CN102077320A - 等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构，能够对使用于等离子体处理的微波透过的介电体窗的温度进行更加精密地控制，实现更加良好的等离子体处理特性。等离子体处理装置(1)具有处理容器(2)、介电体窗(簇射极板)(3)、天线(4)、波导管(5)、冷却块(6)、基板保持台(7)、在处理容器(2)的上部装配的保持环(上板)(15)。通过保持环(15)将介电体窗(3)的周缘部卡定。在天线(4)之上设置内部具有能够流过热介质的冷却流路(6a)的冷却块(6)。在波导管(5)的周围设有温度传感器(16)，对天线(4)等的温度进行检测。在保持环(15)的内部具有灯加热器(151)。介电体窗(3)通过由控制机构控制的冷却块(6)的冷却机构和保持环(15)的加热机构而被控制为规定的温度分布。

Description

等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构。
背景技术
在半导体制造工艺中广泛实施以堆积薄膜或蚀刻等作为目的的等离子体处理。为了获得高性能并且高品质的半导体，要求在高清洁度的空间内对被处理基板的被处理面的整个面进行均匀的等离子体处理。这种要求随着基板的大径化而更加强烈。
现在，作为等离子体处理中的等离子体发生方法，广泛利用基于微波的工艺气体的激发。微波具有透过介电体的性质。在等离子体处理装置中设置由介电体材料形成并使微波透过的窗(以下称为介电体窗)，从而能够从等离子体处理装置外部向内部照射微波。导入等离子体处理装置内的工艺气体被该微波激发而产生等离子体。根据该构成，不需要在等离子体处理装置内设置放电电极，因此能够确保处理装置内的高清洁度。并且，该方法即使在温度较低的情况下也能够形成高密度的等离子体，在生产率和能量效率方面也很出色。
在该方法中，与介电体窗接近的空间中形成高密度的等离子体，因此介电体窗暴露于大量的离子或电子。并且，从供给微波的天线也会产生热。因此，长时间进行等离子体处理时，在介电体窗会蓄积热。介电体窗的过热就成为使工艺气体的激发效率变化，或者导致工艺气体分解这样的不良现象的原因。
为了防止介电体窗过热，在例如专利文献1记载的等离子体处理装置，包括处理容器、具有冷却部的微波天线、由介电体材料构成的簇射极板(shower plate)、由介电体材料构成而在微波天线与簇射极板之间设置的罩板(cover plate)。在该等离子体处理装置中，通过使具有冷却部的微波天线经由罩板与簇射极板紧密接触来防止介电体窗过热。
专利文献1：JP特开2002-299330号公报
发明内容
但是，在专利文献1所述的装置中，也存在进行长时间等离子体处理后，在介电体窗上产生非常大的温度分布不均，并且在介电体窗发生热变形，导致装置特性变化，从而难以实现均匀的等离子体处理等问题。发明者通过实验等可知，为了提高等离子体处理装置的等离子体处理特性，仅防止介电体窗的过热是不够的，使介电体窗的温度分布均匀很重要。
本发明是鉴于上述的实际情况而做出的，其目的在于提供使用于等离子体处理的介电体窗的温度分布均匀，能够实现良好的等离子体处理特性的等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构。
为了实现上述目的，本发明第1方面的等离子体处理装置，包括：能对内部减压的处理容器，该处理容器具有由介电体材料形成的介电体窗；通过上述介电体窗向上述处理容器的内部供给微波的天线；将工艺气体向上述处理容器内供给的气体供给机构；利用辐射线对上述介电体窗进行加热的加热机构；对上述介电体窗进行冷却的冷却机构。
优选，上述等离子体处理装置还具有：用于检测上述介电体窗的温度的温度检测机构；响应通过上述温度检测机构检测的温度，而控制上述加热机构和/或上述冷却机构的控制机构。
优选特征在于，上述温度检测机构由多个传感器构成，在被分割为多个区域的上述介电体窗的上述每个区域中至少具有1个以上的上述传感器。
优选特征在于，上述加热机构由与上述介电体窗的侧面相对配置的多个加热器构成，上述加热器通过上述控制机构进行控制，对上述介电体窗的周缘部，以针对各加热器独立设定的发热量进行加热。
优选特征在于，在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
优选特征在于，上述冷却机构，在被分割为多个区域的上述介电体窗的该每个区域中具有热介质的导入口和排出口。
优选特征在于，上述冷却机构通过上述控制机构进行控制，以按照上述介电体窗的上述每个区域独立设定的流量使上述热介质流通。
优选特征在于，保持上述加热机构的保持部件具有用于将上述保持部件的温度维持于规定的温度的温度调整机构。
本发明第2方面的等离子体处理方法，特征在于，保持加热机构的保持部件，在对至少一个的被处理对象物进行等离子体处理期间，通过温度调整机构被保持为一定的温度。
本发明第3方面的介电体窗的温度调节机构，
作为介电体窗的温度调节机构，特征在于，具有：通过辐射线对上述介电体窗进行加热的加热机构；对上述介电体窗进行冷却的冷却机构；用于检测上述介电体窗的温度的温度检测机构；响应通过上述温度检测机构检测的温度，而控制上述加热机构和/或冷却机构的控制机构。
优选特征在于，上述温度检测机构由多个传感器构成，在被分割为多个区域的上述介电体窗的上述每个区域中至少具有1个以上的上述传感器。
优选特征在于，上述加热机构由与上述介电体窗的侧面相对配置的多个加热器构成，并通过上述控制机构进行控制，对上述介电体窗的周缘部，以针对各加热器独立设定的发热量进行加热。
优选特征在于，在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
优选特征在于，上述冷却机构，在被分割为多个区域的上述介电体窗的该每个区域中具有热介质的导入口和排出口。
并且优选特征在于，上述冷却机构通过上述控制机构进行控制，以按照上述区域独立设定的流量使上述热介质流过。
根据本发明的等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构，能够使用于等离子体处理的介电体窗的温度分布均匀，实现良好的等离子体处理特性。
附图说明
图1为表示本发明实施方式的等离子体处理装置的构成的概略图。
图2为从处理容器的外侧看冷却块所见的平面图。
图3为表示保持环构造的立体图。
图4A为保持环的断面放大图。
图4B为从介电体窗侧看保持环所见的局部平面图。
图5为表示灯加热器构造的立体图。
图6为径向线缝隙天线的平面图。
图7为表示介电体窗的温度控制状态(基于冷却块的温度控制)的图。
图8为表示介电体窗的温度控制状态(基于保持环的温度控制)的图。
图9为对比示出3种加热装置(短波长红外线、中波长红外线、碳(远红外线))的特性的图。
符号说明
1：等离子体处理装置；2：处理容器(腔室)；3：介电体窗(簇射极板)；3a：罩板；3b：底座；3c：喷嘴开口部；3d：槽；3e：气体流路；4：天线；4a：波导部；4b：径向线缝隙天线(RLSA)；4c：慢波板；5：波导管；5a：外侧波导管；5b：内侧波导管；6：冷却块；6a：冷却流路；7：基板保持台；8a：排气口；8b：真空泵；9：高频电源；11：门；12：下部容器；15：保持环(上板)；15a：突出部；16：温度传感器；17：罩；18：气体供给装置；18a：气体流路；40a、40b：缝隙；150：螺栓槽；151：灯加热器；157：孔；157a：贯通孔；158：流路；159a：热介质入口；159b：热介质出口；171a：流入路；171b：流出路；500：冷却组件；521、522：加热器；531、532：总管；541b、542b：流量调节阀；601、602：温度控制器；S：空间；W：被处理基板
具体实施方式
以下、参照附图对本发明实施方式的等离子体处理装置进行详细说明。并且，对图中同一或相当部分附加同一符号而不进行重复说明。
如图1所示，等离子体处理装置1具有处理容器(腔室)2、天线4、波导管5、冷却块6、基板保持台7、排气口8a、真空泵8b、高频电源9、门11、温度传感器16、罩17、气体供给装置18。
处理容器2具有下部容器12、保持环(上板)15、介电体窗(簇射极板)3。
处理容器2构成为可密封。通过对处理容器2进行密封，能够将处理容器2内部的压力保持为规定的值。并且，通过对处理容器2进行密封，能够将在处理容器2内部产生的等离子体封闭在处理容器2的内部。
下部容器12由Al等金属构成。在其内壁面上例如通过氧化处理形成由氧化铝等构成的保护膜。并且，在下部容器12内侧的底部装配有基板保持台7。
保持环(上板)15由Al等金属构成。在其内壁面上例如通过氧化处理形成由氧化铝等构成的保护膜。保持环(上板)15装配在下部容器12之上。保持环15具有环径(内径)朝向处理容器2的顶侧扩大的同心圆状的阶梯差(突出部15a)。与突出部15a连续的阶梯差(平面部15b)支撑介电体窗3的下面周缘部。
并且，保持环15内部具有多个从侧面对介电体窗3的周缘部进行加热的机构即加热装置(这里为灯加热器151)。并且，保持环15内部具有流路158。通过使热介质在流路158内流通，能够防止保持环15过热。
介电体窗3由使SiO2或Al2O3等微波透过的介电体材料构成。介电体窗3使从天线4供给的微波向处理容器2的内部透过。并且，介电体窗3与保持环15嵌合而用作处理容器2的盖。
介电体窗(簇射极板)3具有罩板3a、底座3b。底座3b具有多个喷嘴开口部3c、凹状的槽3d、气体流路3e。喷嘴开口部3c、槽3d以及气体流路3e连通。在将罩板3a装配于底座3b的状态下，从气体供给装置18供给的工艺气体，经由气体流路3e、槽3d从喷嘴开口部3c，向介电体窗3正下的空间S中浓度分布均匀地被供给。
天线4由波导部4a、径向线缝隙天线(RLSA)4b、慢波板4c构成。天线4与介电体窗3结合。具体而言，天线4的径向线缝隙天线4b与介电体窗3的罩板3a紧密接触。波导部4a由与冷却块6一体的屏蔽部件构成，慢波板4c由SiO2或Al2O3等介电体材料构成。慢波板4c配置在波导部4a与径向线缝隙天线4b之间，用于压缩微波的波长。
波导管5与天线4连接。波导管5是由外侧波导管5a与内侧波导管5b构成的同轴波导管。外侧波导管5a与天线4的波导部4a连接。内侧波导管5b与径向线缝隙天线4b结合。
冷却块6(所谓冷却套)设置在天线4之上。冷却块6内部具有多个热介质的冷却流路6a。为了提高冷却效率，冷却块6与波导部4a一体形成。在冷却流路6a内流通已冷却至规定的温度的热介质，从而防止天线4或介电体窗3过热。冷却流路6a在冷却块6内部跨全体形成。例如冷却块6与天线4的形状对应地是圆盘状时，如图2所示将圆的中心部与周缘部联结起来，呈放射状等间隔地配置有多个冷却流路6a。
温度传感器16在波导管5的周围设有必要个数。温度传感器16对簇射极板3或天线4等的温度进行检测。温度传感器16例如由光纤传感器等构成。
罩17以覆盖包含冷却块6和天线4的处理容器2的上部全体的方式安装。
接着，对等离子体处理装置1的动作进行说明。进行等离子体处理时，在处理容器2内利用真空泵8b进行减压而形成真空状态。基板保持台7上固定有被处理基板W。
根据需要从气体供给装置18向气体流路18a供给氩气(Ar)或氙气(Xe)和氮气(N2)等惰性气体、例如C5F8等工艺气体。气体经由气体流路3e、槽3d，从喷嘴开口部3c向介电体窗3正下的空间S浓度分布均匀地被供给。
微波从微波源通过波导管5供给。并且，微波在波导部4a与径向线缝隙天线4b之间沿径向透过，从径向线缝隙天线4b的缝隙放射。
供给的微波对向空间S供给的气体进行激发而产生等离子体。这样，能够对在基板保持台7上设置的被处理基板W实施等离子体处理。作为通过等离子体处理装置1进行的处理，例如利用所谓CVD(Chemical Vapor Deposition)在被处理基板W上形成绝缘膜等。在等离子体处理结束后，进行将被处理基板W搬入而在等离子体处理后搬出这样的一系列流程，对规定枚数的基板进行规定的基板处理。
进行等离子体处理时，热在介电体窗3中蓄积，介电体窗3和其周边部升温。因此，由SiO2或Al2O3等介电体材料构成的介电体窗3和由Al等材料构成的保持环15会预想不到地热膨胀。由Al等构成的保持环15的热膨胀系数比由SiO2或Al2O3等介电体材料构成的介电体窗3的热膨胀系数大。因此，随着温度升高，介电体窗3的侧面与保持环15之间的间隙扩大。
为了防止过热，介电体窗3通过冷却流路6a进行冷却，但是由于形成等离子体时的发热，其温度通常维持在约160～170℃。另一方面，保持环15为了防止在包围保持环15的空间S的壁部分上附着堆积物，通常在120～130℃的范围进行温度调节。此时，在介电体窗3与保持环15之间，大致存在30～50℃的温度差。因此，会从温度高的介电体窗3向保持环15发生热的移动。
该热的移动，主要在与保持环15直接接触的介电体窗3的下面周缘部发生。其结果，在介电体窗3的中央部与周缘部之间产生温度差。该温度差是在空间S生成的等离子体的密度不均以及介电体窗3的热变形的原因。
这里，在保持环15的内部具有从侧面对介电体窗3的周缘部进行加热的机构即灯加热器151。灯加热器151从侧面方向对介电体3的周缘部进行加热，由此实现在介电体窗3的径向上的均匀的温度分布。这样能够消除介电体窗3内的温度差，防止在空间S产生的等离子体的密度不均以及介电体窗3的热变形。
并且，冷却块6设置在等离子体处理装置1的发热部位之一的天线4上。介电体窗3经由辐射缝隙天线4b进行冷却。由于介电体窗3与天线4同时进行冷却，因此能够高效地进行冷却。并且，能够防止装置内的其它部分过度冷却。
并且，冷却机构即冷却块6的冷却流路6a、加热机构即保持环15的灯加热器151、以及温度检测机构即温度传感器16分别具有多个。通过温度传感器16检测的温度反映给控制机构。控制机构对多个冷却机构和多个加热机构分别独立地进行控制，从而能够使介电体窗3内的温度分布更加均匀。
并且，除了温度传感器16以外，也可以另外具有检测保持环15的温度的一或两个以上温度检测机构。控制机构响应通过各温度检测机构检测出的各部分的温度，而对多个冷却装置和多个加热机构进行控制。这样能够更加精密地将等离子体处理装置1全体保持于规定的温度并且温度分布均匀的状态。
接着，参照图3、图4A和图4B对保持环15的构造进行详细说明。如图3所示，保持环15作为加热机构具有灯加热器151，作为冷却机构具有流路158。加热机构发挥对介电体窗3的周缘部进行加热的作用。冷却机构根据需要对保持环15进行冷却，发挥以调节为规定的温度的作用。
如图4A和图4B所示，在保持环15的内部形成有紧固用的螺栓槽150、灯加热器151用的多个贯通孔157a(将贯通孔157a的集合体表示为孔157)、以及热介质的流路158。灯加热器151被插入在保持环15上形成的灯加热器用的槽中。灯加热器151的辐射热放出面配置在孔157的附近。
如图3所示，作为加热机构的灯加热器151，以从保持环15的外侧埋入的形式等间隔地配置12个。灯加热器151以保持环15的中心为对称中心，点对称地，并且相对于半径方向倾斜规定角度地配置。灯加热器151为非接触式的红外线加热器、例如短波长红外线加热器，也可以是碳加热器。灯加热器151的辐射热放出面，与保持环15内侧的侧面相接。
在保持环15的与灯加热器151的辐射热放出面相接的部分形成有多个孔157。孔157由以规定的节距接近形成的多个贯通孔157a构成。孔157以从灯加热器151发出的短波长红外线能够透过该贯通孔157a的方式，与灯加热器151的配设位置对应地设置于多个部位(具体而言是与灯加热器的数量对应的合计12个部位)。
这里，贯通孔157a的尺寸优选为使短波长红外线透过并且不使微波透过的尺寸。即，优选具有比短波长红外线的波长大并且比微波的波长小的直径。例如直径6mm、深5mm的圆柱形状的贯通孔157a以6-7mm的节距配置。此时，可以确认示出透过红外线而不使微波透过的特性。
贯通孔157a的形状不必为圆柱，孔的断面可以为四边形，或者越朝向框外越扩径或越缩径的锥状。在锥状的情况下，孔断面的直径的最小值为透过短波长红外线而不使微波透过的尺寸，从而能够确认示出透过红外线而不使微波透过的特性。
如图3和图4A所示，作为冷却机构，在保持环15内设有2条流路158。在流路158内流通规定的温度的热介质，对保持环15进行冷却。通过热介质入口159a向流路158供给的热介质，在保持环15内流过而从热介质出口159b排出。
这里，对保持环15具有的加热机构、冷却机构和孔157的功能进行详述。在等离子体处理装置1中进行等离子体处理时，介电体窗3的周缘部的温度降低的情况如上所述。此时，灯加热器151从侧面方向对介电体3的周缘部进行加热，从而能够使介电体窗3的半径方向的温度分布均匀。
贯通孔157a具有使从灯加热器151发出的短波长红外线透过并且不使微波透过程度的直径。这里，贯通孔157a形成为具有比该短波长红外线的波长大并且比微波的波长小的直径的圆柱形状。因此，从灯加热器151发出的短波长红外线透过贯通孔157a。因此，灯加热器151能够对介电体窗3直接加热而不受保持环15妨碍。另一方面，通过波导管5向处理容器2内供给的微波，被保持环15的内壁反射而关入保持环15的框内。这样，能够防止微波的损失，通过灯加热器151高效地对介电体窗3的周缘部进行加热。
另一方面，规定的温度的热介质根据需要流入流路158内，对保持环15进行冷却。此时，从热介质入口159a向流路158供给的热介质，在保持环15内流通而获得热量，从热介质出口159b排出。热介质的温度在保持环15内流通过程中略微上升。因此，在热介质入口159a附近流通的热介质与在热介质出口159b流过的热介质产生温度差。其结果，能够沿着保持环15的周向产生温度差。如上所述，在介电体窗3的周缘部与保持环15之间发生热的移动。因此，沿着保持环15的周向产生的温度差，有可能成为介电体窗3的周缘部温度分布不均的原因。
这里，如图3所示，灯加热器151沿着保持环15的周向等间隔地配置多个。控制机构响应通过多个温度传感器16检测出的介电体窗的各部分的温度，而对各灯加热器151的发热量独立地进行控制。各灯加热器151补偿在介电体窗3的周缘部产生的温度差，从而能够使介电体窗3的温度分布更加均匀。
并且优选保持环15的表面进行镜面加工。进行了镜面加工的保持环15的表面，对从灯加热器151发出的短波长红外线进行反射。这样，灯加热器151能够更加高效地对介电体窗3进行加热而不会妨碍流路158对保持环15的冷却。
并且，可以使介电体窗3的经由孔157与灯加热器151相对的面、即介电体窗3的侧壁部适度粗面化，或用高效吸收从灯加热器151发出的辐射热的材料进行覆盖。这样，能够更加高效地进行介电体窗3的周缘部的加热。此时，优选用于覆盖的材料不影响微波的透过。
如图5所示，灯加热器151具有单侧端连接式的双管构造。在出射方向的相反侧设有反射膜R(例如金反射膜)，以避免放射红外线向外逃逸。
如图6所示，在径向线缝隙天线4b上对称地并且同心圆状地排列有使微波透过的缝隙40a、40b。缝隙40a、40b从径向线缝隙天线4b的中心起在径向上以与通过慢波板4c压缩的微波的波长对应的间隔形成而具有偏振波面。并且，缝隙40a与缝隙40b以分别直交的方式形成。其结果，从缝隙40a、40b放出的微波形成包含两个直交的偏振波成分的圆偏振波。
并且，这里作为加热机构采用短波长红外线加热器即灯加热器151，但是也可以使用其它的短波长红外线加热器。并且，也可以采用远红外线的碳加热器、利用中波长红外线的加热器、卤素加热器等。并且，也可以根据用途等采用电热线等电阻加热器或其它的非接触式的加热装置。
并且，在本发明的实施方式的等离子体处理装置1中还设有对工艺气体的供给或高频电源的动作进行控制的电子控制装置。温度控制器601、602能够与该电子控制装置进行通信，基于来自该电子控制装置的信息进行温度控制。
根据本发明的实施方式的等离子体处理装置1，在介电体窗3与被处理基板W之间的空间S，能够进行所需的均匀的基板处理。作为可能的基板处理的例子，例如有等离子体氧化处理、等离子体氮化处理、等离子体氧氮化处理、等离子体CVD处理、等离子体蚀刻处理等。
并且，在进行等离子体处理时，优选保持环15在对至少一个基板进行处理期间保持于一定的温度。这样，在对一个基板进行处理期间能够防止保持环15或介电体窗3产生热变形。其结果，能够防止在对基板进行处理期间向处理容器内导入的微波发生变动，进行更加均匀的等离子体处理。上述一定的温度优选设定于处理温度附近。在CVD处理中设定为例如150℃。此时，还具有抑制介电体窗3上的膜附着的效果。并且，下部容器12构成为可加热，此时也可以采用后述的本发明的温度调节机构。
接着，参照图7对本发明的介电体窗的温度调节机构的实施方式进行说明。该介电体窗与先前说明的本发明的等离子体处理装置的实施方式的介电体窗3相当。使用介电体窗3的等离子体处理装置与本发明的等离子体处理装置的实施方式即等离子体处理装置1相同。
首先，参照附图对使用冷却块6的冷却控制的一例状态进行说明。如图7所示，冷却块6具有冷却流路6a、温度传感器16、热介质的流入路171a、热介质的流出路171b。冷却流路6a、温度传感器16、热介质的流入路171a和热介质的流出路171b，在与将介电体窗3呈扇形6等分的各部分对应的位置上设置。图7中的单点划线表示呈放射状形成的冷却流路6a的一个。其它的冷却流路6a为了易于理解而省略。
在冷却块6的冷却流路6a内流通热介质，从而调整冷却块6的温度。其结果，能够调整与冷却块6的下表面相接的天线4的温度以及与天线4的下表面相接的介电体窗3的温度。
各冷却流路6a形成为从位于天线4内侧的中心附近的流入路171a向位于周缘部的排出路171b流过热介质。热介质从冷却组件500供给。加热器521(例如电加热器等)用于将热介质加热至规定的温度。加热至规定的温度的热介质在总管531a向6个冷却流路6a分配。在各冷却流路6a内流通的热介质通过总管531b会聚。在会聚于总管531b之前设置的流量调节阀541b，对在各冷却流路6a内流过的热介质的流量进行调节。热介质从总管531b再度向冷却组件500输送。即，热介质在冷却组件500与冷却流路6a中循环，对介电体窗3进行冷却。热介质例采用如硅油、氟系液体或乙二醇等液体的热交换介质。
这里如上所述，冷却块6在与将介电体窗3呈扇形6等分的各部分对应的位置设置有温度传感器16。温度控制器601设定为每隔规定时间就基于通过温度传感器16检测出的温度进行温度控制。基于温度控制器601的温度控制对与各温度传感器16对应的各部分独立地进行。温度控制器601通过向流量调节阀541b发出开闭阀的指示，控制与各温度传感器16的位置对应的冷却流路6a的热介质的流量。例如，通过一个温度传感器16检测出的温度比通过其它温度传感器16检测出的温度高时，在多个冷却流路6a中与该一个温度传感器16对应的部分中流过的热介质的量增加。其结果，从冷却块6的对应部分取得更多的热而消除了温度差。这样，针对每个部分地对与冷却块6的下表面相接的天线4的温度以及与天线4的下表面相接的介电体窗3的温度进行调整而使温度分布均匀。另一方面，在温度传感器16检测的结果整体上比规定的温度高或低的情况下，从温度控制器601向加热器521(例如电加热器等)指示进行温度控制而调整热介质温度。
并且，冷却块6的形状优选为与天线4对应的形状。冷却块6的冷却流路6a可以分为多个而整体地配置。冷却流路6a的形状不限于实施方式中示出的放射状。并且，冷却流路6a的配置场所或数量可以根据等离子体处理装置1的构造或等离子体处理的种类等任意设定。温度传感器16优选设置在与多个冷却流路6a分别对应的位置上。这样，易于进行介电体窗3的更加精密的温度控制。
并且，作为对介电体窗3进行冷却的方法，除了冷却块6之外也可以在介电体窗3内设置冷却流路。具体而言，在介电体窗3内设置与外部连通而能够流通热介质的流路。在该流路内流过热介质而能够进行介电体窗3的直接冷却。此时，优选热介质的流路在介电体窗3内的整体上设置。通过并用多个冷却机构，能够更加有效地防止介电体窗3的温度上升。
接着，参照附图对使用保持环15的温度控制(加热和冷却)的一例状态进行说明。该保持环15与图3中示出的本发明的等离子体处理装置的实施方式的保持环15相同。保持环15具有冷却机构和多个加热机构。冷却机构用于对保持环15进行冷却。加热机构用于对介电体窗3进行加热。并且，在保持环15或其附近配置有多个温度传感器16。
如图3所示，在保持环15内作为冷却机构设有2个流路158。2个流路158分别具有热介质入口159a和热介质出口159b。调整为规定的温度的热介质在流路158内流通而对保持环15进行冷却。
如图3所示，保持环15作为加热机构具有多个灯加热器151。多个灯加热器151沿着保持环15的周向均等地配置。
并且，如图8所示，在保持环15的附近配置有多个温度传感器16。温度控制器602设定为按照规定时间基于通过温度传感器16检测的温度进行温度控制。
在保持环15内流通的热介质，如图8所示，从冷却组件500供给。热介质通过加热器522(例如电加热器等)调整为规定的温度。调整为规定的温度的热介质通过总管532a分配为两部分。热介质向热介质入口159a供给，经由各流路158从热介质出口159b排出。热介质在分配为两部分的状态下通过流量调节阀542b，并利用总管532b被会聚。会聚的热介质再度向冷却组件500输送。即，热介质在冷却组件500与保持环15的流路158中循环而对保持环15进行冷却。作为热介质可以使用例如硅油、氟系液体或乙二醇等液体的热交换介质。
如上所述，在保持环15内流通的热介质的温度，在保持环15内流通过程中发生变化。因此，在保持环15上沿着周向产生温度差。通过该温度差，在通过保持环15支持的介电体窗3的周缘部上也会沿着周向产生温度差。
这里，在保持环15附近配置有多个温度传感器16。多个温度传感器16分别检测对应的各部分的温度。一个温度传感器16检测出比其它温度传感器16低的温度时，温度控制器602发出指示增加与该一个温度传感器16对应的灯加热器151的发热量。这样，能够防止沿着介电体窗3的周向产生温度差。
另一方面，存在通过多个温度传感器16检测的温度，整体上比规定的温度高或低的情况下。例如温度在120～130℃的范围进行控制的情况下，可以举出多个温度传感器16检测出超过130℃的温度的情况等。此时，从温度控制器602向多个灯加热器151发出减少发热量的指示。并且，也可以发出指示增加从温度控制器602向流量调节阀542b在流路158内流过的热介质的量。这样来防止保持环15的过热。
并且，这里作为加热机构使用了短波长红外线加热器即灯加热器151，但是也可以使用其它的短波长红外线加热器。并且，也可以使用远红外线的碳加热器、利用中波长红外线的加热器或卤素加热器等。并且，也可以根据用途等使用电热线等电阻加热器或其它非接触式的加热装置。
(实施例)
图9中对比示出3种加热装置(短波长红外线、中波长红外线、碳(远红外线))的特性。管断面尺寸在图4的灯加热器151的情况下用X与Y的积表示。
温度稳定时间与响应性关联。温度稳定时间较短者易于进行温度控制而适于加热装置。平均寿命较长者因加热装置的交换次数少，能够减少维护时间而优选。因此，优选加热机构是以碳为热源的加热装置。但是，将碳用于热源的加热装置的尺寸大，因此存在因等离子体处理装置1的尺寸而不适合使用的情况。这种情况下，实施方式中例举的灯加热器151等可以采用以短波长红外线为热源的加热装置。
并且，实施方式中说明的等离子体处理装置和介电体窗的温度调节机构仅作为一例，因此不限于这些。等离子体处理方法、用于等离子体处理的气体、介电体窗的材质和形状、加热冷却机构和其配置方法、实施处理的基板的种类等可以任意选择。
本申请基于2008年7月4日申请的日本国专利申请2008-175589号。本说明书中参照引入日本国专利申请2008-175589号的说明书、权利要求书、附图全体。

Claims (20)

1.一种等离子体处理装置，包括：
能对内部减压的处理容器，该处理容器具有由介电体材料形成的介电体窗；
通过上述介电体窗向上述处理容器的内部供给微波的天线；
将工艺气体向上述处理容器内供给的气体供给机构；
通过辐射线对上述介电体窗进行加热的加热机构；
对上述介电体窗进行冷却的冷却机构。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，还具有：
用于检测上述介电体窗的温度的温度检测机构；
响应通过上述温度检测机构检测的温度，而控制上述加热机构和/或上述冷却机构的控制机构。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述温度检测机构由多个传感器构成，在被分割为多个区域的上述介电体窗的上述每个区域中至少具有1个以上的上述传感器。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述加热机构由与上述介电体窗的侧面相对配置的多个加热器构成，
上述加热器通过上述控制机构进行控制，
对上述介电体窗的周缘部，以针对各加热器独立设定的发热量进行加热。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
6.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
7.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
8.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
9.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述冷却机构，在被分割为多个区域的上述介电体窗的该每个区域中具有热介质的导入口和排出口。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述冷却机构通过上述控制机构进行控制，以按照上述介电体窗的上述每个区域独立设定的流量使上述热介质流过。
11.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
保持上述加热机构的保持部件，具有用于将上述保持部件的温度维持于规定的温度的温度调整机构。
12.一种等离子体处理方法，其特征在于，
保持加热机构的保持部件，在对至少一个被处理对象物进行等离子体处理期间，通过温度调整机构被保持为一定的温度。
13.一种介电体窗的温度调节机构，作为介电体窗的温度调节机构，其特征在于，具有：
通过辐射线对上述介电体窗进行加热的加热机构；
对上述介电体窗进行冷却的冷却机构；
用于检测上述介电体窗的温度的温度检测机构；
响应通过上述温度检测机构检测的温度，而控制上述加热机构和/或冷却机构的控制机构。
14.根据权利要求13所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
上述温度检测机构由多个传感器构成，在被分割为多个区域的上述介电体窗的上述每个区域中至少具有1个以上的上述传感器。
15.根据权利要求14所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
上述加热机构，
由与上述介电体窗的侧面相对配置的多个加热器构成，
通过上述控制机构进行控制，
对上述介电体窗的周缘部，以针对各加热器独立设定的发热量进行加热。
16.根据权利要求13所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
17.根据权利要求14所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
18.根据权利要求15所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。
19.根据权利要求15所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
上述冷却机构，在被分割为多个区域的上述介电体窗的该每个区域中具有热介质的导入口和排出口。
20.根据权利要求19所述的介电体窗的温度调节机构，其特征在于，
上述冷却机构通过上述控制机构进行控制，以按照上述每个区域独立设定的流量使上述热介质流过。
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