁破壊が抑制される。
また、上述したステージ１１６を有するプラズマ処理装置１００によれば、低い温度から高い温度までの広い温度帯において、被加工物Ｗに対するプラズマ処理を行うことができる。
以下、プラズマ処理装置１００に採用され得る配管系ＰＳについて説明する。図１４は、配管系の一例の構成を示す図である。図１４に示す配管系ＰＳは、一実施形態の温度調整機構の一部を構成しており、複数のバルブを有している。配管系ＰＳは、複数の伝熱空間ＤＳＮの各々に、ガスソースＧＳ、チラーユニットＴＵ、及び、排気装置ＶＵを選択的に接続し、チラーユニットＴＵと流路１１７ｆとの接続と切断とを切り替えるように構成されている。以下、複数の伝熱空間ＤＳＮが、三つの伝熱空間（第１の伝熱空間ＤＳ１、第２の伝熱空間ＤＳ２、及び、第３の伝熱空間ＤＳ３）からなる例について説明する。しかしながら、複数の伝熱空間ＤＳＮの個数は、静電チャック１２０の領域ＲＮの個数に対応した個数であれば、一以上の任意の個数であり得る。
配管系ＰＳは、配管Ｌ２１、配管Ｌ２２、バルブＶ２１、及び、バルブＶ２２を有している。配管Ｌ２１の一端は、チラーユニットＴＵに接続されており、配管Ｌ２１の他端は、流路１１７ｆに接続されている。配管Ｌ２１の途中にはバルブＶ２１が設けられている。配管Ｌ２２の一端は、チラーユニットＴＵに接続されており、配管Ｌ２２の他端は、流路１１７ｆに接続されている。配管Ｌ２２の途中にはバルブＶ２２が設けられている。バルブＶ２１及びバルブＶ２２が開かれると、チラーユニットＴＵから配管Ｌ２１を介して流路１１７ｆに冷媒が供給される。流路１１７ｆに供給された冷媒は、配管Ｌ２２を介してチラーユニットＴＵに戻される。
また、配管系ＰＳは、圧力調整器１０４ａ、配管Ｌ１１ａ、配管Ｌ１２ａ、配管Ｌ１３ａ、配管Ｌ１４ａ、配管Ｌ１５ａ、配管Ｌ１７ａ、配管Ｌ３１ａ、配管Ｌ３２ａ、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１３ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１５ａ、バルブＶ３１ａ、及び、バルブＶ３２ａを更に有している。
圧力調整器１０４ａは、ガスソースＧＳに接続されている。圧力調整器１０４ａには配管Ｌ１１ａの一端が接続されている。配管Ｌ１１ａの途中にはバルブＶ１１ａが設けられている。配管Ｌ１５ａの一端は、第１の伝熱空間ＤＳ１に接続されている。配管Ｌ１５ａの他端は、排気装置ＶＵに接続されている。また、配管Ｌ１５ａの途中にはバルブＶ１５ａが設けられている。
配管Ｌ１１ａの他端には、配管Ｌ１２ａの一端が接続されている。配管Ｌ１２ａの他端は、バルブＶ１５ａに対して第１の伝熱空間ＤＳ１の側で配管Ｌ１５ａに接続されている。配管Ｌ１２ａの途中には、バルブＶ１２ａが設けられている。配管Ｌ１１ａの他端には、配管Ｌ１３ａの一端及び配管Ｌ１４ａの一端が接続されている。配管Ｌ１３ａの途中にはバルブＶ１３ａが設けられており、配管Ｌ１４ａの途中にはバルブＶ１４ａが設けられている。配管Ｌ１３ａの他端及び配管Ｌ１４ａの他端は互いに接続している。配管Ｌ１３ａの他端と配管Ｌ１４ａの他端との接続点には、配管Ｌ１７ａの一端が接続している。配管Ｌ１７ａの他端は、配管Ｌ１２ａの他端よりもバルブＶ１５ａの近くで配管Ｌ１５ａに接続している。
配管Ｌ３１ａの一端は、バルブＶ２１に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２１に接続している。配管Ｌ３１ａの他端は第１の伝熱空間ＤＳ１に接続している。配管Ｌ３１ａの途中には、バルブＶ３１ａが設けられている。配管Ｌ３２ａの一端は、バルブＶ２２に対してチラーユニットＴＵの側で配管Ｌ２２に接続している。配管Ｌ３２ａの他端は第１の伝熱空間ＤＳ１に接続している。配管Ｌ３２ａの途中には、バルブＶ３２ａが設けられている。
また、配管系ＰＳは、圧力調整器１０４ｂ、配管Ｌ１１ｂ、配管Ｌ１２ｂ、配管Ｌ１３ｂ、配管Ｌ１４ｂ、配管Ｌ１５ｂ、配管Ｌ１７ｂ、配管Ｌ３１ｂ、配管Ｌ３２ｂ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１３ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１５ｂ、バルブＶ３１ｂ、及び、バルブＶ３２ｂを更に有している。
圧力調整器１０４ｂは、ガスソースＧＳに接続されている。圧力調整器１０４ｂには配管Ｌ１１ｂの一端が接続されている。配管Ｌ１１ｂの途中にはバルブＶ１１ｂが設けられている。配管Ｌ１５ｂの一端は、第２の伝熱空間ＤＳ２に接続されている。配管Ｌ１５ｂの他端は、排気装置ＶＵに接続されている。また、配管Ｌ１５ｂの途中にはバルブＶ１５ｂが設けられている。
配管Ｌ１１ｂの他端には、配管Ｌ１２ｂの一端が接続されている。配管Ｌ１２ｂの他端は、バルブＶ１５ｂに対して第２の伝熱空間ＤＳ２の側で配管Ｌ１５ｂに接続されている。配管Ｌ１２ｂの途中には、バルブＶ１２ｂが設けられている。配管Ｌ１１ｂの他端には、配管Ｌ１３ｂの一端及び配管Ｌ１４ｂの一端が接続されている。配管Ｌ１３ｂの途中にはバルブＶ１３ｂが設けられており、配管Ｌ１４ｂの途中にはバルブＶ１４ｂが設けられている。配管Ｌ１３ｂの他端及び配管Ｌ１４ｂの他端は互いに接続している。配管Ｌ１３ｂの他端と配管Ｌ１４ｂの他端の接続点には、配管Ｌ１７ｂの一端が接続している。配管Ｌ１７ｂの他端は、配管Ｌ１２ｂの他端よりもバルブＶ１５ｂの近くで配管Ｌ１５ｂに接続している。
配管Ｌ３１ｂの一端は、バルブＶ２１に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２１に接続している。配管Ｌ３１ｂの他端は第２の伝熱空間ＤＳ２に接続している。配管Ｌ３１ｂの途中には、バルブＶ３１ｂが設けられている。配管Ｌ３２ｂの一端は、バルブＶ２２に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２２に接続している。配管Ｌ３２ｂの他端は第２の伝熱空間ＤＳ２に接続している。配管Ｌ３２ｂの途中には、バルブＶ３２ｂが設けられている。
また、配管系ＰＳは、圧力調整器１０４ｃ、配管Ｌ１１ｃ、配管Ｌ１２ｃ、配管Ｌ１３ｃ、配管Ｌ１４ｃ、配管Ｌ１５ｃ、配管Ｌ１７ｃ、配管Ｌ３１ｃ、配管Ｌ３２ｃ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１３ｃ、バルブＶ１４ｃ、バルブＶ１５ｃ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃを更に有している。
圧力調整器１０４ｃは、ガスソースＧＳに接続されている。圧力調整器１０４ｃには配管Ｌ１１ｃの一端が接続されている。配管Ｌ１１ｃの途中にはバルブＶ１１ｃが設けられている。配管Ｌ１５ｃの一端は、第３の伝熱空間ＤＳ３に接続されている。配管Ｌ１５ｃの他端は、排気装置ＶＵに接続されている。また、配管Ｌ１５ｃの途中にはバルブＶ１５ｃが設けられている。
配管Ｌ１１ｃの他端には、配管Ｌ１２ｃの一端が接続されている。配管Ｌ１２ｃの他端は、バルブＶ１５ｃに対して第３の伝熱空間ＤＳ３の側で配管Ｌ１５ｃに接続されている。配管Ｌ１２ｃの途中には、バルブＶ１２ｃが設けられている。配管Ｌ１１ｃの他端には、配管Ｌ１３ｃの一端及び配管Ｌ１４ｃの一端が接続されている。配管Ｌ１３ｃの途中にはバルブＶ１３ｃが設けられており、配管Ｌ１４ｃの途中にはバルブＶ１４ｃが設けられている。配管Ｌ１３ｃの他端及び配管Ｌ１４ｃの他端は互いに接続している。配管Ｌ１３ｃの他端と配管Ｌ１４ｃの他端の接続点には、配管Ｌ１７ｃの一端が接続している。配管Ｌ１７ｃの他端は、配管Ｌ１２ｃの他端よりもバルブＶ１５ｃの近くで配管Ｌ１５ｃに接続している。
配管Ｌ３１ｃの一端は、バルブＶ２１に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２１に接続している。配管Ｌ３１ｃの他端は第３の伝熱空間ＤＳ３に接続している。配管Ｌ３１ｃの途中には、バルブＶ３１ｃが設けられている。配管Ｌ３２ｃの一端は、バルブＶ２２に対してチラーユニットＴＵの側において配管Ｌ２２に接続している。配管Ｌ３２ｃの他端は第３の伝熱空間ＤＳ３に接続している。配管Ｌ３２ｃの途中には、バルブＶ３２ｃが設けられている。
配管系ＰＳでは、バルブＶ２１及びバルブＶ２２が開かれているときには、チラーユニットＴＵと流路１１７ｆとの間で冷媒が循環される。一方、バルブＶ２１及びバルブＶ２２が閉じられているときには、チラーユニットＴＵから流路１１７ｆに冷媒は供給されない。
また、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３１ｂ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが開かれているときには、チラーユニットＴＵと複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）との間で冷媒が循環される。なお、複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）に冷媒が供給されているときには、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１３ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１５ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１３ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１５ｂ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１３ｃ、バルブＶ１４ｃ、及び、バルブＶ１５ｃは閉じられる。一方、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３１ｂ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ｃが閉じられているときには、チラーユニットＴＵから複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）に冷媒は供給されない。
また、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１１ｃ、及び、バルブＶ１２ｃが開かれ、バルブＶ１３ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１５ａ、バルブＶ１３ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１５ｂ、バルブＶ１３ｃ、バルブＶ１４ｃ、及び、バルブＶ１５ｃが閉じられているときには、複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）には、ガスソースＧＳから伝熱ガスが供給される。
また、バルブＶ１５ａ、バルブＶ１５ｂ、及び、バルブＶ１５ｃが開かれ、バルブＶ１１ａ、バルブＶ１２ａ、バルブＶ１３ａ、バルブＶ１４ａ、バルブＶ１１ｂ、バルブＶ１２ｂ、バルブＶ１３ｂ、バルブＶ１４ｂ、バルブＶ１１ｃ、バルブＶ１２ｃ、バルブＶ１３ｃ、及び、バルブＶ１４ｃが閉じられているときには、複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）は、排気装置ＶＵによって減圧される。
以下、図２に示した被加工物Ｗに対してプラズマ処理装置１００を用いて方法ＭＴが適用される場合に関連して、方法ＭＴの説明を行う。
工程ＳＴ１では、静電チャック１２０の温度が後述するメインエッチング用に−３０℃以下の温度に設定される。工程ＳＴ１では、チラーユニットＴＵと流路１１７ｆとの間で冷媒が循環され、複数の伝熱空間ＤＳＮとチラーユニットＴＵとの間でも冷媒が循環される。具体的には、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ３１ａ、バルブＶ３２ａ、バルブＶ３１ｂ、バルブＶ３２ｂ、バルブＶ３１ｃ、及び、バルブＶ３２ａが開かれ、配管系ＰＳの他のバルブが閉じられる。工程ＳＴ１では、複数のヒータＨＮはＯＦＦに設定される。即ち、工程ＳＴ１では、複数のヒータＨＮに、ヒータ電源１６１からの電力が与えられない。
工程ＳＴ２では、被加工物Ｗがチャンバ１１２ｃ内に搬入される。工程ＳＴ２では、被加工物Ｗが静電チャック１２０上に載置され、当該静電チャック１２０によって保持される。
工程ＳＴ３では、ガスソース群４０からチャンバ１１２ｃに処理ガスが供給される。また、チャンバ１１２ｃの圧力が指定された圧力に排気装置１５０によって設定される。また、第１の高周波電源６２からプラズマの生成のために第１の高周波が出力される。これにより、チャンバ１１２ｃ内において処理ガスのプラズマが生成される。また、必要に応じて、第２の高周波電源６４からステージ１１６の下部電極に第２の高周波が供給される。工程ＳＴ３では、プラズマからのイオン及び／又はラジカルによって、エッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。
メインエッチングＳＴ３１では、静電チャック１２０の温度が−３０℃以下の温度に設定された状態で、処理ガスのプラズマからのイオン及び／又はラジカルによってエッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。メインエッチングＳＴ３１の実行中の配管系ＰＳの複数のバルブの開閉状態は、工程ＳＴ１における配管系ＰＳの複数のバルブの開閉状態と同一であり得る。
オーバーエッチングＳＴ３２の実行中の静電チャック１２０の温度は、一例においては−３０℃より高く、０℃よりも低い温度に設定される。なお、オーバーエッチングＳＴ３２の実行時の静電チャック１２０の温度は、−３０℃より高く０℃よりも低い温度に限定されるものではない。
工程ＳＴ４では、静電チャック１２０の除電が行われる。静電チャック１２０の除電では、被加工物Ｗを静電チャック１２０が保持しているときに当該静電チャック１２０の吸着用電極１２５に印加される電圧とは逆極性の電圧が静電チャック１２０の吸着用電極１２５に印加される。
工程ＳＴ５では、静電チャック１２０の温度が０℃以上の温度に上昇される。工程ＳＴ５では、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ１５ａ、バルブＶ１５ｂ、バルブＶ１５ｃが開かれ、配管系ＰＳの他のバルブが閉じられる。また、複数のヒータＨＮが発熱するように、当該複数のヒータＨＮにヒータ電源１６１から電力が与えられる。工程ＳＴ５では、複数の伝熱空間ＤＳＮが排気装置ＶＵによって減圧される。したがって、静電チャック１２０と冷却台１１７との熱交換が抑制される。また、工程ＳＴ５では、複数のヒータＨＮが発熱する。故に、工程ＳＴ５では、静電チャック１２０の昇温に要する時間が短縮される。
工程ＳＴ６では、チャンバ１１２ｃから被加工物Ｗが搬出される。工程ＳＴ６の実行中には、静電チャック１２０の温度は、０℃以上の温度に維持される。なお、工程ＳＴ５の実行後に静電チャック１２０の温度を０℃以上の温度で維持するときには、配管系ＰＳの複数のバルブの開閉状態は、工程ＳＴ５における配管系ＰＳの複数のバルブの開閉状態と同一であってもよい。或いは、複数のヒータＨＮに発熱させるよう当該複数のヒータＨＮにヒータ電源１６１から電力が与えられ、複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）及び流路１１７ｆのうち少なくとも一方にチラーユニットＴＵから冷媒が供給される。流路１１７ｆにチラーユニットＴＵから冷媒が供給されて、複数の伝熱空間ＤＳＮ（ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３）にガスソースＧＳから伝熱ガスが供給されてもよい。
工程ＳＴ７１では、ダミーウエハがチャンバ１１２ｃ内に搬入され、静電チャック２０によって保持される。工程ＳＴ７２では、クリーニングガスのプラズマがチャンバ１２ｃ内において生成される。工程ＳＴ７２では、ガスソース群４０からチャンバ１１２ｃにクリーニングガスが供給される。また、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が、プラズマの生成のために供給される。工程ＳＴ７３では、静電チャック１２０の除電が行われる。工程ＳＴ７４において、ダミーウエハがチャンバ１１２ｃから搬出される。工程ＳＴ７５では、ダミーウエハといった物体が静電チャック１２０上に載置されていない状態で、クリーニングガスのプラズマがチャンバ１１２ｃ内で生成される。方法ＭＴでは、工程ＳＴ５の実行後、工程ＳＴ７５の実行期間の途中まで、静電チャック１２０の温度が０℃以上の温度に維持される。したがって、工程ＳＴ７のクリーニングの時間が短縮される。
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１６…ステージ、１８…下部電極、１８ｆ…流路、２０…静電チャック、２４…温度調整機構、２４ａ…第１の温度調節器、２４ｂ…第２の温度調節器、４０…ガスソース群、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、１００…プラズマ処理装置、１１２…チャンバ本体、１１２ｃ…チャンバ、１１６…ステージ、１１７…冷却台、１１７ｆ…流路、１２０…静電チャック、１５０…排気装置、ＨＮ，１５６，１５７，１５８…ヒータ、１６１…ヒータ電源、ＤＳＮ，ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３…伝熱空間、ＧＳ…ガスソース、ＴＵ…チラーユニット、ＶＵ…排気装置、Ｗ…被加工物、ＥＦ…エッチング対象膜。

Claims (7)

  1. プラズマ処理装置のチャンバ本体の内部のクリーニングを含むプラズマ処理方法であって、
    前記プラズマ処理装置は、
    チャンバを提供する前記チャンバ本体と、
    前記チャンバ内に設けられたステージであり、その上に載置される被加工物を保持するよう構成された静電チャックを有する、該ステージと、
    前記静電チャックの温度を調整する温度調整機構と、
    を備え、
    前記チャンバ内でフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成することにより、前記静電チャック上に載置された被加工物のエッチング対象膜をエッチングする工程であり、前記温度調整機構によって前記静電チャックの温度が−３０℃以下の温度に設定された状態で該エッチング対象膜をエッチングするメインエッチングを含む、該工程と、
    エッチングする前記工程の実行後に前記被加工物を前記チャンバから搬出する工程と、
    前記被加工物を搬出する前記工程の実行後に、前記温度調整機構により前記静電チャックの温度が０℃以上の温度に設定された状態で、前記チャンバ内で酸素を含むクリーニングガスのプラズマを生成することにより、前記チャンバ本体の内部をクリーニングする工程と、
    を含むプラズマ処理方法。
  2. エッチングする前記工程は、前記メインエッチングの実行後に、前記エッチング対象膜を更にエッチングするオーバーエッチングを更に含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  3. クリーニングする前記工程の実行前に前記静電チャックの温度を０℃以上の温度に上昇させるために、前記オーバーエッチングの実行時に前記温度調整機構により前記静電チャックの温度を上昇させる工程を更に含む、請求項２に記載のプラズマ処理方法。
  4. 前記オーバーエッチングの実行時に、前記静電チャックの温度が、−３０℃より高く、０℃より低い温度に設定される、請求項２に記載のプラズマ処理方法。
  5. エッチングする前記工程の実行後、且つ、前記被加工物を前記チャンバから搬出する前記工程の実行前に、前記静電チャックを除電する工程と、
    クリーニングする前記工程の実行前に前記静電チャックの温度を０℃以上の温度に上昇させるために、前記静電チャックを除電する前記工程の実行時に前記温度調整機構により前記静電チャックの温度を上昇させる工程を更に含む、
    請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
  6. 前記ステージは、流路が形成された下部電極を有し、
    前記静電チャックは、前記下部電極上に設けられており、
    前記温度調整機構は、
    第１の熱交換媒体を供給する第１の温度調節器、及び、
    第１の熱交換媒体の温度よりも高い温度を有する第２の熱交換媒体を供給する第２の温度調節器、
    を有し、
    前記メインエッチングの実行時に、前記第１の熱交換媒体が前記第１の温度調節器から前記流路に供給され、
    前記静電チャックの温度を上昇させる前記工程の実行時に、前記第２の熱交換媒体が前記第２の温度調節器から前記流路に供給される、
    請求項３又は５項に記載のプラズマ処理方法。
  7. 前記ステージは、流路が形成された冷却台、及び、前記静電チャック内に設けられたヒータを有し、
    前記静電チャックは、前記冷却台の上に設けられており、
    前記静電チャックと前記冷却台の間には、シールされた空間が設けられており、
    前記温度調整機構は、
    前記ヒータと、
    前記流路に冷媒を供給するよう構成されたチラーユニット、及び、
    前記空間に、前記チラーユニット、排気装置、及び、伝熱ガスのソースのうち一つを選択的に接続するよう構成された配管系、
    を有し、
    前記メインエッチングの実行時に、前記チラーユニットから前記流路に前記冷媒が供給され、前記チラーユニットから前記空間に前記冷媒が供給され、
    前記静電チャックの温度を上昇させる前記工程の実行時に、前記ヒータによって前記静電チャックが加熱され、前記空間が前記排気装置によって減圧される、
    請求項３又は５に記載のプラズマ処理方法。
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