(57)【要約】      （修正有）【課題】処理容器の温度上昇を抑制する。【解決手段】下側容器１２と上側容器１３とで処理室１４を形成した処理容器１１と、処理室１４内に設置されてウエハ１を保持するサセプタ２１と、サセプタ２１上のウエハ１を加熱するヒータ４１と、反応ガスをウエハ１に向けて供給するシャワーヘッド２６と、反応ガスを励起させる筒状電極１５と、磁界を形成する筒状磁石１９とを備えているＭＭＴ装置において、下側容器１２の内側表面にリフレクタ４２を設置する。ヒータおよびウエハから照射して来る赤外線や遠赤外線等の熱線をリフレクタによって反射することにより、下側容器の温度上昇を抑制できる。【選択図】図１
2010080706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を保持するサセプタと、
前記サセプタ内に収容されて基板を加熱するヒータと、
前記処理室内壁面に設置されたリフレクタと、を有し、
前記リフレクタは、石英からなるベースと、該ベースに形成された反射膜と、石英からなり、前記ベースに前記反射膜を密閉するように被着されたカバーと、を備えている、
基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、半導体素子を含む半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化や窒化等の拡散処理を施したり薄膜を形成したりエッチングしたりする基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハに酸化や窒化等の拡散処理を施したり薄膜を形成したりエッチングしたりする基板処理装置は、処理室を形成する処理容器と、処理室内に設置されてウエハを保持するサセプタと、サセプタに内蔵されてウエハを加熱するヒータと、処理ガスをウエハに向けてシャワー状に供給するシャワーヘッドと、を備えている。
そして、サセプタの上に載置したウエハをヒータによって所定の温度にまで加熱するとともに、処理室内を所定の圧力に維持しつつ、処理ガスをウエハにシャワーヘッドによってシャワー状に供給することにより、ウエハに所望の処理が施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の基板処理装置においては、処理温度時にはヒータによる加熱等によって、処理容器が高温状態になってしまうために、処理室内面等の不要な部分に成膜したり、不用意にヒータの消費電力が大きくなったりするという問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、処理容器内の温度上昇を低減することができるとともに、ヒータの消費電力を低減することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を保持するサセプタと、
前記サセプタ内に収容されて基板を加熱するヒータと、
前記処理室内壁面に設置されたリフレクタと、を有し、
前記リフレクタは、石英からなるベースと、該ベースに形成された反射膜と、石英からなり、前記ベースに前記反射膜を密閉するように被着されたカバーと、を備えている、
基板処理装置。
（２）前記リフレクタの表面は、膜剥離防止可能な程度の粗度に形成されていることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記リフレクタは、交換可能であることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（４）前記リフレクタの放射率は、０．１以下であることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（５）前記反射膜の金属は、アルミニウム、白金、モリブデンのいずれかであることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
【発明の効果】
【０００６】
前記基板処理装置によれば、処理室内壁面にリフレクタを設置することにより処理容器の温度上昇を低減することができるとともに、リフレクタにより反射された熱は、基板を加熱する時に利用することができるため、ヒータの消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００８】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、図１に示されているように、ＭＭＴ（Modified Magnetron Typed）装置として構成されている。
ＭＭＴ装置は、電界と磁界とによって高密度プラズマを生成可能な変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いてウエハをプラズマ処理する基板処理装置である。
【０００９】
図１に示されたＭＭＴ装置１０は処理容器１１を備えている。処理容器１１は下側容器１２と上側容器１３とによって形成されており、処理室１４を形成している。
下側容器１２はアルミニウムが使用されて碗形状に形成されており、上側容器１３は石英が使用されてドーム形状に形成されている。上側容器１３は下側容器１２の上に被せられている。
【００１０】
処理容器１１の上側容器１３の外周には、反応ガスを励起させる放電手段としての筒状電極１５が設置されており、筒状電極１５は処理室１４内のプラズマ生成領域１６を囲んでいる。筒状電極１５は筒状、例えば円筒状に形成されている。
筒状電極１５には高周波電力を印加する高周波電源１７が、インピーダンスの整合を行う整合器１８を介して接続されている。
【００１１】
筒状電極１５の外側表面には磁界形成手段としての筒状磁石１９が上下で一対、筒状電極１５の上端部および下端部の近傍にそれぞれ設置されている。
筒状磁石１９は筒状、例えば円筒状の永久磁石によって構成されている。
上下の筒状磁石１９、１９は、処理室１４の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石１９、１９の磁極の向きが逆向きに設定されている。
したがって、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極１５の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。
【００１２】
筒状電極１５および筒状磁石１９の周囲には、筒状電極１５および筒状磁石１９によって形成された電界や磁界を遮蔽する遮蔽板２０が設けられている。
遮蔽板２０は筒状電極１５および筒状磁石１９によって形成された電界や磁界が外部環境や他の基板処理装置等の装置に悪影響を及ぼすのを防止する。
【００１３】
処理室１４の底側中央には、基板であるウエハ１を保持するための基板保持具（基板保持手段）としてのサセプタ２１が配置されており、サセプタ２１の内部には加熱機構（加熱手段）としてのヒータ４１が埋め込まれている。すなわち、サセプタ２１はウエハ１を保持するとともに、加熱することができるように構成されている。
ヒータ４１は電力が印加されることにより、ウエハ１を５００℃程度にまで加熱することができるように構成されている。
サセプタ２１は、例えば、石英や窒化アルミニウムやセラミックス等の非金属材料によって形成されている。このような非金属材料によってサセプタ２１を形成することにより、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減することができる。
【００１４】
さらに、サセプタ２１の内部には、インピーダンスを変化させるためのインピーダンス用電極（図示せず）が装備されており、インピーダンス用電極がインピーダンス可変機構２２を介して接地されている。
インピーダンス可変機構２２はコイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、インピーダンス用電極およびサセプタ２１を介してウエハ１の電位を制御することができるようになっている。
【００１５】
サセプタ２１は下側容器１２と絶縁されており、サセプタ２１を昇降させるサセプタ昇降機構（昇降手段）２３が設けられている。
サセプタ２１には貫通孔２１ａが設けられており、下側容器１２の底面上にはウエハ１を突上げるためのウエハ突上げピン２４が少なくとも３箇所に設けられている。
そして、貫通孔２１ａおよびウエハ突上げピン２４は、サセプタ昇降機構２３によってサセプタ２１が下降させられた時には、ウエハ突上げピン２４がサセプタ２１と非接触な状態で貫通孔２１ａを突き抜けるような位置関係となるように配置されている。
【００１６】
下側容器１２の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２５が設けられている。
ゲートバルブ２５が開いている時には、図示しない搬送機構（搬送手段）により処理室１４に対してウエハ１を搬入または搬出することができ、また、ゲートバルブ２５が閉まっている時には、処理室１４を気密に閉じることができる。
【００１７】
処理室１４の上部にはシャワーヘッド２６が設けられている。シャワーヘッド２６はキャップ状の蓋体２７とガス導入口２８とバッファ室２９と開口３０と遮蔽プレート３１とガス吹出口３２とを備えている。バッファ室２９はガス導入口２８より導入されたガスを分散するための分散空間を構成している。
【００１８】
ガス導入口２８にはガスを供給するガス供給管３３が接続されており、ガス供給管３３は開閉弁であるバルブ３４および流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ３５を介して反応ガスのガスボンベ（図示せず）に接続されている。
【００１９】
下側容器１２の側壁にはガスを排気するガス排気口３６が設けられており、ガス排気口３６にはガスを排気するガス排気管３７が接続されている。ガス排気管３７は圧力調整器であるＡＰＣ３８、開閉弁であるバルブ３９を介して排気装置である真空ポンプ４０に接続されている。
ガス排気口３６は、シャワーヘッド２６から処理室１４に供給された反応ガスが基板処理後にサセプタ２１の周囲から処理室１４の底方向へ流れるように、設定されている。
【００２０】
下側容器１２の処理室１４内壁面にはリフレクタ４２が交換可能に設置されている。
図２（ｄ）に示されているように、リフレクタ４２は、石英からなるベース４３と、ベース４３に形成された金属からなる反射膜４４と、ベース４３に反射膜４４を密閉するように被着されたカバー４５とを備えており、図２に示されているように、製作される。
図２（ａ）に示されているように、ベース４３は石英が使用されて、下側容器１２の処理室１４内壁面の形状に倣う円形皿形状に形成されている。
図２（ｂ）に示されているように、ベース４３の内壁面には金属からなる反射膜４４が蒸着によって全面にわたって形成される。反射膜４４の金属は、アルミニウム、白金、モリブデンのいずれかである。アルミニウムが最も安価で蒸着し易いので、望ましい。
図２（ｃ）に示されているように、ベース４３にはカバー４５が反射膜４４を密閉するように被着される。カバー４５は石英が使用されて、ベース４３内壁面の形状に倣う円形皿形状に形成されており、ベース４３内壁面内に嵌入される。
図２（ｄ）に示されているように、ベース４３の上端外周辺とカバー４５の鍔部外周辺とに溶接部４６が形成される。
以上のようにして製作されたリフレクタ４２は反射膜４４をベース４３、カバー４５および溶接部４６によって所謂ガラス封止（気密封止）した状態になっている。
図示は省略するするが、リフレクタ４２の表面は、万一、リフレクタ４２に形成された膜が剥離するのを防止し得るように膜剥離防止可能な程度の粗度に形成されている。
ベース４３、反射膜４４およびカバー４５は、リフレクタ４２の放射率が０．１以下になるように設計されている。つまり、リフレクタの放射率は小さい方が好ましく、言い換えると反射率はより大きい方が好ましい。
【００２１】
ＭＭＴ装置１０は制御部（制御手段）としてのコントローラ５０を備えている。
コントローラ５０はＡＰＣ３８、バルブ３９、真空ポンプ４０を信号線Ａを通じて制御するように構成されている。
コントローラ５０はサセプタ昇降機構２３を信号線Ｂを通じて制御するように構成されている。
コントローラ５０はゲートバルブ２５を信号線Ｃを通じて制御するように構成されている。
コントローラ５０は整合器１８、高周波電源１７を信号線Ｄを通じて制御するように構成されている。
コントローラ５０は、バルブ３４、マスフローコントローラ３５を信号線Ｅを通じて制御するように構成されている。
さらに、コントローラ５０はサセプタに埋め込まれたヒータ４１やインピーダンス可変機構２２を、図示しない信号線を通じて制御するよう構成されている。
【００２２】
次に、前記構成に係るＭＭＴ装置１０を用いて、半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ表面またはウエハ上に形成された下地膜表面に対して、所定のプラズマ処理を施す方法を説明する。
なお、以下の説明において、ＭＭＴ装置１０を構成する各部の動作はコントローラ５０によって制御される。
【００２３】
ウエハ１は処理室１４の外部からウエハを搬送する図中省略の搬送機構によって処理室１４に搬入され、サセプタ２１の上に移載される。
この搬送動作の詳細は、次の通りである。
サセプタ２１がウエハ搬送位置まで下降すると、ウエハ突上げピン２４の先端がサセプタ２１の貫通孔２１ａを通過する。これにより、サセプタ２１の表面よりも所定の高さ分だけ、突き上げピン２４が突き出された状態となる。
次に、下側容器１２に設けられたゲートバルブ２５が開かれ、図中省略の搬送機構によってウエハ１をウエハ突上げピン２４の先端に移載する。
搬送機構が処理室１４の外へ退避すると、ゲートバルブ２５が閉じられる。
サセプタ２１がサセプタ昇降機構２３によって上昇されると、サセプタ２１の上面にウエハ１が移載される。
その後に、サセプタ２１はサセプタ昇降機構２３によって、ウエハ１を処理する位置まで上昇される。
【００２４】
サセプタ２１に内蔵されたヒータ４１は予め加熱されており、サセプタ２１に移載されたウエハ１を室温（２５℃）〜５００℃の範囲内の所定の温度に加熱する。
処理室１４内の圧力は０．１〜１００Ｐａの範囲内の所定の圧力に、真空ポンプ４０およびＡＰＣ３８によって維持される。
【００２５】
ウエハ１の温度が所定の処理温度（例えば、４００℃）に達し、安定すると、所定の反応ガスＧがガス導入口２８から遮蔽プレート３１のガス吹出口３２を介して処理室１４に配置されたウエハ１の上面（処理面）に向けて導入される。
【００２６】
他方、高周波電力が筒状電極１５に高周波電源１７から整合器１８を介して印加される。印加する電力は１５０〜２００Ｗの範囲内の所定の出力値を投入する。このとき、インピーダンス可変機構２２は予め所望のインピーダンス値となるように制御しておく。
筒状磁石１９、１９の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ１の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域１６に高密度プラズマが生成される。
処理室１４内へ導入された反応ガスＧはプラズマ生成領域１６において乖離し、活性化粒子を生成し、ウエハ１に所定のプラズマ処理を施す。
【００２７】
予め設定された処理時間が経過すると、バルブ３４が閉じられてガス吹出口３２からの水素ガスおよび酸素ガスの供給が停止されるとともに、筒状電極１５への高周波電力の印加が停止される。
【００２８】
次いで、処理室１４内の圧力が搬送機構の設置室である真空搬送室（図示せず）と同圧化された後に、処理済みのウエハ１は前述したウエハ搬入時と逆の手順で処理室１４外へ搬送される。
【００２９】
ところで、ウエハ１を輻射および熱伝導によって加熱したヒータ４１の熱（熱線）の一部は、アルミニウムによって形成された下側容器１２を加熱するために、下側容器１２の温度が上昇してしまう。
下側容器１２の温度が上昇すると、下側容器１２内壁面への成膜が起こってしまう。
他方、ヒータ４１は下側容器１２の加熱のための余分なエネルギーを浪費してしまう。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、下側容器１２の内側表面にリフレクタ４２を設置することにより、ヒータ４１およびウエハ１から下側容器１２に照射して来た赤外線や遠赤外線等の熱線をリフレクタ４２によって反射させて、これらの赤外線や遠赤外線等の熱線が下側容器１２の温度を上昇させるのを防止している。
【００３１】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
（１）下側容器の内側表面にリフレクタを設置することにより、ヒータおよびウエハから照射して来る赤外線や遠赤外線等の熱線をリフレクタによって反射させ、これらによって下側容器の温度が上昇されるのを防止することができるので、下側容器の内壁面に成膜されるのを防止することができ、その結果、下側容器内壁面の堆積膜剥離によるパーティクルの発生を未然に防止することができる。
【００３２】
（２）下側容器の内側表面にリフレクタを設置することにより、ヒータおよびウエハから照射して来る赤外線や遠赤外線等の熱線をリフレクタによって反射させて、ウエハに戻して加熱に使用することができるので、ウエハの加熱効率が向上し、ヒータの消費電力を低減することができる。
下側容器の内側表面に設置されたリフレクタは、アルミニウム製の反射膜４４を石英製のベース４３およびカバー４５で覆うことにより、処理室内に供給されたクリーニングガスや、金属等の汚染を防止することができる。
【００３３】
（３）リフレクタを下側容器に交換可能に設置することにより、ＭＭＴ装置のメンテナンス性能を向上させることができる。
【００３４】
（４）リフレクタの表面を膜剥離防止可能な粗度に形成することにより、万一、リフレクタに形成された膜が剥離するのを防止することができるので、パーティクルの発生をより一層確実に防止することができる。
【００３５】
（５）リフレクタの放射率を０．１以下に設定することにより、反射率を大きくすることができるので、赤外線や遠赤外線等の熱線をリフレクタによって効果的に反射させることができる。
【００３６】
（６）反射膜をアルミニウムによって形成することにより、反射効果の高いリフレクタを安価かつ簡単に製作することができる。
【００３７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３８】
リフレクタは、下側容器の内側表面全体に設置するに限らず、処理容器の温度上昇が不要な部分に設置することができる。
【００３９】
前記実施形態においては、ＭＭＴ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、枚葉式コールドウオール型ＣＶＤ装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態であるＭＭＴ装置を示す縦面断面図である。
【図２】リフレクタの製作方法を示す各縦面断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ウエハ、
１０…ＭＭＴ装置（基板処理装置）、１１…処理容器、１２…下側容器、１３…上側容器、１４…処理室、
１５…筒状電極（放電手段）、１６…プラズマ生成領域、１７…高周波電源、１８…整合器、１９…筒状磁石（磁界形成手段）、２０…遮蔽板、
２１…サセプタ、２１ａ…貫通孔、２２…インピーダンス可変機構、２３…サセプタ昇降機構、２４…ウエハ突き上げピン、２５…ゲートバルブ、
２６…シャワーヘッド、２７…キャップ状の蓋体、２８…ガス導入口、２９…バッファ室、３０…開口、３１…遮蔽プレート、３２…ガス吹出口、３３…ガス供給管、３４…バルブ、３５…マスフローコントローラ、
３６…ガス排気口、３７…ガス排気管、３８…ＡＰＣ、３９…バルブ、４０…真空ポンプ、
４１…ヒータ、４２…リフレクタ、４３…ベース、４４…反射膜、４５…カバー、４６…溶接部、
５０…コントローラ。
【図１】
2010080706.tif 000003
【図２】
2010080706.tif 000004