(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハを均一かつ効率よく加熱する。【解決手段】筐体１１とともに処理室１２を形成する誘電体ドーム１３と、高周波電力を整合器１６を介してコイル１４に供給する高周波電源１５と、処理室１２内を排気する排気管２０と、処理室１２内にガスを導入するガス導入管２２と、処理室１２内でウエハ１を保持するサセプタ２３とを備えた枚葉式プラズマ処理装置１０において、サセプタ２３上にマイクロ波吸収板２４を載置し、サセプタ２３下方にマイクロ波を導入するキャビティ２６を設け、キャビティ２６底にマイクロ波導入口３７を有する仕切り板２７を昇降可能に配置する。仕切り板２７下方に設置したエレベータ２８のシャフト２９に水平に固定した支持台３０上にマイクロ波電源３１を設置し、マイクロ波電源３１は複数の導波管、アイソレータ３３、整合器３５を介してマイクロ波導入口３７に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下の処理室で基板を１枚ずつ処理する基板処理装置であって、
前記処理室内の前記基板の加熱をマイクロ波を用いて行う基板処理装置。
【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。）に処理を施すものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハにプラズマ処理を施す基板処理装置としては、枚葉式プラズマ処理装置がある。
従来の枚葉式プラズマ処理装置は、ウエハを一枚ずつ処理する処理室と、処理室内を減圧する排気管と、処理室内のサセプタ上に設けられた光吸収板と、光吸収板に載置されたウエハを下方から加熱するランプヒータと、処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成装置と、を備えており、減圧下の処理室でウエハをランプヒータによって加熱しつつ一枚ずつプラズマ処理している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した枚葉式プラズマ処理装置においては、ウエハの加熱はランプヒータの発する光エネルギーを光吸収板に吸収させ、光吸収板の発熱をウエハに伝達させて行うため、次のような問題点がある。
1)  ランプヒータの発する光を光吸収板に均一に集光するのが難しいため、ウエハを均一に加熱することが難しい。
2)  ランプの発する光の一部は光吸収板以外の部材に吸収され、その部材を加熱するため、加熱源としての効率が悪い。
【０００４】
本発明の目的は、被処理基板を均一かつ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。
【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）減圧下の処理室で基板を１枚ずつ処理する基板処理装置であって、
前記処理室内の前記基板の加熱をマイクロ波を用いて行う基板処理装置。
（２）前記マイクロ波を前記基板の裏側から照射する前記（１）の基板処理装置。
（３）前記マイクロ波を導入するキャビティを前記基板の下方に設けた前記（１）の基板処理装置。
（４）前記キャビティを形成した壁の一部を、該壁と垂直方向に可動に構成し、前記キャビティ内における前記マイクロ波の定在波状態を変化させる前記（３）の基板処理装置。
（５）前記キャビティ内にスタラファンを設けて、前記キャビティ内におけるマイクロ波の定在波状態を連続的に変化させる前記（３）の基板処理装置。
【発明の効果】
【０００６】
前記した手段によれば、被処理基板を均一かつ効率よく加熱することができる。
【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、枚葉式プラズマ処理装置１０として構成されており、被処理基板であるウエハを減圧下の処理室で１枚ずつ処理するものとして構成されている。
【０００９】
図１に示された枚葉式プラズマ処理装置１０は筐体１１を備えており、筐体１１は処理室１２を誘電体ドーム１３とともに構成している。処理室１２は気密に構成されている。
誘電体ドーム１３の外側には、処理室１２内にプラズマを生成するためのコイル１４が設けてられており、コイル１４には高周波電源１５と整合器１６とが接続されている。高周波電源１５の出力する高周波電力が整合器１６を介してコイル１４に供給されることにより、処理室１２内でプラズマ１７を生成する構造となっている。
筐体１１は略二重円筒形状に形成されており、内側円筒と外側円筒との間の空間がバッファ室１８を形成している。筐体１１の外側円筒下端部には排気口１９がバッファ室１８に連通するように開設されており、排気口１９には排気管２０の一端が接続されている。排気管２０の他端はポンプ２１に接続されており、ポンプ２１はバッファ室１８を排気管２０および排気口１９を経由して排気する。
筐体１１にはガス導入管２２の一端が接続されており、ガス導入管２２の他端はガス供給装置（図示せず）に接続されている。ガス導入管２２はガス供給装置からのガスを処理室１２に導入する。ガス導入管２２から処理室１２へ導入されたガスは、処理室１２内でプラズマ化され、プラズマ１７およびプラズマ１７で生成された活性種によりウエハ１をプラズマ処理する。
【００１０】
処理室１２内にはサセプタ２３が内側円筒上端に設けられている。サセプタ２３は石英（ＳｉＯ2 ）が使用されて略円板形状に形成されている。サセプタ２３上にはマイクロ波吸収板２４が載置されている。マイクロ波吸収板２４は２．４５ＧＨｚのマイクロ波を吸収する材料（例えば、シリコン）が使用されてウエハ１よりも若干大きめの円板形状に形成されている。
サセプタ２３の外側にはカバーリング２５が設けられている。カバーリング２５は内径がウエハ１の外径よりも大きく、外径がサセプタ２３の外径よりも大きい円形リング形状に形成されており、プラズマ１７に晒されるウエハ１近傍の部材からの汚染物質の発生を抑制する構造となっている。
【００１１】
筐体１１の内側円筒中空部はマイクロ波を導入するキャビティ２６を構成しており、キャビティ２６の底には仕切り板２７が昇降可能に配置されている。
筐体１１の仕切り板２７下方にはエレベータ２８が設置されており、エレベータ２８のシャフト２９には支持台３０が水平に固定されている。支持台３０上にはマイクロ波電源３１が設置されており、マイクロ波電源３１には導波管３２を介してアイソレータ３３が接続されている。アイソレータ３３には導波管３４を介して整合器３５が接続されている。整合器３５は導波管３６を介して、仕切り板２７に開設されたマイクロ波導入口３７に接続されている。
エレベータ２８は支持台３０をシャフト２９によって昇降させることにより、仕切り板２７を昇降させることができるようになっており、仕切り板２７の昇降により、キャビティ２６内に導入されたマイクロ波の定在波の状態を変更させる。
【００１２】
次に、以上の構成に係る枚葉式プラズマ処理装置の作用を説明する。
【００１３】
バッファ室１８内および処理室１２内はポンプ２１により排気管２０および排気口１９を経由して排気されて、所定の圧力に減圧される。
その後に、ウエハ１がマイクロ波吸収板２４上にウエハ移載装置（図示せず）によって載置される。このとき、マイクロ波吸収板２４はマイクロ波によって所定の温度に保持されている。
一例として、ウエハ１の温度を９００℃に加熱する場合について説明する。
ウエハ１の搬送時はマイクロ波吸収板２４の温度が３００℃になるように、マイクロ波電源３１の出力を制御し、ウエハ搬送終了後、３０秒程度待機してウエハ１の温度がマイクロ波吸収板２４の温度とほぼ同じになった後に、マイクロ波電力の投入量を増やしてマイクロ波吸収板２４の温度を上昇させる。
このとき、マイクロ波はキャビティ２６内の導電性の壁で反射され、マイクロ波電力の多くはマイクロ波吸収板２４に吸収されるため、これを効率良く加熱する。
マイクロ波の周波数として、２．４５ＧＨｚを用いると、マイクロ波のエネルギの高い部分が局在化し、マイクロ波吸収板２４における吸収が偏り、ウエハ１の加熱が不均一になる可能性がある。
マイクロ波をキャビティ２６内に投入する場合は、整合器３５によって反射が極少になるように調整する。
しかし、その調整が困難な場合は、キャビティ２６の壁の一部である仕切り板２７をエレベータ２８によって上下に移動させることにより、反射波電力が０ワット［Ｗ］となる最適な位置を見出す。
【００１４】
ガス導入管２２から一定流量の反応性ガスが導入され、処理室１２内の圧力が所定値に設定された後に、高周波電源１５の出力する高周波電力がコイル１４に整合器１６を介して印加されると、処理室１２内でプラズマ１７が生成され、このプラズマ１７および活性種がウエハ１に供給されるため、所定のプラズマ処理がウエハ１に施される。
【００１５】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００１６】
1)  マイクロ波を用いることにより、ウエハを効率的に加熱することができる。
【００１７】
2)  キャビティの底壁を構成する仕切り板を垂直方向に移動させてキャビティの構造を変化させることにより、マイクロ波源への反射波電力の戻りを最小限に抑制することができる。
【００１８】
図２は本発明の他の実施形態に係る枚葉式プラズマ処理装置を示している。
本実施形態が前記実施形態と異なる点は、キャビティ２６内のマイクロ波の定在波の状態を代えるために、モータ３８によって回転されるスタラファン３９を、キャビティ２６の底壁を構成する仕切り板２７に設置した点である。
マイクロ波の周波数として、２．４５ＧＨｚを用いると、マイクロ波のエネルギの高い部分が局在化し、マイクロ波吸収板２４における吸収が偏り、ウエハ１の加熱が不均一になる可能性がある。
これを改善するために、モータ３８によってスタラファン３９を回転させることにより、定在波の状態を経時変化させて、マイクロ波吸収板２４に吸収されるマイクロ波の不均一さを改善する。
スタラファン３９を回転させることにより、定在波の状態を短時間に周期的に変化させることができるので、キャビティ２６内のマイクロ波エネルギの分布を素早く均一化することができる。
【００１９】
なお、本発明は前記実施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。
【００２０】
例えば、スタラファンを設けた場合には、エレベータは省略してもよい。
【００２１】
前記実施形態では枚葉式プラズマ処理装置について説明したが、本発明はこれに限らず、熱化学反応を使用した熱処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００２２】
被処理基板はシリコンウエハに限らず、化合物半導体ウエハ、液晶パネル、磁気ディスク、光学ディスク等の基板全般を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る枚葉式プラズマ処理装置を示す正面断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る枚葉式プラズマ処理装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…ウエハ（被処理基板）、
１０…基板処理装置（枚様式プラズマ処理装置）、１１…筐体、１２…処理室、
１３…誘電体ドーム、１４…コイル、１５…高周波電源、１６…整合器、１７…プラズマ、
１８…バッファ室、１９…排気口、２０…排気管、２１…ポンプ、
２２…ガス導入管、
２３…サセプタ、２４…マイクロ波吸収板、２５…カバーリング、
２６…キャビティ、２７…仕切り板、２８…エレベータ、２９…シャフト、３０…支持台、３１…マイクロ波電源、３２…導波管、３３…アイソレータ、３４…導波管、３５…整合器、３６…導波管、３７…マイクロ波導入口、
３８…モータ、３９…スタラファン。
【図１】
2009295905.tif 000003
【図２】
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