(57)【要約】    【課題】  安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる基板処理装置を提供する。    【解決手段】  基板処理装置１０は、ウエハＷを収容してＲＩＥ処理を施すチャンバ１１を備え、該チャンバ１１内に収容されたウエハＷの周りにはフォーカスリング２５が配置される。該フォーカスリング２５は、Ｐ型シリコンに少なくとも１回の加熱処理を施すことによって製造される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容して該基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室内に少なくとも１部が露出するＰ型シリコンを母材とする構成部品とを備える基板処理装置において、
前記構成部品には少なくとも１回の加熱処理が施されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記構成部品は、シリコン結晶中において格子間酸素原子の密度が全酸素原子の密度よりも小さい部位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。
【請求項３】
前記Ｐ型シリコンはシリコンに１３族原子が添加されることによって形成され、
前記構成部品において、該構成部品のシリコン結晶中における格子間原子とシリコン原子とが結合して形成されたドナーの数密度が、前記シリコン結晶中における前記１３族原子に起因するアクセプタの数密度より高いことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記格子間原子は酸素原子であり、前記シリコン原子と結合する前記酸素原子の数密度が前記１３族原子に起因するアクセプタの数密度の１／２以上であることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記構成部品は前記処理室に収容された基板の周りに配設されるフォーカスリングであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記構成部品は前記処理室の上方に配置された上部電極であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
基板を収容して該基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室内に少なくとも１部が露出するＰ型シリコンを母材とする構成部品とを備える基板処理装置において、
前記Ｐ型シリコンには所定量の１３族原子が添加され、
前記構成部品の比抵抗値が、前記所定量の１３族原子が添加されたＰ型シリコンの比抵抗値より低いことを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
基板にプラズマ処理を施す基板処理方法であって、
前記基板を、Ｐ型シリコンを母材とし且つ少なくとも１回の加熱処理が施された構成部品が配置された処理室内に収容し、
該処理室内において生成したプラズマによって前記基板にプラズマ処理を施すことを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に、プラズマが発生する処理室内に配置されたＰ型シリコンを母材とする構成部品を有する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体デバイス用のウエハ等の基板に所定のプラズマ処理を施す基板処理装置は、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室（以下、「チャンバ」という。）を備える。この基板処理装置では、チャンバ内に処理ガスを導入し且つチャンバ内に高周波電界を発生させるによって処理ガスをプラズマ化してイオンやラジカルを発生させ、該イオンやラジカルによって基板にプラズマ処理を施す。
【０００３】
また、チャンバ内において、基板の周りにはシリコンからなるフォーカスリングが配置される。フォーカスリングは発生したイオンやラジカルを基板の表面に収束し、プラズマ処理の効率を向上させる（例えば、特許文献１参照）。このフォーカスリングは多量の基板、例えば、複数のロットの基板にプラズマ処理を施す際、チャンバ内において高温のプラズマ雰囲気に繰り返して晒される。
【０００４】
また、近年、半導体デバイス用のウエハとしてＰ型シリコンを母材とするウエハが多用されることから、フォーカスリングの材料としては、通常、Ｐ型シリコンが用いられる。Ｐ型シリコンは、半導体である純粋なシリコンに添加された１３族原子である硼素（Ｂ）に起因する正孔（ホール）によって導電性を発揮するが、Ｐ型シリコンを母材とするフォーカスリングがプラズマ雰囲気に繰り返して晒されると、加熱によってＰ型シリコンに不純物として混入している酸素原子とシリコン原子が結合して酸化珪素（ＳｉＯ４）がＰ型シリコン中に形成される。このＳｉＯ４は自由電子をＰ型シリコン中に供給し、正孔が該供給された自由電子を電気的に拘束する。そして、フォーカスリングが繰り返してプラズマ雰囲気に晒される間、ＳｉＯ４は継続して形成されるため、自由電子は継続して供給され、やがて供給された自由電子の数が正孔を上回り、フォーカスリングは見かけ上、Ｎ型シリコンによって構成されることとなる（Ｐ−Ｎ反転）。
【特許文献１】特開２０００−８２６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数のロットの基板にプラズマ処理を施す間にフォーカスリングがＰ−Ｎ反転すると、比抵抗値が安定せずにプラズマ処理の繰り返しに応じて変化する。具体的には、最初、自由電子の数よりも正孔の数が多いため導電性であったフォーカスリングでは、プラズマ処理が繰り返されると、正孔による自由電子の電気的な拘束の進行により比抵抗値が上昇し、やがて自由電子の数が正孔の数を上回ると再び比抵抗値は低下する。
【０００６】
複数のロットの基板にプラズマ処理を施す間において、フォーカスリングの比抵抗値が変化すると、基板近傍の高周波電界の分布状況が変化して複数のロットの基板に安定したプラズマ処理を施すことができないという問題がある。特に、近年、基板から製造される半導体デバイスにおける配線や電極の要求加工寸法が小さくなっていることから、チャンバ内におけるプラズマ雰囲気の安定性、引いては高周波電界の安定性が今まで以上に求められているため、上述した問題が顕在化するおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、基板を収容して該基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室内に少なくとも１部が露出するＰ型シリコンを母材とする構成部品とを備える基板処理装置において、前記構成部品には少なくとも１回の加熱処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
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、前記構成部品は、シリコン結晶中において格子間酸素原子の密度が全酸素原子の密度よりも小さい部位を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３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Ｐ型シリコンはシリコンに１３族原子が添加されることによって形成され、前記構成部品において、該構成部品のシリコン結晶中における格子間原子とシリコン原子とが結合して形成されたドナーの数密度が、前記シリコン結晶中における前記１３族原子に起因するアクセプタの数密度より高いことを特徴とする。
【００１１】
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、前記格子間原子は酸素原子であり、前記シリコン原子と結合する前記酸素原子の数密度が前記１３族原子に起因するアクセプタの数密度の１／２以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記構成部品は前記処理室に収容された基板の周りに配設されるフォーカスリングであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の基板処理装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記構成部品は前記処理室の上方に配置された上部電極であることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項７記載の基板処理装置は、基板を収容して該基板にプラズマ処理を施す処理室と、該処理室内に少なくとも１部が露出するＰ型シリコンを母材とする構成部品とを備える基板処理装置において、前記Ｐ型シリコンには所定量の１３族原子が添加され、前記構成部品の比抵抗値が、前記所定量の１３族原子が添加されたＰ型シリコンの比抵抗値より低いことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項８記載の基板処理方法は、基板にプラズマ処理を施す基板処理方法であって、前記基板を、Ｐ型シリコンを母材とし且つ少なくとも１回の加熱処理が施された構成部品が配置された処理室内に収容し、該処理室内において生成したプラズマによって前記基板にプラズマ処理を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の基板処理装置によれば、基板にプラズマ処理を施す処理室内に少なくとも１部が露出するＰ型シリコンを母材とする構成部品には、少なくとも１回の加熱処理が施されている。Ｐ型シリコンに加熱処理が施されると、シリコン原子及び不純物としての酸素原子から酸化珪素の形成が促進されてＰ型シリコンへ自由電子が供給され、構成部品において自由電子の数が正孔の数を上回り、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転し、その後、酸化珪素の形成が飽和してＰ型シリコンへの自由電子の供給が停止する。したがって、以降のプラズマ処理の繰り返しにおいて、構成部品の比抵抗値が変化することがないため、安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる。
【００１７】
請求項２記載の基板処理装置によれば、構成部品は、シリコン結晶中において格子間酸素原子の密度が全酸素原子の密度よりも小さい部位を有する。シリコン結晶中の所定の部位において格子間酸素原子の密度が全酸素原子の密度よりも小さい場合は、当該所定の部位において一部の格子間酸素原子がシリコン原子と結合している場合に該当する。酸素原子はシリコン原子と結合すると自由電子を供給するドナーとなるため、加熱処理後の構成部品において自由電子の数を正孔の数より確実に上回らせることができ、もって構成部品の比抵抗値を安定させることができ、より安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる。
【００１８】
請求項３記載の基板処理装置によれば、Ｐ型シリコンはシリコンに１３族原子が添加されることによって形成され、構成部品において、該構成部品のシリコン結晶中における格子間原子とシリコン原子とが結合して形成されたドナーの数密度が、シリコン結晶中における１３族原子に起因するアクセプタの数密度より高い。１３属原子に起因する１つのアクセプタは１つの正孔を生じさせるので、ドナーの数密度が１３族原子に起因するアクセプタの数密度より高ければ、加熱処理後の構成部品において自由電子の数を正孔の数より確実に上回らせることができ、もって構成部品の比抵抗値を安定させることができ、より安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる。
【００１９】
請求項４記載の基板処理装置によれば、格子間原子は酸素原子であり、シリコン原子と結合する酸素原子の数密度が１３族原子に起因するアクセプタの数密度の１／２以上である。シリコン原子と結合する酸素原子は２価のドナーとして機能するので、該酸素原子の数密度が１３族原子に起因するアクセプタの数密度の１／２以上であれば、加熱処理後の構成部品において自由電子の数を正孔の数より確実に上回らせることができる。
【００２０】
請求項５記載の基板処理装置によれば、少なくとも１回の加熱処理が施されている構成部品は、処理室に収容された基板の周りに配設されるフォーカスリングであるので、基板近傍の高周波電界を安定させることができ、もって複数の基板に確実に安定したプラズマ処理を施すことができる。
【００２１】
請求項６記載の基板処理装置によれば、少なくとも１回の加熱処理が施されている構成部品は、処理室の上方に配置された上部電極であるので、基板上方の高周波電界を安定させることができ、もって複数の基板に確実に安定したプラズマ処理を施すことができる。
【００２２】
請求項７記載の基板処理装置によれば、Ｐ型シリコンには所定量の１３族原子が添加され、処理室内に少なくとも１部が露出するＰ型シリコンを母材とする構成部品の比抵抗値が、所定量の１３族原子が添加されたＰ型シリコンの比抵抗値と異なる。構成部品の比抵抗値が、所定量の１３族原子が添加されたＰ型シリコンの比抵抗値より低いときは、構成部品において、シリコン原子及び不純物としての酸素原子から酸化珪素の形成が促進されて自由電子の数が正孔の数を上回り、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転している。したがって、以降のプラズマ処理の繰り返しにおいて、構成部品の比抵抗値の変化を抑制することができ、もって安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる。
【００２３】
請求項８記載の基板処理方法によれば、基板を、Ｐ型シリコンを母材とし且つ少なくとも１回の加熱処理が施された構成部品が配置された処理室内に収容し、該処理室内において生成したプラズマによって基板にプラズマ処理を施す。Ｐ型シリコンに加熱処理が施されると、シリコン原子及び不純物としての酸素原子から酸化珪素の形成が促進されてＰ型シリコンへ自由電子が供給され、構成部品において自由電子の数が正孔の数を上回り、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転し、その後、酸化珪素の形成が飽和してＰ型シリコンへの自由電子の供給が停止する。したがって、以降の処理室内におけるプラズマ処理の繰り返しにおいて、構成部品の比抵抗値が変化することがないため、安定したプラズマ処理を複数の基板に施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【００２６】
図１において、所望のプラズマ処理としてのドライエッチング（Reactive Ion Etching）（以下、「ＲＩＥ」という。）処理を半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗに施す基板処理装置１０は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ１１を有し、該チャンバ１１内には、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台（ステージ）としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。
【００２７】
基板処理装置１０では、チャンバ１１の側壁とサセプタ１２との側面によって、サセプタ１２上方の気体分子をチャンバ１１の外へ排出する流路として機能する排気路１３が形成される。この排気路１３の途中には排出された気体分子のチャンバ１１内への逆流を防止する環状のバッフル板１４が配置される。また、排気路１３におけるバッフル板１４より下流の空間は、サセプタ１２の下方へ回り込み、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣ」という。）１５に連通する。ＡＰＣ１５は、真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump）（以下、「ＴＭＰ」という。）１６に接続され、さらに、ＴＭＰ１６を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下、「ＤＰ」という。）１７に接続されている。ＡＰＣ１５、ＴＭＰ１６及びＤＰ１７によって構成される排気流路を以下、「本排気ライン」と称するが、この本排気ラインは、ＡＰＣ１５によってチャンバ１１内の圧力制御を行い、さらにＴＭＰ１６及びＤＰ１７によってチャンバ１１内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
【００２８】
また、上述した排気路１３のバッフル板１４より下流の空間は、本排気ラインとは別の排気流路（以下、「粗引きライン」という。）にも接続されている。この粗引きラインは、上記空間とＤＰ１７とを連通する、直径が例えば、２５ｍｍである排気管１８と、排気管１８の途中に配置されたバルブ１９とを備える。このバルブ１９は、上記空間とＤＰ１７とを遮断することができる。粗引きラインはＤＰ１７によってチャンバ１１内の気体を排出する。
【００２９】
サセプタ１２には下部電極用の高周波電源２０が給電棒２１及び整合器（Matcher）２２を介して接続されており、該下部電極用の高周波電源２０は、所定の高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能する。また、整合器２２は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。
【００３０】
サセプタ１２の内部上方には、導電膜からなる円板状の電極板２３が配置されている。電極板２３には直流電源２４が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源２４から電極板２３に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１２の上面に吸着保持される。また、サセプタ１２の上方には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように後述するフォーカスリングの製造方法によって製造された円環状のフォーカスリング２５（構成部品）が配設される。このフォーカスリング２５は、後述する空間Ｓに露出し、該空間Ｓにおいて生成されたイオンやラジカルをウエハＷの表面に向けて収束し、ＲＩＥ処理の効率を向上させる。
【００３１】
また、サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示せず）から冷媒用配管２７を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。
【００３２】
サセプタ１２の上面においてウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２８及び伝熱ガス供給溝（図示せず）が配されている。これらの伝熱ガス供給孔２８等は、サセプタ１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン２９を介して伝熱ガス供給部３０に接続され、該伝熱ガス供給部３０は伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、吸着面とウエハＷの裏面との間隙に供給する。また、伝熱ガス供給部３０は、排気管１８に接続されてＤＰ１７により吸着面とウエハＷの裏面との間隙を真空引き可能に構成されている。
【００３３】
サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３１が配置されている。これらのプッシャーピン３１は、モータ（図示せず）とボールねじ（図示せず）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して図中上下方向に移動する。ウエハＷにＲＩＥ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３１はサセプタ１２に収容され、ＲＩＥ処理が施されたウエハＷをチャンバ１１から搬出するときには、プッシャーピン３１はサセプタ１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１２から離間させて上方へ持ち上げる。
【００３４】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド３２が配置されている。シャワーヘッド３２には整合器３３を介して上部電極用の高周波電源３４が接続されており、上部電極用の高周波電源３４は所定の高周波電力をシャワーヘッド３２に供給するので、シャワーヘッド３２は上部電極として機能する。なお、整合器３３の機能は上述した整合器２２の機能と同じである。
【００３５】
シャワーヘッド３２は、多数のガス通気孔３５を有する下面の電極板３６と、該電極板３６を着脱可能に支持する電極支持体３７とを有する。ここで、基板処理装置１０では、Ｐ型シリコンからなるウエハＷにＲＩＥ処理が施されることから、電極板３６の材料としては、通常、Ｐ型シリコンが用いられる。また、該電極支持体３７の内部にはバッファ室３８が設けられ、このバッファ室３８には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管３９が接続されている。この処理ガス導入管３９の途中には配管インシュレータ４０が配置されている。この配管インシュレータ４０は絶縁体からなり、シャワーヘッド３２へ供給された高周波電力が処理ガス導入管３９によって処理ガス供給部へリークするのを防止する。シャワーヘッド３２は、処理ガス導入管３９からバッファ室３８へ供給された処理ガスをガス通気孔３５を経由してチャンバ１１内へ供給する。
【００３６】
また、チャンバ１１の側壁には、プッシャーピン３１によってサセプタ１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬入出口４１が設けられ、搬入出口４１には、該搬入出口４１を開閉するゲートバルブ４２が取り付けられている。
【００３７】
この基板処理装置１０のチャンバ１１内では、上述したように、サセプタ１２及びシャワーヘッド３２に高周波電力を供給して、サセプタ１２及びシャワーヘッド３２の間の空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該空間Ｓにおいてシャワーヘッド３２から供給された処理ガスから高密度のプラズマを発生させ、該プラズマによってウエハＷにＲＩＥ処理を施す。
【００３８】
具体的には、この基板処理装置１０では、ウエハＷにＲＩＥ処理を施す際、先ずゲートバルブ４２を開弁し、加工対象のウエハＷをチャンバ１１内に搬入し、さらに、直流電圧を電極板２３に印加することにより、搬入されたウエハＷをサセプタ１２の吸着面に吸着保持する。また、シャワーヘッド３２より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ4Ｆ8ガス、Ｏ2ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１１内に供給すると共に、ＡＰＣ１５等によりチャンバ１１内の圧力を所定値にする。さらに、サセプタ１２及びシャワーヘッド３２によりチャンバ１１内の空間Ｓに高周波電力を印加する。これにより、シャワーヘッド３２より導入された処理ガスをプラズマ化して、空間Ｓにおいてイオンやラジカルを生成し、該生成されるラジカルやイオンをフォーカスリング２５によってウエハＷの表面に収束し、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
【００３９】
図２は、図１におけるフォーカスリングの製造方法を示すフローチャートである。
【００４０】
図２において、まず、微量の酸素原子が不純物として混入しているシリコンからなる所定の大きさのシリコンブロックを準備する（ステップＳ２１）。このシリコンブロックでは、混入している酸素原子がシリコン結晶中の格子間に存在する格子間酸素原子となる。次いで、シリコンブロックに所定量の１３族原子、例えば、硼素を添加する（ステップＳ２２）。硼素が添加されたシリコンブロックでは、シリコン結晶中において、一部のシリコン原子が硼素原子と入れ替わり、シリコン原子と硼素原子が電子を介して電気的に結合するが、硼素の価電子数がシリコンの価電子数より１つ少ないため、硼素原子は正孔を生じさせるアクセプタとして機能し、１つの硼素原子はシリコン原子と硼素原子との間に１つの正孔を生じさせる。これにより、図３の（Ａ）に示すように、シリコンブロックにおいて正孔の数が自由電子の数を上回る。その結果、自由電子を電気的に拘束しない正孔が正のキャリアとして機能し、シリコンブロックの構成材料がＰ型シリコンに変質して導電性を呈する。
【００４１】
次いで、Ｐ型シリコンからなるシリコンブロックを切削加工して円環状のフォーカスリング２５を成形し（ステップＳ２３）、該成形されたフォーカスリング２５を加熱して所定の時間に亘り、所定の温度で少なくとも１回の加熱処理（アニール）を施す（ステップＳ２４）。
【００４２】
図４は、加熱処理時間とフォーカスリングの比抵抗値との関係を示すグラフである。図４のグラフでは、横軸が加熱処理時間を表し、縦軸が比抵抗値を表す。
【００４３】
図４において、加熱処理開始時Ｔ０では、上述したように、フォーカスリング２５において正孔の数が自由電子の数を上回るため、フォーカスリング２５は導電性を呈し、その比抵抗値は比較的小さな抵抗値であるＲＩΩ・ｃｍとなる。
【００４４】
その後、加熱処理時間が経過すると、フォーカスリング２５中に不純物として混入している酸素原子とフォーカスリング２５中のシリコン原子とが結合して酸化珪素（ＳｉＯ４）がＰ型シリコン結晶中に形成される。このとき、シリコン結晶中において、一部のシリコン原子がＳｉＯ４に変わり、シリコン原子とＳｉＯ４が電子を介して電気的に結合するが、ＳｉＯ４の形成においてシリコン原子と結合する酸素原子は２価であることから、該酸素原子は２価のドナーとして機能し、これにより、ＳｉＯ４もドナーとして機能し、自由電子をシリコン結晶中、すなわち、フォーカスリング２５中に供給する。そして、正孔が該供給された自由電子を電気的に拘束するため、フォーカスリング２５の比抵抗値は増大する。
【００４５】
加熱処理が継続する間、ＳｉＯ４の形成が促進され続けるため、自由電子が供給され続け、やがて加熱処理時間Ｔ１においてフォーカスリング２５中の正孔の数と自由電子の数とが同数になる（図３（Ｂ））。このとき、正孔と自由電子が互いに拘束し合い、その結果、フォーカスリング２５は非導電性を呈し、その比抵抗値は理論上無限大（∞）となる。
【００４６】
そして、さらに加熱処理が継続されると、ＳｉＯ４の形成が継続されてフォーカスリング２５中への自由電子の供給も継続される。その後、所定の加熱処理時間Ｔ２が経過すると、ＳｉＯ４の形成が飽和し、これにより、フォーカスリング２５中への自由電子の供給が停止するが、このときには、フォーカスリング２５中の自由電子の数が正孔の数を上回り（図３（Ｃ））、正孔に電気的に拘束されない自由電子が負のキャリアとして機能し、シリコンブロックの構成材料が見かけ上のＮ型シリコンに変質する。その結果、フォーカスリング２５の比抵抗値が減少し、例えば、最終的には加熱処理開始時Ｔ０の比抵抗値であるＲＩΩ・ｃｍを下回るＲＦΩ・ｃｍとなる。すなわち、所定量の硼素が添加されたＰ型シリコンを母材とするフォーカスリング２５に熱処理が施されてＳｉＯ４の形成が飽和すると、フォーカスリング２５の比抵抗値（所定の加熱処理時間Ｔ２経過後の比抵抗値）は、所定量の珪素が添加された加熱処理が施されていないＰ型シリコンの比抵抗値（加熱処理開始時Ｔ０の比抵抗値）より小さくなる。
【００４７】
上述した加熱処理では、格子間酸素原子がシリコン原子とＳｉＯ４の形成に用いられるので、所定の加熱処理時間Ｔ２経過後のフォーカスリング２５では、格子間酸素原子の数が減少する。したがって、シリコン結晶中には、格子間酸素原子の密度が、シリコン原子と結合した酸素原子、及びシリコン原子と結合していない格子間酸素原子を合わせた全酸素原子の密度よりも小さくなる特定部位が生じる。ここで、格子間酸素原子の密度、すなわち、格子間酸素原子濃度は、公知の測定方法、例えば、赤外吸収による測定方法（
http://it.jeita.or.jp/eltech/report/2000/00-ki-15.html等参照。）によって測定することができる。また、加熱処理によってＳｉＯ４の形成が促進されるので、シリコン結晶中における上記格子間酸素原子とシリコン原子とが結合して形成されたドナーとしてのＳｉＯ４の数密度が、シリコン結晶中におけるアクセプタとしての硼素原子の数密度より高くなる。
【００４８】
図２に戻り、上述した加熱処理が施されたフォーカスリング２５の比抵抗値を測定し（ステップＳ２５）、測定された比抵抗値が比抵抗値の目標値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００４９】
測定された比抵抗値が比抵抗値の目標値を下回らないときは、ＳｉＯ４の形成が飽和しておらず、フォーカスリング２５中における自由電子の供給数が少ないと判断して、再度フォーカスリング２５に加熱処理を施すべく、ステップＳ２４に戻る。測定された比抵抗値が比抵抗値の目標値以下であるときは（ステップＳ２６でＹＥＳ）、本処理を終了する。なお、本処理によって製造されたフォーカスリング２５は、その後、基板処理装置１０におけるチャンバ１１内へ配置される。
【００５０】
上述した本実施の形態に係る基板処理装置によれば、Ｐ型シリコンを母材とするフォーカスリング２５には、少なくとも１回の熱処理が施されている。Ｐ型シリコンを母材とするフォーカスリング２５に加熱処理が施されると、シリコン原子及び不純物としての酸素原子からＳｉＯ４の形成が促進されてフォーカスリング２５へ自由電子が供給され、フォーカスリング２５において自由電子の数が正孔の数を上回り、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転し、その後、ＳｉＯ４の形成が飽和してフォーカスリング２５への自由電子の供給が停止する。したがって、以降のＲＩＥ処理の繰り返しにおいて、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転することがなく、フォーカスリング２５の比抵抗値が変化することがないため、複数のウエハＷに確実に安定したＲＩＥ処理を施すことができる。また、ウエハＷ近傍の高周波電界が安定するので、ウエハＷとフォーカスリング２５との間で発生する放電によりウエハＷ上の保護膜が焼ける（PR-Burn）のを防止することができる。
【００５１】
また、上述した本実施の形態に係る基板処理装置によれば、所定の加熱処理時間Ｔ２経過後のフォーカスリング２５では、シリコン結晶中において格子間酸素原子の密度がシリコン原子と結合した酸素原子及びシリコン原子と結合していない格子間酸素原子を合わせた全酸素原子の密度よりも小さくなる特定部位が生じる。シリコン結晶中の特定部位において格子間酸素原子の密度が全酸素原子の密度よりも小さい場合は、当該特定部位において一部の格子間酸素原子がシリコン原子と結合している場合に該当する。酸素原子はシリコン原子と結合すると自由電子を供給するドナーとなるため、加熱処理後のフォーカスリング２５において自由電子の数を正孔の数より確実に上回らせることができ、もってフォーカスリング２５の比抵抗値を安定させることができ、より安定したＲＩＥ処理を複数の基板に施すことができる。
【００５２】
また、所定の加熱処理時間Ｔ２経過後のフォーカスリング２５では、シリコン結晶中の少なくとも一部の格子間における酸素原子とシリコン原子とが結合して形成されたドナーとしてのＳｉＯ４の数密度が、シリコン結晶中におけるアクセプタとしての硼素原子の数密度より多くなる。アクセプタとしての１つの硼素原子は１つの正孔を生じさせるので、シリコン結晶中において、ドナーとしてのＳｉＯ４の数密度が硼素原子の数密度より高ければ、加熱処理後のフォーカスリング２５において自由電子の数を正孔の数より確実に上回らせることができる。特に、ＳｉＯ４の形成においてシリコン原子と結合する酸素原子は２価のドナーとして機能するので、該酸素原子の数密度が硼素原子の数密度の１／２以上であれば、加熱処理後のフォーカスリング２５において自由電子の数を正孔の数より確実に上回らせることができる。これにより、フォーカスリング２５の比抵抗値を安定させることができ、より安定したＲＩＥ処理を複数の基板に施すことができる。
【００５３】
上述した本実施の形態に係る基板処理装置では、フォーカスリング２５に加熱処理が施されたが、フォーカスリング２５と同様に、チャンバ１１内において電気的な回路を構成し、且つＰ型シリコンを母材とする他の構成部品、例えば、シャワーヘッド３２における電極板３６に加熱処理が施されていてもよい。Ｐ型シリコンを母材とする電極板３６に加熱処理が施されると、上述したフォーカスリング２５と同様に、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転し、その後、ＳｉＯ４の形成が飽和して電極板３６への自由電子の供給が停止するため、以降のＲＩＥ処理の繰り返しにおいて、電極板３６の比抵抗値が変化することがないため、ウエハＷの上方の高周波電界を安定させることができ、もって複数の基板に確実に安定したＲＩＥ処理を施すことができる。
【００５４】
また、上述した本実施の形態に係る基板処理装置では、所定量の硼素が添加されたＰ型シリコンからなり且つ加熱処理が施されたフォーカスリング２５の比抵抗値（所定の加熱処理時間Ｔ２経過後の比抵抗値）は、所定量の珪素が添加された加熱処理が施されていないＰ型シリコンの比抵抗値（加熱処理開始時Ｔ０の比抵抗値）より低くなる。フォーカスリング２５では、熱処理によってＳｉＯ４の形成が促進されて形成が飽和し、フォーカスリング２５において自由電子の数が正孔の数を上回り、Ｐ型シリコンが見かけ上Ｎ型シリコンに反転している。これにより、以降のＲＩＥ処理の繰り返しにおいて、フォーカスリング２５の比抵抗値の変化を抑制することができ、もって安定したＲＩＥ処理を複数の基板に施すことができる。
【００５５】
上述した実施の形態では、基板処理装置がエッチング処理装置である場合について説明したが、本発明が適用可能な基板処理装置はこれに限られず、他のプラズマを用いる処理装置、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置であってもよい。
【００５６】
さらに、上述した実施の形態では、処理される基板が半導体ウエハであったが、処理される基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるフォーカスリングの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図１におけるフォーカスリング中の正孔及び自由電子の分布状況を示す図であり、図３（Ａ）は加熱処理開始時の分布状況を示す図であり、図３（Ｂ）は加熱処理継続中の分布状況を示す図であり、図３（Ｃ）は加熱処理後の分布状況を示す図である。
【図４】加熱処理時間とフォーカスリングの比抵抗値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
Ｗ  ウエハ
１０  基板処理装置
１１  チャンバ
１２  サセプタ
２０  下部電極用の高周波電源
２５  フォーカスリング
３２  シャワーヘッド
３４  上部電極用の高周波電源
３６  電極板
【図１】
2006216602.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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