(57)【要約】      （修正有）【課題】パーティクルの発生およびウェハ裏面への付着を解消することができ、かつ即時のクランプ解除を行うことができるウェハ加熱機構を備えたプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】ウェハ１０がプラズマ支援を受ける前に作動するウェハ加熱機構を備え、ウェハホルダ２、移動シャッタ１およびシャッタ収納部１１とから成るウェハ加熱機構を備えるプラズマ処理装置である。ウェハホルダ２は平板状電極１４と複数のウェハリフトピン１５を有し、ウェハリフトピン１５の上にウェハ１０が搭載される。移動可能なシャッタ１は加熱ワイヤ１２から成る下側表面を有し、ウェハ１０の表面に平行な状態にある。シャッタ収納部１１は、プラズマ支援処理の間、移動可能なシャッタ１を収納するために用いられる。【選択図】      図１
2004193360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハがプラズマ支援処理を受ける前に動作するウェハ加熱機構を備えたプラズマ処理装置であり、
前記ウェハが搭載され、平らなプレートと複数のウェハリフトピンを有するウェハホルダと、
下側面が加熱機構からなり、かつ前記ウェハと平行な位置にある移動シャッタと、
前記プラズマ支援処理の間、前記移動シャッタを収納するためのシャッタ収納部と、
から構成されるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記加熱機構を備えた前記移動シャッタは、前記ウェハの上方数ミクロンメータまたは数ミリメータの位置にあり、かつ前記ウェハに平行である請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記移動シャッタは温度センサを有し、かつ前記温度センサの検出信号に基づいて前記加熱機構を制御する温度制御機構を有する請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記移動シャッタは予め設定された温度を維持しかつ前記移動シャッタが前記ウェハの上側に位置するとき熱を伝達することによって所望の温度に前記ウェハを加熱する請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記移動シャッタはプラズマが発火される前に前記予め設定された温度に前記ウェハを加熱し、それから前記移動シャッタは前記シャッタ収納部に移動し、プラズマは発火状態に維持されて前記ウェハ処理が実行される請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ウェハは、ウェハの加熱およびウェハの処理の間、前記ピンの上に配置され、これらのピンは前記ウェハホルダの平らなプレートから数ミクロンメータまたは数ミリメータで突き出ている請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記ウェハは、ウェハの加熱の間、前記ピンの上に配置され、これらのピンは前記ウェハホルダの平らなプレートの上側数ミクロンメータまたは数ミリメータで突き出ており、前記ウェハは、プラズマ支援ウェハ処理の間、前記平らなプレートの上に配置される請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記ウェハホルダの前記平らなプレートは適切な加熱または冷却の機構を用いることにより所望温度に加熱されまたは冷却される請求項１，６，７のいずれか１項に記載されるプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、ウェハがプラズマ支援ウェハ処理を受ける前にウェハの裏面でのパーティクルを減少させるためにウェハ加熱機構を備えるスパッタ成膜、ドライエッチング、または化学気相成膜のためのプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマを用いたあるいは用いない半導体ウェハ処理は集積回路の製造において欠くことのできないステップである。ウェハ処理の間に所望の結果を得るために、所望の温度または温度範囲を維持することが重要である。例えば、高い温度の基板は、スパッタ成膜および化学気相成膜等のいくつかに要求される。現在、ウェハの温度は、通常、電極として用いられる加熱プレートの上にウェハを置くことによって、増大させられている。もしウェハが加熱された電極の上に単純に置かれるのであるならば、当該ウェハと加熱された電極の間で十分な熱的伝導性は存在しない。それ故に、ウェハは加熱電極の上で静電的にクランプ（固定）されなければならない。静電的なクランプ機構はウェハと加熱電極との間でより良い熱的伝導性を提供する。こうしてウェハ温度は、通常、所望のレベルに維持される。
【０００３】
ここで、先行技術として特許文献１を引用することができる。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５，５３０，６１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術は、ウェハの裏面におけるパーティクルの形成およびクランプ解除の困難性のごとき、いくつかの問題を有している。これらの問題は、図５および図６を参照して詳細に説明される。
【０００６】
図５は、従来の静電チャック（ＥＳＣ）を備えたプラズマ処理装置の断面図を示す。図６は、図５において“Ａ”として符号が付された部分の拡大図を示す。説明の容易化のため、スパッタ成膜プラズマ処理装置の構成が考えられる。プラズマ処理装置は、ｒｆ電極６４，６５、ウェハホルダ１０１、側壁６１、ボトムプレート６２、ガス取入れ口６３、トッププレート６６、およびガス排出口６９を有している。ｒｆ電源６８によって生成されるｒｆ電力は整合回路６７を通してｒｆ電極６４，６５に与えられる。ｒｆ電極６４，６５は、上側電極装置１０２を作る。この上側電極装置１０２は、誘電体材料７１で支持されている。プラズマは、容量結合型機構によってプラズマ処理領域内で発生させられる。プラズマの生成は、ｒｆ電極６４，６５の上での負の自己バイアス電圧の発生の原因となる。
【０００７】
この負の自己バイアス電圧のために、下側のｒｆ電極６４は衝突イオンによってスパッタされる。下側ｒｆ電極６４はスパッタされる必要があり、かつ基板の表面の上に堆積する材料で作られている。下側ｒｆ電極６４はターゲットである。これらのスパッタされた原子の一部はウェハ５７の表面の上に堆積する。もし自己バイアスの負の電圧が適当な成膜速度を得るのに十分でないときには、ｒｆ電源６８からｒｆ電極６４，６５に対してより高い負の電圧を印加することができる。電圧供給のための回路は、図において示されていない。
【０００８】
静電チャック（ＥＳＣ）８０を用いた従来のウェハ加熱方法に関する問題は、本発明に関して重要であるので、ＥＳＣ８０の構成と作用とが詳細に説明される。
【０００９】
ＥＳＣ８０は誘電体層５１と金属電極５２とから構成される。ＥＳＣ８０は、ウェハホルダ１０１の組込み部分である。ＥＳＣ８０に加えて、ウェハホルダ１０１は、同様にまた、絶縁材料５３、側壁５４、ウェハリフトピン５６を含んでいる。ウェハホルダ１０１はボトムプレート６２の上に配置されている。金属電極５２は絶縁材料５３の中に配置することによってハードウェアの他の部分から電気的に絶縁された下部電極である。金属電極５２の厚みは重要な事項ではなく、通常、１ｍｍから数ｃｍの範囲にある。金属電極５２は加熱機構７２を有している。
【００１０】
金属電極５２は、二方向スイッチ１０３を経由して、ＤＣ電圧供給器５５または接地のいずれかに接続することができる。金属電極５２はｒｆ発生器からｒｆ電流が与えられる。ｒｆ電流を与えるための回路は図において示されていない。しかしながら、金属電極５２へのｒｆ電流の供給は、期待される目的、すなわちウェハのクランプ工程にとって本質的なことではない。もしｒｆ電流が金属電極５２に与えられるとするならば、ｒｆ電流の周波数は１００ｋＨｚ〜５０ＭＨｚの範囲にあり、代表的には２ＭＨｚよりもより低い範囲にある。
【００１１】
通常、誘電体層５１の材料としてＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ポリイミドなどが用いられる。誘電体層５１の厚みおよび抵抗性はウェハのクランプおよびクランプ解除（チャック解除）の効率に大きな影響を与える。しかしながら、誘電体層５１の厚みは重要なことではなく、通常５ｍｍよりもより小さい範囲にある。誘電体層５１の上面には複数のエンボス５８が形成され、それによりウェハ５７がＥＳＣ８０の上に配置される時、ウェハ５７の裏面はエンボス５８にのみ接触する。エンボス５８の高さは５〜２５μｍの範囲にある。これらのエンボス５８のために、ウェハ５７と誘電体層５１の間にはスペース５９があり、このスペースは通常ウェハ５７とＥＳＣ８０の間でより良い熱の伝達のため不活性ガスが充満されている。
【００１２】
動作を行っている間、金属電極５２はＤＣ電圧供給器５５に接続されており、適当なＤＣ電圧が与えられている。そのとき、電荷が金属電極５２の上に蓄積する。金属電極５２とＳｉ（シリコン）ウェハ５７との間に誘電体層５１があるので、反対の電荷がウェハ５７の裏面に誘導される。ウェハ５７とＥＳＣ８０上の反対極性を有する電荷は静電力を形成し、これがＥＳＣ８０上にウェハ５７をクランプする。
【００１３】
通常、ウェハ５７がウェハホルダ１０１上に搬入されるとき、特に静電チャック８０の上に到来するとき、ウェハの温度は室温の状態にある。もしスパッタ（または他の任意の処理）がより高い温度で、例えば３００°Ｃで実行されなければならないとすると、最初にウェハ５７は、ウェハ５７を加熱するための加熱されたＥＳＣ８０の上に、静電的にクランプされる。加熱処理の間、ウェハ５７は熱的な拡大を行う。しかしながら、ウェハ５７はＥＳＣ８０上に静電的にクランプされているので、ウェハの裏面とエンボスの上面との間でより高い摩擦が発生することになる。このことはパーティクル７０を生じさせるウェハ裏面および／またはエンボス材料での擦れという結果をもたらす。
【００１４】
これらのパーティクルの一部は直接にウェハの裏面に付着する。残りの部分はＥＳＣ８０の上面の上に堆積する。これらの堆積したパーティクルのいくつかは、それから次のウェハの裏面に付着する。しかしながら、同時に、大量の新しいパーティクル７０が発生する。従って、各ウェハの加熱処理の間、パーティクル７０は生成され、これらのパーティクル７０のいくつかがウェハの裏面に付着する。
【００１５】
金属電極５２はＤＣ電圧供給器５５からＤＣ電圧を与えられるとき、金属電極５２上に電荷が蓄積する。しかしながら、これらの電荷は、ウェハ５７と金属電極５２との間に強い電界Ｅ1が存在するので、ゆっくりと誘電体層５１の上面に移動する。このことは図６に概略的に示されている。誘電体層５１の上面への電荷の移動は、同様にまた、誘電体層５１が、通常、完全な絶縁体でないという事実によって支持されている。より一層、誘電体材料５１の材質は、電気的抵抗を減じるため、不純物が意図的にドープされている可能性もある。このことが、誘電体層５１の上面への電荷移動を強めることになる。
【００１６】
微細な顕微鏡的規模において、Ｓｉウェハ５７の下面およびエンボス５６の上面は粗い表面を持っている。それ故に、ウェハ５７と誘電体層５１の間の実際の接触点は、図６に示すごとく、２，３の場所のみで作られている。ウェハ５７と誘電体層５１との間の間隔は、それらの間の真空または空気のポケット７３の厚みに制限されている。すなわち、反対極性を有する電荷の間の距離は極めて小さいものとなっている。このことが、ウェハ５７とＥＳＣ８０の間の極めて強い吸引静電力を導くことになる。
【００１７】
ウェハの処理が完了した後、金属電極５２に与えられていた電圧は接続が切れ、金属電極５２は接地に接続される。これは金属電極５２の上に蓄積された電荷を中性化し、それによってウェハ表面の静電力の効果をなくす目的のためである。しかしながら、この時点で、電荷のいくらかは誘電体層５１の上面にある。それ故に、たとえ金属電極５２が電気的に接地されたとしても、ウェハーの表面で作用する静電力が誘電体層５１の上面に蓄積された全ての電荷が中性化されるようになるまで、０にはならない。このプロセスは、誘電体層５１内の電荷移動への電気的抵抗が存在するので、時間がかかる。それ故に、即時のクランプ解除は不可能である。
【００１８】
本発明の目的は、パーティクルの発生およびウェハ裏面への付着を解消することができ、かつ即時のクランプ解除を行うことができるウェハ加熱機構を備えたプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプラズマ処理装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【００２０】
第１のプラズマ処理装置は、ウェハがプラズマ支援処理を受ける前に動作するウェハ加熱処理を備え、ウェハホルダ、移動シャッタ、およびシャッタ収容部から構成されている。ウェハホルダは平らなプレートと複数のウェハリフトピンを有し、その上にウェハが搭載される。移動シャッタは、加熱機構から構成され、ウェハの表面に平行な位置にある下面を有している。シャッタ収納部は、プラズマ支援処理の間、移動シャッタを収容するのに用いられる。
【００２１】
上記のプラズマ処理装置において、加熱機構を備えた移動シャッタは、例えば、その軸の周りに１８０°回転させることにより、あるいはシャッタ収納部から直線的に突出させることにより、ウェハの上方数ミクロンメータまたは数ミリメータ上方に位置し、かつウェハに平行に位置させることができる。
【００２２】
当該プラズマ処理装置において、移動シャッタは温度センサを有しかつ温度センサの検出信号に基づいて加熱機構を制御する温度制御機構を有する。
【００２３】
当該プラズマ処理装置において、移動シャッタは予め定められた温度を維持し、かつ、例えば放射、伝導、あるいは対流によって、移動シャッタがウェハの上方位置にある時、熱を伝送することで所望温度にウェハを加熱する。
【００２４】
当該プラズマ処理装置において、移動シャッタはプラズマが発火する前に予め定められた温度にウェハを加熱し、それから移動シャッタはシャッタ収容部に移動し、プラズマが発火しかつ維持され、ウェハ処理が実行される。
【００２５】
当該プラズマ処理装置において、ウェハは、ウェハの加熱の間、およびウェハーの処理の間、ピンの上に配置され、これらのピンはウェハホルダの平らなプレートの上方数ミクロンメータまたは数ミリメータで突き出ている。
【００２６】
当該プラズマ処理装置において、ウェハは、ウェハの処理の間、ピンの上に配置され、これらのピンはウェハホルダの平らなプレートの上方数ミクロンメータまたは数ミリメータで突き出ており、ウェハは、プラズマ支援ウェハ処理の間、平らなプレートの上に置かれる。
【００２７】
当該プラズマ処理装置において、適当な加熱または冷却の機構を用いてウェハホルダの平らなプレートは所望の温度に加熱されまたは冷却される。
【００２８】
プラズマ処理反応容器内のウェハ加熱機構、特にシャッタは、ウェハを覆いまたは開放するように用いられ、ウェハがプラズマ支援ウェハ処理を受ける前に当該ウェハを加熱する加熱機構から成る。加熱処理およびプラズマ処理の間、ウェハは平らなプレートの上方に突き出た３つまたはいくつかのピンの上に配置される。当該ピンを用いてウェハの裏面とたった３つまたはいくつかの点で接触し、かつ静電的クランプがないので、パーティクルの発生およびウェハの裏面への付着が最少化され、かつ従来のクランプ解除の問題が解決される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、好ましい実施形態を添付図面に従って説明する。実施形態の説明を通して本発明の詳細が明らかにされる。
【００３０】
本発明の第１の実施形態は図１，２，３を参照して説明される。説明の容易化のため、スパッタ成膜のために用いられるプラズマ処理装置が考えられる。図１は本発明による加熱機構を備えたプラズマ処理装置の縦断面図を示す。このプラズマ処理装置は、プラズマ発生機構、シャッタ１、ウェハホルダ２、複数のガス取入れ口３およびガス排出口４、円筒形の側壁５、トッププレート、ボトムプレート７から構成される。図２は、シャッタ１の下面図を示す。ウェハホルダ２はボトムプレート７に固定されている。シャッタ１はウェハホルダ２の上方に配置されている。
【００３１】
シャッタ１は移動自在である。図１において、シャッタの移動方法の１つが説明される。シャッタ１の一端は回転ロッド８の上端に固定され、それは垂直方向に設けられており、当該回転ロッド８によって支持される。回転ロッド８はモータ９を用いることによってその軸の周りに動かされ、モータはプラズマ処理装置のボトムプレート７の下側に固定されている。それ故に、シャッタ１は、回転ロッド８を回転させることによって、ウェハ１０の表面の全面を覆うように位置するか、またはシャッタ収納部１１内に位置する。シャッタ収納部１１内にあるとき、シャッタ１の位置は図１で想像線によって示されている。シャッタの移動に関する上で説明した機構は唯一の方法ではない。ウェハ１０の上方にシャッタ１を位置させ、かつシャッタ収納部１１の内部に位置させるため、異なる技術を用いることができる。例えば、シャッタ１はウェハ１０を覆うように位置するごとく、シャッタ収納部１１から水平な直線にて移動させることもできる。
【００３２】
ウェハホルダ２の上に搭載されたウェハ１０と、シャッタ１とは、互いに平行な位置にある。シャッタ１の垂直方向の位置は、ウェハ１０とシャッタ１の下面との間の間隔が数ミクロンメータから数ミリメータの範囲に含まれるように調整される。本質的なことではないが、通常、シャッタ１は円形の形状である。もしシャッタ１が円形の形状であるならば、シャッタ１の直径はウェハ１０の直径よりもより大きい。シャッタ１の厚みは重要なことではないが、１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲で変化させることができる。
【００３３】
好ましくは、シャッタ１の主要部分は金属で作られている。抵抗性加熱ワイヤ１２、例えばタングステンが、図１，２に示されるごとく、シャッタ１の下面に設けられている。しかしながら、加熱源として図３に示されるごとくＩＲ（赤外線部）の配列、あるいは他の技術を用いることもできる。抵抗性加熱ワイヤ１２またはＩＲランプへの電気配線は回転ロッド８を通して設けられる。ＡＣまたはＤＣの電力供給器３３が電気ワイヤを通して加熱ワイヤ１２等に電力を供給する。加熱ワイヤ１２は、電気的に誘電体部材を利用することによって、ハードウェアの残りの部分から絶縁されている。赤外線放射を伝達するプレート、例えば水晶が加熱ワイヤ１２を覆っても良い。加熱ワイヤ１２を覆うことは加熱ワイヤ１２からウェハ１０の表面に落ちるパーティクルを減少させることにとって有用である。加熱ワイヤ１２のカバープレートは図中で示されていない。
【００３４】
ウェハホルダ２は、平らなプレート１４、ウェハ１０を持ち上げるための３つまたはいくつかのピン１５から構成されている。ウェハリフトピン１５は垂直方向に移動することができる。ピン１５の垂直移動は機械的または電気機械的な方法によって制御される。図１において、ピン１５はモータ３０，３１あるいは他の任意の機械的な装置によって動かされる。ピン１５の直径は重要なことではなく、通常、およそ１ｍｍである。ピン１５の材料は、同様にまた、重要なことではない。それは誘電体または金属の部材で作られる。ウェハホルダ２の平らなプレート１４は同様にまた金属または誘電体部材６によって作られる。再び、それは、加熱機構または冷却機構を持っても良いし、持たなくても良い。この実施形態において、図１に示されるように、ＡＣまたはＤＣの電力供給器３２によって電力が供給される加熱ワイヤ２０は平らなプレート１４に含まれる。通常、平らなプレート１４は誘電体材料１９を配置することによってハードウェアの他の構成部分から電気的に絶縁されている。
【００３５】
図１は容量結合型プラズマ発生機構を示す。ｒｆ電源１６から生成されるｒｆ電流は整合回路１８を通して上部電極１７，２６に与えられる。ｒｆ電流の周波数は重要なことではなく、１ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの範囲で変えることができる。当該ｒｆ電流に加えてＤＣ電圧を与えることができ、通常、上部電極１７，２６に負電圧が印加される。ＤＣ電圧供給器の回路は図１で示されていない。しかしながら、ＤＣ電圧を与えることは本質的なことではない。上部電極の上側部分２６は、冷却媒体入口２３と冷却媒体出口２４を有した冷却装置２７から構成される。さらにたとえ容量結合型ｒｆプラズマが図１に示されているとしても、プラズマ発生のために異なる機構、例えば、誘導結合型、ウェーブ加熱型、あるいはＤＣプラズマ発生機構を用いることができる。
【００３６】
プラズマ処理装置の反応容器の中にガスを供給する複数のガス取入れ口３と、反応容器を真空排気するためのガス排出口４とが存在する。ウェハ処理のタイプはプロセスガスまたは複数のプロセスガスを決定する。スパッタ成膜の応用において、通常、Ａｒガスが用いられる。さらに、２９はウェハ搬入／搬出ドアを示し、３４は真空排気ポートドアを示している。
【００３７】
次に前述したプラズマ処理装置の作動が説明される。第１に、ウェハ１０はウェハホルダ２の上に配置される。このとき、シャッタ１はシャッタ収納部１１の中にある。ウェハ１０をウェハホルダ２の上に配置するため、最初に、ウェハ１０は、図で示されていないロボットアームによってプラズマ処理反応容器の中に導入される。それから、３つ（またはいくつかの）ウェハリフトピン１５が平らなプレート１４の上方に突き出てウェハ１０を受け止める。ピン１５は、次第にウェハ１０と平らなプレート１４の間の狭い間隔、通常、およそ１ｍｍの間隔が作られるまで下降される。この間隔は重要なことではなく、こうしてこの間隔をおよそ１ｃｍまたはそれよりも大きい間隔に作ることもできる。従って、ウェハの加熱およびウェハの処理の間、ウェハ１０はウェハリフトピン１５の先端の上にあることになる。
【００３８】
ウェハ１０とシャッタ１との間の狭い間隔を維持することは、本質的なことではない。それ故にウェハ１０をウェハホルダ２の平らなプレート１４の上に置くこともできる。またはウェハリフトピン１５の上に配置することによって、ウェハ１０を加熱することおよび平らなプレート１４の上に配置することによって、ウェハ１０を処理することができる。しかしながら、ウェハ加熱の工程の間、ウェハ１０をパーティクルの発生を最少化するため、ウェハリフトピン１５の上に配置することが適切である。
【００３９】
いったんウェハ１０を適当な位置で配置すると、回転ロッド８を回転させることによりウェハーの表面の全面に覆うようにシャッタ１がもたらされる。加熱ワイヤ１２はウェハ１０を加熱するために作動させられる。ウェハを加熱することは基本的に放射によって起きる。しかしながら、伝導および対流の加熱のプロセスも同様にまた反応容器の内部の圧力に依存してウェハを加熱することに貢献する。加熱ワイヤ１２の作動に関して特別な時間は存在しない。こうしてシャッタ１がウェハの表面上にもたらされた後に加熱ヒータ１２を作動させることができ、あるいは、加熱ワイヤの作動状態を連続的に保持することができる。後の場合において、シャッタ１は常に高い温度に維持される。ウェハ１０は予め定められた時間を超えて加熱され、あるいは予め定められた温度に至るまで加熱され、それからシャッタ１はシャッタ収納部１１に戻される。その後、プラズマが適当なガスまたはガスの組合せと共に発火され、ウェハの表面上に所望の処理が得られる。例えば容量結合型プラズマが発火され、アルゴンガスの雰囲気の下で上部電極１７の材料をスパッタし、ウェハ表面に堆積させる。
【００４０】
シャッタ１がシャッタ収容部１１に動かされるとき、ウェハ１０は冷却され始める。しかしながら、プラズマが発火されたその同じ時期において、過熱されたガスおよびイオンの衝突がウェハ１０を加熱する。さらにプラズマ内で発生される赤外線、可視光、および紫外線の放射がウェハ１０を加熱する。これらの加熱の工程はウェハの冷却の工程を防止しまたは遅らせる。ウェハ処理の間の平均的な温度は初期の温度（シャッタ１によって加熱された後）、ｒｆまたはＤＣの電力、圧力、ガス温度等のプラズマのパラメータ、および通常はおよそ１分である処理時間に依存する。
【００４１】
シャッタ１がシャッタ収容部１１に動かされた後に、ウェハ１０の冷却による温度低下は、ウェハ１０を、加熱された平らなプレート１４の上に配置することによって同様にまた防止することができる。この場合において、ウェハ１は、加熱された平らなプレート１４の上に単純に存在し、静電的なクランプは全く用いられない。平らなプレート１４は、平らなプレート１４内に埋め込まれた抵抗性ワイヤ２０によって加熱されている。
【００４２】
第１の実施形態はスパッタ成膜装置を用いて説明されたが、この説明された技術を適当に修正することにより化学気相成膜装置またはドライエッチング装置に応用することが可能である。
【００４３】
前述した発明に係る技術において、ウェハ１０は、プラズマが発火される前に加熱される。この加熱の工程の間、ウェハ１０はいくつかのウェハリフトピン１５の上に配置されている。静電的なクランプは全く用いられていない。それ故に、加熱工程の間のウェハ１０の熱的な拡張はパーティクルの発生の原因にならない。さらにプラズマ支援ウェハ処理の間、ウェハ１０はウェハリフトピン１５の上のみに配置されている。このことはウェハ１０およびウェハホルダ２の接触表面の面積を最少化する。これは同様にまたパーティクルの発生の減少およびウェハの裏面上へのパーティクルの付着の減少に貢献する。さらに、プラズマ支援ウェハ処理の間、静電的なクランプは存在しないので、ウェハのクランプ解除のステップあるいは必要性も存在しない。
【００４５】
次に図４を参照して第２の実施形態が説明される。この実施形態は第１実施形態の拡張である。第２実施形態においてシャッタ１の構成のみが変化させられる。それ故に、図４において、シャッタ１の縦断面の概略図のみが示されている。シャッタ１の構成を除いて、プラズマ処理装置の他の全てのハードウェアの構成および動作手順は第１実施形態で説明されたそれらと同じである。
【００４６】
シャッタ１は、抵抗性加熱ワイヤ１２、誘電体部材または金属部材で作られた平板状のボトムプレート４２、温度センサ４３、および冷却機構、特に、シャッタ１の主要部４５を通して冷却媒体を流すようにされた冷却媒体の入口３５と出口３６を備えた溝４４の配列によって構成されている。しかしながら、温度センサ４３と冷却機構は本質的なことではない。平板状ボトムプレート４２の厚みは重要なことではなく、通常、およそ１０ｍｍである。平板状ボトムプレート４２の直径は同様にまた重要なことではなく、単にウェハの直径よりもより大きいものである。好ましくは、平板状ボトムプレート４２は金属で作られる。
【００４７】
加熱ワイヤ１２はＡＣまたはＤＣの電気供給器３３に接続されている。平板状ボトムプレート４２は予め定められた温度まで加熱され、加熱ワイヤ１２および温度センサ４３を用いることによってその温度に維持される。平板状ボトムプレート４２を予め定められた温度に加熱することはかなりの電気的エネルギを消費する。しかしながら、いったん平板状ボトムプレート４２が所定温度に加熱されると、その温度を維持するためにより小さな電力のみが必要となる。従って、この構成は、ウェハ処理が実行モードにある間での第１実施形態において説明されたそれと比較して、消費エネルギが少なくなる。
【００４８】
シャッタ１のこの構成において加熱ワイヤはウェハを直接に加熱しない。その代わり、加熱ワイヤ１２は金属または誘電体材料で作られたボトムプレート４２を加熱する。当該ボトムプレート４２は、大部分、放射の工程によってウェハ１０を加熱する。
【００４９】
この構成については他の利点がある。平板状ボトムプレート４２上で一定の温度のため、その下面の温度は非常に高く均一である。それ故に、ウェハの温度は同様にまたその表面全面に渡り均一となる。他の利点は平板状ボトムプレート４の下面の平坦な構成のため、ウェハ１０とシャッタ１との間の間隔を非常に小さな値、例えば１ｍｍよりも小さい値に維持することができる。このことが基板の加熱効率および加熱速度を高めるものである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置は、ウェハが、静電チャックを用いることなく、いくつかのピンの上に配置されている間、熱的放射プロセスを用いることによって所望の温度に加熱される。この方法はウェハとウェハホルダの接触表面面積を減じる。この特徴はウェハの裏面上でのパーティクルの最少化を導く。さらに本発明のプラズマ処理装置では、ウェハの静電クランプがないので、従来のプラズマ処理装置で見られたクランプ解除の困難性が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この図は、第１実施形態のプラズマ処理装置を示す縦断面図である。
【図２】この図は、抵抗性ワイヤがウェハを加熱するように用いられるところシャッタの底面図である。
【図３】この図は、ＩＲランプの配列が基板を加熱するために用いられるシャッタの他の構成の底面図である。
【図４】この図は、第２実施形態で用いられるシャッタの縦断面図である。
【図５】この図は、従来の静電チャックがウェハの加熱のために用いられるプラズマ処理装置である。
【図６】この図は、図５において“Ａ”として符号が付された部分の拡大図である。
【参照符号の説明】
１              シャッタ
２              ウェハホルダ
８              回転ロッド
９              モータ
１０            ウェハ
１１            シャッタ収納部
１２            加熱ワイヤ
１４            平板状プレート
１５            ウェハリフトピン
１６            ｒｆ発生器
１７            上部電極
１８            整合回路
２０            加熱ワイヤ
３８            ＩＲランプ
４２            誘電体部材
４３            温度センサ
【図１】
2004193360.tif 000003
【図２】
2004193360.tif 000004
【図３】
2004193360.tif 000005
【図４】
2004193360.tif 000006
【図５】
2004193360.tif 000007
【図６】
2004193360.tif 000008
【外国語明細書】
2004193360.tif 000009
2004193360.tif 000010
2004193360.tif 000011
2004193360.tif 000012
2004193360.tif 000013
2004193360.tif 000014
2004193360.tif 000015
2004193360.tif 000016
2004193360.tif 000017
2004193360.tif 000018
2004193360.tif 000019
2004193360.tif 000020
2004193360.tif 000021
2004193360.tif 000022
2004193360.tif 000023
2004193360.tif 000024
2004193360.tif 000025
2004193360.tif 000026
2004193360.tif 000027
2004193360.tif 000028
2004193360.tif 000029
2004193360.tif 000030
2004193360.tif 000031
2004193360.tif 000032
2004193360.tif 000033
2004193360.tif 000034
2004193360.tif 000035
2004193360.tif 000036
2004193360.tif 000037
2004193360.tif 000038
2004193360.tif 000039