(57)【要約】【課題】処理容器内にプラズマを発生させて基板を処理する基板処理装置において、当該処理容器内でのパーティクル発生を抑制する。【解決手段】プラズマを用いてウェハを処理する基板処理装置であって、ウェハを気密に収容する処理容器と、処理容器内で基板を載置する載置台を備えた下部電極と、載置台上に載置された基板に対向して配置され、複数の供給孔が形成されたシャワープレートを備えた上部電極３０と、上部電極３０の外周部を囲う絶縁部材４０と、シャワープレートを介して前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給源と、絶縁部材４０を、処理容器内の圧力における処理ガスの反応中間体のうちの少なくとも１つの飽和蒸気温度以上に加熱する加熱機構加熱機構４１と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いて基板を処理する基板処理装置であって、
基板を気密に収容する処理容器と、
前記処理容器内で基板を載置する載置台を備えた下部電極と、
前記載置台上に載置された基板に対向して配置され、複数の供給孔が形成されたシャワープレートを備えた上部電極と、
前記上部電極の外周部を囲う絶縁部材と、
前記シャワープレートを介して前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給源と、
前記絶縁部材を、前記処理容器内の圧力における前記処理ガスの反応中間体のうちの少なくとも１つの飽和蒸気温度以上に加熱する加熱機構と、を有することを特徴とする、基板処理装置。
【請求項２】
前記加熱機構は、前記絶縁部材に内蔵されたヒータであることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記絶縁部材には、前記上部電極を囲むように環状に中空部が形成され、前記ヒータは、前記中空部に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記加熱機構は、前記絶縁部材の下面を覆うように配置された環状部材であり、
前記環状部材は、ニッケル合金により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記加熱機構は、前記絶縁部材の下面に溶射されたニッケル合金であることを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記絶縁部材は、所定の波長の赤外線を吸収する材質により形成され、当該絶縁部材が前記処理容器内の赤外線を吸収することで、前記加熱機構として機能することを特徴とする、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理ガスは、ＴｉＣｌ４ガスを含有するガスであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の処理ガスのプラズマを用いて基板処理する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１０ｎｍ、７ｎｍ世代向けの半導体デバイスにおけるソースやドレンに対するオーミックコンタクト用の材料として、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成されたＴｉ（チタン）膜の採用が検討されている。
【０００３】
プラズマＣＶＤによるＴｉ膜の形成にあたっては、減圧された処理容器内に設けられた、下部電極として機能する載置台にウェハを載置し、上部電極として機能するシャワープレートから処理ガスとしてＴｉＣｌ４をウェハに向けて供給すると共に、上部電極に高周波を印加する。これにより、処理容器内にプラズマが生成され、ウェハ上にＴｉ膜が成膜される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６３１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような処理容器内には、例えば処理容器内に生成されるプラズマによるスパッタや、処理ガスによる生成物に起因する微細な粒子（パーティクル）が付着する。そして、このパーティクルが基板に付着してしまうと製品の歩留まりが低下してしまう。そのため、処理容器内での成膜条件などを最適化することで、パーティクル源を除去し、且つパーティクルがウェハに付着しないように対策が取られている。
【０００６】
また、載置台やシャワープレートを所定の温度に加熱し、これらに付着する生成物由来の膜の膜質を向上させることで当該付着膜の剥離や割れを抑え、パーティクル発生を抑制するという対策も取られている。
【０００７】
しかしながら、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、歩留まり確保のためにはより微細なサイズのパーティクル発生を抑制する必要がある。ところが、従来の対策では要求されるサイズのパーティクルを抑えるには不十分であり、新たな対策が求められている。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、処理容器内にプラズマを発生させて基板を処理する基板処理装置において、当該処理容器内でのパーティクル発生を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、プラズマを用いて基板を処理する基板処理装置であって、基板を気密に収容する処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する載置台を備えた下部電極と、前記載置台上に載置された基板に対向して配置され、複数の供給孔が形成されたシャワープレートを備えた上部電極と、絶縁材料により構成され、前記上部電極の外周部を保持する絶縁部材と、前記シャワープレートを介して前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給源と、前記絶縁部材を、前記処理容器内の圧力における前記処理ガスの反応中間体のうちの少なくとも１つの飽和蒸気温度以上に加熱する加熱機構と、を有することを特徴としている。
【００１０】
本発明者らは、処理容器内でのパーティクル発生を抑制するにあたり、パーティクルの発生源について鋭意調査した。その結果、加熱を行っている載置台やシャワープレートでは生成物由来の膜の膜質が向上しているため、ほとんど剥離や割れが見られなかった。その一方で、上部電極の周りに設けられた絶縁部材に付着する膜は、載置台やシャワープレートに付着する膜と比較して膜質が悪く、剥離や割れが起こりやすくなっており、これがパーティクルの発生源になっているという知見を得た。そして、本発明者らはこの知見に基づき、絶縁部材に付着する膜の膜質を向上させることができれば、パーティクル発生を抑制できると着想した。本発明は、この着想に基づくものであり、本発明によれば、加熱機構により絶縁部材を加熱することで、当該絶縁部材に付着する膜の膜質を向上させることができる。したがって、絶縁部材に付着する膜の剥離や割れを抑え、処理容器内でのパーティクル発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、処理容器内にプラズマを発生させて基板を処理する基板処理装置において、当該処理容器内でのパーティクル発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る基板処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】絶縁部材近傍の構成の概略を示す縦断面図である。
【図３】絶縁部材の窪み部に加熱機構が配置された状態を示す平面図である。
【図４】他の実施の形態にかかる絶縁部材近傍の構成の概略を示す縦断面図である。
【図５】ウェハに絶縁層とトレンチが形成された状態を示す説明図である。
【図６】ウェハ上にＴｉ膜が形成された状態を示す説明図である。
【図７】上部電極近傍の構成を下面から見た状態を示す説明図である。
【図８】絶縁部材の下面を被覆膜で覆った状態を示す縦断面図である。
【図９】絶縁部材の下面を覆う金属板を設けた状態を示す縦断面図である。
【図１０】他の実施の形態にかかる上部電極近傍の構成の概略を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態の一例について説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理装置１の構成の概略を示す縦断面図である。なお、本実施の形態では、基板処理装置１がプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であり、当該基板処理装置１によりウェハＷ上にＴｉ膜を形成する場合を例にして説明する。
【００１４】
基板処理装置１は、有底で上方が開口した略円筒状の処理容器１０と、処理容器１０内に設けられた、ウェハＷを載置する載置台１１と、を有している。処理容器１０は、接地線１２により電気的に接続されて接地されている。また、処理容器１０の内壁は、表面に耐プラズマ性の材料からなる溶射被膜が形成されたライナ（図示せず）により覆われている。
【００１５】
載置台１１は、例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）等のセラミックスにより形成されており、その表面には導電性材料による被膜（図示せず）が形成されている。載置台１１の下面は、導電性材料により形成された支持部材１３により支持され、且つ電気的に接続されている。支持部材１３の下端は、処理容器１０の底面により支持され、且つ電気的に接続されている。そのため、載置台１１は処理容器１０を介して接地されており、後述する上部電極３０と対をなす下部電極として機能する。なお、下部電極の構成としては、本実施の形態の内容に限定されるものではなく、例えば載置台１１内に金属メッシュなどの導電性部材を埋め込んで構成してもよい。
【００１６】
載置台１１には、電気ヒータ２０が内蔵されており、載置台１１に載置されるウェハＷを所定の温度に加熱することができる。また、載置台１１には、ウェハＷの外周部を押圧して載置台１１上に固定するクランプリング（図示せず）や、処理容器１０の外部に設けられた図示しない搬送機構との間でウェハＷを受け渡すための昇降ピン（図示せず）が設けられている。
【００１７】
下部電極である載置台１１の上方であって処理容器１０の内側面には、略円盤状に形成された上部電極３０が当該載置台１１に対向して平行に設けられている。換言すれば、上部電極３０は、載置台１１上に載置されたウェハＷに対向して配置されている。上部電極３０は、例えばニッケル（Ｎｉ）などの導電性の金属により形成されている。
【００１８】
上部電極３０には、当該上部電極３０を厚み方向に貫通する複数のガス供給孔３０ａが形成されている。また、上部電極３０の外周縁部全周には、上方に突出する突出部３０ｂが形成されている。即ち、上部電極３０は、有底で上部が開口した略円筒形状を有している。上部電極３０は、この突出部３０ｂの外側面が処理容器１０の内側面と所定の距離だけ離間するように、処理容器１０の内径よりも小さく、且つ上部電極３０における載置台１１と対向する面が、例えば平面視において載置台１１上のウェハＷの全面を覆うように、ウェハＷよりも大きな径を有している。突出部３０ｂの上端面には、略円盤状の蓋体３１が接続され、当該蓋体３１と上部電極３０とで囲まれた空間によりガス拡散室３２が形成されている。蓋体３１も、上部電極３０と同様に、ニッケルなどの導電性の金属により形成されている。なお、蓋体３１と上部電極３０とは、一体に構成されていてもよい。
【００１９】
蓋体３１上面の外周部には、当該蓋体３１の外方に向けて突出する係止部３１ａが形成されている。係止部３１ａの下面は、処理容器１０の上端部に支持された、円環状の支持部材３３により保持されている。支持部材３３は、例えば石英などの絶縁材料により形成されている。そのため、上部電極３０と処理容器１０とは電気的に絶縁されている。また、蓋体３１の上面には、電気ヒータ３４が設けられている。この電気ヒータ３４により、蓋体３１及び当該蓋体３１に接続された上部電極３０を所定の温度に加熱することができる。
【００２０】
上部電極３０の突出部３０ｂの外方には、当該上部電極３０の外周部を囲うように円環状の絶縁部材４０が設けられている。図２に示すように、上部電極３０と絶縁部材４０との間には隙間が形成されている。絶縁部材４０は、例えば石英により形成されている。絶縁部材４０の下端面は、例えば図２に示すように上部電極３０の下端面と鉛直方向の高さが同じになるように設定されており、下部電極と上部電極３０との間に高周波を印加した際に、処理容器１０内に生成されるプラズマが偏在しないように構成されている。絶縁部材４０は、例えば支持部材３３により支持されており、その外側面と処理容器１０の内側面との間に所定の間隔の隙間が生じるように、処理容器１０の内径よりも小さく形成されている。
【００２１】
例えば図２に示すように、絶縁部材４０の上面には、下方に窪んだ窪み部４０ａが絶縁部材４０の全周にわたって形成されている。この窪み部４０ａには、例えば図３に示すように、加熱機構４１が全周にわたって配置されている。これにより、絶縁部材４０を所定の温度に加熱することができる。窪み部４０ａの上部は、円環状の蓋部材４２により塞がれており、加熱機構４１は絶縁部材４０と蓋部材４２により囲まれた空間内に収容された状態となっている。加熱機構４１としては、例えば電気ヒータなどを用いることができる。なお図３では、加熱機構４１として例えば一本の電気ヒータを窪み部４０ａに渦巻状に配置した状態を描図しているが、加熱機構４１の配置や設置数は本実施の形態の内容に限定されるものではない。絶縁部材４０を所定の温度に加熱できれば、例えば複数の加熱機構４１を同心円状に配置してもよく、配置や設置数については任意に設定できる。また、窪み部４０ａの形状についても、加熱機構４１を適正に配置できるものであれば必ずしも絶縁部材４０の上面に形成する必要はない。例えば図４に示すように、絶縁部材４０の外周面から中心部に向かって水平に窪んだ形状としてもよい。
【００２２】
ガス拡散室３２には、蓋体３１を貫通してガス供給管５０が接続されている。ガス供給管５０には、図１に示すように処理ガス供給源５１が接続されている。処理ガス供給源５１から供給された処理ガスは、ガス供給管５０を介してガス拡散室３２に供給される。ガス拡散室３２に供給された処理ガスは、ガス供給孔３０ａを通じて処理容器１０内に導入される。この場合、上部電極３０は、処理容器１０内に処理ガスを導入するシャワープレートとして機能する。
【００２３】
本実施の形態における処理ガス供給源５１は、Ｔｉ膜の成膜用の原料ガスとして、ＴｉＣｌ４ガスを供給する原料ガス供給部５２と、還元ガスとして例えばＨ２（水素）ガスを供給する還元ガス供給部５３と、プラズマ生成用の希ガスを供給する希ガス供給部５４を有している。希ガス供給部５４から供給される希ガスとしては、例えばＡｒ（アルゴン）ガスが用いられる。また、処理ガス供給源５１は、各ガス供給部５２、５３、５４とガス拡散室３２との間にそれぞれ設けられたバルブ５５と、流量調整機構５６を有している。ガス拡散室３２に供給される各ガスの流量は、流量調整機構５６によって制御される。
【００２４】
蓋体３１には、当該蓋体３１を介して上部電極３０に高周波電力を供給してプラズマを生成するための高周波電源６０が整合器６１を介して電気的に接続されている。高周波電源は、例えば１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数、本実施の形態では、例えば４５０ｋＨｚの高周波電力を出力するように構成されている。整合器６１は、高周波電源６０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスをマッチングさせるものであり、処理容器１０内にプラズマが生成されているときに、高周波電源６０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように作用する。
【００２５】
処理容器１０の底面には、処理容器１０内を排気する排気機構７０が排気管７１を介して接続されている。排気管７１には、排気機構３０による排気量を調節する調節弁７２が設けられている。したがって、排気機構７０を駆動することにより、排気管７１を介して処理容器１０内の雰囲気を排気し、処理容器１０内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００２６】
以上のプラズマ処理装置１には、制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、加熱機構４１や流量調整機構５６、高周波電源６０、整合器６１、排気機構７０及び調節弁７２などの各機器を制御して、基板処理装置１を動作させるためのプログラムも格納されている。
【００２７】
なお、上記のプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。
【００２８】
本実施の形態にかかる基板処理装置１は以上のように構成されており、次に、本実施の形態にかかる基板処理装置１における、ウェハＷ上へのＴｉ膜の成膜処理について説明する。
【００２９】
成膜処理にあたっては、先ず、処理容器１０内にウェハＷが搬入され、載置台１１上に載置されて保持される。このウェハＷの表面には、例えば図５に示すように、所定の厚みの絶縁層２００形成されており、絶縁層２００の一部にはトレンチ２０１が形成されている。ウェハＷ上に形成されたソースやドレンに対応する導電層２０２の上方には、いわゆるコンタクトホールと呼ばれるトレンチ２０１が形成されている。
【００３０】
ウェハＷが載置台１１に保持されると、排気機構７０により処理容器１０内が排気され、それと共に処理ガス供給源５１から、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスがそれぞれ所定の流量で処理容器１０内に供給される。この際、ＴｉＣｌ４ガスの流量は概ね５〜５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量は概ね５〜１００００ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量は概ね１００〜５０００ｓｃｃｍとなるように各流量調整機構５６が制御される。本実施の形態では、ＴｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＡｒガスは、それぞれ６．７ｓｃｃｍ、４０００ｓｃｃｍ、１６００ｓｃｃｍの流量で供給される。また、処理容器１０内の圧力が、例えば６５Ｐａ〜１３３０Ｐａ、本実施の形態では概ね６６６Ｐａとなるように、調節弁７２の開度が制御される。
【００３１】
それと共に、各電気ヒータ２０、３４及び加熱機構４１により、上部電極３０、載置台１１上のウェハＷ及び絶縁部材４０をそれぞれ概ね４００℃以上に加熱及び維持する。なお、この際の加熱温度の決定方法については後述する。次いで高周波電源６０により上部電極３０に高周波電力を連続的に印加する。これにより、処理容器１０内に供給された各ガスは、上部電極３０と下部電極として機能する載置台１１との間でプラズマ化され、ＴｉＣｌｘ、Ｔｉ、Ｃｌ、Ｈ、Ａｒのイオンやラジカルによるプラズマが生成される。
【００３２】
ウェハＷの表面では、プラズマによって分解された原料ガスであるＴｉＣｌｘが、還元ガスであるＨラジカルやＨイオンにより還元される。これにより、図６に示すように、ウェハＷ上にＴｉ膜２１０が形成される。また、処理容器１０では、これらの処理ガスによる生成物が付着、成膜する。この際、載置台１１、上部電極３０及び絶縁部材４０においては、表面が約４００℃以上に加熱されているので、付着膜の膜質を向上させ、当該付着膜の剥離や割れを抑えることができる。その結果、ウェハＷに付着するパーティクルを抑制し、歩留まりの少ない処理を行うことができる。この付着膜の膜質向上についても後述する。
【００３３】
ウェハＷの処理が終了すると、処理容器１０からウェハＷが搬出される。そして、処理容器１０内に新たなウェハＷが搬入され、この一連のウェハＷの処理が繰り返し行われる。
【００３４】
次に、付着膜の膜質向上について詳述する。上述のように、ウェハＷの表面では、原料ガスと還元ガスの反応により、Ｔｉ膜が生成される。しかしながら、全てのＣｌを還元することは実際には困難であり、Ｔｉ膜中には不純物としてＣｌが混入してしまう。そして、本発明者らによれば、Ｔｉ膜中のＣｌ濃度が高くなるほど膜質が低下し、その結果、膜の剥離や割れが生じやすくなることが確認されている。本発明者らは、この付着膜の剥離や割れがパーティクル発生の原因であり、付着膜の膜質を向上させて剥離や割れを抑えることができればパーティクルの発生を抑制できると考えた。そして、従来の基板処理装置、即ち、絶縁部材４０内に加熱機構４１が設けられていない基板処理装置において、処理容器１０内に付着した膜の膜質について鋭意調査を行った。膜質の調査に当たっては、例えば吸引式の簡易パーティクルモニタにより、処理容器１０内の各部位で検出される表面パーティクル数を計測した。パーティクルの発生数が多い部位においては膜質が劣っているため、膜の剥離や割れが発生し、それがパーティクルとして表面に付着していたものと判断される。なお、パーティクル数の計測を行った部位は、上部電極３０下面の中央部（図７の円Ａ近傍）、上部電極３０下面の外周部（図７の円Ｂ近傍）、絶縁部材４０下面の内周部（図７の円Ｃ近傍）及び絶縁部材４０下面の外周部（図７の円Ｄ近傍）である。また、計測するパーティクル数は、粒径が概ね０．３μｍ以上のものとした。ここで、例えば処理容器１０の側壁においてパーティクル数を計測しないのは、ウェハＷとの距離が十分離れており、且つ排気機構７０により処理容器１０の下方に向かう排気流が形成されているため、処理容器１０の側壁において付着膜の剥離や割れが生じても、ウェハＷ上に飛散することはないという知見に基づいている。
【００３５】
パーティクル数計測の結果、上部電極３０においては、中央部及び外周部のいずれにおいても計測されるパーティクル数は概ね１０〜５０個程度であった。その一方、絶縁部材４０においては、内周部で概ね２００〜１１００個程度、外周部で概ね７００〜２８００個程度のパーティクルが計測された。この結果から、加熱機構４１を有さない従来の絶縁部材４０に付着する膜は、上部電極３０に付着する膜と比較して膜質が劣り、剥離や割れが起こりやすくなっているものと推察される。これは、従来の絶縁部材４０の表面温度が、電気ヒータ３４により加熱されている上部電極３０と比較して相対的に低いため、絶縁部材４０表面における還元反応が上部電極３０における還元反応と比較して不十分であり、その結果、不純物としてのＣｌを多量に含んだ、換言すれば、質の劣る膜が絶縁部材４０の表面に付着することが原因であると考えられる。
【００３６】
そこで、本発明者らは、膜が付着する対象物の表面温度と膜質との関係を調べるために、さらなる確認試験を行った。この確認試験においては、上部電極３０の温度を、例えば３７０℃、４６０℃、５００℃で変化させ、上部電極３０に付着した膜におけるＣｌの濃度を、上部電極３０の中央部と外周部において測定した。その結果、上部電極３０の温度を３７０℃とした場合の付着膜中のＣｌ濃度は中央部で約１〜９％、外周部で約１〜１８％、４６０℃とした場合のＣｌ濃度は中央部で約１％、外周部で約１〜４％、５００℃とした場合のＣｌ濃度は中央部で約０．５〜０．８％、外周部で約０．７〜１％であった。この結果から、上部電極３０の温度が高いほど膜中のＣｌ濃度が少ない、即ち不純物の少ない膜が形成されることが確認できる。したがって、膜が付着する対象物の表面温度を上げるほど、付着膜の膜質が向上し、当該付着膜の剥離や割れに伴うパーティクルの発生を抑制できる。
【００３７】
次に、膜が付着する対象物の表面温度の設定について説明する。本実施の形態では、例えば上部電極３０や絶縁部材４０の温度設定が該当する。
【００３８】
上述のように、膜が付着する対象物の表面温度が高くなると膜質が向上する理由としては、次の２点が考えられる。１点目としては、温度が高いほど還元ガスによる還元が進み、成膜時のＴｉＣｌｘとＨラジカルやＨイオンとの還元反応において、不純物としてのＣｌが、ＨＣｌとしてより揮発し易くなることが考えられる。２点目としては、膜が付着する対象物の表面温度を高くすることにより、よりＴｉＣｌｘが表面から揮発しやすくなり、被還元ガスであるＴｉＣｌｘが凝縮したり付着したりしにくくなることが考えられる。例えば本実施の形態における処理容器１０内におけるＴｉＣｌ４ガスの分圧は概ね１．３３Ｐａであり、ＴｉＣｌ３ガスの４００℃における飽和蒸気圧も約１．３３Ｐａであるため、膜が付着する対象物の表面温度を４００℃よりも高い温度に保持しておくことが望ましい。このことは、上述のように、上部電極３０の表面温度を４６０℃とした場合と５００℃とした場合と、３７０℃とした場合とを比較して、大幅に付着膜中のＣｌ濃度が減少していることからも明らかである。したがってこの結果から、膜が付着する対象物の表面温度は、主な原料ガス又は当該原料ガスの反応中間体のうちの少なくとも１つの処理容器１０内での分圧が、その原料ガスの飽和蒸気圧になる温度以上に設定することが好ましい。換言すれば、膜が付着する対象物の表面温度を、処理容器内の圧力における原料ガス又はその反応中間体のうちの少なくとも１つの飽和温度以上に設定することが好ましい。ここで、反応中間体とは、例えば原料ガスがＴｉＣｌ４の場合、ＴｉＣｌ３、ＴｉＣｌ２、ＴｉＣｌ、Ｔｉ、Ｃｌ、Ｃｌ２のことを意味している。これを本実施の形態にかかる基板処理装置１に適用すると、上部電極３０及び絶縁部材４０の加熱温度は、例えば原料ガスとしてのＴｉＣｌ４の中間体のうち、処理容器１０内の圧力における飽和温度が比較的低いＴｉＣｌ３の飽和蒸気温度である４００℃より高いことが好ましい。かかる場合の加熱温度の上限値としては、例えば７００℃以下とすることが好ましい。なお、本実施の形態では、既述の通り加熱温度を４５０℃としており、飽和蒸気温度より高く設定されている。なお、処理容器内のＴｉＣｌ２の分圧の飽和蒸気温度は５３５℃である。
【００３９】
以上の実施の形態によれば、加熱機構４１により絶縁部材４０を加熱することで、絶縁部材４０の表面における還元反応を活性化させ、これによってＣｌ濃度を低下させることができる。また、絶縁部材４０を加熱する温度を、処理容器１０の原料ガスの分圧の飽和蒸気温度より高い温度に加熱するので、絶縁部材４０の表面に付着する原料ガス由来のＣｌ濃度を低下させることができるので、付着膜の膜質を向上させることができる。これにより、絶縁部材４０に付着する膜の剥離や割れを抑え、処理容器１０内でのパーティクル発生を抑制することができる。
【００４０】
なお、以上の実施の形態では、加熱機構４１を絶縁部材４０の全周にわたって設けたが、絶縁部材４０の下面の全面を適切に加熱することができれば、加熱機構４１や窪み部４０ａは必ずしも絶縁部材４０の全周に設ける必要はなく、その形状や配置は任意に設定できる。
【００４１】
以上の実施の形態では、絶縁部材４０を加熱する加熱機構４１として電気ヒータを用いたが、加熱機構４１は本実施の形態の内容に限定されるものではなく、絶縁部材を適切に加熱できれば、様々な形態をとりうる。他の形態としては、例えば、図８に示すように、絶縁部材４０の表面を、所定の波長の赤外線を吸収する被覆膜２２０で覆い、当該被覆膜２２０で処理容器１０内の載置台１１や上部電極３０などから放射される赤外線を吸収することで当該被覆膜２２０を加熱するようにしてもよい。かかる場合においては、付着膜が付着する対象物は被覆膜２２０そのものとなるが、この被覆膜２２０を加熱することで、絶縁部材４０を電気ヒータとしての加熱機構４１により加熱した場合と同様に、当該被覆膜２２０に付着する膜の膜質を向上させることができる。なお、この実施の形態においては、被覆膜２２０が加熱機構４１として機能する。また、図８では、被覆膜２２０を絶縁部材４０の下面にのみ形成した状態を描図しているが、被覆膜２２０は絶縁部材４０の全面に形成されていてもよい。但し、絶縁部材４０のウェハＷに対向する面に付着する膜がパーティクルの主な発生源であるという観点からは、被覆膜２２０は、ウェハＷに対向する面、即ち絶縁部材４０の下面に形成するのが最も効果的である。
【００４２】
被覆膜２２０が吸収する赤外線としては、原料ガスがＴｉＣｌ４である場合、温度が概ね４００℃〜５００℃前後の赤外線であることが好ましく、例えばＮｉ（ニッケル）合金の溶射被膜などを用いることが好ましい。Ｎｉは熱伝導率が高く、またプラズマに対する耐性も高いため、被覆膜２２０そのものがパーティクルの発生源となることを防止できる。Ｎｉ以外の材質としては、カーボン、あるいは金属をドープした石英などを採用できる。
【００４３】
なお、本発明者らが、その表面に被覆膜２２０を形成した絶縁部材４０を用いて基板処理装置１でウェハＷの処理を行ったところ、ウェハＷの表面に付着した、例えば０．０４５μｍ以上の粒径のパーティクルの数は、被覆膜２２０や加熱機構４１を有しない従来の絶縁部材を用いて処理した場合と比較して、概ね１／４程度に減少していることが確認された。したがって、加熱機構４１として被覆膜２２０を用いた場合であっても、付着膜の膜質を向上させ、パーティクルの発生を抑制できる。
【００４４】
また、被覆膜２２０の形成方法としては、溶射に限定されるものではなく、処理容器１０内の赤外線を吸収して所望の温度まで加熱するものであれば、被覆膜２２０に代えて、例えば図９に示すように、絶縁部材４０の下面の全面を覆うように、円環状の金属板２３０を設けるようにしてもよい。かかる場合、金属板２３０の下端面は、処理容器１０内でのプラズマの偏在を防止するために、上部電極３０の下端面と鉛直方向の高さが同じになるように設定されることが好ましい。この場合の金属板２３０の材料も、被覆膜２２０と同様に、Ｎｉ合金などを用いることができる。
【００４５】
また、金属板２３０を用いる場合、必ずしも赤外線を吸収する材料とする必要はなく、例えば熱伝導率の高い金属などにより形成し、図９に示すように、上部電極３０と当接して設けることで、上部電極３０からの伝熱により金属板２３０を加熱するようにしてもよい。上部電極３０と金属板２３０を当接して設けた場合、絶縁部材４０と上部電極３０との間の隙間に付着膜が付着することも防止できるので、さらなるパーティクルの低減を図ることができる。
【００４６】
なお、金属板２３０を用いる場合、金属板２３０の外周端部と処理容器１０の内側面との距離が近くなると、金属板２３０と処理容器１０との間でプラズマが発生する可能性があるため、金属板２３０と処理容器１０との間には、所定の距離の隙間を確保することが好ましい。
【００４７】
また、絶縁部材４０の下面を、赤外線を吸収する部材で覆うという観点からは、例えば図１０に示すように、下端面を絶縁部材４０の外周端部まで延長した、他の上部電極２４０を用いてもよい。
【００４８】
但し、他の上部電極２４０を用いる場合、上部電極２４０の直径が大きくなり、処理容器１０内の電界分布が上部電極３０を用いた場合と比較して変化することが考えられる。その一方、被覆膜２２０を用いた場合、その厚みはごく僅かであり導電性が低く、かつ上部電極３０とは直接接触しないため、上部電極としては機能しない。そのため、加熱機構としては、被覆膜２２０を用いるか、処理容器１０内の電界強度分布に影響しない程度の厚みあるいは直径の金属板２３０を用いることが好ましい。
【００４９】
また、加熱機構４１の他の形態としては、処理容器１０内の赤外線を吸収する部材を絶縁部材４０の下面に設けるのではなく、赤外線を吸収する部材により絶縁部材４０を形成し、絶縁部材４０そのものが加熱機構４１として機能するようにしてもよい。かかる場合、絶縁部材４０の材質としては、Ｎｉ合金、カーボン、あるいは金属をドープした石英等を用いることができる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。上述の実施の形態は、ウェハにプラズマを用いて成膜処理を行う場合を例にして説明したが、本発明は例えばプラズマを用いてエッチング処理を行う基板処理装置などにも適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１    基板処理装置
１０  処理容器
１１  載置台
１２  接地線
１３  支持部材
２０  電気ヒータ
３０  上部電極
３１  蓋体
３２  ガス拡散室
３３  支持部材
４０  絶縁部材
４１  加熱機構
５０  ガス供給管
５１  処理ガス供給源
５２  原料ガス供給部
５３  還元ガス供給部
５４  希ガス供給部
６０  高周波電源
７０  排気機構
１００  制御部
２２０  被覆膜
２３０  金属板
２４０  他の上部電極
Ｗ    ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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