WO2024201683A1

WO2024201683A1 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: WO2024201683A1
Application number: PCT/JP2023/012352
Authority: WO
Inventors: 優貴田中; 貴雅一野; 信太郎中谷; 友昭兵藤
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2023-03-27
Filing date: 2023-03-27
Publication date: 2024-10-03
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JPWO2024201683A1; KR20240146648A; CN119054054A; JP7610761B1; TW202439374A; US20250232962A1; TWI897293B; KR102836506B1

Abstract

安全かつ低コスト、容易に作ることができるプラズマ処理装置を提供するため、真空容器の内部に配置され、その内側に、処理対象のウエハが配置され、プラズマが形成される処理室と、処理室内に配置され、その上面に前記ウエハが載置される円筒形を有した試料台と、を備え、試料台は、円板形状を有した基材と、基材の上面を覆う誘電体製の膜と、誘電体製の膜の内部に配置されたヒータ層と、を有する。ヒータ層は、矩形形状を有する複数の領域の各々に配置された複数の膜状のヒータを備える。複数の領域の各々は、前記矩形形状の１つの辺同士を隣接する領域と向かい合わせて配置される。基材の底部に取り付け及び取り外しされる円筒形を有した給電コネクタを有する。給電コネクタは前記複数の領域の各々に配置された複数の膜状のヒータ各々の一箇所に電気的に接続されて直流電源からの電力を供給するように構成される。電力が供給される複数の配線を内部に含み、給電コネクタの底部に接続された樹脂製の板状の部材から構成された配線部材を含む。配線部材は、前記基材の底面に沿って延在する腕部を有する。

Description

プラズマ処理装置

　本開示は、真空容器内部の処理室内の試料台の上面に半導体ウエハ等の基板状の試料を配置し、当該処理室内に処理ガスを供給して形成したプラズマを用いて前記試料を処理するプラズマ処理装置に係り、特に、前記試料台の上面を覆う誘電体製の膜内に複数の膜状のヒータを備えてこれらヒータにより前記試料の温度を調節しつつ処理するプラズマ処理装置に関する。

　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。

　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。

　このようなプラズマ処理装置の一例としては、特開２００７-６７０３６号公報（特許文献１）に開示のものが知られている。特許文献１には、「（請求項１参照）内部が減圧される真空容器と、この真空容器内に配置された試料台と、前記試料台に設けられ半導体ウエハを保持する静電吸着装置とを有し、前記試料台上方にプラズマを形成して前記半導体ウエハをエッチング処理する真空処理装置において、該静電吸着装置は、導電牲のある基材上に第一の誘電体膜が形成され、該第一の誘電体膜の表面上に静電吸着のための略リング状の電極膜が複数個同心円状に離間して形成され、該電極膜の半径方向の間にリング状のヒータ膜が形成され、前記電極膜及びヒータ膜の上面に第二の誘電体膜が形成されている真空処理装置」とされたプラズマ処理装置が開示されている。特許文献１の構成によれば、エッチング条件ごとにウエハ面内の温度分布を変化させることができる。

　さらに、このようなプラズマ処理装置の別の一例としては、特開２０１７-１５７８５５号公報（特許文献２）に開示のものが知られている。特許文献２には、「（請求項１参照）一主面に板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用電極を備えた静電チャック部と、前記静電チャック部に対し前記載置面とは反対側に配置され前記静電チャック部を冷却する温度調整用ベース部と、前記静電チャック部の吸着面の温度を単独もしくは複数の主ヒータ調整領域で調整する単独もしくは複数の主ヒータからなる第１のヒータエレメントと、前記第１のヒータエレメントの前記主ヒータ調整領域より多いサブヒータ調整領域の温度を調整する複数のサブヒータからなる第２のヒータエレメントと、前記サブヒータに印加する電圧を制御する制御部と、を備える静電チャック装置」を含むプラズマ処理装置が開示されている。特許文献２の構成によれば、複数の主ヒータに分割された各ゾーンの温度分布を個別に制御できるとともに、各ゾーン内の温度調節をサブヒータにより微調整できる。このため、板状試料を保持している際、プラズマの生成状態や成膜条件の変動により板状試料に部分的な温度分布が生じようとしても、サブヒータによる温度の微調整により温度分布を抑制することができる。

特開２００７-６７０３６号公報特開２０１７-１５７８５５号公報

　多数のヒータを配置し、試料台の電極基材の温度制御行うことを考えると、次の課題が生じる。給電用と電流リターン用の穴で各ゾーンにつき合計２つの穴が必要であり、ゾーン数の増加につれ穴の配置が困難になる。また、仮に配置できたとしても多量の穴を開けるのに高コストかつ加工が難しい。

　本開示の目的は、マルチゾーンのヒータ層（ヒータ線）の電極が安全かつ低コスト、容易に作る技術を提供する。

　本開示の一形態によれば、
　真空容器の内部に配置され、その内側に、処理対象のウエハが配置され、プラズマが形成される処理室と、
　前記処理室内に配置され、その上面に前記ウエハが載置される円筒形を有した試料台と、を備え、
　前記試料台は、円板形状を有した基材と、前記基材の上面を覆う誘電体製の膜と、前記誘電体製の膜の内部に配置されたヒータ層と、を有し、
　前記ヒータ層は、矩形形状を有する複数の領域の各々に配置された複数の膜状のヒータを備え、
　前記複数の領域の各々は、前記矩形形状の１つの辺同士を隣接する領域と向かい合わせて配置され、
　前記基材の底部に取り付け及び取り外しされる円筒形を有した給電コネクタを有し、
　前記給電コネクタは前記複数の領域の各々に配置された前記複数の膜状のヒータ各々の一箇所に電気的に接続されて直流電源からの電力を供給するように構成され、
　前記電力が供給される複数の配線を内部に含み、前記給電コネクタの底部に接続された樹脂製の板状の部材から構成された配線部材を含み、
　前記配線部材は、前記基材の底面に沿って延在する腕部を有する、技術（プラズマ処理装置）が提供される。

　本開示によれば、安全かつ低コスト、容易に作ることができるプラズマ処理装置を提供することができる。

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断面図である。図２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部分拡大断面図である。実施の形態に係る試料台内にある第２のヒータの一例を示す図である。実施の形態に係る試料台内にある第１のヒータの一例を示す図である。実施の形態に係るグリッドヒータの給電部、リターン部の配置図である。実施の形態に係る４つのグリッドヒータのセットの拡大図である。実施の形態に係る４つのグリッドヒータとその給電部における極性反転の一例の図である。図５で説明した矩形の領域５０１の４つの角部（第１角部ｃｎａ、第２角部ｃｎｂ、第３角部ｃｎｃ、第４角部ｃｎｄ）と４つの辺（第１辺ＳＬ１、第２辺ＳＬ２、第３辺ＳＬ３、第４辺ＳＬ４）と、図７の４つの領域（第１領域ＣＨ１、第２領域ＣＨ２、第３領域ＣＨ３，第４領域ＣＨ４）との関係を示す模式図である。実施の形態に係る試料台上面に配置された隣接する複数の領域内のヒータおよび給電部、戻り部の配置を模式的に示す平面図である。図１に示す実施の形態に係るプラズマ処理装置の試料台の下部の構造の概略を模式的に示す縦断面図である。図１２は、図１１に示す試料台の下部に設けたＦＰＣの全体の構成の概略を模式的に示す斜視図である。図１３は、図１２に示すＦＰＣの腕部の先端部の構成の概略を模式的に示す斜視図である。図１４は、変形例に係るＦＰＣの構成の概略を模式的に示す平面図である。

　以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。

　（実施形態）
　以下、本開示の実施の形態を、主に、図１乃至図８を用いて説明する。図１は、実施の形態に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示す断面図である。特に、図１は、プラズマを形成するための電界としてマイクロ波の電界を用いて、上記マイクロ波の電界と磁界とのＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）を生起してプラズマを形成し、上記プラズマを用いて半導体ウエハなどの基板状の試料をエッチング処理するプラズマエッチング装置１００を示している。

　プラズマエッチング装置１００は、プラズマが形成される処理室１０４を内部に備えた真空容器１０１を有している。真空容器１０１は、円筒形状を有した上部が開放されており、その上部にマイクロ波を導入するための誘電体窓１０３（例えば石英製）が蓋部材として配置され、内部と外部とが気密に区画された処理室１０４が形成されている。また、真空容器１０１の下部には真空排気口１１０が配置され、真空容器１０１の下方に配置されて接続された真空排気装置（図示省略）と連通されている。

　さらに、真空容器１０１の上部の蓋部材を構成する誘電体窓１０３の下面の下方には、処理室１０４の天井面を構成するシャワープレート１０２が設けられている。シャワープレート１０２は、中央部に配置された複数のガス導入孔１０２ａを有しており、この複数のガス導入孔１０２ａを通してエッチング処理用のガスが処理室１０４に導入される。シャワープレート１０２は、例えば石英などの誘電体製の円板である。

　また、真空容器１０１の外側の上方の箇所にはプラズマ１１６を生成するための電界および磁界を形成する電界・磁界形成部１６０が配置されている。電界・磁界形成部１６０は、以下の構成を含んでプラズマエッチング装置１００に備えられている。すなわち、電界・磁界形成部１６０には、誘電体窓１０３の上方に配置され、かつプラズマ１１６を生成するための所定の周波数の高周波電界を処理室１０４内に供給するため電界が内部を伝送される導波管１０５が配置されている。

　さらに、導波管１０５の内部を伝送される電界は、電界発生用電源１０６において発振されて形成される。上記電界の周波数は、特に限定されないが、本実施の形態では２．４５ＧＨｚのマイクロ波が使用される。

　また、処理室１０４の誘電体窓１０３の上方および処理室１０４の円筒形状部を構成する真空容器１０１の側壁および導波管１０５の下端部の外周側のそれぞれには、磁場を形成する磁場発生コイル１０７がこれらを囲んだ状態で配置されている。そして、電界発生用電源１０６より発振されたマイクロ波の電界は、導波管１０５の内部を伝播して誘電体窓１０３およびシャワープレート１０２を透過して処理室１０４に上方から供給される。

　さらに、磁場発生コイル１０７が生起して処理室１０４内に供給された磁界との相互作用により、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）を生起する。そして、シャワープレート１０２のガス導入孔１０２ａを介して処理室１０４内に導入された処理用のガスの原子または分子を励起、解離させることにより、処理室１０４内に高密度のプラズマ１１６が生成される。

　また、処理室１０４の下部であり、かつプラズマ１１６が形成される空間の下方には、試料台を構成するウエハ載置用電極（第１の電極）１２０が設けられている。なお、ウエハ載置用電極１２０は、試料（処理対象）である半導体ウエハ（以降、単にウエハとも言う）１０９が載せられる載置面１２０ａを備えている。そして、ウエハ載置用電極１２０は、その載置面１２０ａが、シャワープレート１０２または誘電体窓１０３に対向するように配置されている。以下において、ウエハ載置用電極１２０を試料台１２０として説明する場合もある。

　ウエハ載置用電極１２０は、その上面１２０ｂが、載置面１２０ａを構成する誘電体膜１４０で被覆されている。誘電体膜１４０の内部には、図１に示す高周波フィルタ１２５を介して直流電源１２６と接続された静電吸着用の複数の導電体膜（静電吸着用電極）１１１が配置されている。

　ここで、導電体膜１１１は、試料台１２０の載置面１２０ａを構成しており、静電気による半導体ウエハ吸着用の直流電力が内部に供給される膜状の静電吸着用電極である。その際、導電体膜１１１は、複数の膜状の電極の一方と他方とが異なる極性が付与される双極であってもよく、または同じ極性が付与される単極でもよいが、本実施の形態では単極として示されている。

　また、高周波フィルタ１２５より静電吸着用電極（導電体膜１１１）に近い箇所に高周波電源（第１の高周波電源）１２４と整合器１２９が配置されており、これら高周波電源１２４や整合器１２９は、ウエハ載置用電極１２０の内部に配置された導電体製の円形または円筒形状を有した電極基材１０８と接続されている。なお、高周波電源１２４は、接地１１２に接続されている。電極基材１０８は、以下において、単に、基材１０８という場合もある。

　そして、電極基材１０８に高周波電源１２４からの所定の周波数の高周波電力（第１の高周波電力）が供給され、ウエハ１０９の処理中に、ウエハ載置用電極１２０の上面上に吸着されて保持されたウエハ１０９の上方にバイアス電位が形成される。言い換えると、上記試料台は、プラズマ１１６が形成されている間に高周波電源１２４から高周波電力（第１の高周波電力）が供給されるウエハ載置用電極１２０を有している。

　電極基材１０８の内部には、伝達される熱を除去してウエハ載置用電極１２０を冷却するために、電極基材１０８またはウエハ載置用電極１２０の上下方向の中心軸周りに螺旋状または同心状に多重に冷媒流路１５２が配置されている。この冷媒流路１５２には、電極基材１０８を冷却する冷却用の冷媒が流れる。

　さらに、ウエハ載置用電極１２０の上部の外周側には、載置面１２０ａの外周側でこの上部を囲んで配置された凹み部１２０ｄが配置されている。この凹み部１２０ｄの試料台の載置面１２０ａより高さが低く形成されたリング状の上面には、石英あるいはアルミナなどのセラミクスといった誘電体製のリング状部材であるサセプタリング１１３が載せられて配置されている。

　サセプタリング１１３の上面が凹み部１２０ｄに載せられた状態で、サセプタリング１１３の上面はウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａより高くなる寸法を有している。なお、サセプタリング１１３は、ウエハ載置用電極（試料台）１２０の載置面１２０ａの外周部に配置されており、かつウエハ載置用電極１２０の表面を覆っている。具体的には、サセプタリング１１３は、凹み部１２０ｄの上面および凹み部１２０ｄの円筒形の側壁面、ならびに凹み部１２０ｄの下方のウエハ載置用電極１２０の円筒形の側壁面を覆うように構成されている。

　このようなプラズマエッチング装置１００では、真空容器１０１の側壁に連結された別の真空容器である真空搬送容器の内部の処理室１０４と同様の圧力まで減圧された真空搬送室内において、処理前のウエハ１０９が、真空搬送室内に配置されたウエハ搬送用のロボットのアーム先端上に載せられる。そして、真空搬送室と処理室１０４との間を連通する通路であるゲートが真空搬送室内に配置されたバルブの動作により開放され、上記処理前のウエハ１０９は、上記ロボットのアーム先端上に載せられた状態で処理室１０４内に搬送される。さらに、処理室１０４内のウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａの上方まで搬送されたウエハ１０９は、リフトピンの上下の移動により上記リフトピン上に受け渡され、さらに載置面上に載せられた後、直流電源１２６から印加される直流電力により形成された静電気力によってウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａに吸着されて保持される。

　この状態で、エッチング処理用のガスは、マスフローコントローラ（図示省略）によりその流量または速度が調節されて誘電体窓１０３と石英製のシ7ャワープレート１０２の間のすき間の空間に導入され、この空間内で拡散した後、シャワープレート１０２のガス導入孔１０２ａを通して処理室１０４に導入される。その後、真空排気装置の動作により、真空排気口１１０を通して処理室１０４内のガスや粒子が排気される。シャワープレート１０２のガス導入孔１０２ａからのガスの供給量と真空排気口１１０からの排気量とのバランスに応じて、処理室１０４内がウエハ１０９の処理に適した範囲内の所定の値に調整される。

　また、ウエハ１０９が吸着保持されている間、ウエハ１０９とウエハ載置用電極１２０の載置面１２０ａである誘電体膜１４０の上面との間のすき間には、誘電体膜１４０の上面の図示しない開口からＨｅ（ヘリウム）などの熱伝達性を有したガスが供給され、これによりウエハ１０９とウエハ載置用電極１２０との間の熱伝達が促進される。なお、所定の範囲内の温度に調節された冷媒がウエハ載置用電極１２０の電極基材１０８内に配置された冷媒流路１５２内を通流して循環することで、ウエハ載置用電極１２０または電極基材１０８の温度はウエハ１０９が載置される前に予め調節されている。したがって、熱容量の大きなウエハ載置用電極１２０または電極基材１０８との間で熱伝達がされることで、処理前にウエハ１０９の温度はこれらの温度に近接するように調節され、処理の開始後もウエハ１０９からの熱が伝達されてウエハ１０９の温度が調節される。

　この状態で、処理室１０４内にマイクロ波の電界と磁界とが供給されてガスを用いてプラズマ１１６が生成される。プラズマ１１６が形成されると、電極基材１０８に高周波電源１２４から高周波（ＲＦ）バイアス電力が供給され、ウエハ１０９の上面の上方にバイアス電位が形成されてプラズマ１１６の電位との間の電位差に応じてプラズマ１１６内のイオンなどの荷電粒子がウエハ１０９の上面に誘引される。さらに、上記荷電粒子が、ウエハ１０９の上面に予め配置されたマスクおよび処理対象の膜層を含む膜構造の上記処理対象の膜層表面と衝突してエッチング処理が行われる。エッチング処理中は、処理室１０４内に導入された処理用のガスや処理中に発生した反応生成物の粒子が真空排気口１１０から排気される。そして、プラズマエッチング装置１００では、プラズマ処理中に、上記試料台に設けられ、かつ弾性を有する導電部材を備えた後述する給電コネクタ１６１を介して高周波電源（第２の高周波電源）１２７から上記試料台の外周部の上部に配置された導体リング（第２の電極）１３１に第２の高周波電力を供給する。

　ウエハ載置用電極１２０では、高周波電源（第２の高周波電源）１２７から発生した交流高電圧は、負荷の整合器１２８と負荷インピーダンス可変ボックス１３０を介してサセプタリング１１３内に配置された導電体製の導体リング（第２の電極）１３１に導入される。この構成により、好適なインピーダンスの値に調節された負荷インピーダンス可変ボックス１３０と、サセプタリング１１３の上部に配置された相対的に高いインピーダンス部分との組み合わせで、高周波電源１２７から電極基材１０８を通してウエハ１０９の外周縁部までの高周波電力に対するインピーダンスの値を相対的に低くする。これにより、ウエハ１０９の外周側部分および外周縁部に高周波電力を効果的に供給し、外周側部分または外周縁部での電界の集中を緩和してプラズマ中のイオンなどの荷電粒子を所望の方向でウエハ１０９上面に誘引することができる。

　高周波電源１２７は、接地１１２に接続されている。なお、高周波電源１２７の周波数は、好ましくは高周波電源１２４と同じか定数倍の値に設定される。

　次に図１、２、３を用いて、本実施の形態に係る試料台１２０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断面図である。図３は図２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部分拡大断面図である。

　図２に示す試料台１２０の内部に配置され、かつ円板形状または円筒形状の基材１０８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１０８は、中央部にウエハ１０９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１１３が載せられる。

　基材１０８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の膜層の上層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第１のヒータ膜（第１のヒータ層とも言う）２０２が、基材１０８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１０８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の上層には膜状のヒータであるヒータ膜２０２が形成されている。

　ヒータ膜２０２はさらに上層の誘電体膜２０３に覆われ、ヒータ膜２０２の周囲が誘電体製の部材（誘電体膜２０３）で囲まれている。試料台１２０は、誘電体膜２０１の上部に配置されているヒータ膜２０２を覆う誘電体膜２０３の上層に前記と同構造の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第２のヒータ膜(第２のヒータ層とも言う）２０４が、基材１０８の上面の複数の領域を覆って配置されている。

　さらに、ヒータ膜２０４を覆うように誘電体膜２０５が配置されている。つまり基材１０８の上面１２０ｂに誘電体膜２０１、２０３で囲まれた第１のヒータ膜２０２が配置され、さらにこの上面に前記と同様に誘電体膜２０３，２０５で囲まれた第２のヒータ膜２０４が配置されている。

　これら複数のヒータ膜２０２、２０４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３１４，３１５と給電ケーブル（給電線、給電経路）３１６，３１７を介して接続されており、直流電源３１４，３１５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３１６，３１７は、ヒータ膜２０２、２０４とヒータ膜２０２、２０４に直流電力を供給する直流電源３１４，３１５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３１６，３１７は、高周波電力用のフィルタは備えていない。

　このように、試料台１２０の上面１２０ｂ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第１のヒータ膜２０２（マルチゾーンヒータという）とその上層に上面の温度を調整可能な複数の第２のヒータ膜２０４を有した構成を備えている。

　試料台１２０は基材１０８の上面１２０ｂに誘電体膜２０１、２０３で囲まれた第１のヒータ膜２０２が配置され、さらにこの上面に前記と同様に誘電体膜２０３，２０５で囲まれた第２のヒータ膜２０４が配置されている。さらに誘電体膜２０５の上面に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２０６を備えており、ヒータ膜２０２，２０４がシールド膜２０６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、２０４がシールド膜（導体膜）２０６によって囲まれた構造が、誘電体膜２０１、２０３，２０５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２０６は、基材１０８と電気的に接続されており、これにより、シールド膜２０６は基材１０８と同じく接地電位に固定され、その結果、ヒータ膜２０２、２０４への高周波の流入を抑制することができる。

　さらに、シールド膜２０６の上面は、誘電体膜２０７が配置されており、この誘電体製材料の部材の上部に静電吸着用の電極１１１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２０８が配置されている。つまり、電極膜２０８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３１３と電気的に接続されている。なお、電極膜２０８には、直流電源３１２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１２０の載置面に載せられたウエハ１０９を静電気によって吸着することができる。直流電源３１２は、図１の直流電源１２６に対応する。

　また、電極膜２０８の上面の上方には、試料台１２０の最上面であってウエハ１０９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）２０９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１２０の最上面には、シールド膜２０６上でこのシールド膜２０６上部に配置された静電気力によりウエハ１０９を吸着する電極膜（電極）２０８を備えた誘電体膜２０９が配置されている。図１の誘電体膜１４０は、この例では、誘電体膜２０１，２０３，２０５，２０７，２０９と見なすことができる。

　また、図３に示すように、試料台１２０は、凸部上の誘電体膜２０９の上面と基材１０８の底面との間を貫通する複数の貫通孔（３０１、３０２、３０３、３０４、３０５）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１０９を下方から支持して試料台１２０の上面の上方で移動させるリフトピン（ピン）３１１を収納する複数のリフトピン貫通孔３０２と、誘電体膜２０９の上面とこれに載せられたウエハ１０９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３０１とを含んでいる。リフトピン貫通孔３０２内に配置されたリフトピン３１１は、ウエハ１０９を誘電体膜２０９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３０２は、誘電体膜２０９の上面に開口し、かつ誘電体膜２０１および誘電体膜２０３および誘電体膜２０５および誘電体膜２０６を貫通している。なお、試料台１２０の内部には、電極膜２０８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３０３、第１のグリット形状ヒータ膜２０２に電力を供給する給電経路３１７およびコネクタが内部に配置されたヒータ給電孔３０５、第２のリング形状ヒータ膜２０４に電力を供給する給電ケーブル３１６およびコネクタが内部に配置されたヒータ給電孔３０４が配置されている。

　これらの孔（３０１、３０２、３０３、３０４、３０５）の基材１０８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３０６，３０７、３０８、３０９、３１０が配置されている。すなわち、試料台１２０の基材１０８には、基材１０８の内部で基材１０８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３０６，３０７、３０８、３０９、３１０が形成されている。

　これらの絶縁ボス３０６，３０７、３０８、３０９、３１０によって、ウエハ１０９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３０６，３０７、３０８、３０９、３１０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。

　特に本実施の形態において、ヒータ給電孔３０５内には、複数のヒータ膜２０２に電力を供給する複数の給電経路と、これらの複数の給電経路を囲んで各々の給電経路を絶縁する誘電体製材料を用いて構成された絶縁コネクタ３１０と、が配置されている。絶縁コネクタ３１０は、複数の円筒形の部材が上下方向に繋げられて構成され、複数の円筒形の部材の内部に給電経路を構成する金属等の導電体製の部材が配置されている。さらに、絶縁ボスを構成する絶縁体製の部材のうちの少なくとも最も下方の部材である下部絶縁コネクタ３２２が基材１０８の底部（底面）に対して着脱可能（取り付け及び取り外しが可能）に構成されている。下部絶縁コネクタ３２２は円筒形を有しており、下部絶縁コネクタ３２２が基材１０８の底部に対して取付け、または、取外しされることで第１のグリット形状ヒータ膜２０２に電力を供給する給電経路が接続、または、切断される様に構成されている。下部絶縁コネクタ３２２は、ヒータ膜２０２に電力を供給ための給電コネクタと言い換えることができる。

　下部絶縁コネクタ３２２がヒータ給電孔３０５の内に下方から挿入されて、ヒータ給電孔３０５の内部の上部に配置されたセラミクス等の絶縁体製の上部絶縁コネクタ３２１の底面（下端）と下部絶縁コネクタ３２２の上面（上端）とが対向し、或いは、接した状態となる。この状態で、上部絶縁コネクタ３２１の中央部を貫通した複数の給電ピン３２０の各々の下部が下部コネクタ３２２の中央部に配置された複数の挿入孔３１８に差し込まれる。下部絶縁コネクタ３２２の挿入孔３１８の各々に複数の給電ピン３２０の各々の下部が挿入された状態で、給電ピン３２０の下部は挿入孔３１８内の導電体製の端子と接して嵌め合わされる。これにより、下部絶縁コネクタ３２２の上下方向の位置が固定される。挿入孔３１８は、貫通孔と言い換えることができる。

　上部絶縁コネクタ３２１は、この例では、上下に３つの部材（上部絶縁スリーブ、ねじ込みスリーブ、および、下部絶縁スリーブ）が組み合わされて構成されている。上部絶縁コネクタ３２１を構成する最上部の上部絶縁スリーブは、給電ピン３２０が中央部に挿入され、これら給電ピン３２０を保持した状態で、基材１０８のヒータ給電孔３０５の内部の上端部に挿入されて、接着剤で位置が固定される。この状態で、給電ピン３２０の位置も固定される。この接着剤は、例えば、セラミック系接着剤を利用でき、上部絶縁スリーブとヒータ給電孔３０５とがセラミック系接着剤により真空封止される。その後、誘電体膜２０３およびヒータ膜２０２が溶射により形成される。給電ピン３２０は、円筒形を有した棒状の導電体製の部材で構成されている。給電ピン３２０の上端は、誘電体膜２０３上に形成された第１のヒータ膜２０２の底面に接続されるように構成されている。

　上部絶縁スリーブ（複数の給電ピン３２０は、上部絶縁スリーブの中央部に保持されている状態である）がヒータ給電孔３０５に挿入され、上部絶縁スリーブがヒータ給電孔３０５の上部に接合された状態で、円筒形の絶縁体製のねじ込みスリーブがヒータ給電孔３０５内に挿入される。さらに、ねじ込みスリーブが、円筒形の側壁面の面上に予め形成されたネジとヒータ給電孔３０５の内周の側壁面の面上に形成されたネジとが咬み合うようにねじ込まれる。ねじ込みスリーブの上端が上部絶縁スリーブの底面(下端)と接するまでねじ込まれることで、上部絶縁スリーブがねじ込みスリーブで下方から支持される。

　さらに、円筒形の下部絶縁スリーブは、下部絶縁スリーブの上端がねじ込みスリーブの底面(下端)と接するまでヒータ給電孔３０５の内部に挿入される。そして、下部絶縁スリーブの円筒形の側面とヒータ給電孔３０５の内周の側壁面との間に絶縁性の接着剤が挟まれて接合される。絶縁性の接着剤は、例えば、シリコーン系接着剤を利用することができる。この状態で、下方から下部絶縁コネクタ３２２がヒータ給電孔３０５に挿入される。そして、給電ピン３２０が、下部絶縁コネクタ３２２の円形の上面の中央側の領域で上下方向の軸回りに軸対象な位置に配置された各貫通孔３１８の内側に挿入される。そして、給電ピン３２０が、各貫通孔３１８の内部に配置された導電体製のコネクタ端子と接触する。

　下部絶縁コネクタ３２２の複数の貫通孔３１８の内部のコネクタ端子の各々は、各々の給電経路３１７を介して直流電源３１５に接続されている。接地電極Ｓに接続された基材１０８と、給電経路３１７および給電ピン３２０との間が、上部絶縁コネクタ３２１及び接着剤（この例では、シリコーン系接着剤）、下部絶縁コネクタ３２２によって絶縁される。さらに、処理室１０４と大気圧またはこれに近似した圧力にされるヒータ給電孔３０５の内部との間が、上部絶縁コネクタ３２１と基材１０８とを接合する接着剤（この例では、セラミック系接着剤）によって気密に区画される。

　なお、電界発生用電源１０６、磁場発生コイル１０７、高周波電源１２４、高周波フィルタ１２５、直流電源１２６、高周波電源１２７、整合器１２８，１２９、負荷インビーダンス可変ボックス１３０等の電界・磁界調節系、さらには、誘電体膜２０１内部の第１ヒータ膜２０２および第２のヒータ膜２０４に電力を供給する直流電源３１４，３１５、或いは、後述する真空排気装置やガス供給量を調節するマスフローコントローラ等の圧力調節系を構成する装置を含むプラズマエッチング装置１００の動作を調節する装置は、各々が出力や流量、圧力等の動作の状態を検知する検知器、またはウエハ載置用電極１２０の基材１０８内部に配置された複数の温度センサを備えると共に、制御部１７０と有線または無線による介して通信可能に接続されている。

　これら装置の各々に備えられた検知器から出力される装置の各々の動作の状態を示す信号が制御部１７０に伝達されると、制御部１７０の演算器は、制御部１７０の内部の記憶装置に記憶されたソフトウエアを読み出してそのアルゴリズムに基づいて受信した検知器からの信号からその状態の量を検出し、これを適切な値に調節するための指令信号を算出して発信する。指令信号を受信した電界・磁界調節系、直流電源３１４，３１５、あるいは、圧力調節系等に含まれる装置は指令信号に応じて動作を調節する。

　図４は、試料台内にある第２のヒータ膜の配置の一例を示す図である。図４に示すヒータ配置４０１は、試料台１２０内部の複数のリング形状の第２のヒータ膜２０４の配置構成の１例である。各々のヒータ膜２０４の内部にはヒータ線を有しており、ヒータ膜２０４の目的としてはウエハ１０９をプラズマ処理中に反応生成物分布、プラズマ密度分布に応じ温度制御を実施することである。

　第２のヒータ層２０４は、複数の膜状のヒータ部４０１Ｈ（４０１Ｈ０，４０１Ｈ１，４０１Ｈ２，４０１Ｈ３）を備える。複数の膜状のヒータ部４０１Ｈ（４０１Ｈ０，４０１Ｈ１，４０１Ｈ２，４０１Ｈ３）は、誘電体製の膜（誘電体膜２０３，２０５）の内部であって、第１のヒータ層２０２の上方で、試料台１２０の基材１０８の上面の中心（１０８Ｃ）から外周（１０８Ｐ）側へ向かう径方向について複数の半径上で、中心周りに同心状に配置された円形の領域及び円形の領域の外周を囲むリング状の領域を含む３つ以上の径方向の領域（４Ｒ０，４Ｒ１，４Ｒ２，４Ｒ３）の各々に配置されている。

　図５は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の試料台が備える第１のヒータ膜の配置の例を示す図である。本実施の形態の膜状の第１のヒータ膜２０２は、基材１０８の円形の上面を複数の層を成して被覆する誘電体膜１４０の内部に配置された金属製の膜状のヒータであって、上方から見て誘電体膜２０９の上面に載せられたウエハ１０９の上面に予め形成される複数の半導体デバイスの回路パターンの各々に対応した複数の領域５０１内に配置されている。なお、円形を有する試料台１２０の基材１０８において、誘電体膜２０１の上面の外周縁部では、領域５０１は完全な矩形形状ではなく一部が円弧状の形状ＡＲＣを有している。

　第１のヒータ膜２０２は、プラズマ処理中において、ウエハ１０９に形成された半導体デバイスの回路パターン（ダイ、または、チップ領域とも言う）毎に温度調整するために設けられる。

　第１のヒータ膜２０２は、例えば、図５に拡大して示すように、矩形の領域５０１においては、矩形形状の外枠配線部５０１ＣＬと、外枠配線５０１ＣＬの内側に形成された内部配線部８０１とを有している。内部配線部８０１は、例えば、外枠配線部５０１ＣＬの４つの角部（第１角部ｃｎａ、第２角部ｃｎｂ、第３角部ｃｎｃ、第４角部ｃｎｄ）において、対向する一対の角部（ｃｎａ、ｃｎｃ）の間に接続されている。一対の角部（ｃｎａ、ｃｎｃ）は、対角の角部である。

　内部配線部８０１は、膜状のヒータ線であり、例えば、外枠配線部５０１ＣＬの対向する一対の角部（ｃｎａ、ｃｎｃ）の間において、外枠配線部５０１ＣＬの内部の領域を全体的に加熱できるように、蛇行するヒータ配線(ミアンダ配線ともいう）により構成されている。外枠配線部５０１ＣＬは、第１角部ｃｎａと第２角部ｃｎｂとの間に設けられた第１辺ＳＬ１と、第２角部ｃｎｂと第３角部ｃｎｃとの間に設けられた第２辺ＳＬ２と、第３角部ｃｎｃと第４角部ｃｎｄとの間に設けられた第３辺ＳＬ３と、第４角部ｃｎｄと第１角部ｃｎａとの間に設けられた第４辺ＳＬ４と、を有する。第１辺ＳＬ１と第３辺ＳＬ３とが対向して設けられており、第１辺ＳＬ１と第３辺ＳＬ３との間に第２辺ＳＬ２とが設けられ、第２辺ＳＬ２に対向して第４辺ＳＬ４が設けられている。

　第１のヒータ膜２０２の外枠配線部５０１ＣＬは、誘電体膜２０１の上面を半導体デバイスのダイの形状に対応して、同等の間隔の平行で前後方向に延在する複数本の第１線分（ＲＬ）、および、これらの複数本の第１線分（ＲＬ）と垂直であって同等の間隔で前後方向に延在する複数本の第２線分（ＣＬ）によりグリッド形状に区切られた複数の矩形状の領域５０１の各々の内側で、上方から見て各領域５０１の外形に合わせた形状の矩形形状とされている。なお、誘電体膜２０１の上面の外周縁部では、領域５０１は完全な矩形形状ではなく一部が円弧状の形状ＡＲＣを有しているので、それに対応するように、外枠配線部５０１ＣＬは、円弧状の形状ＡＲＣの領域５０１の外形に合わせた形状とされている（これについては、図６を参照できる）。

　第１のヒータ膜２０２の領域５０１の個数は図４に示す複数のリング形状の第２のヒータ膜２０４のヒータ配置４０１の領域（この例では、４Ｒ０，４Ｒ１，４Ｒ２，４Ｒ３）の個数よりも多い。ヒータ配置４０１の領域（この例では、４Ｒ０，４Ｒ１，４Ｒ２，４Ｒ３）の個数が、例えば、３～４０個であるのに対して、領域５０１の個数は、例えば、１０～２００個にすることができる。各領域５０１内部には、第１のヒータ層２０２を構成する細い幅の金属製の薄膜が矩形状の外形の辺に沿って複数回水平方向に折り返され矩形状の膜状のヒータ線（８０１）が配置されている。

　プラズマ処理中に半導体デバイスのダイに対応した領域５０１の形状に沿って形成された複数個の膜状ヒータ（８０１）の各々に供給する電力を調節することで、ウエハ１０９の上面のウエハ１０９の半導体デバイスのダイの各々に対応した箇所毎にウエハ１０９の温度を精度良く調節することができる。特に、製造される半導体デバイスのダイの個々に応じて調節することにより、ウエハ１０９に対するエッチング処理の結果のばらつきを低減することが可能である。ここで、第２のヒータ層２０４により構成される複数の膜状のヒータの膜の厚さは、第１のヒータ層２０２により構成される複数の膜状のヒータ８０１の膜の厚さより、大きい（厚い）構成とされている。

　図５に示すウエハ１０９の半導体デバイスのダイに対応する第１のヒータ膜２０２の各ヒータゾーン（５０１）毎に、その下方の基材１０８の内部に温度センサＴＳが複数配置されている。複数の温度センサＴＳと制御部１７０との間は、例えば、金属配線等により電気的に接続されており、複数の温度センサＴＳが計測して検出した温度の値は、金属配線を介して、制御部１７０へ送信されるように構成されている。

　当該温度センサＴＳからの出力を受けた制御部１７０が内部の記憶装置内に格納されたソフトウエアのアルゴリズムに沿って各ゾーン（５０１）に対応する基材１０８の上面あるいは誘電体膜２０１の表面の温度を検出する。そして、制御部１７０は、さらに、検出された温度に基づいて、同様に読み出したソフトウエアのアルゴリズムに沿って各ゾーン（５０１）のヒータ線（８０１）へ供給される直流電力の量を調節して、各ゾーン（５０１）のヒータ線（８０１）の発熱量あるいは基材１０８の上の加熱量を調節する。つまり、制御部１７０は、複数の温度センサＴＳからの出力に対応する検出された温度に基づいて、各ゾーン（領域５０１）の第１のヒータ層（２０２）を構成する膜状のヒータ線（８０１）の発熱量あるいは基材１０８の上の加熱量が目的とする所望の発熱量あるいは所望の加熱量となるように、フィードバック制御する構成とされている。

　なお、フィードバック制御するヒータ線（８０１）は、第１のヒータ膜２０２である。第２のヒータ膜２０４は、各ウエハ１０９またはウエハ１０９上面の膜構造の種類毎、若しくは所定の枚数のウエハ１０９の纏まり（ロット）毎に、図４に示された円または円弧状の領域が連なったリング状の各ゾーン（４Ｒ０，４Ｒ１，４Ｒ２，４Ｒ３）のヒータへの予め定められた給電量が維持される。つまり、任意のウエハ１０９のプラズマ処理において、第２のヒータ膜２０４の発熱量が固定され、第１のヒータ膜２０２（ヒータ線８０１）の温度が、温度センサＴＳからの出力で得られた温度に応じて調整される構成である。言い換えると、制御部１７０は、複数の温度センサＴＳからの出力に応じて、半導体デバイスのダイに対応する矩形状の領域（領域５０１、図７，図８のＣＨ１－ＣＨ４）の１つの上方に位置する第２のヒータ層２０４のヒータの出力を維持しつつ、第１のヒータ層２０２の矩形状の領域（領域５０１、図７，図８のＣＨ１－ＣＨ４）の１つの内に配置された膜状のヒータ８０１の出力を調節する。

　次に、図６を用いて本実施の形態の第一のグリッド状のヒータ（第１のヒータ膜２０２）の電流の供給部(６０１、以下、給電部ともいう)と帰還箇所(７０１、以下、電流リターン部ともいう）の配置方法についての説明を行う。図６は、図５に示す本実施の形態に係る試料台上の複数のグリッド状の領域に配置された第１のヒータ膜２０２および各第１のヒータ膜２０２への給電部（６０１）と電流リターン部（７０１）の配置を模式的に示す上面図である。図６には、グリッドヒータ（第１のヒータ膜２０２）の配置と共に、給電部（６０１）と電流リターン部（７０１）の配置例が示されている。

　この配置方法の特徴としては、以下である。

　１）矩形の各グリッドの２つの対角の角部に供給部（６０１）または帰還箇所（７０１）の何れかのコネクタ部分（白丸○：帰還箇所（７０１）の接続領域、黒丸●：供給部（６０１）の接続領域）が配置されていることである。

　２）４つのグリッド状の領域５０１の集合であって、各々の領域５０１が当該集合に属する２つの領域と前後方向（図上上下方向）および左右方向（同左右方向）の各々の方向について矩形の１つの辺同士が向かい合って互いに隣接している４個の領域５０１の集合を１セット（ＳＥＴ１）として、当該１セット（ＳＥＴ１）当たりに１つの電流リターン部７０１と４つの給電部（給電経路とも言う）６０１とを備えている。すなわち、４つのグリッド状の領域５０１は前後左右方向について２つの領域５０１が連なって全体として矩形状を有する領域を構成し、その４つのグリッド状の領域５０１各々の角部であって全体の領域の中央部に電流リターン部（戻り経路とも言う）７０１が配置され、各領域５０１の給電部６０１は電流リターン部７０１の配置された角部の対角の箇所の角部に配置されている。

　つまり、後述する図7に示すように、４個のグリッド（１つのグリッドは領域５０１に対応する）を含む１セット（ＳＥＴ１）において、中央部に電流リターン部（７０１）が配置され、４つ角部に給電部（６０１）が配置される。言い換えると、４つの領域（ＣＨ１－ＣＨ４）の各々に配置された４つの膜状のヒータ８０１を１つの集合として、この集合の膜状のヒータ８０１の各々の一箇所（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に電気的に接続され直流電源３１５からの電力を供給する４つの給電経路（給電部６０１）及び各々の膜状のヒータ８０１の別の箇所（Ｇ）に電気的に接続され電力が直流電源３１５に帰還する１つの戻り経路（７０１）とが設けられる。つまり、１つの戻り経路（７０１）は、隣接する複数の領域（ＣＨ１－ＣＨ４）に配置された複数の膜状のヒータ８０１の各々の端部と電気的に接続され、供給された電力がヒータ８０１の各々の端部および基材１０８を介して直流電源３１５に帰還する様に構成されている。

　３）このため、各領域５０１内の第１のヒータ膜２０２には、４つの各々の領域５０１の角に配置された給電部６０１のコネクタと接続された箇所から４つの領域５０１の集合全体の領域（ＳＥＴ１）の中央もしくは中心に向けて電流が流れる。つまり、図６に矢印で示すように、４つの角（給電部６０１が配置されている角部）から中央（電流リターン部７０１が配置されている部分）に向けて電流が流れるように、もしくは、角（給電部６０１）から中心（電流リターン部７０１）に向けて電流が流れように、または、中央（電流リターン部７０１）から角（給電部６０１）に向けて電流が流れるように構成されている。

　４）格子状に配置された領域５０１を区画する前後および左右方向のグリッドの境界上で給電部６０１のコネクタ部分、電流リターン部７０１のコネクタ部分が２つの領域５０１の境界（角）毎に交互に配置される。

　５）グリッド状に区画された複数の領域５０１を前後、左右方向に区画する複数本の境界の各々の１本は、円形状を有した基材１０８または誘電体膜２０３の上面の中心を通って配置されている。しかし、円形状を有した誘電体膜２０３の外周縁部分では、相互に２つが隣接する４つの矩形状の領域５０１を１纏まりの集合として構成できないため、３つのグリッド状の領域５０１を１つのセットとして配置される。

　このような外周縁部での領域５０１または第１のヒータ膜２０２の集合は、２つまたは３つで構成されていて良い。つまり、４つのグリッドでセット（ＳＥＴ１）が形成できないヒータの外周縁部では、３つのグリッドのセット（ＳＥＴ２）で、供給部６０１のコネクタ部分と電流リターン部７０１のコネクタ部分が配置される。

　６）電流リターン部（７０１）のコネクタ部は、導電性の材料から構成され、接地されて電気的に接地電位にされる基材１０８とタングステンのビア配線により接続されている。この構成により、第１のヒータ膜２０２に供給された電流は、電流リターン部７０１を通して一定の電圧（接地電位）にされた基材１０８に流れる。

　第１のヒータ膜２０２に供給される電流を電源に戻すためのリターン経路を構成するケーブルを収納する貫通孔(穴）の数を減らして、試料台１２０またはプラズマ処理装置の製造の工数とコストとを低減することができる。つまり、リターン電流は基材１０８に流れるので、基材１０８に必要なリターン電流用の穴の加工数を減らすことができる。基材１０８上にビア加工を行い、第１のヒータ層２０２と基材１０８をタングステンのビア配線とすることで、ヒータ線８０１の戻り電流を基材１０８にまとめることが可能になる。

　次に図７、図８を用いて、４つの領域５０１集合（ＳＥＴ１）の内部の第１のヒータ膜２０２を構成する膜状のヒータ線８０１の給電部６０１の極性を、反転する構成について説明を行う。図７は、図６に示す試料台１２０における４つの領域のセット（ＳＥＴ１）の第１のヒータ膜２０２の構成の概略を模式的に示す上面図である。各領域５０１内の第１のヒータ膜２０２のヒータ線（８０１）を拡大して示したものである。

　図８は、図７に示す４つの領域のセット（ＳＥＴ１）における給電部６０１と電流リターン部７０１との間で第１のヒータ膜２０２を流れる電流を模式的に示す図である。図８は、図７に示した４つのヒータ線８０１を、４つの抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４)として等価回路図に書き直したものである。また、図８には、電流リターン部７０１の電位（本実施の形態では、接地電位）に対する給電部６０１の電位の相対的な大きさを正負の極性として示してある。図８中の正負の符号（＋，－）と配置は給電部(６０１)の電位を、リターン部７０１の電位より高いものを「＋」で表し、低いものを「－」で表した。

　図７、図８に示すように、１セット（ＳＥＴ１）は、４つのグリッドで構成されており、４つグリッドは、半導体デバイスの４つダイに対応する４つの領域（ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４）により構成される。１セット（ＳＥＴ１）は、平面視において、矩形形状であり、４つ角部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と中心点（Ｇ）とを有する。４つ角部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、平面視において、時計回りに、第１角部Ａ，第２角部Ｂ，第３角部Ｃ，第４角部Ｄの順に配置されている。

　ここで、第１角部Ａと第３角部Ｃとが対向する一対の角部に対応する。また、第２角部Ｂと第４角部Ｄとが他の対向する一対の角部に対応する。

　第１領域ＣＨ１は、第１角部Ａと中心点（Ｇ）との間の矩形部分に配置される。第１角部Ａには、給電部６０１が配置され、中心点（Ｇ）には、電流リターン部７０１が配置される。第１角部Ａの給電部６０１と中心点（Ｇ）の電流リターン部７０１との間に、ヒータ線（８０１）が接続される。

　第２領域ＣＨ２は、第２角部Ｂと中心点（Ｇ）との間の矩形部分に配置される。第２角部Ｂには、給電部６０１が配置される。第２角部Ｂの給電部６０１と中心点（Ｇ）の電流リターン部７０１との間に、ヒータ線（８０１）が接続される。

　第３領域ＣＨ３は、第３角部Ｃと中心点（Ｇ）との間の矩形部分に配置される。第３角部Ｃには、給電部６０１が配置される。第３角部Ｃの給電部６０１と中心点（Ｇ）の電流リターン部７０１との間に、ヒータ線（８０１）が接続される。

　第４領域ＣＨ４は、第４角部Ａと中心点（Ｇ）との間の矩形部分に配置される。第４角部Ｄには、給電部６０１が配置される。第４角部Ｄの給電部６０１と中心点（Ｇ）の電流リターン部７０１との間に、ヒータ線（８０１）が接続される。

　第１領域ＣＨ１と第２領域ＣＨ２とは、中心点（Ｇ）に対して回転対称に配置されている。同様に、第１領域ＣＨ１と第３領域ＣＨ３、および、第１領域ＣＨ１と第４領域ＣＨ４も、中心点（Ｇ）に対して回転対称に配置されている。また、４つの第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）は、その矩形の１つの辺同士を隣接する領域と向かい合わせて配置されていると、言い換えることもできる。

　言い換えると、上方から見て、相互に隣接する４つの矩形状の領域（ＣＨ１－ＣＨ４）の各々の４つの角部が隣接する箇所（Ｇ）に戻り経路である電流リターン部７０１が配置される。そして、４つの矩形状の領域（ＣＨ１－ＣＨ４）の各々は当該戻り経路（７０１）が接続された角部の対角の位置の角部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に給電経路である給電部（６０１）が接続される。

　図９は、図５で説明した矩形の領域５０１の４つの角部（第１角部ｃｎａ、第２角部ｃｎｂ、第３角部ｃｎｃ、第４角部ｃｎｄ）と４つの辺（第１辺ＳＬ１、第２辺ＳＬ２、第３辺ＳＬ３、第４辺ＳＬ４）と、図７の４つの領域（第１領域ＣＨ１、第２領域ＣＨ２、第３領域ＣＨ３，第４領域ＣＨ４）との関係を示す模式図である。

　第２領域ＣＨ２は、第１領域ＣＨ１を中心点（Ｇ）または第３角部ｃｎｃに対して、９０度、右に回転して配置されているので、第１領域ＣＨ１の第２辺ＳＬ２と第２領域ＣＨ１の第３辺ＳＬ３とが重なっている。同様に、第３領域ＣＨ３は、第２領域ＣＨ２を中心点（Ｇ）に対して、９０度、右に回転して配置されているので、第２領域ＣＨ１の第２辺ＳＬ２と第３領域ＣＨ３の第３辺ＳＬ３とが重なっている。

　第４領域ＣＨ４は、第３領域ＣＨ３を中心点（Ｇ）に対して、９０度、右に回転して配置されているので、第３領域ＣＨ１の第２辺ＳＬ２と第４領域ＣＨ３の第３辺ＳＬ３とが重なっている。そして、第４領域ＣＨ１の第２辺ＳＬ２と第１領域ＣＨ３の第３辺ＳＬ３とが重なっている。

　つまり、４つの第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）は、その矩形の１つの辺同士（第２辺ＳＬ２と第３辺ＳＬ３）を隣接する領域（第１領域ＣＨ１と第２領域ＣＨ２、第２領域ＣＨ２と第３領域ＣＨ３，第３領域ＣＨ３と第４領域ＣＨ４、第４領域ＣＨ４と第１領域ＣＨ１）と向かい合わせて配置されている。中心点（Ｇ）は、４つの領域（第１領域ＣＨ１、第２領域ＣＨ２、第３領域ＣＨ３，第４領域ＣＨ４）の第３角部ｃｎｃが隣接している。

　図８に示すように、接地電位（０Ｖ）にされた電流リターン部７０１のコネクタ部に対して当該電流リターン部７０１が配置された各４つの領域５０１の角部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の対角の角部（Ｂ，Ｄ）に位置する給電部６０１のコネクタ部の少なくとも１つについてその電位を負電位（－）にする。本実施の形態では、２つの給電部６０１において正電位（＋）の値にされたコネクタ部の電位の極性を、他の２つの給電部６０１において反転させた負電位（－）の値にする。言い換えると、各々の膜状のヒータ（８０１）が４つの給電経路である給電部（６０１）の各々に接続された少なくとも１箇所（Ａ，Ｂ，Ｃ，または、Ｄ）の電位が当該各々の膜状のヒータ（８０１）が１つの戻り経路（７０１）に接続された箇所（Ｇ）の電位（０Ｖ：接地電位）より低く（負電位（－））される。

　これにより、４つのグリッドのセット（ＳＥＴ１）内において正電位（＋）の値にされた給電部６０１から第１のヒータ膜２０２（ヒータ線８０１：抵抗素子Ｒ１、Ｒ３）を流れて電流リターン部７０１に流れる電流（Ｉ１、Ｉ３）と、電流リターン部７０１から第１のヒータ膜２０２（ヒータ線８０１：抵抗素子Ｒ２、Ｒ４）を流れて負電位（－）の値にされた給電部６０１に流れる電流（Ｉ２、Ｉ４）とが、少なくとも一部は相殺される。これにより、電流リターン部７０１から電源に向けて帰還経路を流れる電流を減らことができる。このことにより、帰還経路の大きさを低減し、試料台１２０の体積の増大を抑制できる。

　次に、４つのグリッドの領域５０１のセット（ＳＥＴ１）内で極性が反転させる給電部（６０１）の数（電流リターン部７０１に対する電位が低い負電位（－）の数）と反転させない給電部（６０１）の数（電流リターン部７０１に対する電位が高い正電位（＋）の数）が等しい場合について、図６、図８を用いて説明を行う。図６、図８において図中の矢印ＡＲＭの向きは電流の流れる向きを示していて、図６において適宜電気抵抗の記号は省略してある。図７，８の例では、４つの領域５０１の集合（ＳＥＴ１）において、電流リターン部７０１に対して高い電位（＋）の給電部６０１の数（２個）は、低い電位（０－）の給電部６０１の数（２個）と同じく２個にされている。

　このような構成では、図５，６に示すグリッド状の各領域５０１に対応するウエハ１０９上の半導体デバイスのダイの領域の処理中の温度の値の分布が、基材１０８の中心点１０８Ｃに対して回転対称性を有する処理の条件において、電流リターン部（７０１）のリターン電流を低減することが可能となる。

　何故なら、ウエハ１０９の処理中の温度の条件が回転対称性を有する場合、ウエハ１０９を加熱して当該温度の分布を実現するために、各々の領域５０１ごとに調節される第１のヒータ膜２０２の発熱量も、同様に回転対称性を有することが必要となると言える。そして、第１のヒータ膜２０２のヒータ線８０１の熱抵抗率が各々の領域５０１の間で等しい、または、等しいとみなせる程度に近似している場合、各領域５０１の第１のヒータ膜２０２に流れる電流にも同様な回転対称性が必要と言える。

　つまり、当該中心（Ｇ）に対して４つのグリッド状の領域５０１の集合（ＳＥＴ１）は回転対称性を有して配置されている。この構成において、給電部６０１の数（正電位（＋）の数）と反転させない給電部６０１の数（負電位（－）の数）が等しいならば、中心点Ｇ（電流リターン部７０１）について、線対称、もしくは点対称な位置に互いに位置するヒータ線８０１に流れる電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）の大きさは等しく、見掛け上、基材１０８に流れる電流は、極性反転しない場合に比べて、半分になることが保証される。

　さらに、基材１０８の表面温度が全面で等しくなるような条件（以下、フラット温度条件という)においては、４つのグリッドのセット（ＳＥＴ１）内で流れる電流は等しくなり、電流リターン部７０１に電流は流れなくなる。

　また、外周縁部１０８Ｐにおいては、電流リターン部７０１が共通するのが３つであるような電極の端のヒータ線８０１においても、フラット温度条件もしくは電極中心付近の温度が高くなるような温度条件においては、ヒータ線８０１の温度がほぼ等しくなる。この時、極性反転しない場合に比べて、電流リターン部７０１のリターン電流は３分の１程度に抑えることができると期待される。

　極性反転を行わない場合、基材１０８に流れる電流はヒータ線８０１の数の増加に伴い増大する。基材１０８に流れる電流の大きさの二乗に比例して、基材１０８にジュール熱が発生し、ウエハ１０９の温度制御に影響がでる。もしくは、基材１０８に多量に流れた電流により、感電時のリスクも予想される。

　図１０および図１１を用いて、給電部６０１およびその下方の絶縁コネクタの構成の詳細を説明する。図１０は、本実施の形態に係る試料台の上面に配置された隣接する複数の領域内のヒータおよび給電部、戻り部の配置を模式的に示す平面図である。なお、図１０には、参考として、図7、図８、図９に示す４つの第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）の参照記号、および、図９に示す第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）との対応関係が例示的に示される。図１０に記載の第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）の辺、角部およびレイアウト配置については、図９の説明が参照できるので、重複する説明は省略する。図１０では、第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）の角部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが突き合わされた箇所が給電部６０１とされている。給電部６０１の下方には、基材１０８の底面に開口を有するヒータ給電孔３０５が設けられており、下部絶縁コネクタ３２２がこのヒータ給電孔３０５に挿入されて取り付けられ、下部絶縁コネクタ３２２を介して第１領域から第４領域（ＣＨ１－ＣＨ４）に配置された複数の膜状のヒータ線８０１に電力が供給されるように構成されている。

　図１０に示すように、本実施の形態の第１のヒータ膜２０２（ヒータ線８０１）は、誘電体膜２０１上、誘電体膜２０３内部に、矩形状の領域のほぼ全域にわたり、所定幅の線状のヒータ線８０１が、矩形の辺に沿って往復して配置されている。第１のヒータ膜２０２が配置される矩形状の領域の４つの角部（図7、図８、図９に示す角部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応する）が突き合わされた箇所は、当該４つの領域の各ヒータ線８０１の一端部が配置され、当該箇所の下方に配置された図示しない給電ピン３２０（図３参照）が、各ヒータ線８０１の一端部と接続された給電部６０１が配置されている。給電部６０１から一端部を通して直流電源３１５からの電力が各ヒータ線８０１に供給される。

　４本の給電ピン３２０は、ヒータ給電孔３０５の上部に配置され円筒形を有した上部絶縁コネクタ３２１の上下方向の中心軸の周りに軸対称に配置されて固定され、上部絶縁コネクタ３２１の下方に突出した各給電ピン３２０の下端部は、円筒形を有した下部絶縁コネクタ３２２が下方からヒータ給電孔３０５内部に挿入された状態で、下部絶縁コネクタ３２２の中心軸周りに軸対称に配置された４つの貫通孔３１８内部に挿入されて端子と接続される。各給電ピン３２０は、貫通孔３１８内の端子を通して、直流電源３１５と電気的に接続される。

　このように、給電部６０１において、各給電ピン３２０は、角を突き合わせて配置される４つの異なる領域内の各ヒータ線８０１の一端部と接続されて直流電力が供給される。これらの４つの領域（第１領域－第４領域：ＣＨ１－ＣＨ４）は各々で内部のヒータ線８０１が属するヒータの集合が異なっており、１つの給電部６０１は貫通孔３１８に給電ピン３２０が挿入された状態で、異なる４つのヒータの集合に電力を供給できる構成を備えている。

　図１１を用いて、本実施の形態に係る試料台１２０の基材１０８の下方の構造について説明する。図１１は、図１に示す実施の形態に係るプラズマ処理装置の試料台の下部の構造の概略を模式的に示す縦断面図である。試料台１２０の下部には、ヒータ膜２０２，２０４への電力の給電経路が配置された空間が配置される。この空間は、処理室１０４に対して気密に封止されて区画され、プラズマ処理装置１００の外部の空間と連通されており、大気圧または略大気圧に維持されている。

　下部絶縁コネクタ３２２の下端部は、内部にヒータ膜２０２用の複数の給電配線１００８を有するフレキシブルプリント配線板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：以下ＦＰＣ）１００２の先端部と接続されている。円筒形を有した各下部絶縁コネクタ３２２の下端の円形の底面と接続されるＦＰＣ１００２は、所定の幅を有して水平方向（図上上下方向）に延在する複数の腕部１２００を備える。複数の腕部１２００のおのおのは、主に、対応する下部絶縁コネクタ３２２の下端部と対応する集合コネクタ１００７との間に設けられ、基材１０８の底面に沿って延在する様に配置されている。フレキシブルプリント配線板１００２は、樹脂製の板状の部材から構成された配線部材と言い換えることができ、内部に直流電源３１５からヒータ膜２０２用の電力が供給される複数の給電配線１００８を有する。したがって、給電コネクタである下部絶縁コネクタ３２２を介して複数の領域である第１領域－第４領域ＣＨ１－ＣＨ４に配置された複数の膜状のヒータ線８０１がフレキシブルプリント配線板１００２の複数の給電配線１００８の各々と電気的に接続される。

　図３で説明した様に、試料台１２０の基材１０８の底面には、複数の貫通孔（例えば、熱伝達性ガス供給孔３０１、リフトピン貫通孔３０２、静電吸着用給電孔３０３、第２のヒータ膜２０４のヒータ給電孔３０４、複数の温度センサＴＳの検出配線が通される貫通孔など）が設けられている。したがって、複数の給電部６０１に設けられた下部絶縁コネクタ３２２への給電配線は、基材１０８の底面に設けられた複数の貫通孔の設置領域を迂回しながら給電配線を設ける必要がある。フレキシブルプリント配線板１００２の複数の腕部１２００は、複数の貫通孔の設置領域を迂回することを容易に可能にするという効果を有する。

　腕部１２００の幅は、上方から見た場合において、例えば、１つの下部絶縁コネクタ３２２の直径よりわずかに小さな幅を有する。対応する１つの腕部１２００の先端部の上面と対応する下部絶縁コネクタ３２２の底面とが接合される。１つの下部絶縁コネクタ３２２は４本の給電ピン３２０が挿入される４つの貫通孔３１８を備えているので、腕部１２００に対応するＦＰＣ１００２の内部に配置された給電配線１００８は４本の給電配線を１つの集合として、４本の給電配線の一方の端部の各先端が４つの貫通孔３１８の各々の内部に配置された給電ピン３２０と係合して接触する各端子と電気的に接続されている。

　複数の腕部１２００の各々の内部に配置される複数の給電配線１００８の他方の端部は、ＦＰＣ１００２の底面に接して中央部に配置された集合コネクタ１００７の内部に配置された複数本の給電線の各々に接続される。集合コネクタ１００７の内部には、各々の上端部が複数の腕部１２００の内部に配置された各給電配線１００８と接続されて上下方向に延在した複数の給電線が集合として１纏まりにされている。複数の給電線の下端部は、集合コネクタ１００７の下部において、これら給電線と直流電源３１５との間を電気的に接続する給電経路３１７と接続されるコネクタ部を構成し、このコネクタ部に給電経路３１７の先端部を構成する別のコネクタが接続される。

　第１のヒータ膜２０２では、矩形状の領域内にほぼ全域にわたり配置されたヒータ線８０１の集合が、試料台１２０の上面の中央側部分において基本的に４つを１つの集合とし、周縁部において２または３つを１つの集合として共通のリターン部７０１を有している(図６参照)。図１０では、矩形の各第１のヒータ膜２０２の４つの領域８０２Ａ～８０２Ｄの角部（Ｃ、Ｄ、Ｂ、Ａ）が突き合わされた箇所に給電部６０１が配置され、給電部６０１の下方に上部絶縁コネクタ３２１、下部絶縁コネクタ３２２および４本の給電ピン３２０が配置されている。複数の第１のヒータ膜２０２の給電部６０１に接続される上部絶縁コネクタ３２１に対して、上部絶縁コネクタ３２１に接続される下部絶縁コネクタ３２２がＦＰＣ１００２の腕部１２００の先端部の上で接続されている。ＦＰＣ１００２の腕部１２００の数は下部絶縁コネクタ３２２の数と同数とされている。また、ＦＰＣ１００２の腕部１２００の数は上部絶縁コネクタ３２１の数と同数とされている。

　なお、図１０に示す領域８０２Ａ（ＣＨ４），８０２Ｂ（ＣＨ３），８０２Ｃ（ＣＨ２），８０２Ｄ（ＣＨ１）および各々の内部に配置されたヒータ線８０１Ａ，８０１Ｂ，８０１Ｃ，８０１Ｄは各々異なるヒータの集合に属している。給電部６０１に接続される上部絶縁コネクタ３２１および接続された下部絶縁コネクタ３２２により基材１０８から絶縁された給電経路は、異なるヒータの集合に接続される。

　ＦＰＣ１００２の腕部１２００は、図示されるように、基材１０８の底面の下方に配置され、その表面に沿って延在している。ＦＰＣ１００２の中央部の下方には、ＦＰＣ１００２の下面に接して所定の高さを有した集合コネクタ１００７が配置されている。集合コネクタ１００７は、給電経路３１７を構成する別のコネクタ（不図示）と接続されることで、下部絶縁コネクタ３２２が上部絶縁コネクタ３２１と接続された状態で、給電部６０１と直流電源３１５とが電気的に接続される。

　また、ＦＰＣ１００２の上方の基材１０８の底面との間および下方に配置された金属等導体製のユニバーサルプレート１００６との間には、絶縁プレート１００３，１００４が配置されている。絶縁プレート１００３，１００４はＦＰＣ１００２を覆っており、基材１０８およびユニバーサルプレート１００６とＦＰＣ１００２および下部絶縁コネクタ３２２との電気的な接触を防いでいる。上部の絶縁プレート１００３には、複数のヒータ給電孔３０５に対応する位置に貫通孔１０１１が配置されている。ＦＰＣ１００２の腕部１２００の先端に接合された下部絶縁コネクタ３２２が、基材１０８の底面に取り付けられた絶縁プレート１００３の底面の下方側から貫通孔１０１１を介してヒータ給電孔３０５内に挿入される。

　絶縁プレート１００３，１００４のそれぞれは円形状を有した板状の部材であって、絶縁プレート１００３，１００４は上下方向に接続可能に構成されている。絶縁プレート１００３，１００４が接続された時、絶縁プレート１００３，１００４の接続部の領域に隙間１００５が形成されるように、絶縁プレート１００３，１００４の対向する各々の表面の少なくとも何れか一方の表面は凹み部を有している。絶縁プレート１００３，１００４が接続された状態で、絶縁プレート１００３，１００４の間に形成された隙間１００５にＦＰＣ１００２および腕部１２００が収納される。下部絶縁コネクタ３２２の高さは、上部絶縁コネクタ３２１と接続された状態で、基材１０８の底面から突出し、その高さが少なくとも上部の絶縁プレート１００３の貫通孔１０１１の上下方向の長さ、すなわちＦＰＣ１００２の厚さより大きなものとなるよう構成されている。

　さらに、下部の絶縁プレート１００４の中央部には貫通孔１０１２が配置されている。絶縁プレート１００３，１００４が接続された状態で、絶縁プレート１００３，１００４の間に挟まれるＦＰＣ１００２の中央部の下面に接続された集合コネクタ１００７が貫通孔１０１２の内部に挿入される。集合コネクタ１００７の下端部は、貫通孔１０１２を通してユニバーサルプレート１００６の下方に突出しても良い。

　絶縁プレート１００４が、ＦＰＣ１００２を絶縁プレート１００３との間に挟んで、ＦＰＣ１００２を下方から覆って、絶縁プレート１００３あるいは基材１０８に取り付けられる。これにより、ＦＰＣ１００２が、ＦＰＣ１００２の上下方向の厚さより僅かに大きな高さを有した隙間１００５の内部で保持される。したがって、ＦＰＣ１００２の上下方向の移動、特に、腕部１２００の先端に接合された下部絶縁コネクタ３２２の上下方向の移動が抑制される。このことで、意図しない下部絶縁コネクタ３２２の給電ピン３２０との係合の破れや接続の破れが低減される。

　さらに、ユニバーサルプレート１００６が備えられている。ユニバーサルプレート１００６は、基材１０８および絶縁プレート１００３，１００４の下方に配置され、ユニバーサルプレート１００６の上面の周縁部が基材１０８の底面の周縁部と接続される円板形状を有した構成とされている。また、ユニバーサルプレート１００６の上部の外周縁部の上端が基材１０８の底面の外周縁部にＯリング等のシール部材を挟んで取り付けられ、処理室１０４の内側の空間が気密に封止される。さらに、ユニバーサルプレート１００６が基材１０８に取り付けられた状態で、ユニバーサルプレート１００６の上面の中央部に、隙間１０１０を形成する円筒形を有する凹み部を備えている。隙間１０１０を形成する円筒形を有する凹み部は、その内側に、基材１０８の底面に取り付けられた絶縁プレート１００３、および、ＦＰＣ１００２を隙間１００５の内で保持した状態の絶縁プレート１００４を収納されるように構成されている。

　ユニバーサルプレート１００６の底面の外周縁部は、試料台１２０の下方に配置され円形を有したプラズマエッチング装置１００の部材との間にＯリング等のシール部材が挟まれて取り付けられており、処理室１０４の内部の空間を気密に封止する。ユニバーサルプレート１００６の底面の中央部には、上方に向けて凹まされた凹み部１００９が配置され、ユニバーサルプレート１００６の底面（凹み部１００９）には、ヒータ膜２０４への給電経路、電極膜２０８への給電経路のコネクタ、基材１０８の局所的な温度を検知する温度センサが取り付けられる。ヒータ膜２０４への給電経路、電極膜２０８への給電経路のコネクタ、基材１０８の局所的な温度を検知する温度センサは、ユニバーサルプレート１００６、絶縁プレート１００３，１００４を貫通して基材１０８の内部に挿入されることになる。ユニバーサルプレート１００６の底面が面する試料台１２０の下方の空間は、大気圧またはこれに近似した圧力にされた空間であり、この空間に連通した隙間１００５やヒータ給電孔３０５の内部も同等の圧力にされている。

　ユニバーサルプレート１００６の上部の中央部には貫通孔１０１３が配置され、ユニバーサルプレート１００６が基材１０８に接続された状態で、ＦＰＣ１００２の中央部の下面に接続された集合コネクタ１００７が貫通孔１０１３の内側に挿入される。集合コネクタ１００７の下端は貫通孔１０１３の下端部から下方に突出しても良い。給電経路３１７を構成する別のコネクタはユニバーサルプレート１００６の凹み部１００９内において集合コネクタ１００７と接続される。

　図１２を用いて、ＦＰＣ１００２の構成例を説明する。図１２は、図１１に示す実施の形態に係るＦＰＣの全体の構成の概略を模式的に示す斜視図である。図１２において、ＦＰＣ１００２の一構成例を示すが、ＦＰＣ１００２の構成は図１２に示されるもののみに限られない。試料台１２０の１つの基材１０８に対して、ＦＰＣ１００２（複数の腕部１２００も含む）および集合コネクタ１００７の１セットが複数のセット、例えば、２セット、３セットあるいは４セットが設けられてもよい。

　基材１０８の底面に設けられた複数の貫通孔（基材１０８に設けられた縦穴構造物、例えば、熱伝達性ガス供給孔３０１、リフトピン貫通孔３０２、静電吸着用給電孔３０３、第２のヒータ膜２０４のヒータ給電孔３０４、複数の温度センサＴＳの検出配線が通される貫通孔など）の設置領域を迂回しながら給電配線を設けるため、また、Ｔ型の給電配線の構造体を回避するため(給電配線に分岐部分を設けない給電配線の構造体）、１つの基材１０８に対して、ＦＰＣ１００２（複数の腕部１２００も含む）および集合コネクタ１００７の１セットを複数のセット設けるのが良い。

　上述のように、ＦＰＣ１００２は、複数の腕部１２００（１２０１～１２０７）を有している（図１２では、一例として、７本の腕部が示されている）。複数の腕部１２０１～１２０７は、ＦＰＣ１００２の底面の中央部とその外周側に向けて延在し、各々が所定の幅を有している。各々の腕部１２０１～１２０７の先端の上面には、円筒形を有した下部絶縁コネクタ３２２が接続されている。本例では、７個の同等の寸法、形状の下部絶縁コネクタ３２２の各々が、各腕部１２０１～１２０７の先端部に接続されている。下部絶縁コネクタ３２２が挿入されるヒータ給電孔３０５、貫通孔１０１１は同じ径および深さを有しおり、下部絶縁コネクタ３２２と接する上部絶縁コネクタ３２１も同等の寸法、形状を有している。

　ＦＰＣ１００２の中央部の下面には集合コネクタ１００７が接続され、集合コネクタ１００７はＦＰＣ１００２の下面から所定の高さを有して下方（図上上方）に突出している。集合コネクタ１００７の下部の内側には凹み部１００９が形成され、凹み部１００９の内部に突出していても良い。

　集合コネクタ１００７の内部の左右方向およびは前後方向に距離をあけて並行して上下方向に配置された複数の端子ＴＴまたは端子ＴＴに接続される配線の上端が、集合コネクタ１００７の上端の上方のＦＰＣ１００２の内部においてＦＰＣ１００２に内蔵された複数の給電配線１００８の各々の端部と接続されている。各腕部１２０１～１２０７の各々の内側に、複数本の給電配線１００８の各々が配置され、給電配線１００８の他方の端部が腕部１２０１～１２０７の端部に接続された下部絶縁コネクタ３２２の複数の貫通孔３１８の内部に収納された端子の各々と電気的に接続されている。

　本実施の形態では、ＦＰＣ１００２は、基材１０８の底面に接続された上部の絶縁プレート１００３を間に挟んで、下部絶縁コネクタ３２２が各々に対応するヒータ給電孔３０５に対して、上下方向の軸を合わせて対応する箇所に形成された貫通孔１０１１を通して内部に挿入される。ＦＰＣ１００２の腕部１２０１～１２０７およびＦＰＣ１００２の中央部は、内部に複数の給電配線１００８を含んで、水平方向（左右方向）の幅は水平方向と交差する垂直方向（上下方向）の厚さよりも十分に大きな寸法を有した板状の形状を有した樹脂製の部材で構成されている。このため、下部絶縁コネクタ３２２が対応するヒータ給電孔３０５に挿入された状態で、下部絶縁コネクタ３２２が接続された小さな厚さ（薄い厚さ）の板状の腕部１２０１～１２０７は絶縁プレート１００３または１００４、あるいは基材１０８の底面に沿って、ＦＰＣ１００２の中央部から延在する。

　一方、ＦＰＣ１００２の少なくとも腕部１２０１～１２０７は、上下方向に相対的に大きな柔軟性を有しあるいは曲げ加工が可能である。これに対して、腕部１２０１～１２０７の何れかに左右方向（水平方向）への曲げ変形が生じた場合、腕部１２０１～１２０７何れかに捻じれが生じて、捻じれ腕部１２０１～１２０７が捲れてしまい、腕部１２０１～１２０７の占有する上下方向の高さが大きくなる、ことが考えられる。

　本実施の形態では、円筒形状を有した下部絶縁コネクタ３２２は、端子を内蔵した複数本の貫通孔３１８（図１１、図１３参照）を備え、さらに、貫通孔３１８は、上下方向の中心軸周りに軸対称に配置されている。このため、下部絶縁コネクタ３２２がヒータ給電孔３０５の内部に挿入されて、上部絶縁コネクタ３２１に保持された給電ピン３２０と接続可能な位置は、中心軸周りに４つ存在する可能性がある。下部絶縁コネクタ３２２がＦＰＣ１００２に正しく電気的に接続されている場合において、ヒータ給電孔３０５の内部で下部絶縁コネクタ３２２が軸周りの誤った位置に給電ピン３２０を挿入された場合には、その下部絶縁コネクタ３２２が先端に接続されたＦＰＣ１００２の腕部１２０１～１２０７が捲れることになり、接続の当否が目視で容易に判定できる。

　図１３は、下部給電コネクタ３２２とＦＰＣ１００２の腕部の先端との接続された構成を詳細に示す。図１３は、図１１に示す実施の形態に係るＦＰＣの腕部の先端部の構成の概略を模式的に示す斜視図である。図１３では、図１２に示す腕部１２０１～１２０７の何れか１つを拡大して示している（ここでは、代表例として、腕部１２０１の先端部の下部絶縁コネクタ３２２が拡大されて示されている）。

　上記の通り、下部絶縁コネクタ３２２には円形の上下面の間を上下方向に貫通する貫通孔３１８が中心軸周りに軸対称に４つ配置され、各々の内部に給電ピン３２０が挿入された際に接続する端子としてのソケット１３０１が圧入されている。また、円筒形の下部絶縁コネクタ３２２の円筒形の外周側壁の下部には、周方向に溝部１３０２が形成されており、ヒータ給電孔３０５の内部で給電ピン３２０が差し込まれて上部絶縁コネクタ３２１に接触した状態で、溝部１３０２を含めた下部絶縁コネクタ３２２の下端部が基材１０８の下方の上部の絶縁プレート１００３の貫通孔１０１１の下端の下方に突出する。この構成により、作業者が溝部１３０２に指または爪の先をかけることで、下部絶縁コネクタ３２２をヒータ給電孔３０５の内部へ挿入する作業、および、下部絶縁コネクタ３２２をヒータ給電孔３０５の内部から脱離する作業が容易に行える。

　図１３では、７本のうちの腕部１２０１の構成が代表例として示されている。他の腕部１２０２－１２０７は、図１３に示す腕部１２０１と同等の構成を備えている。腕部１２０１はフィルム状に形成されたポリイミド等の樹脂製の部材で構成されており、腕部１２０１の内部には、複数本(この例では、４本）の給電配線１００８が、給電配線１００８の長手方向(延在方向に対して左右方向（または、基板１０８の底面に対して水平方向）に所定の距離Ｌ２をあけて、かつ、上下に樹脂製の部材に挟み込まれて配置されている。複数本の給電配線１００８のおのおのの線幅Ｌ１は、十分な耐電流の性能が確保できるように選択されている。複数本の給電配線１００８は、また、十分な耐電流の性能が確保できる線幅Ｌ１（＝Ｌ３＋Ｌ３）となるように、縦方向に積層されて形成されてもよい。各給電配線１００８の一端部８Ａは、半田付けによって各ソケット１３０１に接続されている。

　図１４は、変形例に係るＦＰＣの構成の概略を模式的に示す平面図である。図１４では、試料台１２０の１つの基材１０８に対して、ＦＰＣ１００２（複数の腕部も含む）および集合コネクタ１００７の１セットを３セット設けた場合の基材１０８の裏面の構成例が例示的に示される。図１４に示すように、基材１０８の裏には、ヒータ給電孔３０５に嵌め込まれた複数の下部絶縁コネクタ３２２と、３つの集合コネクタ１００７と、複数のリターン部７０１と、３つのリフトピン貫通孔３０２と、が設けられている。

　複数の下部絶縁コネクタ３２２は、４つの給電ピン３２０が配置された下部絶縁コネクタ３２２（第１の下部絶縁コネクタ３２２：1つの円の中に４つの小円が配置されている）と、２つの給電ピン３２０が配置された下部絶縁コネクタ３２２（第２の下部絶縁コネクタ３２２：1つの円の中に２つの小円が配置されている）とが配置される。第２の下部絶縁コネクタ３２２は、主に、基材１０８の周辺部に配置されている。集合コネクタ１００７と下部絶縁コネクタ３２２との間に配置される複数の太線がＦＰＣ１００２の複数の腕部１２００に対応している。この例では、１つの集合コネクタ１００７は２０本のヒータ線８０１と接続されており、３つの集合コネクタ１００７で、６０領域に設けられた６０本のヒータ線８０１の温度制御が可能に構成されている。

　図１４に示すように、集合コネクタ１００７と下部絶縁コネクタ３２２との間に配置されるＦＰＣ１００２の複数の腕部１２００を示す複数の太線は、基材１０８に設けられたリフトピン貫通孔３０２やリターン部７０１の配置領域を迂回（回避）する様に配置されている。つまり、ＦＰＣ１００２の複数の腕部１２００の平面的なレイアウト配置は、基材１０８の底面に設けられる複数の貫通孔（例えば、熱伝達性ガス供給孔３０１、リフトピン貫通孔３０２、静電吸着用給電孔３０３、第２のヒータ膜２０４のヒータ給電孔３０４、複数の温度センサＴＳの検出配線が通される貫通孔など）の配置領域を迂回（回避）する様に、また、腕部１２００同士が交差しない様に、平面的な配線領域のレイアウト配置が決められている。基材１０８の底面に設けられる複数の貫通孔の面的なレイアウト配置がわかっているので、比較的簡単に、かつ、低コストに、ＦＰＣ１００２の複数の腕部１２００の平面的なレイアウト配置を決定できる。

　これにより、マルチゾーン(第１領域ＣＨ１から第４領域ＣＨ４の1セットが複数セット設けられた基材１０８のゾーン構成）の各ヒータ層（ヒータ線）８０１の電極への給電用配線が、安全、低コスト、かつ、容易に作ることできる。

　本開示は、試料の温度を調節しながらプラズマを用いて試料を処理するプラズマ処理装置に利用可能である。

１０１：真空容器、１０４：処理室、１０８：基材、１０９：ウエハ、１２０：試料台、１４０：誘電体膜、２０２：ヒータ膜２０２、３０５：ヒータ給電孔、３１５：直流電源、３１７：給電経路、３１８：貫通孔、３２０：給電ピン、３２１：上部絶縁コネクタ、３２２：下部絶縁コネクタ、６０１：給電部、７０１：リターン部、８０１：ヒータ、１００２：ＦＰＣ、１００３，１００４：絶縁プレート、１００６：ユニバーサルプレート、１００７：集合コネクタ。

Claims

　真空容器の内部に配置され、その内側に、処理対象のウエハが配置され、プラズマが形成される処理室と、
　前記処理室内に配置され、その上面に前記ウエハが載置される円筒形を有した試料台と、を備え、
　前記試料台は、円板形状を有した基材と、前記基材の上面を覆う誘電体製の膜と、前記誘電体製の膜の内部に配置されたヒータ層と、を有し、
　前記ヒータ層は、矩形形状を有する複数の領域の各々に配置された複数の膜状のヒータを備え、
　前記複数の領域の各々は、前記矩形形状の１つの辺同士を隣接する領域と向かい合わせて配置され、
　前記基材の底部に取り付け及び取り外しされる円筒形を有した給電コネクタを有し、
　前記給電コネクタは前記複数の領域の各々に配置された前記複数の膜状のヒータ各々の一箇所に電気的に接続されて直流電源からの電力を供給するように構成され、
　前記電力が供給される複数の配線を内部に含み、前記給電コネクタの底部に接続された樹脂製の板状の部材から構成された配線部材を含み、
　前記配線部材は、前記基材の底面に沿って延在する腕部を有する、プラズマ処理装置。
　請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
　前記給電コネクタが、前記矩形形状の辺同士を対向させて隣接する前記複数の領域の角部が突き合わされた箇所の下方の前記基材の底面に開口を有する孔に挿入されて取り付けられ、前記給電コネクタを介して前記複数の領域に配置された前記複数の膜状のヒータが前記複数の配線の各々と電気的に接続される、プラズマ処理装置。
　請求項２に記載されたプラズマ処理装置であって、
　前記給電コネクタが、前記孔の内部に挿入された状態で前記複数の膜状のヒータの各々に電気的に接続され、前記孔の中心軸の周りに軸対称に配置された複数のピンと接続される複数の端子を備える、プラズマ処理装置。
　請求項２または３に記載されたプラズマ処理装置であって、
　前記複数の領域は、４つの領域とされ、
　前記給電コネクタが、前記矩形形状の辺同士を対向させて隣接する前記４つの領域の角部が突き合わされた箇所の下方に配置され、前記４つの領域の各々に配置された前記膜状のヒータの各々が前記複数の配線の各々と電気的に接続される、プラズマ処理装置。
　請求項２または３に記載されたプラズマ処理装置であって、
　隣接する前記複数の領域に配置された前記複数の膜状のヒータの各々の端部と電気的に接続され、前記供給された前記電力が前記端部および前記基材を介して前記直流電源に帰還する１つの戻り経路を備える、プラズマ処理装置。