JP5320171B2

JP5320171B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP5320171B2
Application number: JP2009136268A
Authority: JP
Inventors: 八城飯塚; 祐希望月
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-06-05
Also published as: TWI528868B; CN104600006A; JP2010283212A; KR101676334B1; US20100307686A1; TW201117676A; KR20100131354A; CN101908468A

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、処理室内にヒータを設け、基板処理に対する阻害要因を取り除くようにした基板処理装置に関する。

基板処理装置として、例えば半導体製造装置、真空処理装置、成膜処理装置等があげられ、プラズマを用いて基板を処理する基板処理装置として、プラズマ処理装置が広く知られている。プラズマ処理装置は、プラズマを内部で発生させる減圧可能な処理室（チャンバ）を備え、該チャンバ内には、基板としてのウエハを載置する基板載置台（サセプタ）が配置されている。サセプタは、該サセプタの上面に配置された円板状の静電チャック（ＥＳＣ）と、この静電チャック上面の外周縁部に配置された、例えば、シリコンからなるフォーカスリングとを備える。

プラズマ処理装置においては、処理開始前にチャンバ内ガスを排気する排気処理が行われる。すなわち、チャンバ内の壁面や構成部材に吸着した水分、反応生成物等の基板処理阻害成分を予め除去することによって、ウエハにおけるエッチレートの分布形態を均一化させ、これによって面内処理の均一性が向上することが知られている。通常、水分等を加熱して蒸発させ、この蒸発した水分等を排気して除去することが行われている。しかしながら、水分等を加熱するために、チャンバ内に、例えば金属抵抗式のヒータを配置したのでは、チャンバ内で金属が露出することになり、異常放電の原因になってしまう。

そこで、サセプタ内に埋め込み式の伝熱ヒータを設けてフォーカスリング及びその周辺部の温度を制御する基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１５９９３１号公報

しかしながら、基板処理装置は、複数の部品を組合せた構造を有するものであり、各部品相互間の隙間が真空断熱層として作用するために熱伝達性が低くなり、従来の埋め込み式ヒータを設けた基板処理装置では、各構成部材、特にフォーカスリング及びその周辺部を効率よく加熱することができなかった。

本発明の目的は、異常放電を生じることなく且つ各構成部材を効率よく加熱することができる基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、減圧可能な処理室と、該処理室内に設けられた基板載置台と、該基板載置台と対向するように前記処理室の天井部分に設けられたシャワーヘッドと、前記基板載置台の上面外周部に配置されたフォーカスリングとを備える基板処理装置において、前記フォーカスリングとその周辺部材を所定の温度に加熱するために前記フォーカスリングの直下に前記フォーカスリングと接触するように配置された赤外線輻射式のリング状のヒータを備え、前記ヒータは、カーボンワイヤの束からなる赤外線輻射体及び該赤外線輻射体を封入するガラス体からなることを特徴とする。

請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記ヒータは、前記基板載置台を貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されていることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項３記載の基板処理装置は、減圧可能な処理室と、該処理室内に設けられた基板載置台と、該基板載置台と対向するように前記処理室の天井部分に設けられたシャワーヘッドと、前記基板載置台の上面外周部に配置されたフォーカスリングとを備える基板処理装置において、前記フォーカスリングとその周辺部材を所定の温度に加熱するために前記フォーカスリングを空間を隔てて囲むようにその外周部に設けられたヒータを備え、前記ヒータは、カーボンワイヤの束からなる赤外線輻射体及び該赤外線輻射体を封入するガラス体からなることを特徴とする。

請求項４記載の基板処理装置は、請求項３記載の基板処理装置において、前記ヒータは、前記処理室の側壁を貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されていることを特徴とする。

請求項５記載の基板処理装置は、請求項３記載の基板処理装置において、前記処理室は、前記基板載置台及び前記シャワーヘッドとの間の空間と、前記基板載置台の下方の排気空間とを区画する排気プレートを有し、前記ヒータは、前記排気プレートを貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されていることを特徴とする。

請求項６記載の基板処理装置は、請求項３又は５記載の基板処理装置において、前記ヒータは、前記処理室の内壁面に沿って上下方向に移動自在に設けられていることを特徴とする。

請求項７記載の基板処理装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載に基板処理装置において、前記ヒータの前記ガラス体表面において、前記ヒータからの赤外線輻射による加熱を回避する必要がある部材に対向する部分に、赤外線反射膜を塗布したことを特徴とする。

請求項８記載の基板処理装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記赤外線輻射体は、波長１２００ｎｍ付近に発光ピークを有することを特徴とする。

請求項１記載の基板処理装置によれば、フォーカスリングの近傍に配置された赤外線輻射式のリング状のヒータを備え、このヒータは、赤外線輻射体及び該赤外線輻射体が封入されたガラス体からなるので、赤外線輻射体が処理室内で露出することなく、常に絶縁される結果、処理室内にヒータを設けても異常放電が生じるのを防止することができる。また、ヒータは、赤外線を輻射するので、フォーカスリングをはじめとする構成部材を効率よく加熱することができる。また、フォーカスリング及びヒータは直接隣接しているので、フォーカスリングを赤外線輻射加熱だけでなく、直接伝熱加熱することができ、これによってフォーカスリング及び周辺部材をさらに効率よく加熱することができる。更に、赤外線輻射体は、カーボンワイヤの束からなるので、ヒータの構成材料として金属を除外することができ、これによって、異常放電を回避することができる。

請求項２記載の基板処理装置によれば、ヒータは、基板載置台を貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されているので、処理室内で電力供給ラインが露出することによる不都合をなくすことができる。

請求項３記載の基板処理装置によれば、ヒータは、フォーカスリングを、空間を隔てて囲むようにその外周部に設けられているので、フォーカスリング及びその周辺部材を赤外線輻射によって効率よく間接加熱することができる。また、異常放電を生じることもない。また、赤外線輻射体は、カーボンワイヤの束からなるので、ヒータの構成材料として金属を除外することができ、これによって、異常放電を回避することができる。

請求項４記載の基板処理装置によれば、ヒータは、処理室の側壁を貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されているので、処理室内における電力供給ライン配線を極力短くすることができる。

請求項５記載の基板処理装置によれば、処理室は、基板載置台及びシャワーヘッドとの間の空間と、基板載置台の下方の排気空間とを区画する排気プレートを有し、ヒータは、排気プレートを貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されているので、処理室内に電力供給ラインを配置することによる影響を極力小さくすることができる。

請求項６記載の基板処理装置によれば、ヒータは、処理室の内壁面に沿って上下方向に移動自在に設けられているので、必要に応じて移動させることによって、処理室内の加熱したい部分を積極的に赤外線輻射によって間接加熱することができる。

請求項７記載の基板処理装置によれば、ヒータのガラス体表面において、部材に対向する部分に赤外線反射膜を塗布したので、加熱したくない構成部材を当該部分に対向させることにより、当該構成部材への赤外線輻射を回避して加熱を防止することができる。

請求項８記載の基板処理装置によれば、赤外線輻射体は、波長１２００ｎｍ付近に発光ピークを有するので、特定の波長の赤外線輻射によって、各構成部材を効率よく加熱することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。図１における要部を示す拡大図である。ヒータの発光スペクトルの分光分布を示す図である。ヒータの形態を示す説明図であり、図４（Ａ）は、その外観を示す模式図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。３０Ａタイプの供試用ヒータに供給する電流（Ａ）と、経過時間（ｈ）と、到達温度（℃）との関係を示す図である。チャンバ１１内に存在するガスにおける室温（２５℃）における排気時間とチャンバ内分圧との関係を示す図であり、図６（Ａ）は、ＴＭＰを用いて真空排気した場合を示し、図６（Ｂ）は、ＴＭＰとクライオポンプを併用して真空排気した場合を示す。本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の要部の構成を概略的に示す断面図である。本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置の要部の構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。この基板処理装置は基板としての半導体ウエハＷにＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理を施すように構成されている。

図１において、基板処理装置１０は円筒形状の処理室１１を有し、該処理室１１は内部上方に処理空間Ｓを有する。処理空間Ｓには後述するプラズマが発生する。また、処理室１１内には、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を載置する基板載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。処理室１１の内壁面は絶縁性材料からなる側壁部材１３で覆われる。

基板処理装置１０では、処理室１１の内側壁面とサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方のガスを処理室１１の外部へ排出する流路として機能する排気流路１４が形成される。この排気流路１４には、多数の通気穴を有する板状部材である排気プレート１５が配置される、該排気プレート１５は排気流路１４及び処理室１１の下部空間である排気空間ＥＳを仕切る。また、排気空間ＥＳには粗引き排気管１６及び本排気管１７が開口する。粗引き排気管１６にはＤＰ（Dry Pump）（図示省略）が接続され、本排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）（図示省略）が接続される。

粗引き排気管１６、本排気管１７、ＤＰ及びＴＭＰ等は排気装置を構成し、該排気装置は処理空間Ｓのガスを、排気流路１４及び排気空間ＥＳを介して処理室１１の外部へ排出し、処理空間Ｓを高真空状態まで減圧する。

サセプタ１２は、内部に導電性材料、例えば、アルミニウムからなる高周波電力板１８を有し、該高周波電力板１８には第１の高周波電源１９が第１の整合器（Matcher）２０を介して接続されており、該第１の高周波電源１９は第１の高周波電力を高周波電力板１８に印加する。第１の整合器２０は、高周波電力板１８からの高周波電力の反射を低減して第１の高周波電力の高周波電力板１８への供給効率を最大にする。また、高周波電力板１８には第２の高周波電源３２が第２の整合器３３を介して接続されており、該第２の高周波電源３２は、第１の高周波電力とは周波数が異なる第２の高周波電力を高周波電力板１８に印加する。また、第２の整合器３３の機能は第１の整合器２０の機能と同じである。これにより、サセプタ１２は下部高周波電極として機能し、第１及び第２の高周波電力を処理空間Ｓに印加する。なお、サセプタ１２において高周波電力板１８の下方には絶縁性材料、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる基台２１が配されている。

サセプタ１２において、高周波電力板１８の上方には静電チャック２３が配されている。静電チャック２３は直流電源２９が電気的に接続されている電極板２２を内部に有する。サセプタ１２がウエハＷを載置するとき、該ウエハＷは静電チャック２３上に載置される。静電チャック２３上に載置されたウエハＷは、電極板２２に印加された直流電圧に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によって吸着保持される。

サセプタ１２上には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周縁部を囲うように環状のフォーカスリング２４が載置されている。フォーカスリング２４はシリコン（Ｓｉ）、シリカ（ＳｉＯ_２）又は炭化珪素（ＳｉＣ）からなり、処理空間Ｓに露出し、処理空間ＳのプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、ＲＩＥ処理の効率を向上させる。フォーカスリング２４の周りには、フォーカスリング２４の側面を保護する、石英からなる環状のカバーリング２５が配置されている。

フォーカスリング２４の下方には、赤外線輻射式のリング状のヒータ（以下、「ランプヒータ」という。）２６が配置されている。ランプヒータ２６は、カーボンワイヤの束からなる赤外線輻射体をガラス体に封入したものである。ランプヒータ２６の構成・作用については後に詳述する。

サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分には、複数の伝熱ガス供給穴（図示省略）が開口している。これら複数の伝熱ガス供給穴は、伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスをサセプタ１２及びウエハＷの裏面の間隙に供給してウエハＷ及びサセプタ１２の熱伝達効率を改善する。

処理室１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにガス導入用のシャワーヘッド２７が配置されている。シャワーヘッド２７はバッファ室２８が内部に形成された電極板支持体３０と、該電極板支持体３０に釣支される上部電極板３１とを備える。上部電極板３１は導電性材料、例えば、シリコンからなる円板状の部材であり、電極板支持体３０も導電性材料からなる。また、処理室１１の天井部と電極板支持体３０との間には絶縁性材料からなる絶縁リング３０ａが介在する。絶縁リング３０ａは電極板支持体３０を処理室１１の天井部から絶縁する。なお、電極板支持体３０は接地している。

シャワーヘッド２７のバッファ室２８には処理ガス供給部（図示省略）からの処理ガス導入管３４が接続されている。また、シャワーヘッド２７は、バッファ室２８を処理空間Ｓに導通させる複数のガス孔３５を有する。シャワーヘッド２７は、処理ガス導入管３４からバッファ室２８へ供給された処理ガスを、ガス孔３５を経由して処理空間Ｓへ供給する。

基板処理装置１０の処理室１１内では、上述したように、サセプタ１２がサセプタ１２及び上部電極板３１の間の空間である処理空間Ｓに第１及び第２の高周波電力を印加することにより、処理空間Ｓにおいてシャワーヘッド２７から供給された処理ガスを高密度のプラズマにして陽イオンやラジカルを発生させ、発生した陽イオンやラジカルによってウエハＷにＲＩＥ処理を施す。

図２は、図１における要部を示す拡大図である。

図２に示すように、サセプタ１２に載置されたウエハＷの周縁部はフォーカスリング２４の内周縁部に対向しており、フォーカスリング２４の下面は、ランプヒータ２６の上面に当接している。また、ランプヒータ２６は、左右両側にそれぞれ配置される静電チャック２３及び石英製のカバーリング２５並びに下方に配置される石英製の絶縁リング３６と接触し、これらを伝熱加熱によって直接加熱すると共に、クォーツ又はガラス製部材を伝搬する輻射熱によって周辺の構成部材を間接加熱する。

ここで、ランプヒータ２６としては、例えばコバレントマテリアル社のＥＳリングＨＴが好適に用いられる。ＥＳリングＨＴ（以下、「ランプヒータ」という。）は赤外線発光式のヒータであって、通常、波長１２００ｎｍ付近に発光ピークを有する。

図３は、ランプヒータ２６の発光スペクトルの分光分布を示す図である。図３において、ランプヒータは波長１２００ｎｍ付近に発光ピークを有し、特に、ヒータ温度が１０００℃以上の場合に、その特徴が顕著に現れている。

図４は、ランプヒータ２６の形態を示す説明図であり、図４（Ａ）は、その外観を示す模式図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図４（Ａ）において、ランプヒータ２６は、フォーカスリング２４と同様のリング状を呈しており、リング状に成形されたカーボンワイヤの束からなる赤外線輻射体２６ａと、該赤外線輻射体２６ａを封入する石英製リング２６ｂ（図４（Ｂ）参照）とから主として構成されており、赤外線輻射体２６ａと外部電源（図示省略）とを接続する電力供給ライン２６ｃを備えている。カーボンワイヤは、例えば７μｍ／Ｐであり、例えばこのカーボンワイヤを３０００本束ねた束を１０束重ねて赤外線輻射体２６ａが構成される。なお、石英製リング２６ｂは、輻射熱を吸収しない表面状態を有する。

赤外線輻射体２６ａの断面は、図４（Ｂ）に示したように、例えば矩形であり、石英製リング２６ｂの断面も矩形であることが好ましい。これによって、フォーカスリング２４をはじめとする隣接部材と面接触するようになり、輻射加熱だけでなく接触面を介した伝熱加熱が有効になる。電力供給ライン２６ｃは、例えば基板載置台を構成する静電チャック２３を貫通して赤外線輻射体２６ａと外部電源（図示しない）とを接続する。なお、ランプヒータ２６の赤外線輻射体２６ａ及び石英製リング２６ｂの断面形状は矩形に限定されるものではなく、例えば円形であってもよい。

ランプヒータ２６は、主として輻射加熱方式によって被加熱部材を間接加熱するヒータであり、例えば２００ｍｍ離れた部材表面でも、７００℃程度まで加熱することができる。ランプヒータ２６の昇温時間は、通常の金属抵抗ヒータよりも速く、例えば３０Ａタイプの供試用ヒータに、７〜１６Ａの電流を段階的に供給した場合、それぞれ短時間で所定温度に到達し、その後、到達温度を安定に維持する。

図５は、３０Ａタイプの供試用ヒータに供給する電流（Ａ）と、経過時間（ｈ）と、到達温度（℃）との関係を示す図である。なお、図５において、ランプヒータの温度は、サーモビュアで測定したものであり、赤外線輻射体２６ａ内に熱電対を挿入し、この熱電対による計測温度が安定した時点で、サーモビュアによる検出温度、電流・電圧値等を測定したものである。

図５において、供給電流を７Ａ，１０Ａ，１３Ａ，及び１６Ａで変化させた。７Ａの電流を供給した場合、１５分程度でヒータ温度が安定して２１０℃を示した。その後、電流値を１０Ａ，１３Ａ及び１６Ａと増大させたが、ヒータ温度は、電流値の切り替えとほぼ同時に、それぞれ２６０℃、３２０℃、３６０℃に上昇し、その後、それぞれ到達温度を安定に維持した。これによって、ランプヒータ２６は制御応答性に優れていることが分かる。なお、サーモビュアによる検出温度は、熱電対による検出温度と対応しており、検出値は、信頼できるものであることが分かる。

なお、ランプヒータ２６は、金属抵抗ヒータ等に比べて消費電力も少なく経済的にも有利である。また、ランプヒータ２６は、輻射加熱を主体とするものであり、例えばハロゲンランプのように、表面に水分等が付着して曇ることによって発熱が停止するという問題が発生することもない。

次に、このようなランプヒータ２６を備えた図１の基板処理装置の動作を説明する。

図１の基板処理装置において、被処理ウエハＷをチャンバ１１内に収容する前に、ランプヒータ２６に通電してフォーカスリング２４及びその周辺部材を、例えば２００℃に加熱すると共にチャンバ１１内を排気処理したところ、排気処理開始後、約１時間で、チャンバ１１内の水分がほぼ完全に離脱、排気された。

図６は、チャンバ１１内に存在するガスにおける室温（２５℃）における排気時間とチャンバ内分圧との関係を示す図であり、図６（Ａ）は、主ポンプＴＭＰを用いて真空排気した場合を示し、図６（Ｂ）は、主ポンプＴＭＰとクライオポンプ（Cryo pump）（１１０−１４０Ｋ）を併用して真空排気した場合を示す。図６（Ａ）において、プラズマ処理に悪影響を及ぼすと考えられる水分は、排気開始後約１時間でその分圧が１×１０^−３Ｐａ程度まで低下しているが、図６（Ｂ）のように、クライオポンプを併用したときのチャンバ１１内の水分分圧はさらに低下して１×１０^−４Ｐａ以下になっている。このことから、クライオポンプを適用しない場合は、構成部材から水分が十分に脱離してチャンバ１１の外部に排気されていないことが分かる。また、クライオポンプの併用は有効であるものの、排気を中断すると部品表面に吸着した水分に起因してチャンバ１１内の水分分圧は、図６（Ａ）の状態に近づいてしまう。この結果から、チャンバ１１内の水分分圧を効果的に低減するためには、本実施の形態のように、部品表面を水の沸点以上に加熱して水分の放出を加速させる必要があると考えられる。

チャンバ１１内の水分を排気処理した後、チャンバ１１の内部圧力を、例えば１×１０Ｐａ（７５ｍＴｏｒｒ）に設定し、被処理ウエハＷをチャンバ１１内に搬入し、サセプタ１２上に載置した。その後、シャワーヘッド２７から処理ガスとして、例えばＣＦ系又はＣＨ系ガスを流量１０〜１００ｓｃｃｍで、Ａｒ及びＯ_２ガスを流量２００〜１０００ｓｃｃｍでチャンバ１１内へ供給すると共に、サセプタ１２の高周波電力板１８に励起用電力として２００〜５００Ｗ、バイアス電力として２０００〜４０００Ｗを印加し、シャワーヘッド２７に０〜−３００Ｖの直流電圧を印加した。このとき、処理ガスが処理空間Ｓに印加された高周波電力によって励起されてプラズマになってイオンやラジカルが発生し、これらイオンやラジカルによってウエハＷにプラズマ処理を施した。

本実施の形態によれば、フォーカスリング２４の近傍、例えば下部に、赤外線輻射式のリング状のランプヒータ２６を配置したので、フォーカスリングをはじめとするチャンバ内構成部材を伝熱又は輻射によって効率よく加熱することができる。従って、フォーカスリングをはじめとする構成部材温度が安定するので、プラズマ処理が安定する。また、ランプヒータ２６と各構成部材相互間に隙間があっても、赤外線輻射が届く範囲内であれば良好に加熱することができるので、従来必要であった部材相互間の伝熱シートも不要になる。また、ランプヒータは、金属部材を排除したものであり、チャンバ１１内に配置しても異常放電を発生することはない。

本実施の形態によれば、ランプヒータ２６を断面矩形としたので、フォーカスリング２４をはじめとする周辺の構成部材との当接面が平面となる。従って、赤外線輻射加熱に加え、当接平面を介して各構成部材を伝熱加熱することができ、熱効率が向上する。

本実施の形態によれば、チャンバ１１内の各構成部材を効率よく加熱することができるので、処理開始前の排気処理において、水分分圧を極力低減することができる。従って、従来、水分分圧を所望値以下に抑えるために、数１０〜数百枚必要であったダミーウエハを数枚〜十数枚程度まで減少させることができる。また、チャンバ内の構成部材は、例えばガラスからなる消耗品が多く、定期的に新品に交換されるので、交換部材に付着した水分がチャンバ１１内に持ち込まれるが、処理開始前に予め、加熱、排気処理を行うことにより、チャンバ１１内に存在する既存の水分だけでなく、交換部材に伴って導入された水分をも比較的単時間にチャンバの外部に排出することができるので、その後の処理が安定する。

本実施の形態において、ランプヒータ２６は、基板載置台１２を構成する静電チャック２３を貫通する電力供給ライン２６ｃを介して外部電源に接続されている。これによって、処理室１１内に電力供給ライン２６ｃが露出することによる不都合をなくすることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図７において、図１の基板処理装置と同様の構成は同様に作用するので、同じ符号を付して説明を省略する。この基板処理装置が図１の基板処理装置と異なるところは、ランプヒータ２６に代えて、サセプタ１２におけるフォーカスリング２４を、所定の空間を隔てて囲むようにその外周部に設けられたランプヒータ４６を有する点である。

ランプヒータ４６は、処理室１１の側壁を貫通する電力供給ライン４６ｃを介して外部電源（図示省略）に接続されている。このとき、電力供給ライン４６ｃをチャンバ１１のサービスポートを介して外部電源に接続するようにしてもよい。また、チャンバ１１の側壁の電力供給ライン４６ｃの貫通部外側にベローズ構造を設けて、チャンバ１１の側壁と電力供給ライン４６ｃとの熱膨張差を吸収するようにしてもよい。なお、電力供給ライン４６ｃを、排気プレート１５を貫通するように下方に向けて延設し、この電力供給ライン４６ｃによって、発熱体４６ａと外部電力とを接続するようにしてもよい。これによって、処理室１１内に電力供給ライン４６ｃを配置することによる影響がより小さくなる。

本実施の形態によれば、フォーカスリング２４を、空間を隔てて囲むようにその外周部にリング状のランプヒータ４６を設けたので、該ランプヒータ４６によってフォーカスリング２４及びその周辺部材を効率よく間接加熱することができる。従って、フォーカスリング２４、その周辺部材、及びチャンバ内壁面等の温度を安定に加熱することができ、これによって、プラズマ密度が安定し、基板の面内均一性も向上する。

また、本実施の形態によれば、チャンバ１１内にランプヒータ４６を設けたので、処理開始前に予めランプヒータ４６によってチャンバ内を加熱して水分、反応生成物をはじめとする基板処理阻害成分を蒸発、離脱、排気させる排気処理に要する時間を短縮することができる。従って、ダミーウエハの必要枚数を極力少なくすることもできる。また、ランプヒータ４６の赤外線輻射体４６ａは、カーボンワイヤの束からなると共に、石英製ガラス体４６ｂによって覆われているので、チャンバ１１内に金属部材が露出することによる異常放電を生じることもない。

基板処理装置は、数多くの部材を組み合わせることによって構成されており、部材相互間が真空断熱部として作用する虞があるが、本実施の形態によれば、ランプヒータ４６による赤外線輻射によって、離れた位置にある構成部材であっても間接的に加熱することができるので、チャンバ内を効率よく加熱して安定な基板処理を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、ランプヒータ４６は、処理室１１の側壁を貫通する電力供給ライン４６ｃを介して外部電源に接続されているので、処理室内の電力供給ラインを極力短くすることができる。

本実施の形態において、赤外線輻射による加熱を回避する必要がある部材、例えば基板及び基板載置台に対向するランプヒータ４６のガラス体４６ｂ表面に、赤外線反射膜を塗布し、加熱回避部材における加熱を回避することができる。赤外線反射膜としては、例えば、オプトライン社のホットミラー、コールドミラー、ハーフミラー等が挙げられる。これらの赤外線反射膜は、例えば光を通すが、熱を遮断する性質を有するものであり、プラズマ処理に対して悪影響を及ぼすことはない。

本実施の形態において、ランプヒータ４６は、図示省略した支持部材、例えば石英製柱によって排気バッフル板又はチャンバに支持、固定されている。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図８は、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。図８において、図１及び図７の基板処理装置と同様の構成は同様に作用するので、同じ符号を付して説明を省略する。この基板処理装置が図７の基板処理装置と異なるところは、ランプヒータ４６に代えて、チャンバ１１の側壁面に沿って上下方向に移動自在に構成したランプヒータ５６を設けた点である。

図８において、ランプヒータ５６は、処理空間Ｓと排気空間ＥＳとを区画する排気プレート１５を貫通する電力供給ライン５６ｃを介して外部電源（図示しない）に接続されている。なお、チャンバ１１の外部には、電力供給ライン５６ｃの上下方向に沿った移動を吸収するベローズ（図示省略）を設けることが好ましい。

本実施の形態によれば、ランプヒータ５６をチャンバ１１の側壁に沿って上下方向に移動自在に設けたので、特に、ウエハＷにプラズマ処理を施す処理中は、ランプヒータ５６をフォーカスリング２４の近傍に固定してフォーカスリング２４及びその周辺部材を加熱することによって処理安定性を確保し、処理後は、例えば下方へ移動させて待機させるか、又は排気処理に伴ってランプヒータ５６をシャワーヘッド２７の近傍と排気プレート１５との間で上下動させ、これによってチャンバ内を均一に加熱して、基板処理阻害成分を効率よく排除させることもできる。

本実施の形態において、ランプヒータ５６の支持、昇降装置としては、例えば、公知の基板搬送用昇降機（ウエハリフター）が好適に適用される。昇降機駆動部は、通常、チャンバ１１の外側に設けられる。

第２及び第３の本実施の形態において、第１の実施の形態におけるランプヒータ２６を併用することもできる。これによって、各ランプヒータの相乗効果によって、チャンバ１１内を効率よく加熱することができる。

上述した各実施の形態において、プラズマ処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）を含むＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

１０基板処理装置
１１処理室
１２サセプタ（基板載置台）
１３静電チャック
１８高周波電力板
１９第１の高周波電源
２３静電チャック
２４フォーカスリング
２６ランプヒータ
２７シャワーヘッド

Claims

減圧可能な処理室と、該処理室内に設けられた基板載置台と、該基板載置台と対向するように前記処理室の天井部分に設けられたシャワーヘッドと、前記基板載置台の上面外周部に配置されたフォーカスリングとを備える基板処理装置において、
前記フォーカスリングとその周辺部材を所定の温度に加熱するために前記フォーカスリングの直下に前記フォーカスリングと接触するように配置された赤外線輻射式のリング状のヒータを備え、前記ヒータは、カーボンワイヤの束からなる赤外線輻射体及び該赤外線輻射体を封入するガラス体からなることを特徴とする基板処理装置。
前記ヒータは、前記基板載置台を貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
減圧可能な処理室と、該処理室内に設けられた基板載置台と、該基板載置台と対向するように前記処理室の天井部分に設けられたシャワーヘッドと、前記基板載置台の上面外周部に配置されたフォーカスリングとを備える基板処理装置において、
前記フォーカスリングとその周辺部材を所定の温度に加熱するために前記フォーカスリングを空間を隔てて囲むようにその外周部に設けられたヒータを備え、前記ヒータは、カーボンワイヤの束からなる赤外線輻射体及び該赤外線輻射体を封入するガラス体からなることを特徴とする基板処理装置。
前記ヒータは、前記処理室の側壁を貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されていることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
前記処理室は、前記基板載置台及び前記シャワーヘッドとの間の空間と、前記基板載置台の下方の排気空間とを区画する排気プレートを有し、前記ヒータは、前記排気プレートを貫通する電力供給ラインを介して外部電源に接続されていることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
前記ヒータは、前記処理室の内壁面に沿って上下方向に移動自在に設けられていることを特徴とする請求項３又は５記載の基板処理装置。
前記ヒータの前記ガラス体表面において、前記ヒータからの赤外線輻射による加熱を回避する必要がある部材に対向する部分に、赤外線反射膜を塗布したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
前記赤外線輻射体は、波長１２００ｎｍ付近に発光ピークを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板処理装置。