JP2007266595A - Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor - Google Patents

Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2007266595A
JP2007266595A JP2007049909A JP2007049909A JP2007266595A JP 2007266595 A JP2007266595 A JP 2007266595A JP 2007049909 A JP2007049909 A JP 2007049909A JP 2007049909 A JP2007049909 A JP 2007049909A JP 2007266595 A JP2007266595 A JP 2007266595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
electrode
heating element
chamber
plasma processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007049909A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Yamashita
潤 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2007049909A priority Critical patent/JP2007266595A/en
Publication of JP2007266595A publication Critical patent/JP2007266595A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism, capable of heating a substrate to be treated stably to a high temperature of 800°C or higher, while suppressing pollution by particles and a contamination. <P>SOLUTION: This microwave plasma treatment apparatus comprises a substrate-placing stand 7, a support 8 and a support fixer 24. The substrate-placing stand 7 holds a heating conductor 74 built in. The heating conductor 74 and an electrode 32 comprise a material containing SiC. The electrode 32 is fixed at the support fixer 24 and penetrates the support 8, and the top of the electrode 32 is connected to the heating conductor 74. An electrode-coating tube 43, comprising an insulating material containing quartz coats a part other than the top of the electrode 32, is provided penetrating the lower part of the heating conductor 74 of the substrate placing stand 7, the support 8 and the support fixer 24. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板等の被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理装置及びそれに用いる基板加熱機構に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus for plasma processing a substrate to be processed such as a semiconductor substrate and a substrate heating mechanism used therefor.

半導体装置、液晶表示装置等の製造に用いられるプラズマ処理装置として、種々のプラズマの励起方式のものが用いられており、例えば13.56MHzのRF(Radio Frequency )を用いる高周波励起プラズマ処理装置、2.45GHzのマイクロ波を用いるマイクロ波プラズマ処理装置等が一般的に用いられている。マイクロ波プラズマ処理装置は、高周波励起プラズマ処理装置と比べて、高密度のプラズマが得られるとともに、プラズマ中のイオンエネルギーが小さいため、処理装置内の部材及び被処理基板に対するダメージが小さく、コンタミネーションが少ないという利点がある。   As a plasma processing apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, and the like, various types of plasma excitation methods are used. For example, a high frequency excitation plasma processing apparatus using RF (Radio Frequency) of 13.56 MHz, 2 A microwave plasma processing apparatus using a .45 GHz microwave is generally used. Compared with the high-frequency excitation plasma processing apparatus, the microwave plasma processing apparatus can obtain a high-density plasma, and the ion energy in the plasma is small. Therefore, damage to the components in the processing apparatus and the substrate to be processed is small, and contamination is present. There is an advantage that there are few.

このような利点を有するため、このマイクロ波プラズマ処理装置の大口径の半導体基板、LCD用ガラス基板等の処理への適用が検討されている。このようなマイクロ波プラズマ処理装置としては、特許文献1に開示されたものが知られている。   Because of such advantages, application of this microwave plasma processing apparatus to the processing of large-diameter semiconductor substrates, glass substrates for LCDs, and the like has been studied. As such a microwave plasma processing apparatus, the one disclosed in Patent Document 1 is known.

図15は、このような特許文献1に開示されたマイクロ波プラズマ処理装置を示す断面図である。このマイクロ波プラズマ処理装置は、処理空間201Aを形成する上部処理容器201及び下部処理容器202と、処理空間201A内に設けられ、被処理基板Wを保持する基板載置部203と、上部処理容器201の開口部を封止するマイクロ波透過板204と、該マイクロ波透過板204に結合されたラジアルラインスロットアンテナ210とを備えている。そして、基板載置部203の支持筒の208を包囲するように排気管202Aが設けられており、排気管202Aに、図示しない排気機構を接続することにより、処理空間201Aが排気されるように構成されている。処理空間201Aを均一に排気するために、基板載置部203の外周側には、多数の開口部を有する整流板205が形成されている。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing such a microwave plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1. In FIG. The microwave plasma processing apparatus includes an upper processing container 201 and a lower processing container 202 that form a processing space 201A, a substrate placement unit 203 that is provided in the processing space 201A and holds a substrate W to be processed, and an upper processing container. A microwave transmission plate 204 that seals the opening of 201 and a radial line slot antenna 210 coupled to the microwave transmission plate 204 are provided. An exhaust pipe 202A is provided so as to surround the support cylinder 208 of the substrate platform 203. By connecting an exhaust mechanism (not shown) to the exhaust pipe 202A, the processing space 201A is exhausted. It is configured. In order to uniformly evacuate the processing space 201 </ b> A, a current plate 205 having a large number of openings is formed on the outer peripheral side of the substrate platform 203.

上部処理容器201はAl製であり、その内壁にはフッ化処理によりフッ化アルミニウム層207が形成されている。基板載置部203はAl製であり、その側面及び被処理基板Wを載置した場合に露出される表面に石英カバー206が形成されており、高密度プラズマにより形成された酸素ラジカルが、処理容器201の内壁面、基板載置部203の露出面において消費されるのを抑制することができるとしている。
特開2003−133298号公報
The upper processing vessel 201 is made of Al, and an aluminum fluoride layer 207 is formed on the inner wall by fluorination treatment. The substrate mounting portion 203 is made of Al, and a quartz cover 206 is formed on a side surface of the substrate mounting portion 203 and a surface exposed when the substrate to be processed W is mounted. Oxygen radicals formed by high-density plasma are processed by the processing. It is said that consumption on the inner wall surface of the container 201 and the exposed surface of the substrate platform 203 can be suppressed.
JP 2003-133298 A

上記のようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いて半導体基板等に成膜する場合に、膜質が良好であり、得られる半導体装置が、リーク電流が僅少であるというように、良好な特性を有することが要求されているが、そのためには、処理温度を700℃以上にする必要がある。しかし、基板載置部203がAlN製のヒータを有する場合、ヒータ自体を700℃に上げるのが限界であり、被処理基板Wの温度を700℃以上に上げることができないという問題がある。ステンレス鋼製のヒータの中には800℃まで加熱することができるヒータがあるが、ステンレス鋼製のヒータを用いた場合、ヒータを構成するステンレス鋼に含まれるFe、Cr等の重金属がプラズマによるスパッタリングや熱によって処理容器201内へ拡散し、コンタミネーションが生じるという問題がある。また、カーボン製のヒータも高温に対応可能ではあるが、カーボン製のヒータを用いた場合、基板載置部203がマイクロ波中に曝されると、カーボン自体が異常放電を起こして破壊されるという問題がある。ランプヒータも同様の理由により、マイクロ波中では使用することができない。   When a film is formed on a semiconductor substrate or the like using the microwave plasma processing apparatus as described above, the film quality is good and the obtained semiconductor device has good characteristics such that the leakage current is very small. However, for this purpose, the processing temperature needs to be 700 ° C. or higher. However, in the case where the substrate platform 203 has an AlN heater, there is a limit that the heater itself can be raised to 700 ° C., and the temperature of the substrate W to be processed cannot be raised to 700 ° C. or higher. Among the stainless steel heaters, there is a heater that can be heated up to 800 ° C. However, when a stainless steel heater is used, heavy metals such as Fe and Cr contained in the stainless steel constituting the heater are caused by plasma. There is a problem that contamination occurs due to diffusion into the processing container 201 by sputtering or heat. In addition, although a carbon heater can cope with a high temperature, when the carbon heater is used, when the substrate placement unit 203 is exposed to microwaves, the carbon itself is abnormally discharged and destroyed. There is a problem. The lamp heater cannot be used in the microwave for the same reason.

上記いずれのヒータも、マイクロ波をシールドして用いることが考えられるが、800℃の温度に耐え、コンタミネーションが発生しないようなシールド材料及びシールド技術が存在しない。   Any of the above heaters may be used by shielding microwaves, but there is no shielding material and shielding technology that can withstand a temperature of 800 ° C. and does not cause contamination.

このように、高温でかつ、マイクロ波を用いたプラズマ及びその他のプラズマを用いて処理する際に、安定してコンタミネーションが生じないような高温用のヒータが望まれている。   As described above, there is a demand for a high-temperature heater that does not cause stable contamination when processing is performed at a high temperature using plasma using microwaves and other plasmas.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、パーティクル及びコンタミネーションによる汚染を抑制しつつ被処理基板を800℃以上の高温に安定して加熱することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
また、そのようなプラズマ処理装置に用いる基板加熱機構を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a plasma processing apparatus capable of stably heating a substrate to be processed at a high temperature of 800 ° C. or higher while suppressing contamination due to particles and contamination. For the purpose.
It is another object of the present invention to provide a substrate heating mechanism used in such a plasma processing apparatus.

第1発明に係るプラズマ処理装置は、被処理基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記チャンバ内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記チャンバに連設され、前記チャンバを排気する排気機構と、前記チャンバ内で被処理基板が載置され、載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、前記基板載置台を支持する支持部と、前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、前記発熱体に電力を供給する電極とを備え、前記発熱体及び前記電極は、SiCを含む材料からなり、前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に接続されており、前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下方部分、前記支持部、及び前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む絶縁材料からなる電極被覆管をさらに備えることを特徴とする。   A plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a chamber that accommodates a substrate to be processed, a plasma generation mechanism that generates plasma in the chamber, a processing gas supply mechanism that supplies a processing gas into the chamber, and a chamber. A substrate mounting table that is provided in series and has an exhaust mechanism for exhausting the chamber; a substrate mounting table on which a substrate to be processed is mounted; and a heating table that heats the substrate provided inside the body; A support part for supporting the substrate mounting table; a fixing part for fixing the support part to the chamber; and an electrode for supplying electric power to the heating element. The heating element and the electrode include a material containing SiC. The electrode is fixed to the fixing portion, penetrates the support portion, and the tip portion is connected to the heating element, covering a portion other than the tip portion of the electrode, Lower portion of the heating element of the serial substrate table, the support portion, and the provided so as to penetrate through the fixing unit, and further comprising an electrode cladding made of an insulating material containing quartz.

第2発明に係るプラズマ処理装置は、第1発明において、前記プラズマ生成機構は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生機構と、前記マイクロ波発生機構により発生したマイクロ波を前記チャンバに向けて導く導波機構と、前記導波機構により導かれたマイクロ波を前記チャンバ内に放射する、複数のスロットを有するアンテナとを有し、前記チャンバ内にマイクロ波プラズマを形成することを特徴とする。   The plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the plasma generation mechanism includes a microwave generation mechanism that generates a microwave and a guide that guides the microwave generated by the microwave generation mechanism toward the chamber. It has a wave mechanism and an antenna having a plurality of slots for radiating a microwave guided by the waveguide mechanism into the chamber, and microwave plasma is formed in the chamber.

第3発明に係るプラズマ処理装置は、第1又は第2発明において、前記載置台本体は、発熱体を支持する基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基板が載置されるカバーとを有することを特徴とする。   The plasma processing apparatus according to a third aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to the first or second aspect, wherein the mounting table main body includes a base portion that supports the heating element, a cover that covers the heating element, and on which the substrate to be processed is placed. It is characterized by having.

第4発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第3発明のいずれかにおいて、前記固定部の下面には絶縁板及び導電板が設けられ、前記電極の下端部は前記固定部の底面から突出し、該下端部は、前記絶縁板及び前記導電板を貫通して、該絶縁板及び導電板により前記固定部に固定され、前記導電板の上部との間にシール部材が介在され、前記導電板には前記電極に給電するための電力供給配線に接続されていることを特徴とする。   In the plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, an insulating plate and a conductive plate are provided on a lower surface of the fixed portion, and a lower end portion of the electrode protrudes from a bottom surface of the fixed portion. The lower end portion penetrates the insulating plate and the conductive plate, is fixed to the fixing portion by the insulating plate and the conductive plate, and a sealing member is interposed between the upper portion of the conductive plate, and the conductive plate Is connected to a power supply wiring for supplying power to the electrode.

第5発明に係るプラズマ処理装置は、第4発明において、前記導電板は、前記絶縁板の直下に設けられた第1導電板と、その下に設けられた第2導電板とを有し、前記電力供給配線は前記第2導電板に接続されていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to the fourth aspect, wherein the conductive plate includes a first conductive plate provided immediately below the insulating plate and a second conductive plate provided thereunder. The power supply wiring is connected to the second conductive plate.

第6発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第5発明のいずれかにおいて、前記電極被覆管は、前記固定部を貫通する部分の中途部から底部まで、他の部分より大径である大径部を有し、前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一致して該電極被覆管を挿通させる小孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上部及び下部にてシール部材でシールされていることを特徴とする。   The plasma processing apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the electrode cladding tube has a larger diameter than other portions from a midway portion to a bottom portion that penetrates the fixing portion. The fixed portion has a small hole and a large hole that pass through the electrode cladding tube in conformity with the shape of the electrode cladding tube, and the large diameter portion includes an upper portion of the large hole and The lower portion is sealed with a sealing member.

第7発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第6発明のいずれかにおいて、SiCを含む材料からなる熱電対と、石英を含む材料からなり、前記熱電対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、前記固定部の下端には下方に突出する突出部が設けられており、前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前記基板載置台の前記発熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、その下端部が前記突出部から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材料からなるカバー部が嵌合されていることを特徴とする。   A plasma processing apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, comprising: a thermocouple made of a material containing SiC; and a thermocouple clad tube made of a material containing quartz and covering the thermocouple. Further, the lower end of the fixed part is provided with a projecting part projecting downward, and the thermocouple-coated tube is a part below the heating element of the substrate mounting table in a state of covering the thermocouple. The cover portion made of a ceramic material is fitted to the lower end portion of the projecting portion with the lower end projecting from the projecting portion and penetrating the support portion and the fixed portion. .

第8発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第7発明のいずれかにおいて、前記基板載置台は、Siを含む材料、またはSiCを含む材料からなり、前記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを有することを特徴とする。   A plasma processing apparatus according to an eighth invention is the reflector according to any one of the first to seventh inventions, wherein the substrate mounting table is made of a material containing Si or a material containing SiC, and reflects heat generated from the heating element. It is characterized by having.

第9発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第8発明のいずれかにおいて、少なくともプラズマに曝される部分が、石英を含む材料、Siを含む材料、もしくはSiCを含む材料からなるか、または石英を含むライナで覆われていることを特徴とする。   The plasma processing apparatus according to a ninth invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to eighth inventions, wherein at least a portion exposed to the plasma is made of a material containing quartz, a material containing Si, or a material containing SiC, or It is covered with a liner containing quartz.

第10発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第9発明のいずれかにおいて、前記発熱体からの輻射熱を受ける部分が水冷されるように構成されていることを特徴とする。   A plasma processing apparatus according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to ninth aspects, a portion that receives radiant heat from the heating element is water-cooled.

第11発明に係るプラズマ処理装置は、第1乃至第10発明のいずれかにおいて、前記チャンバと排気管との間に、石英製のバッフル板が配設されていることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the plasma processing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein a quartz baffle plate is disposed between the chamber and the exhaust pipe.

第12発明に係るプラズマ処理装置は、第2乃至第11発明のいずれかにおいて、前記アンテナは銅製の本体の上に、金メッキまたは銀メッキが施されていることを特徴とする。   A plasma processing apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the second to eleventh aspects, the antenna is gold-plated or silver-plated on a copper body.

第13発明に係る基板加熱機構は、チャンバ内で被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、チャンバ内で被処理基板を加熱する基板加熱機構であって、載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、前記基板載置台を支持する支持部と、前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、前記発熱体に電力を供給する電極とを備え、前記発熱体及び前記電極は、SiCを含む材料からなり、前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に接続されており、前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下方部分、前記支持部、及び前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む絶縁材料からなる電極被覆管をさらに備えることを特徴とする。   A substrate heating mechanism according to a thirteenth aspect of the present invention is a substrate heating mechanism for heating a substrate to be processed in the chamber in a plasma processing apparatus for performing plasma processing on the substrate to be processed in the chamber. A substrate mounting table having a heating element for heating the substrate provided on the substrate, a support unit for supporting the substrate mounting table, a fixing unit for fixing the support unit to the chamber, and supplying power to the heating element The heating element and the electrode are made of a material containing SiC, the electrode is fixed to the fixing part, penetrates the support part, and a tip part is connected to the heating element. And an insulating material containing quartz, which covers a portion other than the tip portion of the electrode, and is provided so as to penetrate a lower portion of the heating element, the support portion, and the fixing portion of the substrate platform. Kara And further comprising an electrode cladding.

第14発明に係る基板加熱機構は、第13発明において、前記載置台本体は、発熱体を支持する基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基盤が載置されるカバーとを有することを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the mounting base body includes a base portion that supports the heating element, and a cover that covers the heating element and on which the substrate to be processed is placed. It is characterized by.

第15発明に係る基板加熱機構は、第13又は第14発明において、前記固定部の下面には絶縁板及び導電板が設けられ、前記電極の下端部は前記固定部の底面から突出し、該下端部は、前記絶縁板及び前記導電板を貫通して、該絶縁板及び導電板により前記固定部に固定され、前記導電板の上部との間にシール部材が介在され、前記導電板には前記電極に給電するための電力供給配線に接続されていることを特徴とする。   A substrate heating mechanism according to a fifteenth aspect of the present invention is the substrate heating mechanism according to the thirteenth or fourteenth aspect, wherein an insulating plate and a conductive plate are provided on a lower surface of the fixed portion, and a lower end portion of the electrode protrudes from a bottom surface of the fixed portion. The portion penetrates the insulating plate and the conductive plate, is fixed to the fixing portion by the insulating plate and the conductive plate, and a sealing member is interposed between the conductive plate and the upper portion of the conductive plate. It is connected to a power supply wiring for supplying power to the electrode.

第16発明に係る基板加熱機構は、第15発明において、前記導電板は、前記絶縁板の直下に設けられた第1導電板と、その下に設けられた第2導電板とを有し、前記電力供給配線は前記第2導電板に接続されていることを特徴とする。   The substrate heating mechanism according to a sixteenth aspect of the invention is the fifteenth aspect, wherein the conductive plate has a first conductive plate provided immediately below the insulating plate and a second conductive plate provided thereunder. The power supply wiring is connected to the second conductive plate.

第17発明に係る基板加熱機構は、第13乃至16発明のいずれかにおいて、前記電極被覆管は、前記固定部を貫通する部分の中途部から底部まで、他の部分より大径である大径部を有し、前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一致して該電極被覆管を挿通させる小孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上部及び下部にてシール部材でシールされていることを特徴とする。   The substrate heating mechanism according to a seventeenth aspect of the present invention is the substrate heating mechanism according to any one of the thirteenth to sixteenth aspects of the present invention, wherein the electrode cladding tube has a larger diameter than other portions from a midway portion to a bottom portion that penetrates the fixed portion. The fixing portion has a small hole and a large hole that pass through the electrode cladding tube in accordance with the shape of the electrode cladding tube, and the large diameter portion includes an upper portion and a lower portion of the large hole. And is sealed with a sealing member.

第18発明に係る基板加熱機構は、第13乃至第17発明のいずれかにおいて、SiCを含む材料からなる熱電対と、石英を含む材料からなり、前記熱電対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、前記固定部の下端には下方に突出する突出部が設けられており、前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前記基板載置台の前記発熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、その下端部が前記突出部から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材料からなるカバー部が嵌合されていることを特徴とする。   A substrate heating mechanism according to an eighteenth aspect of the present invention is the substrate heating mechanism according to any one of the thirteenth to seventeenth aspects of the present invention, comprising: a thermocouple made of a material containing SiC; and a thermocouple clad tube made of a material containing quartz and covering the thermocouple. Further, the lower end of the fixed part is provided with a projecting part projecting downward, and the thermocouple-coated tube is a part below the heating element of the substrate mounting table in a state of covering the thermocouple. The cover portion made of a ceramic material is fitted to the lower end portion of the projecting portion with the lower end projecting from the projecting portion and penetrating the support portion and the fixed portion. .

第19発明に係る基板加熱機構は、第13乃至第18発明のいずれかにおいて、前記基板載置台は、Siを含む材料、またはSiCを含む材料からなり、前記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを有することを特徴とする。   A substrate heating mechanism according to a nineteenth aspect of the present invention is the reflector according to any one of the thirteenth to eighteenth aspects, wherein the substrate mounting table is made of a material containing Si or a material containing SiC and reflects heat generated from the heating element. It is characterized by having.

本発明によれば、発熱体及び電極としてSiCを用いることにより、被処理基板の温度を800℃以上にすることができ、被処理基板に対して所望の高温でのプラズマ処理を施すことができる。したがって、良好な特性を有する膜を形成することができる。また、マイクロ波中でも損傷することなく使用することができ、パーティクル及びコンタミネーションによる汚染も発生しない。   According to the present invention, by using SiC as the heating element and the electrode, the temperature of the substrate to be processed can be increased to 800 ° C. or higher, and the plasma processing at a desired high temperature can be performed on the substrate to be processed. . Therefore, a film having good characteristics can be formed. Further, it can be used without being damaged even in a microwave, and contamination due to particles and contamination does not occur.

さらに、発熱体に電力を供給する電極が石英を含む絶縁材で形成された電極被覆管内に収納されているので、絶縁性に優れ、支持部または固定部内で放電するのが防止されるとともに、電極由来のコンタミネーションが発生するのが抑制される。   Furthermore, since the electrode for supplying power to the heating element is housed in an electrode cladding tube formed of an insulating material containing quartz, it has excellent insulation properties and is prevented from being discharged in the support portion or the fixed portion. Generation | occurrence | production of the contamination derived from an electrode is suppressed.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す模式的断面図である。図中、符号1がマイクロ波プラズマ処理装置である。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a microwave plasma processing apparatus.

このマイクロ波プラズマ処理装置1は、気密に構成されており、略円筒状であるチャンバ2を備えている。チャンバ2はAl等の金属製で、略円筒状に形成されている。チャンバ2の底部の中央部は開口しており、この底部に排気管3が連設されている。排気管3は、前記開口した部分と略同径である上部排気管3aと、下側が小径となっているテーパ部3bと、テーパ部3bに流路調整弁4を介して接続された下部排気管3cとを備えている。下部排気管3cの下端には、真空ポンプ5が接続されており、真空ポンプ5の側部には、排気管6が接続されている。真空ポンプ5を作動させることにより、チャンバ2内の雰囲気が排気管3を通流されて外へ排出され、チャンバ2内が所要の真空度まで減圧される。   The microwave plasma processing apparatus 1 is hermetically configured and includes a chamber 2 that is substantially cylindrical. The chamber 2 is made of a metal such as Al and is formed in a substantially cylindrical shape. The central portion of the bottom portion of the chamber 2 is open, and the exhaust pipe 3 is connected to the bottom portion. The exhaust pipe 3 includes an upper exhaust pipe 3a having the same diameter as the opened portion, a tapered portion 3b having a small diameter on the lower side, and a lower exhaust connected to the tapered portion 3b via a flow path adjustment valve 4. And a tube 3c. A vacuum pump 5 is connected to the lower end of the lower exhaust pipe 3 c, and an exhaust pipe 6 is connected to the side of the vacuum pump 5. By operating the vacuum pump 5, the atmosphere in the chamber 2 flows through the exhaust pipe 3 and is discharged to the outside, and the inside of the chamber 2 is decompressed to a required degree of vacuum.

チャンバ2の中央部には、被処理基板である半導体ウエハWを水平に保持する基板載置台7が設けられている。基板載置台7は、基板載置台7の裏面中央部から鉛直下方にチャンバ2の開口部へ向かって延びる、石英製の支持部8により支持されている。基板載置台7は、後述するSiCからなる発熱体74、SiCからなる電極32、及び熱電対31を内蔵しており、この発熱体74に給電されることにより熱線(赤外、遠赤外)を放射して、半導体ウエハWを直接加熱するように構成されている。基板載置台7の詳細な構成は後述する。   In the central part of the chamber 2, a substrate mounting table 7 that holds a semiconductor wafer W as a substrate to be processed horizontally is provided. The substrate platform 7 is supported by a quartz support 8 that extends vertically downward from the center of the back surface of the substrate platform 7 toward the opening of the chamber 2. The substrate mounting table 7 incorporates a heating element 74 made of SiC, an electrode 32 made of SiC, and a thermocouple 31, which will be described later, and heat rays (infrared, far-infrared) are supplied to the heating element 74. And the semiconductor wafer W is directly heated. A detailed configuration of the substrate mounting table 7 will be described later.

基板載置台7の外周側方には、環状をなす石英製のバッフル板40が設けられている。バッフル板40を構成する石英材としては、不純物を含まない高純度のものが好ましく、そのような観点から合成石英が好ましい。また、不透明石英であることがさらに好ましい。このバッフル板40は、複数の排気孔を有し、支持部材により支持されている。これによりチャンバ2内を均一に排気するとともに、チャンバ2で生成されたマイクロ波プラズマにより、下方からコンタミネーションが逆流するのが防止される。   An annular quartz baffle plate 40 is provided on the outer peripheral side of the substrate mounting table 7. The quartz material constituting the baffle plate 40 is preferably a high-purity material that does not contain impurities, and synthetic quartz is preferred from such a viewpoint. Further, opaque quartz is more preferable. The baffle plate 40 has a plurality of exhaust holes and is supported by a support member. Thereby, the inside of the chamber 2 is uniformly evacuated, and the contamination is prevented from flowing back from below by the microwave plasma generated in the chamber 2.

基板載置台7の下側には、リフタ駆動機構9が配されている。基板載置台7には上下方向に貫通する3つのピン挿通孔が設けられており(図2中では2本のみ示す)、2つのピン挿通孔には、例えば石英製のリフタアーム91及びリフタアーム92に支持された例えば石英製のピン93及びピン94がそれぞれ上下自在に揺動可能に遊嵌されている。リフタアーム91、92及びピン93、94の材質はAl2 3 、AlN等のセラミックでもよいが、コンタミネーションを考慮すると石英が好ましい。リフタアーム91及びリフタアーム92は、チャンバ2の底部を上下動可能に貫通する昇降軸96、96により、上下動可能に構成されており、リフタアーム91及びリフタアーム92の動きに伴いピン93及びピン94が連動して上下方向に動くことにより、半導体ウエハWの昇降が可能となっている。 A lifter driving mechanism 9 is disposed below the substrate mounting table 7. The substrate mounting table 7 is provided with three pin insertion holes penetrating in the vertical direction (only two are shown in FIG. 2). The two pin insertion holes are formed, for example, on a lifter arm 91 and a lifter arm 92 made of quartz. The supported pins 93 and 94 made of quartz, for example, are loosely fitted so as to be swingable up and down. The material of the lifter arms 91 and 92 and the pins 93 and 94 may be ceramics such as Al 2 O 3 and AlN, but quartz is preferable in consideration of contamination. The lifter arm 91 and the lifter arm 92 are configured to be movable up and down by elevating shafts 96 and 96 penetrating the bottom of the chamber 2 so as to be movable up and down. The semiconductor wafer W can be moved up and down by moving up and down.

チャンバ2の内側には、チャンバ2の内周面に沿って、略円筒状をなし、不透明石英製であるライナ10が設けられている。このライナ10を構成する石英は、コンタミネーションが生じ難い高純度のものが好ましく、このような観点から合成石英が好ましい。チャンバ2の上部は開口しており、この開口したチャンバ2の端面に、環状のガス導入部11が載置されている。ガス導入部11の内周面には多数のガス放射孔11aが均一に設けられており、配管11cを介してガス供給機構11bに接続されている。ガス供給機構11bは、例えばArガス供給源、O2 ガス供給源、H2 ガス供給源、N2 ガス供給源、その他のガス供給源を有しており、これらのガスはガス導入部11へ導入され、ガス導入部11のガス放射孔からチャンバ2内へ均一に放射される。なお、Arガスに代えて他の希ガス、例えばKr、He、Ne、Xe等のガスを用いてもよい。 Inside the chamber 2, a liner 10 made of an opaque quartz is provided along the inner peripheral surface of the chamber 2. The quartz composing the liner 10 is preferably highly pure, which is unlikely to cause contamination, and synthetic quartz is preferred from this viewpoint. The upper part of the chamber 2 is opened, and an annular gas introduction part 11 is placed on the end surface of the opened chamber 2. A large number of gas radiation holes 11a are provided uniformly on the inner peripheral surface of the gas introduction part 11, and are connected to the gas supply mechanism 11b via a pipe 11c. The gas supply mechanism 11 b has, for example, an Ar gas supply source, an O 2 gas supply source, an H 2 gas supply source, an N 2 gas supply source, and other gas supply sources, and these gases are supplied to the gas introduction unit 11. The gas is introduced and uniformly radiated into the chamber 2 from the gas emission holes of the gas introduction part 11. Instead of Ar gas, other rare gases such as Kr, He, Ne, and Xe may be used.

チャンバ2の側壁には、マイクロ波プラズマ処理装置1に隣接する搬送室(図示せず)からチャンバ2内へ半導体ウエハWを搬入し、チャンバ2から搬送室へ半導体ウエハWを搬出するための搬送口2aが設けられている。搬送口2aはゲートバルブ12により開閉される。搬送口2aの上側には、チャンバ2の周方向に冷却水を通流させるための冷却水流路2bが、搬送口2aの下側には、冷却水流路2cがそれぞれ設けられており、これら冷却水流路2b、2cには冷却水供給源50より冷却水を供給されるようになっている。   On the side wall of the chamber 2, a semiconductor wafer W is transferred from the transfer chamber (not shown) adjacent to the microwave plasma processing apparatus 1 into the chamber 2 and transferred from the chamber 2 to the transfer chamber. A mouth 2a is provided. The transfer port 2a is opened and closed by a gate valve 12. A cooling water channel 2b for allowing cooling water to flow in the circumferential direction of the chamber 2 is provided above the transfer port 2a, and a cooling water channel 2c is provided below the transfer port 2a. Cooling water is supplied from the cooling water supply source 50 to the water flow paths 2b and 2c.

チャンバ2の上側には、チャンバ2内に突出する透過板支持部13が設けられている。透過板支持部13には、その周方向に冷却水を通流させるための複数の冷却水流路13aが設けられており、これら冷却水流路13aには冷却水供給源50から冷却水を供給される。この透過板支持部13の内側には例えば2段の段部が形成されており、石英等の誘電体からなり、マイクロ波を透過させるマイクロ波透過板14が、透過板支持部13の段部にOリング等のシール部材15を介して嵌められている。誘電体としては、Al2 3 、AlN等のセラミックが適用される。 On the upper side of the chamber 2, a transmission plate support portion 13 protruding into the chamber 2 is provided. The transmission plate support portion 13 is provided with a plurality of cooling water passages 13a for allowing the cooling water to flow in the circumferential direction, and the cooling water is supplied from the cooling water supply source 50 to these cooling water passages 13a. The For example, two step portions are formed inside the transmission plate support portion 13, and the microwave transmission plate 14 made of a dielectric material such as quartz and transmitting microwaves is the step portion of the transmission plate support portion 13. Is fitted through a seal member 15 such as an O-ring. As the dielectric, ceramics such as Al 2 O 3 and AlN are applied.

マイクロ波透過板14の上側には、円板状の平面アンテナ16が設けられ、透過板支持部13に接地されている。平面アンテナ16は、例えば200mmサイズの半導体ウエハWに対応する場合には、直径が300〜400mm、厚みが0.1〜10mm(例えば1mm)であり、銅製であって、表面が金または銀メッキされた円板状をなす。平面アンテナ16には、所定のパターンを有し、平面アンテナ16の上下方向に貫通する、多数のマイクロ波放射孔(スロット)16aが設けられている。マイクロ波放射孔16aは、平面視が長溝状をなし、複数の同心円上に、隣接するマイクロ波放射孔16aがT字状をなすように、マイクロ波の波長(λg)に対応して、例えばλg/4、λg/2、λgの間隔で形成されている。平面アンテナ16は、四角状でもよい。   A disk-shaped planar antenna 16 is provided above the microwave transmission plate 14 and is grounded to the transmission plate support portion 13. For example, when the planar antenna 16 corresponds to a semiconductor wafer W having a size of 200 mm, the diameter is 300 to 400 mm, the thickness is 0.1 to 10 mm (for example, 1 mm), the surface is made of copper, and the surface is gold or silver plated. The disk shape is made. The planar antenna 16 is provided with a number of microwave radiation holes (slots) 16 a having a predetermined pattern and penetrating in the vertical direction of the planar antenna 16. The microwave radiation hole 16a has a long groove shape in plan view, and corresponds to the wavelength (λg) of the microwave so that the adjacent microwave radiation holes 16a have a T shape on a plurality of concentric circles, for example, It is formed at intervals of λg / 4, λg / 2, and λg. The planar antenna 16 may be square.

平面アンテナ16の上側には、平面アンテナ16より少し小径であり、真空より大きい誘電率を有する、例えば石英、またはポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等の樹脂からなる遅波板17が配置されている。真空中ではマイクロ波の波長が長くなるので、この遅波板17により、マイクロ波の波長が短くされてプラズマが調整されて効率良く伝搬される。   On the upper side of the planar antenna 16, a slow wave plate 17 made of a resin such as quartz, polytetrafluoroethylene, polyimide, or the like, which is slightly smaller in diameter than the planar antenna 16 and has a dielectric constant larger than vacuum, is disposed. Since the wavelength of the microwave becomes longer in vacuum, the wavelength of the microwave is shortened by the slow wave plate 17 so that the plasma is adjusted and efficiently propagated.

透過板支持部13の上側には、遅波板17の上面及び側面、ならびに平面アンテナ16の側面を覆うように、導電性のシールド部材18が設けられている。シールド部材18は、平面アンテナ16との間でマイクロ波を水平方向に均一に伝播させる導波管の機能を有する。透過板支持部13とシールド部材18との間は、リング状のシール部材19により気密にシールされている。シールド部材18には、シールド部材18の周方向に冷却水を通流させるための冷却水流路18aが形成されており、この冷却水流路18aに冷却水供給源50より冷却水が通流されて、シールド部材18、遅波板17、平面アンテナ16及びマイクロ波透過板14が冷却され、プラズマを安定に生成するとともに、これら部材の破損や変形が防止されるようになっている。マイクロ波透過板14、平面アンテナ16、遅波板17、及びシールド部材18は透過板支持部13に取り付けられた状態で一体的に設けられて開閉可能な蓋体60を構成しており、メンテナンスの際にチャンバ2の上面を開口することが可能となっている。   A conductive shield member 18 is provided on the upper side of the transmission plate support 13 so as to cover the upper surface and the side surface of the slow wave plate 17 and the side surface of the planar antenna 16. The shield member 18 has the function of a waveguide that uniformly propagates microwaves in the horizontal direction between the shield member 18 and the planar antenna 16. A space between the transmission plate support portion 13 and the shield member 18 is hermetically sealed by a ring-shaped seal member 19. The shield member 18 is formed with a cooling water passage 18a for allowing the cooling water to flow in the circumferential direction of the shield member 18, and the cooling water is passed from the cooling water supply source 50 to the cooling water passage 18a. The shield member 18, the slow wave plate 17, the planar antenna 16 and the microwave transmission plate 14 are cooled to stably generate plasma and prevent breakage and deformation of these members. The microwave transmission plate 14, the planar antenna 16, the slow wave plate 17, and the shield member 18 are integrally provided in a state of being attached to the transmission plate support portion 13 and constitute a lid 60 that can be opened and closed. At this time, the upper surface of the chamber 2 can be opened.

シールド部材18の中央部には開口部が形成されており、この開口部の周縁部に同軸導波管20が連設されている。同軸導波管20の端部には、整合器21を介してマイクロ波発生装置22が接続されている。マイクロ波発生装置22により発生した、例えば周波数2.45GHzのマイクロ波が同軸導波管20を介して平面アンテナ16へ伝搬される。なお、マイクロ波の周波数としては、8.35GHz、1.98GHzであってもよい。   An opening is formed at the center of the shield member 18, and the coaxial waveguide 20 is continuously provided at the peripheral edge of the opening. A microwave generator 22 is connected to the end of the coaxial waveguide 20 via a matching unit 21. For example, a microwave having a frequency of 2.45 GHz generated by the microwave generator 22 is propagated to the planar antenna 16 via the coaxial waveguide 20. The microwave frequency may be 8.35 GHz or 1.98 GHz.

同軸導波管20は、シールド部材18の開口部から上方へ延びる外導体の円筒状導波管20aと、この円筒状導波管20aの上端部にモード変換器23を介して接続され、水平方向に延びる矩形同軸導波管20bとを備えている。モード変換器23により、矩形同軸導波管20bをTEモードで伝搬するマイクロ波がTEMモードに変換される。円形導波管20aの中心には内導体20cが内蔵されており、円形導波管20aとで同軸導波管20を構成する。この内導体20cの下端部は、遅波板17の中央部に設けられた孔を貫通して平面アンテナ16に接続されている。マイクロ波は、同軸導波管20を介して平面アンテナ16に均一にラジアル方向に効率良く伝搬される。   The coaxial waveguide 20 is connected to a cylindrical waveguide 20a which is an outer conductor extending upward from the opening of the shield member 18, and an upper end portion of the cylindrical waveguide 20a via a mode converter 23. And a rectangular coaxial waveguide 20b extending in the direction. The mode converter 23 converts the microwave propagating through the rectangular coaxial waveguide 20b in the TE mode into the TEM mode. An inner conductor 20c is built in the center of the circular waveguide 20a, and the coaxial waveguide 20 is constituted by the circular waveguide 20a. The lower end portion of the inner conductor 20 c is connected to the planar antenna 16 through a hole provided in the center portion of the slow wave plate 17. The microwaves are efficiently propagated in the radial direction uniformly to the planar antenna 16 via the coaxial waveguide 20.

基板載置台7を支持する円筒状の支持部8の底部は、フランジ部を有する円柱状の支持部固定部24に、支持板25を介してクランプ26により固定されている。支持部固定部24は、固定部取付部27の上部に嵌められている。支持部固定部24の側部には、支持部固定部24の周方向に冷却水を通流させるための冷却水流路24aが設けられており、冷却水供給源50より冷却水が供給され、支持部固定部24及び支持板25が冷却される。固定部取付部27は、その側部が上部排気管3aに取り付けられている。支持部固定部24、支持板25、固定部取付部27は、Al等の金属材からなる。   A bottom portion of the cylindrical support portion 8 that supports the substrate mounting table 7 is fixed to a columnar support portion fixing portion 24 having a flange portion by a clamp 26 via a support plate 25. The support part fixing part 24 is fitted on the upper part of the fixing part attaching part 27. A cooling water flow path 24a for allowing cooling water to flow in the circumferential direction of the support portion fixing portion 24 is provided at a side portion of the support portion fixing portion 24, and cooling water is supplied from the cooling water supply source 50. The support fixing part 24 and the support plate 25 are cooled. The fixed portion mounting portion 27 has a side portion attached to the upper exhaust pipe 3a. The support part fixing part 24, the support plate 25, and the fixing part attaching part 27 are made of a metal material such as Al.

固定部取付部27には、上部排気管3a側の側部に開口部27bが設けられており、この開口部27bを上部排気管3aに設けられた孔28aに合わせた状態で、固定部取付部27が上部排気管3aに固定されている。したがって、固定部取付部27内に形成する空間部27cは、開口部27b及び孔28aを介して大気と連通している。空間部27cには、基板載置台7の温度を測定制御するための熱電対31の配線、発熱体74への電力を供給する配線等が配設されている。   The fixed portion mounting portion 27 is provided with an opening portion 27b on the side portion on the upper exhaust pipe 3a side. The fixed portion mounting portion 27b is aligned with the hole 28a provided in the upper exhaust pipe 3a. The part 27 is fixed to the upper exhaust pipe 3a. Therefore, the space portion 27c formed in the fixed portion mounting portion 27 communicates with the atmosphere through the opening portion 27b and the hole 28a. In the space portion 27c, wiring of the thermocouple 31 for measuring and controlling the temperature of the substrate mounting table 7, wiring for supplying electric power to the heating element 74, and the like are disposed.

マイクロ波プラズマ処理装置1の各構成部、例えばガス供給機構、冷却水供給機構、ヒータ温度制御部は、インタフェース51を介して、CPUを備えた制御部30に接続されて制御される構成となっている。そして、制御部30の制御下で、マイクロ波プラズマ処理装置の処理が行われる。   Each component of the microwave plasma processing apparatus 1, for example, a gas supply mechanism, a cooling water supply mechanism, and a heater temperature control unit is connected to and controlled by a control unit 30 having a CPU via an interface 51. ing. And the process of a microwave plasma processing apparatus is performed under control of the control part 30. FIG.

図2は、基板載置台7、支持部8及び支持部固定部24を示す断面図である。支持部8の底部は、クランプ26に嵌められてネジ29,29により支持板25を介して支持部固定部24に固定されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the substrate mounting table 7, the support unit 8, and the support unit fixing unit 24. The bottom portion of the support portion 8 is fitted into the clamp 26 and fixed to the support portion fixing portion 24 via the support plate 25 by screws 29 and 29.

図3は、基板載置台7及び支持部8を示す分解斜視図である。基板載置台7の基盤部71は円板状をなしており、基盤部71上には、Siを含む材料からなる複数に分割された、例えば半円板状の2枚の第1リフレクタ72が、基盤部71の表面に形成された凸状をなす複数の支持部71eを介して嵌合されており、その上に、複数に分割された、例えば半円板状の2枚の絶縁板73、及び複数のパターンゾーンに分割された、例えば半円板状の2枚の発熱体74が、順次、その面を対向させた状態で嵌合されている。発熱体74は1枚であってもよい。そして、発熱体74の上面、並びに発熱体74、第1リフレクタ72及び絶縁板73の上側側面を覆うようにカバー75が設けられており、カバー75の上にウエハWを載置して、発熱体74からの輻射熱により加熱するように構成されている。また、カバー75上には、リング状の単結晶SiまたはアモルファスSi製の第2リフレクタ76が載置されている。
なお、基盤部71、絶縁板73、及びカバー75は例えば石英で構成されている。また、これらを構成する石英としては、不透明石英が好ましい。カバー75は不透明石英であってもよい。また、石英としては高純度のものが好ましく、合成石英が好ましい。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the substrate mounting table 7 and the support portion 8. The base portion 71 of the substrate platform 7 has a disc shape, and on the base portion 71, for example, two semi-disc-shaped first reflectors 72 divided into a plurality of materials including Si are provided. Are fitted through a plurality of convex support portions 71e formed on the surface of the base portion 71, and are divided into a plurality of, for example, two semicircular plate-like insulating plates 73. The two heating elements 74 divided into a plurality of pattern zones, for example in the shape of a semi-disk, are sequentially fitted with their surfaces facing each other. One heating element 74 may be provided. A cover 75 is provided so as to cover the upper surface of the heating element 74 and the upper side surfaces of the heating element 74, the first reflector 72, and the insulating plate 73, and the wafer W is placed on the cover 75 to generate heat. It is configured to heat by radiant heat from the body 74. A ring-shaped second reflector 76 made of single-crystal Si or amorphous Si is placed on the cover 75.
The base 71, the insulating plate 73, and the cover 75 are made of, for example, quartz. Further, as the quartz constituting these, opaque quartz is preferable. The cover 75 may be opaque quartz. In addition, quartz having high purity is preferable, and synthetic quartz is preferable.

発熱体74は、高抵抗のSiCからなる。SiCは焼結体であっても、CVDやPVD等によって形成された膜であってもよい。焼結体としては、粉体焼結によって形成したものでも、グラファイト焼結体に珪酸ガス等のSi含有物質を直接反応させて形成したものであってもよい。また、SiCは結晶体であっても、アモルファスであってもよい。また、適宜の引き上げ方法により形成された単結晶体であってもよい。   The heating element 74 is made of high-resistance SiC. SiC may be a sintered body or a film formed by CVD, PVD, or the like. The sintered body may be formed by powder sintering or may be formed by directly reacting a Si-containing material such as silicic acid gas with a graphite sintered body. Further, SiC may be crystalline or amorphous. Further, it may be a single crystal formed by an appropriate pulling method.

図4は、発熱体74を示す平面図である。発熱体74は、周方向に4つの区画に分割されている。この区画毎に、中央部から周縁部に向かい、区画の境界線で折り返すのを繰り返して、一続きの電流経路74aが形成されるように、同心状に切り込み74bが設けられている。この切り込み74bにより、温度変化による熱膨張、熱収縮が抑制される。そして、上述のように電流経路74aが形成されているので、発熱体74により均一に半導体ウエハWが加熱される。
なお、電流経路(パターン)は均一に加熱可能であれば特に限定されない。
FIG. 4 is a plan view showing the heating element 74. The heating element 74 is divided into four sections in the circumferential direction. For each section, a notch 74b is provided concentrically so that a series of current paths 74a are formed by repeating the folding from the center to the peripheral edge at the boundary of the section. The cut 74b suppresses thermal expansion and contraction due to temperature changes. Since the current path 74 a is formed as described above, the semiconductor wafer W is uniformly heated by the heating element 74.
The current path (pattern) is not particularly limited as long as it can be heated uniformly.

図2に示すように、支持部固定部24の中央部には挿通孔24bが設けられており、これに対応させて、リング状の固定板25の中央部に挿通孔25aが設けられている。そして、基盤部71、第1リフレクタ72、絶縁板73及び発熱体74を貫通し、熱電対被覆管41を挿通させる挿通孔71a、挿通孔72a、挿通孔73a及び挿通孔74cがそれぞれ設けられている。また、カバー75の下面、すなわち半導体ウエハWを載置する面の裏側には、例えばパイプ状に突出して設けられ、挿通孔74c、挿通孔73a及び挿通孔72aを貫通して、基盤部71の表面近くまで達する熱電対被覆管41の先端部を挿入する収納部75aが垂設されている。   As shown in FIG. 2, an insertion hole 24 b is provided in the central portion of the support portion fixing portion 24, and an insertion hole 25 a is provided in the central portion of the ring-shaped fixing plate 25 corresponding to this. . Then, an insertion hole 71a, an insertion hole 72a, an insertion hole 73a, and an insertion hole 74c that pass through the base portion 71, the first reflector 72, the insulating plate 73, and the heating element 74 and through which the thermocouple cladding tube 41 is inserted are provided. Yes. Further, on the lower surface of the cover 75, that is, on the back side of the surface on which the semiconductor wafer W is placed, for example, is provided in a pipe shape and penetrates the insertion hole 74c, the insertion hole 73a, and the insertion hole 72a. A storage portion 75a for inserting the distal end portion of the thermocouple cladding tube 41 reaching near the surface is suspended.

支持部固定部24の底部の中央部には突出部24cが設けられており、熱電対被覆管41を挿通させる挿通孔24bが突出部24cの下端部まで延び、貫通して形成されている。   A protrusion 24c is provided at the center of the bottom of the support fixing part 24, and an insertion hole 24b through which the thermocouple cladding 41 is inserted extends to the lower end of the protrusion 24c and is formed therethrough.

熱電対被覆管41は、例えば石英等の絶縁材で構成され、その内部には載置台7の温度を検出する熱電対31を収納し、挿通孔24b及び挿通孔25a内を挿通され、支持部8内の空間部を抜けて、挿通孔71aを貫通し、先端部がカバー75の収納部75aに収容されている。突出部24cの底部は、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂系合成樹脂等からなるワッシャ39を介して、例えばAl2 3 等の絶縁材からなるカバー部36が嵌合されている。熱電対31は、カバー部36の側部を貫通する2つのネジ37により回り止めされており、蓋部38を介してカバー部36から外部に接続されている。 The thermocouple cladding 41 is made of, for example, an insulating material such as quartz, and stores therein a thermocouple 31 that detects the temperature of the mounting table 7 and is inserted through the insertion hole 24b and the insertion hole 25a. 8, passes through the insertion hole 71 a, and the distal end portion is accommodated in the accommodating portion 75 a of the cover 75. A cover portion 36 made of an insulating material such as Al 2 O 3 is fitted to the bottom of the projecting portion 24c via a washer 39 made of a fluororesin synthetic resin such as polytetrafluoroethylene. The thermocouple 31 is prevented from rotating by two screws 37 penetrating the side portion of the cover portion 36, and is connected to the outside from the cover portion 36 via a lid portion 38.

支持部固定部24の径外方向には冷却水流路24a及び発熱体24に電力を供給する棒状の電極32が被覆される電極被覆管(電極収納管)43を挿入する、複数、例えば4つの挿通孔24dが貫通して設けられている。挿通孔24dは、支持部固定部24の支持板25側に対向して設けられた挿通孔24eと、挿通孔24eより外径が大きい挿通孔24fとを有する。支持板25には、挿通孔24eに対応する位置に、電極被覆管43を挿入する挿通孔25bが設けられている。基盤部71、第1リフレクタ72及び絶縁板73にも、挿通孔24b、25bに対応して電極被覆管43を挿入する挿通孔71b、挿通孔72b及び挿通孔73bがそれぞれ貫通して設けられている。発熱体74には挿通孔74dが、カバー75には突出した電極32及び止めネジ79を収納する収納穴75bがそれぞれ設けられている。   A plurality of, for example, four, electrode cladding tubes (electrode housing tubes) 43 that are covered with a rod-shaped electrode 32 that supplies power to the cooling water flow path 24 a and the heating element 24 are inserted in the radially outward direction of the support fixing portion 24. An insertion hole 24d is provided therethrough. The insertion hole 24d has an insertion hole 24e provided facing the support plate 25 side of the support portion fixing portion 24, and an insertion hole 24f having an outer diameter larger than that of the insertion hole 24e. The support plate 25 is provided with an insertion hole 25b for inserting the electrode cladding tube 43 at a position corresponding to the insertion hole 24e. The base 71, the first reflector 72, and the insulating plate 73 are also provided with insertion holes 71b, insertion holes 72b, and insertion holes 73b through which the electrode cladding tubes 43 are inserted so as to correspond to the insertion holes 24b, 25b, respectively. Yes. The heating element 74 is provided with an insertion hole 74d, and the cover 75 is provided with a storage hole 75b for storing the protruding electrode 32 and set screw 79.

電極32は、SiC製が好ましく、焼結体であってもよいし、単結晶材であってもよく、アモルファスであってもよい。電極32は、石英等の絶縁材からなる電極被覆管43に収納された状態で、支持部固定部24及び支持板25を貫通し、支持部8内の空間部を抜けて、基盤部71及び第1リフレクタ72を貫通する。そして、電極32の先端部は、絶縁板73を貫通して、発熱体74に止めネジ79で固定された上で、カバー75の収納穴75bに収容されている。電極被覆管43は、挿通孔24fに嵌合する大径部43gと、挿通孔24e及び25bに嵌合する小径部43hとの段差形状を有している。そして、大径部43gの上下の外周部に、Oリング(シールリング)42が嵌められてシールされている。このように、電極32が支持部固定部24の底部から絶縁板73に至るまで、石英等の絶縁材で形成された電極被覆管(電極収納管)43内に収納され、しかもOリング42でシールされて密閉性が良好であるので、電極由来のコンタミネーションが発生するのが抑制される。また、電極32が電気絶縁性の良好な電極被覆管43で覆われているとともに、電極被覆管43が挿通孔24fに嵌合する大径部43gと、挿通孔24e及び25bに嵌合する小径部43hとの段差形状を有する構造を有し、電極被覆管43の固定部を貫通する部分が厚くなっているので、電気絶縁性が良好なものとなる。さらに、このような段差形状により、電極被覆管43の固定が安定する。   The electrode 32 is preferably made of SiC, may be a sintered body, may be a single crystal material, or may be amorphous. The electrode 32 is housed in an electrode cladding tube 43 made of an insulating material such as quartz, passes through the support portion fixing portion 24 and the support plate 25, passes through the space portion in the support portion 8, and enters the base portion 71 and It penetrates the first reflector 72. The tip of the electrode 32 passes through the insulating plate 73, is fixed to the heating element 74 with a set screw 79, and is accommodated in the accommodation hole 75 b of the cover 75. The electrode cladding tube 43 has a step shape of a large diameter portion 43g fitted into the insertion hole 24f and a small diameter portion 43h fitted into the insertion holes 24e and 25b. An O-ring (seal ring) 42 is fitted and sealed to the upper and lower outer peripheral portions of the large-diameter portion 43g. In this way, the electrode 32 is housed in the electrode cladding tube (electrode housing tube) 43 formed of an insulating material such as quartz from the bottom of the support fixing portion 24 to the insulating plate 73, and the O-ring 42. Since it is sealed and the airtightness is good, the occurrence of contamination derived from the electrode is suppressed. In addition, the electrode 32 is covered with an electrode cladding tube 43 with good electrical insulation, the electrode cladding tube 43 is fitted into the insertion hole 24f, and the small diameter portion 43g is fitted into the insertion holes 24e and 25b. Since it has a structure having a stepped shape with respect to the portion 43h and the portion that penetrates the fixing portion of the electrode cladding tube 43 is thick, the electrical insulation is good. Furthermore, such a step shape stabilizes the fixing of the electrode cladding tube 43.

支持部固定部24の下側には、例えばAl2 3 やAlN等の絶縁体で構成された固定板33が設けられている。また、固定板33の下側には、第1の金属板34及び第2の金属板35がねじ止めされている。固定板33には電極32を挿通させる挿通孔33a及び突出部24cを挿通させる挿通孔33bが設けられており、固定板33は、挿通孔33bに突出部24cが嵌め込まれた状態で固定されている。固定板33は、支持部固定部24と第1の金属板34との間を電気的に絶縁する機能を有する。第1及び第2の金属板34、35には、電極32を挿通させる挿通孔34a、35aが形成されている。 A fixing plate 33 made of an insulator such as Al 2 O 3 or AlN is provided below the support fixing portion 24. A first metal plate 34 and a second metal plate 35 are screwed to the lower side of the fixed plate 33. The fixing plate 33 is provided with an insertion hole 33a for inserting the electrode 32 and an insertion hole 33b for inserting the protruding portion 24c. The fixing plate 33 is fixed in a state where the protruding portion 24c is fitted in the insertion hole 33b. Yes. The fixing plate 33 has a function of electrically insulating the support portion fixing portion 24 and the first metal plate 34. The first and second metal plates 34 and 35 are formed with insertion holes 34a and 35a through which the electrode 32 is inserted.

電極32の下端部は、絶縁性の固定板33の挿通孔33b、ならびに第1の金属板34及び第2の金属板35の挿通孔34a及び35aを貫通している。そして、電極32と第1の金属板34との間はOリング(シールリング)34bでシールされている。   The lower end portion of the electrode 32 passes through the insertion hole 33 b of the insulating fixing plate 33 and the insertion holes 34 a and 35 a of the first metal plate 34 and the second metal plate 35. The electrode 32 and the first metal plate 34 are sealed with an O-ring (seal ring) 34b.

また、電極32は、第2の金属板35に接続されており、電力供給源(図示せず)から第2の金属板35を介して電極32に給電され、この電極32を経て発熱体74に給電されることにより、発熱体74が発熱して、放射熱線により半導体ウエハWが加熱される。   The electrode 32 is connected to the second metal plate 35, and is supplied with power to the electrode 32 from the power supply source (not shown) via the second metal plate 35, and the heating element 74 passes through the electrode 32. As a result, the heating element 74 generates heat, and the semiconductor wafer W is heated by the radiant heat rays.

第1の金属板34は上述したようにOリング34bを介して電極32を気密にシールする機能を有しており、第2の金属板35は電極に電力を供給する機能を有していることから、これらの機能に適した金属であることが好ましく、例えば、第1の金属板34をステンレス鋼で構成し、第2の金属板35をNi合金で構成することができる。だだし、これら材料に限らず、種々の材料で構成することができ、第1及び第2の金属板34、35は異なる金属でも同種の金属でもよい。また、これら2つの金属板に分けずに、これらが一体となっていてもよい。   As described above, the first metal plate 34 has a function of hermetically sealing the electrode 32 through the O-ring 34b, and the second metal plate 35 has a function of supplying power to the electrode. Therefore, a metal suitable for these functions is preferable. For example, the first metal plate 34 can be made of stainless steel, and the second metal plate 35 can be made of a Ni alloy. However, the present invention is not limited to these materials, and various materials can be used. The first and second metal plates 34 and 35 may be different metals or the same type of metal. Moreover, these may be united without dividing into these two metal plates.

また、基盤部71の周縁部寄りには、基盤部71を上下方向に貫通するピン挿通孔71cが設けられている。ピン挿通孔71cの上部の孔の外縁には例えばパイプ状の突出部71dが設けられ、突出部71dの上部に、第1リフレクタ72が支持されている。同様に、第1リフレクタ72、絶縁板73及び発熱体74には、ピン挿通孔72c、ピン挿通孔73c及びピン挿通孔74eがそれぞれ設けられている。カバー75の下面には、ピン挿通孔74e、ピン挿通孔73c及びピン挿通孔72cに対応して貫通し、ピン挿通孔71cの内部まで達するピン挿通部75cが垂設されている。そして、ピン挿通部75cには、ピン93が上下に移動可能な挿通孔75eが形成されている。ピン挿通部75cは、基板載置台7の内部からのコンタミネーションを封止する機能を有しており、これにより、高温に加熱してもコンタミネーションの拡散を防止することができ、コンタミネーションフリーの加熱機構を実現することが可能である。   Further, a pin insertion hole 71 c that penetrates the base portion 71 in the vertical direction is provided near the periphery of the base portion 71. For example, a pipe-like protrusion 71d is provided on the outer edge of the upper hole of the pin insertion hole 71c, and the first reflector 72 is supported on the upper part of the protrusion 71d. Similarly, the first reflector 72, the insulating plate 73, and the heating element 74 are provided with a pin insertion hole 72c, a pin insertion hole 73c, and a pin insertion hole 74e, respectively. A pin insertion portion 75c that passes through the pin insertion hole 74e, the pin insertion hole 73c, and the pin insertion hole 72c and reaches the inside of the pin insertion hole 71c is suspended from the lower surface of the cover 75. The pin insertion portion 75c is formed with an insertion hole 75e through which the pin 93 can move up and down. The pin insertion part 75c has a function of sealing the contamination from the inside of the substrate mounting table 7, thereby preventing the diffusion of the contamination even when heated to a high temperature, and is free from contamination. It is possible to realize the heating mechanism.

図5は、リフタ駆動機構9の一部を示す斜視図であり、図6は、リフタ駆動機構9を示す背面図、図7はリフタ駆動機構9の一部を示す側面図である。
リフタ駆動機構9のリフタアーム91は、先端方向が中心軸より外周側に広がるように形成され、リフタアーム92より長さを長くしてある。また、リフタアーム92も同様に、先端方向が中心軸より外周側に広がる。リフタアーム91のピン93及びピン95、リフタアーム92のピン94は、周方向に120度の間隔をおくように設けられている。
FIG. 5 is a perspective view showing a part of the lifter driving mechanism 9, FIG. 6 is a rear view showing the lifter driving mechanism 9, and FIG. 7 is a side view showing a part of the lifter driving mechanism 9.
The lifter arm 91 of the lifter driving mechanism 9 is formed so that the tip end direction extends to the outer peripheral side from the central axis, and is longer than the lifter arm 92. Similarly, the lifter arm 92 also has a distal end extending from the central axis to the outer peripheral side. The pins 93 and 95 of the lifter arm 91 and the pins 94 of the lifter arm 92 are provided at an interval of 120 degrees in the circumferential direction.

リフタアーム91に設けられた貫通孔91aには、上側固定部102a、遊嵌部102b及び螺合部102cを備えるピン支持部102が嵌められている(図2参照)。上側固定部102aは遊嵌部102bより大径であり、ピン93は、上側固定部102aを貫通した状態で、下端部が遊嵌部102bの内部にねじ止めされている。遊嵌部102bは貫通孔91aに遊嵌され、上側固定部102aはリフタアーム91の上面に当接している。螺合部102cの外周面には雄ねじが設けられており、螺合部102cは貫通孔91aから突出している。下側固定部103は、内周面に雌ねじが設けられており、ピン支持部102の螺合部102cに螺合された状態で、リフタアーム91の下面に当接している。   A pin support portion 102 including an upper fixing portion 102a, a loose fitting portion 102b, and a screwing portion 102c is fitted into a through hole 91a provided in the lifter arm 91 (see FIG. 2). The upper fixing portion 102a has a larger diameter than the loose fitting portion 102b, and the lower end portion of the pin 93 is screwed into the loose fitting portion 102b while passing through the upper fixing portion 102a. The loose fitting portion 102 b is loosely fitted into the through hole 91 a, and the upper fixing portion 102 a is in contact with the upper surface of the lifter arm 91. A male screw is provided on the outer peripheral surface of the screwing portion 102c, and the screwing portion 102c projects from the through hole 91a. The lower fixing portion 103 is provided with a female screw on the inner peripheral surface, and is in contact with the lower surface of the lifter arm 91 while being screwed into the screwing portion 102 c of the pin support portion 102.

ピン支持部102が貫通孔91aに遊嵌されているので、ピン93は、位置合わせ良好に、基板載置台7のピン孔に挿通される。他のピン94及びピン95がねじ込まれたピン支持部も同様に、リフタアーム92、リフタアーム91に設けられた貫通孔に遊嵌されており、ピン94及びピン95が基板載置台7のピン孔に挿通される。   Since the pin support portion 102 is loosely fitted in the through hole 91a, the pin 93 is inserted into the pin hole of the substrate mounting table 7 with good alignment. Similarly, the pin support portions into which the other pins 94 and 95 are screwed are loosely fitted into the through holes provided in the lifter arm 92 and the lifter arm 91, and the pins 94 and 95 are inserted into the pin holes of the substrate mounting table 7. It is inserted.

リフタアーム91及びリフタアーム92は、それぞれ対応する連結部97を介して昇降軸96に連結されている。連結部97は、各2枚の連結板97a、連結板97b及び止め板97c、ならびにカバー97d、複数のネジ97e、ネジ97f及びネジ97gを備える。リフタアーム91,92は、連結板97aにそれぞれ、止め板97cを介してネジ97fによりネジ止めされている。各連結板97aの端部下側には、連結板97bが連結されている。各ネジ97eは、連結板97a及び連結板97bを貫通した状態で、昇降軸96にネジ止めされている。   The lifter arm 91 and the lifter arm 92 are connected to the elevating shaft 96 through corresponding connecting portions 97. The connecting portion 97 includes two connecting plates 97a, a connecting plate 97b and a stop plate 97c, a cover 97d, a plurality of screws 97e, a screw 97f, and a screw 97g. The lifter arms 91 and 92 are respectively screwed to the connecting plate 97a by screws 97f via a stop plate 97c. A connecting plate 97b is connected to the lower side of the end of each connecting plate 97a. Each screw 97e is screwed to the lifting shaft 96 in a state of passing through the connecting plate 97a and the connecting plate 97b.

カバー97dは、2枚の連結板97aを付け合わせたときに、両端部が連結板97aの凹部97hに嵌められた状態で、連結板97aの背後を覆い、ネジ97gにより連結板97aにネジ止めされるように構成されている。   The cover 97d covers the back of the connecting plate 97a and is screwed to the connecting plate 97a with screws 97g in a state where both ends are fitted in the recesses 97h of the connecting plate 97a when the two connecting plates 97a are attached. It is comprised so that.

リフタ駆動機構9は、カバー97dを外し、ネジ97eを緩めることで、リフタアーム91が連結された連結板97a、またはリフタアーム92が連結された連結板97aが昇降軸96に対し相対的に回転し、リフタアーム91,92が左右に開くように構成されている。これにより、基板載置台7のメンテナンスが容易となる。   The lifter drive mechanism 9 removes the cover 97d and loosens the screw 97e, so that the connecting plate 97a to which the lifter arm 91 is connected or the connecting plate 97a to which the lifter arm 92 is connected rotates relative to the lifting shaft 96. The lifter arms 91 and 92 are configured to open left and right. Thereby, the maintenance of the substrate mounting table 7 becomes easy.

リフタ駆動機構9の昇降部110は、軸ホルダ111、支持部112、支持部113、支柱部114、リニアスライドレール115、モータ116、プーリ117、ボールネジ118、支持部119及び載置台122を備える。   The lift unit 110 of the lifter drive mechanism 9 includes a shaft holder 111, a support unit 112, a support unit 113, a support column 114, a linear slide rail 115, a motor 116, a pulley 117, a ball screw 118, a support unit 119, and a mounting table 122.

軸ホルダ111、支持部112及び支持部113は連結され、支持部119は支持部113の内側に嵌め込まれた支持部113aに連設されている。リニアスライドレール115は、支柱部114の鉛直方向に設けられており、支持部113の鉛直方向に設けられた凹溝部がリニアスライドレール115に嵌められている。支柱部114はモータ116上の載置台122上に載置されている。支柱部114の下部には凹部114aが設けられており、凹部114a内で、モータ116の回転がプーリ117に伝達されるように構成されている。昇降軸96は、連結板98を貫通して金属製の蛇腹状のベローズ99内を挿通され、軸ホルダ111により保持されている。   The shaft holder 111, the support part 112, and the support part 113 are connected, and the support part 119 is connected to a support part 113 a fitted inside the support part 113. The linear slide rail 115 is provided in the vertical direction of the column portion 114, and a concave groove portion provided in the vertical direction of the support portion 113 is fitted in the linear slide rail 115. The support column 114 is mounted on a mounting table 122 on the motor 116. A recess 114 a is provided in the lower portion of the support column 114, and the rotation of the motor 116 is transmitted to the pulley 117 in the recess 114 a. The elevating shaft 96 passes through the connecting plate 98 and is inserted into the metal bellows-shaped bellows 99 and is held by the shaft holder 111.

モータ116が駆動し、モータ116によりプーリ117を介してボールネジ118が回転すると、これに伴い支持部119が上下し、これに連動して、支持部113、ならびにこれに連なる支持部112及び軸ホルダ111が、リニアルスライドレール115に沿って、上下にスライドするように構成されている。これにより、ベローズ99により、チャンバ2内の気密性を維持しつつ、昇降軸96が上下し、リフタアーム91,92が上下する。   When the motor 116 is driven and the ball screw 118 is rotated by the motor 116 via the pulley 117, the support portion 119 is moved up and down accordingly, and the support portion 113, the support portion 112 and the shaft holder connected thereto are interlocked with this. 111 is configured to slide up and down along the linear slide rail 115. Thereby, the raising / lowering shaft 96 moves up and down and the lifter arms 91 and 92 move up and down while the airtightness in the chamber 2 is maintained by the bellows 99.

また、ネジ120を回すことにより、昇降軸96及びこれに連結されたリフタアーム91,92の位置が、y軸方向に微調整されるように構成されている。そして、軸ホルダ111及び112の下面を貫通するネジ121を回すことにより、昇降軸96及びこれに連結されたリフタアーム91,92の位置が、x軸方向に微調整されるように構成されている。   Further, by turning the screw 120, the positions of the lifting shaft 96 and the lifter arms 91 and 92 connected thereto are finely adjusted in the y-axis direction. The position of the lift shaft 96 and the lifter arms 91 and 92 connected thereto is finely adjusted in the x-axis direction by turning a screw 121 passing through the lower surfaces of the shaft holders 111 and 112. .

以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置1においては、ガス導入部11から例えばAr及びO2 を導入し、平面アンテナ16を所定の周波数のマイクロ波で駆動することにより、チャンバ2内に高密度プラズマが形成される。励起されたArガスプラズマは酸素分子に作用し、チャンバ2内には、酸素ラジカルが効率良く、均一に形成され、基板載置台7上に載置された半導体ウエハWの表面が酸化される。また、半導体ウエハWを窒化処理する場合は、Ar等の希ガスとNH3 またはN2 とをガス導入部11からチャンバ2内に導入して窒化処理される。また、窒化処理に用いるガスにさらにO2 ガスを導入して半導体ウエハWを酸窒化処理することができる。また、成膜ガスを用いて、成膜処理することも可能である。 In the microwave plasma processing apparatus 1 configured as described above, Ar and O 2, for example, are introduced from the gas introduction unit 11, and the planar antenna 16 is driven by microwaves having a predetermined frequency, so that the inside of the chamber 2 is obtained. A high density plasma is formed. The excited Ar gas plasma acts on oxygen molecules, oxygen radicals are efficiently and uniformly formed in the chamber 2, and the surface of the semiconductor wafer W placed on the substrate platform 7 is oxidized. Further, when the semiconductor wafer W is nitrided, a rare gas such as Ar and NH 3 or N 2 is introduced into the chamber 2 from the gas introduction unit 11 and is nitrided. Further, the O 2 gas can be further introduced into the gas used for the nitriding treatment to oxynitride the semiconductor wafer W. Further, a film forming process can be performed using a film forming gas.

本実施形態においては、基板載置台7の発熱体74がSiCからなるので、半導体ウエハの温度を800℃以上にすることができ、半導体ウエハWに対して十分な温度で熱処理を行うことができる。また、加熱機能を有する基板載置台7が、高温度プラズマ処理する際にその内部からのコンタミネーションが拡散しないような構造を有しているので、清浄な雰囲気でのプラズマ処理が可能である。   In the present embodiment, since the heating element 74 of the substrate mounting table 7 is made of SiC, the temperature of the semiconductor wafer can be set to 800 ° C. or higher, and the semiconductor wafer W can be heat-treated at a sufficient temperature. . Further, since the substrate mounting table 7 having a heating function has a structure in which the contamination from the inside does not diffuse when the high temperature plasma treatment is performed, the plasma treatment in a clean atmosphere is possible.

したがって、良好な膜質を有する膜を形成することができ、ひいては良好な特性を有する半導体装置が得られる。また、基板載置台7の絶縁性を強化したので、基板載置台7内部でのプラズマ発生が抑制され、発熱体74が損傷することなく使用することができ、かつ、高温で使用しても、高純度材料を使用することで、熱拡散によるコンタミネーションの拡散が抑制される。   Therefore, a film having good film quality can be formed, and as a result, a semiconductor device having good characteristics can be obtained. Further, since the insulating property of the substrate mounting table 7 is reinforced, the generation of plasma inside the substrate mounting table 7 is suppressed, the heating element 74 can be used without being damaged, and even when used at a high temperature, By using a high-purity material, diffusion of contamination due to thermal diffusion is suppressed.

また、本実施形態においては、基板載置台7が、発熱体74から生じる熱を反射させるSiを含む部材の第1リフレクタ72及び第2リフレクタ76を備えているので、発熱体74が発した熱を反射させて、半導体ウエハWを効率良く加熱することができる。この構成により、発熱体74の発熱量を抑制しつつ、半導体ウエハWの温度を800℃以上にすることができる。また、マイクロ波も反射されてプラズマが励起されやすくなる。なお、第1及び第2リフレクタ72、76を構成するSiを含む材料としては、単結晶Si、アモルファスSi、ポリシリコン、SiNを挙げることができ、これらの高純度品を用いることが好ましい。   Further, in the present embodiment, since the substrate mounting table 7 includes the first reflector 72 and the second reflector 76 that contain Si that reflects the heat generated from the heating element 74, the heat generated by the heating element 74. Thus, the semiconductor wafer W can be efficiently heated. With this configuration, the temperature of the semiconductor wafer W can be set to 800 ° C. or higher while suppressing the amount of heat generated by the heating element 74. In addition, the microwaves are reflected and the plasma is easily excited. In addition, as a material containing Si which comprises the 1st and 2nd reflectors 72 and 76, single crystal Si, amorphous Si, polysilicon, SiN can be mentioned, It is preferable to use these high purity goods.

このようにしてマイクロ波プラズマ処理装置1により高温処理することにより、安定したプラズマ生成とコンタミネーションの極めて少ないプラズマ処理を実現することができる。   In this way, by performing the high temperature processing with the microwave plasma processing apparatus 1, stable plasma generation and plasma processing with extremely little contamination can be realized.

図8は、SiCヒータが設けられた基板載置台7を備えた本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置1を用いて、大きさ300mmの半導体ウエハに、400℃、600℃、800℃と処理温度を変えた場合の温度と半導体ウエハの面内の均熱性との関係を示したグラフである。横軸は処理温度(℃)、縦軸は半導体ウエハ内の最高温度と最低温度との差(Δt)であり、単位は℃である。チャンバ内圧力(真空度)は、いずれも126Pa(0.95Torr)とした。
図8より、SiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置1を用いた場合、800℃においてもΔtは17℃前後であり、半導体ウエハの均熱性の許容範囲であるΔtが20℃以下を満足しており、高温側で良好な均熱性が得られることがわかる。
FIG. 8 shows a processing temperature of 400.degree. C., 600.degree. C., and 800.degree. C. on a semiconductor wafer having a size of 300 mm using the microwave plasma processing apparatus 1 according to the present invention provided with a substrate mounting table 7 provided with a SiC heater. 5 is a graph showing the relationship between the temperature and the in-plane thermal uniformity of the semiconductor wafer when the temperature is changed. The horizontal axis is the processing temperature (° C.), the vertical axis is the difference (Δt) between the highest temperature and the lowest temperature in the semiconductor wafer, and the unit is ° C. The chamber internal pressure (degree of vacuum) was 126 Pa (0.95 Torr) in all cases.
As shown in FIG. 8, when the microwave plasma processing apparatus 1 equipped with the SiC heater is used, Δt is around 17 ° C. even at 800 ° C., and Δt, which is the allowable temperature uniformity of the semiconductor wafer, satisfies 20 ° C. or less. It can be seen that good temperature uniformity can be obtained on the high temperature side.

図9は、本発明のSiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置1を用いて、大きさ300mmの半導体ウエハに、400℃、600℃、700℃、800℃と処理温度を変えて酸化処理してSiO2 膜を形成した場合の処理時間とSiO2 の膜厚との関係を示したグラフである。縦軸は膜厚(nm)、横軸は処理時間(sec)である。
処理条件は、Arガス流量:2000mL/min(sccm)、O2 ガス流量:10mL/min(sccm)、マイクロ波パワーPu:2000W、チャンバ内圧力(真空度)66.5Pa(500mT)、ベースウエハ:DHF−Lastである。
FIG. 9 shows an example in which a microwave plasma processing apparatus 1 equipped with a SiC heater of the present invention is used to oxidize a 300 mm semiconductor wafer at 400 ° C., 600 ° C., 700 ° C., and 800 ° C. at different processing temperatures. 6 is a graph showing the relationship between the processing time and the SiO 2 film thickness when a SiO 2 film is formed. The vertical axis represents the film thickness (nm), and the horizontal axis represents the processing time (sec).
The processing conditions are: Ar gas flow rate: 2000 mL / min (sccm), O 2 gas flow rate: 10 mL / min (sccm), microwave power Pu: 2000 W, chamber pressure (vacuum) 66.5 Pa (500 mT), base wafer : DHF-Last.

図9より、温度が高くなるに従って、成膜速度が高くなっているのがわかる。特に700℃以上で処理した場合は、成膜速度が急激に増加し、良好な結果が得られることがわかる。具体的には、400℃でのレートに対して1.6倍以上、600℃でのレートに対して1.35倍以上の成膜速度が得られる。   FIG. 9 shows that the film formation rate increases as the temperature increases. In particular, it can be seen that when the treatment is performed at 700 ° C. or higher, the film formation rate increases rapidly, and good results are obtained. Specifically, a film formation rate of 1.6 times or more with respect to the rate at 400 ° C. and 1.35 times or more with respect to the rate at 600 ° C. can be obtained.

図10は、図9の処理と同様に、400℃、600℃、700℃、800℃と処理温度を変えてSiO2 膜を形成した場合の処理時間とSiO2 膜の半導体ウエハの面内の膜厚均一性との関係を示したグラフである。縦軸は面内の膜厚均一性であり、面内の膜厚均一性は、ウエハ面内の膜厚の(最大値−最小値)/平均値(σ/Ave)で示し、単位は%である。横軸は処理時間(sec)である。 FIG. 10 shows the processing time when the SiO 2 film is formed by changing the processing temperature to 400 ° C., 600 ° C., 700 ° C., and 800 ° C. and the in-plane of the semiconductor wafer of the SiO 2 film, as in the processing of FIG. It is the graph which showed the relationship with film thickness uniformity. The vertical axis represents the in-plane film thickness uniformity. The in-plane film thickness uniformity is expressed by (maximum value−minimum value) / average value (σ / Ave) of the film thickness in the wafer, and the unit is%. It is. The horizontal axis is the processing time (sec).

図10より、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置1を用いた場合、面内の膜厚均一性は2%以内であり、高温処理であっても良好であることがわかる。これにより、本発明のヒータ構造が優れていることが確認された。   As can be seen from FIG. 10, when the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment is used, the in-plane film thickness uniformity is within 2%, and even high-temperature processing is satisfactory. Thereby, it was confirmed that the heater structure of the present invention is excellent.

図11は、図9の処理と同様に、700℃、800℃と処理温度を変えてSiO膜を形成した場合の処理時間とSiO膜の半導体ウエハの面内の膜厚均一性との関係を示したグラフである。縦軸は面内の膜厚均一性であり、面内の膜厚均一性は、ウエハ面内の膜厚の(最大値−最小値)/平均値(σ/Ave)で示し、単位は%である。図9より処理時間を短くして膜厚を測定した。 11, similarly to the processing in FIG. 9, 700 ° C., and 800 ° C. and the film thickness uniformity in the plane of the semiconductor wafer processing time and the SiO 2 film in the case of forming the SiO 2 film by changing the treatment temperature It is the graph which showed the relationship. The vertical axis represents the in-plane film thickness uniformity. The in-plane film thickness uniformity is expressed by (maximum value−minimum value) / average value (σ / Ave) of the film thickness in the wafer, and the unit is%. It is. The film thickness was measured by shortening the processing time from FIG.

図11より、処理時間が60sec以内である場合、面内の膜厚均一性は、700℃及び800℃ともに、1.5%以内であり、本発明の構造を有する加熱機構により、高温処理を良好に行うことができることがわかる。   From FIG. 11, when the processing time is within 60 sec, the in-plane film thickness uniformity is within 1.5% at both 700 ° C. and 800 ° C., and the high temperature processing is performed by the heating mechanism having the structure of the present invention. It can be seen that it can be performed well.

図12は、プラズマ処理室内の半導体ウエハの表面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結果を示したグラフである。縦軸はパーティクルの個数、横軸は経時変化であり、下記のパーティクルの測定回数を示す。パーティクルの個数の測定は、チャンバ2内の基板載置台7上にダミーウエハを載置し、プラズマ処理と排気とを交互に繰り返す操作を10回行った後に、新しい半導体ウエハを基板載置台上に載置し、該半導体ウエハの表面上のパーティクルの個数を計測することにより行った。
処理条件は、Arガス流量:2000mL/min(sccm)、O2 ガス流量:10mL/min(sccm)、マイクロ波パワーPu:2000W、チャンバ内圧力(真空度)66.5Pa(500mT)、処理時間:60sec、処理温度:800℃である。
図12より、経時的にパーティクルの発生が減じ、本発明の構造を有する加熱機構による高温処理により、良好な結果が得られていることがわかる。
FIG. 12 is a graph showing the results of examining the temporal change in the presence or absence of particles on the surface of the semiconductor wafer in the plasma processing chamber. The vertical axis represents the number of particles, and the horizontal axis represents the change over time, indicating the number of measurement of the following particles. The number of particles is measured by placing a dummy wafer on the substrate mounting table 7 in the chamber 2, performing an operation of alternately repeating plasma processing and exhausting 10 times, and then mounting a new semiconductor wafer on the substrate mounting table. And measuring the number of particles on the surface of the semiconductor wafer.
The processing conditions are: Ar gas flow rate: 2000 mL / min (sccm), O 2 gas flow rate: 10 mL / min (sccm), microwave power Pu: 2000 W, pressure in the chamber (degree of vacuum) 66.5 Pa (500 mT), processing time : 60 sec, treatment temperature: 800 ° C.
From FIG. 12, it can be seen that the generation of particles decreases with time, and good results are obtained by the high temperature treatment by the heating mechanism having the structure of the present invention.

図13は、半導体ウエハの裏面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結果を示したグラフである。縦軸はパーティクルの個数、横軸は経時変化であり、下記のパーティクルの測定回数を示す。パーティクルの個数の測定は図12の場合と同様にして行った。
図13より、経時的にパーティクルの発生が減じ、本発明の構造を有する加熱機構による高温処理により、良好な結果が得られていることがわかる。
FIG. 13 is a graph showing the results of examining the temporal change in the presence or absence of particles on the back surface of the semiconductor wafer. The vertical axis represents the number of particles, and the horizontal axis represents the change over time, indicating the number of measurement of the following particles. The number of particles was measured in the same manner as in FIG.
From FIG. 13, it can be seen that the generation of particles decreases with time, and good results are obtained by the high temperature treatment by the heating mechanism having the structure of the present invention.

図14は、半導体ウエハの金属のコンタミネーションの発生の経時変化を示したグラフである。縦軸は、Al、Cu及びNaの原子の数(1010×atoms/cm2 )、横軸は経時変化(測定回数)である。Al、Cu及びNaの原子の数の測定は、パーティクルの測定と同様に、チャンバ2内の基板載置台7上にダミーウエハを載置し、プラズマ処理と排気とを交互に繰り返す操作を10回行った後に、新しい半導体ウエハを基板載置台上に載置し、該半導体ウエハの表面上のAl、Cu及びNaの原子の数を計ることにより行った。
処理条件は、Arガス流量:2000mL/min(sccm)、O2 ガス流量:10mL/min(sccm)、マイクロ波パワーPu:2000W、チャンバ内圧力(真空度)66.5Pa(500mT)、処理時間:60sec、処理温度:800℃である。
図14中、最初の2回はリファレンスであり、処理前のチャンバ2内に半導体ウエハを基板載置台7上に載置し、Al、Cu及びNaの原子の数を測定した。
図14より、測定2回目で、Al、Cu及びNaの各コンタミネーションが目標値の1×1010程度であることが分かる。Na等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属は熱拡散によりコンタミネーションを生じやすい原子であるが、本発明のプラズマ処理装置では、このように高温に加熱しても、チャンバ内がクリーンな状態を良好に維持されていることが分かる。
FIG. 14 is a graph showing the change over time of the occurrence of metal contamination in the semiconductor wafer. The vertical axis represents the number of Al, Cu, and Na atoms (10 10 × atoms / cm 2 ), and the horizontal axis represents the change over time (number of measurements). The measurement of the number of atoms of Al, Cu and Na is carried out 10 times, similarly to the measurement of particles, by placing a dummy wafer on the substrate mounting table 7 in the chamber 2 and alternately repeating plasma treatment and exhaust. Thereafter, a new semiconductor wafer was placed on the substrate mounting table, and the number of Al, Cu and Na atoms on the surface of the semiconductor wafer was measured.
The processing conditions are: Ar gas flow rate: 2000 mL / min (sccm), O 2 gas flow rate: 10 mL / min (sccm), microwave power Pu: 2000 W, pressure in the chamber (degree of vacuum) 66.5 Pa (500 mT), processing time : 60 sec, treatment temperature: 800 ° C.
In FIG. 14, the first two times are references, and a semiconductor wafer was placed on the substrate platform 7 in the chamber 2 before processing, and the number of atoms of Al, Cu, and Na was measured.
From FIG. 14, it can be seen that in the second measurement, each contamination of Al, Cu, and Na is about the target value of 1 × 10 10 . Alkali metals such as Na and alkaline earth metals are atoms that are likely to cause contamination by thermal diffusion. However, in the plasma processing apparatus of the present invention, the chamber is kept clean even when heated to such a high temperature. It can be seen that

以上のように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置1は、発熱体74がSiCを含む材料からなるので、被処理基板の処理温度を800℃以上にすることができ、被処理基板を良好に処理することができる。したがって、良好な特性を有する半導体装置等が得られる。そして、マイクロ波に曝されても発熱体74が異常放電して損傷することがなく、発熱体74の不純物がチャンバ内に拡散してコンタミネーションが発生することもない。   As described above, in the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, since the heating element 74 is made of a material containing SiC, the processing temperature of the substrate to be processed can be set to 800 ° C. or higher, and the substrate to be processed is excellent. Can be processed. Therefore, a semiconductor device having good characteristics can be obtained. And even if it exposes to a microwave, the heat generating body 74 does not carry out abnormal discharge and is damaged, and the impurity of the heat generating body 74 diffuses in a chamber, and a contamination does not generate | occur | produce.

また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置1は、マイクロ波に曝される部分が、高純度の石英、SiもしくはSiCからなるか、または石英製のライナで覆われているので、コンタミネーションの発生が抑制される。   Further, in the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, the portion exposed to the microwave is made of high-purity quartz, Si or SiC, or is covered with a quartz liner. Occurrence is suppressed.

マイクロ波に曝される部分がAl部材を使わざるを得ない場合、石英製のライナまたはコーティングで覆い、基板載置台7から極力離隔させるのが好ましい。Alでは強度が足りないボルト、ネジ等は、耐熱性が高く、純度が高いTi材を用いてもよい。   In the case where an Al member must be used for the portion exposed to the microwave, it is preferable to cover the substrate with a quartz liner or coating so as to be separated from the substrate mounting table 7 as much as possible. A bolt, screw, or the like, which is insufficient in strength with Al, may be a Ti material having high heat resistance and high purity.

また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置1は、チャンバ2、支持部固定部24、透過板支持部13及び蓋部18が水冷されるように構成されているので、チャンバ2等の温度上昇が抑制されるので、各部材間、部材の膨張によるこすれ(パーティクル)を抑制することができ、コンタミネーションの発生等が防止される。   Further, the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment is configured such that the chamber 2, the support portion fixing portion 24, the transmission plate support portion 13, and the lid portion 18 are water-cooled. Therefore, rubbing (particles) due to the expansion of the members and between the members can be suppressed, and the occurrence of contamination and the like can be prevented.

そして、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置1は、チャンバ2と排気管3との間に、基板載置台7の外周側に配される石英製のバッフル板40を備えているので、マイクロ波が排気管3に漏れるのが防止され、バッフル板40に起因してコンタミネーションが生じることもない。   The microwave plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment includes a quartz baffle plate 40 disposed on the outer peripheral side of the substrate mounting table 7 between the chamber 2 and the exhaust pipe 3. Is prevented from leaking into the exhaust pipe 3, and contamination due to the baffle plate 40 does not occur.

さらに、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置1は、リフタアームが2分割されているので、基板載置台7、支持部8及び支持部固定部24を取り付ける時に、リフタアーム91及びリフタアーム92を左右に開いて、取り付けることができる。また、ピン支持部102が貫通孔91aに遊嵌されているので、ピン93等が左右方向に動くことができ、位置合わせ等のメンテナンスが容易である。   Furthermore, since the lifter arm is divided into two in the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, the lifter arm 91 and the lifter arm 92 are opened to the left and right when the substrate mounting table 7, the support part 8 and the support part fixing part 24 are attached. Can be attached. Further, since the pin support portion 102 is loosely fitted in the through hole 91a, the pin 93 and the like can move in the left-right direction, and maintenance such as alignment is easy.

なお、前記実施形態においては、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置1を用いて、半導体ウエハWを処理する場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、プラズマ源として、容量結合型プラズマ源、ICP型プラズマ源、表面反射型プラズマ源、マグネトロン型プラズマ源を用いるプラズマ処理装置に適用可能であり、さらに、熱処理による装置RTP(Rapid Thermal Process)、CVD(Chemical Vapor Deposition)、PF−CVD等にも適用可能であり、液晶表示装置の製造にも適用可能である。
また、発熱体74はSiCからなるものに限定されず、SiCを主成分とすればよい。ただし、SiCの焼結体が好ましい。また、高純度のSiCが好ましく、SiC100%のものが、コンタミネーション抑制等の点から特に好ましい。
In the above embodiment, the case where the semiconductor wafer W is processed using the microwave plasma processing apparatus 1 of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this, and a capacitively coupled plasma source is used. The present invention can be applied to a plasma processing apparatus using a plasma source, an ICP type plasma source, a surface reflection type plasma source, or a magnetron type plasma source, and further, a heat treatment apparatus RTP (Rapid Thermal Process), CVD (Chemical Vapor Deposition), PF− It can also be applied to CVD and the like, and can also be applied to the manufacture of liquid crystal display devices.
Moreover, the heat generating body 74 is not limited to what consists of SiC, What is necessary is just to have SiC as a main component. However, a sintered body of SiC is preferable. Further, high-purity SiC is preferable, and SiC of 100% is particularly preferable from the viewpoint of suppressing contamination.

本発明の実施の形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the microwave plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 基板載置台、支持部及び支持部固定部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a substrate mounting base, a support part, and a support part fixing | fixed part. 基板載置台及び支持部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a substrate mounting base and a support part. 発熱体を示す平面図である。It is a top view which shows a heat generating body. リフタ駆動機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a lifter drive mechanism. リフタ駆動機構を示す背面図である。It is a rear view which shows a lifter drive mechanism. リフタ駆動機構を示す側面図である。It is a side view which shows a lifter drive mechanism. 本発明のSiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、半導体ウエハに、処理温度を変えた場合の温度と半導体ウエハWの面内の均熱性との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the temperature at the time of changing process temperature to the semiconductor wafer using the microwave plasma processing apparatus provided with the SiC heater of this invention, and the thermal uniformity in the surface of the semiconductor wafer W. 本発明のSiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、半導体ウエハに、処理温度を変えて酸化処理してSiO2 膜を形成した場合の処理時間とSiO2 の膜厚との関係を示したグラフである。Using the microwave plasma processing apparatus equipped with the SiC heater of the present invention, the relationship between the processing time and the SiO 2 film thickness when a SiO 2 film is formed by oxidizing the semiconductor wafer at different processing temperatures It is the shown graph. 図9の処理と同様に、処理温度を変えてSiO2 膜を形成した場合の処理時間とSiO2 膜の半導体ウエハの面内の均一性との関係を示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the processing time and the in-plane uniformity of the SiO 2 film when the SiO 2 film is formed by changing the processing temperature, as in the process of FIG. 図9の処理と同様に、処理温度を変えてSiO2 膜を形成した場合の処理時間とSiO2 膜の半導体ウエハの面内の均一性との関係を示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the processing time and the in-plane uniformity of the SiO 2 film when the SiO 2 film is formed by changing the processing temperature, as in the process of FIG. 半導体ウエハの表面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated the time-dependent change of the presence or absence of the particle in the surface of a semiconductor wafer. 半導体ウエハの裏面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result of having investigated the time-dependent change of the presence or absence of the particle in the back surface of a semiconductor wafer. 半導体ウエハのコンタミネーションの発生の経時変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time-dependent change of generation | occurrence | production of the contamination of a semiconductor wafer. 特許文献1のマイクロ波プラズマ処理装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of Patent Document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロ波プラズマ処理装置
2 チャンバ
2b,2c 冷却水流路
3 排気管
4 流路調整弁
5 真空ポンプ
7 基板載置台
71 基盤部
72 第1リフレクタ
73 絶縁板
74 発熱体
75 カバー
76 第2リフレクタ
8 支持部
9 リフタ駆動機構
91、92 リフタアーム
93、94、95 ピン
96 昇降軸
10 ライナ
13 透過板支持部
14 マイクロ波透過板
16 平面アンテナ
18 シールド部材
24 支持部固定部
27 固定部取付部
30 制御部
31 熱電対
32 電極
40 バッフル板
41 熱電対被覆管
43 電極収納管
51 インタフェース
60 蓋体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microwave plasma processing apparatus 2 Chamber 2b, 2c Cooling water flow path 3 Exhaust pipe 4 Flow path adjustment valve 5 Vacuum pump 7 Substrate mounting base 71 Base part 72 First reflector 73 Insulating plate 74 Heating element 75 Cover
76 2nd reflector 8 support part 9 lifter drive mechanism 91, 92 lifter arm 93, 94, 95 pin 96 lift shaft 10 liner 13 transmission plate support part 14 microwave transmission plate 16 planar antenna 18 shield member 24 support part fixing part 27 fixing part Mounting portion 30 Control portion 31 Thermocouple 32 Electrode 40 Baffle plate 41 Thermocouple cladding tube 43 Electrode storage tube 51 Interface 60 Lid

Claims (19)

被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成機構と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記チャンバに連設され、前記チャンバを排気する排気機構と、
前記チャンバ内で被処理基板が載置され、載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、
前記基板載置台を支持する支持部と、
前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、
前記発熱体に電力を供給する電極と
を備え、
前記発熱体及び前記電極は、SiCを含む材料からなり、
前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に接続されており、
前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下方部分、前記支持部、及び前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む絶縁材料からなる電極被覆管をさらに備える、プラズマ処理装置。
A chamber for accommodating a substrate to be processed;
A plasma generation mechanism for generating plasma in the chamber;
A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the chamber;
An exhaust mechanism connected to the chamber and exhausting the chamber;
A substrate mounting table on which a substrate to be processed is mounted in the chamber, and a mounting table main body and a heating element for heating the substrate provided in the main body;
A support portion for supporting the substrate mounting table;
A fixing part for fixing the support part to the chamber;
An electrode for supplying power to the heating element,
The heating element and the electrode are made of a material containing SiC,
The electrode is fixed to the fixing part, penetrates the support part, and a tip part is connected to the heating element,
An electrode made of an insulating material containing quartz, which covers a portion other than the tip portion of the electrode and is provided so as to penetrate a lower portion of the heating element, the support portion, and the fixing portion of the substrate mounting table. A plasma processing apparatus further comprising a cladding tube.
前記プラズマ生成機構は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生機構と、前記マイクロ波発生機構により発生したマイクロ波を前記チャンバに向けて導く導波機構と、前記導波機構により導かれたマイクロ波を前記チャンバ内に放射する、複数のスロットを有するアンテナとを有し、前記チャンバ内にマイクロ波プラズマを形成する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。   The plasma generation mechanism includes a microwave generation mechanism that generates a microwave, a waveguide mechanism that guides the microwave generated by the microwave generation mechanism toward the chamber, and a microwave that is guided by the waveguide mechanism. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising: an antenna having a plurality of slots that radiates into the chamber, wherein microwave plasma is formed in the chamber. 前記載置台本体は、発熱体を支持する基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基板が載置されるカバーとを有する、請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the mounting table main body includes a base portion that supports the heating element, and a cover that covers the heating element and on which the substrate to be processed is placed. 前記固定部の下面には絶縁板及び導電板が設けられ、前記電極の下端部は前記固定部の底面から突出し、該下端部は、前記絶縁板及び前記導電板を貫通して、該絶縁板及び導電板により前記固定部に固定され、前記導電板の上部との間にシール部材が介在され、前記導電板には前記電極に給電するための電力供給配線に接続されている、請求項1乃至3のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   An insulating plate and a conductive plate are provided on a lower surface of the fixed portion, a lower end portion of the electrode protrudes from a bottom surface of the fixed portion, and the lower end portion penetrates the insulating plate and the conductive plate, and the insulating plate And a sealing member interposed between the conductive plate and the upper portion of the conductive plate, and the conductive plate is connected to a power supply wiring for supplying power to the electrode. The plasma processing apparatus in any one of thru | or 3. 前記導電板は、前記絶縁板の直下に設けられた第1導電板と、その下に設けられた第2導電板とを有し、前記電力供給配線は前記第2導電板に接続されている、請求項4に記載のプラズマ処理装置。   The conductive plate has a first conductive plate provided immediately below the insulating plate and a second conductive plate provided thereunder, and the power supply wiring is connected to the second conductive plate. The plasma processing apparatus according to claim 4. 前記電極被覆管は、前記固定部を貫通する部分の中途部から底部まで、他の部分より大径である大径部を有し、
前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一致して該電極被覆管を挿通させる小孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上部及び下部にてシール部材でシールされている、請求項1乃至5のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
The electrode cladding tube has a large-diameter portion that is larger in diameter than other portions, from the middle portion to the bottom portion of the portion that penetrates the fixed portion,
The fixed portion has a small hole and a large hole that pass through the electrode cladding tube in conformity with the shape of the electrode cladding tube, and the large diameter portion is a sealing member at an upper portion and a lower portion of the large hole. The plasma processing apparatus according to claim 1, which is sealed.
SiCを含む材料からなる熱電対と、石英を含む材料からなり、前記熱電対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、
前記固定部の下端には下方に突出する突出部が設けられており、
前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前記基板載置台の前記発熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、その下端部が前記突出部から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材料からなるカバー部が嵌合されている、請求項1乃至6のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
A thermocouple made of a material containing SiC; and a thermocouple cladding tube made of a material containing quartz and covering the thermocouple,
A projecting portion projecting downward is provided at the lower end of the fixed portion,
The thermocouple-clad tube penetrates the lower part of the substrate mounting table, the support part, and the fixed part, and the lower end part protrudes from the projecting part in a state where the thermocouple is coated. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a cover portion made of a ceramic material is fitted to a lower end portion of the projecting portion.
前記基板載置台は、Siを含む材料、またはSiCを含む材料からなり、前記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを有する、請求項1乃至7のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate mounting table includes a reflector made of a material containing Si or a material containing SiC and reflecting heat generated from the heating element. 少なくともプラズマに曝される部分が、石英を含む材料、Siを含む材料、もしくはSiCを含む材料からなるか、または石英を含むライナで覆われている、請求項1乃至8のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   9. The method according to claim 1, wherein at least a portion exposed to the plasma is made of a material containing quartz, a material containing Si, or a material containing SiC, or is covered with a liner containing quartz. Plasma processing equipment. 前記発熱体からの輻射熱を受ける部分が水冷されるように構成されている、請求項1乃至9のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a portion that receives radiant heat from the heating element is configured to be water-cooled. 前記チャンバと排気管との間に、石英製のバッフル板が配設されている、請求項1乃至10のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein a quartz baffle plate is disposed between the chamber and the exhaust pipe. 前記アンテナは銅製の本体の上に、金メッキまたは銀メッキが施されている、請求項2乃至11のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the antenna is gold-plated or silver-plated on a copper main body. チャンバ内で被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、チャンバ内で被処理基板を加熱する基板加熱機構であって、
載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、
前記基板載置台を支持する支持部と、
前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、
前記発熱体に電力を供給する電極と
を備え、
前記発熱体及び前記電極は、SiCを含む材料からなり、
前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に接続されており、
前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下方部分、前記支持部、及び前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む絶縁材料からなる電極被覆管をさらに備える、基板加熱機構。
In a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed in a chamber, a substrate heating mechanism for heating the substrate to be processed in the chamber,
A substrate mounting table having a mounting table main body and a heating element for heating the substrate provided in the main body;
A support portion for supporting the substrate mounting table;
A fixing part for fixing the support part to the chamber;
An electrode for supplying power to the heating element,
The heating element and the electrode are made of a material containing SiC,
The electrode is fixed to the fixing part, penetrates the support part, and a tip part is connected to the heating element,
An electrode made of an insulating material containing quartz, which covers a portion other than the tip portion of the electrode and is provided so as to penetrate a lower portion of the heating element, the support portion, and the fixing portion of the substrate mounting table. A substrate heating mechanism further comprising a cladding tube.
前記載置台本体は、発熱体を支持する基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基盤が載置されるカバーとを有する、請求項13に記載の基板加熱機構。   14. The substrate heating mechanism according to claim 13, wherein the mounting table main body includes a base portion that supports the heating element, and a cover that covers the heating element and on which the substrate to be processed is placed. 前記固定部の下面には絶縁板及び導電板が設けられ、前記電極の下端部は前記固定部の底面から突出し、該下端部は、前記絶縁板及び前記導電板を貫通して、該絶縁板及び導電板により前記固定部に固定され、前記導電板の上部との間にシール部材が介在され、前記導電板には前記電極に給電するための電力供給配線に接続されている、請求項13又は14に記載の基板加熱機構。   An insulating plate and a conductive plate are provided on a lower surface of the fixed portion, a lower end portion of the electrode protrudes from a bottom surface of the fixed portion, and the lower end portion penetrates the insulating plate and the conductive plate, and the insulating plate And a conductive plate that is fixed to the fixing portion, a sealing member is interposed between the conductive plate and an upper portion of the conductive plate, and the conductive plate is connected to a power supply wiring for supplying power to the electrode. Or the board | substrate heating mechanism of 14. 前記導電板は、前記絶縁板の直下に設けられた第1導電板と、その下に設けられた第2導電板とを有し、前記電力供給配線は前記第2導電板に接続されている、請求項15に記載の基板加熱機構。   The conductive plate has a first conductive plate provided immediately below the insulating plate and a second conductive plate provided thereunder, and the power supply wiring is connected to the second conductive plate. The substrate heating mechanism according to claim 15. 前記電極被覆管は、前記固定部を貫通する部分の中途部から底部まで、他の部分より大径である大径部を有し、
前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一致して該電極被覆管を挿通させる小孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上部及び下部にてシール部材でシールされている、請求項13乃至16のいずれかに記載の基板加熱機構。
The electrode cladding tube has a large-diameter portion that is larger in diameter than other portions, from the middle portion to the bottom portion of the portion that penetrates the fixed portion,
The fixed portion has a small hole and a large hole that pass through the electrode cladding tube in conformity with the shape of the electrode cladding tube, and the large diameter portion is a sealing member at an upper portion and a lower portion of the large hole. The substrate heating mechanism according to claim 13, wherein the substrate heating mechanism is sealed.
SiCを含む材料からなる熱電対と、石英を含む材料からなり、前記熱電対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、
前記固定部の下端には下方に突出する突出部が設けられており、
前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前記基板載置台の前記発熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、その下端部が前記突出部から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材料からなるカバー部が嵌合されている、請求項13乃至17のいずれかに記載の基板加熱機構。
A thermocouple made of a material containing SiC; and a thermocouple cladding tube made of a material containing quartz and covering the thermocouple,
A projecting portion projecting downward is provided at the lower end of the fixed portion,
The thermocouple-clad tube penetrates the lower part of the substrate mounting table, the support part, and the fixed part, and the lower end part protrudes from the projecting part in a state where the thermocouple is coated. The substrate heating mechanism according to claim 13, wherein a cover portion made of a ceramic material is fitted to a lower end portion of the protruding portion in a state.
前記基板載置台は、Siを含む材料、またはSiCを含む材料からなり、前記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを有する、請求項13乃至18のいずれかに記載の基板加熱機構。   The substrate heating mechanism according to claim 13, wherein the substrate mounting table is made of a material containing Si or a material containing SiC, and has a reflector that reflects heat generated from the heating element.
JP2007049909A 2006-02-28 2007-02-28 Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor Pending JP2007266595A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007049909A JP2007266595A (en) 2006-02-28 2007-02-28 Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006053684 2006-02-28
JP2007049909A JP2007266595A (en) 2006-02-28 2007-02-28 Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007266595A true JP2007266595A (en) 2007-10-11

Family

ID=38639230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007049909A Pending JP2007266595A (en) 2006-02-28 2007-02-28 Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007266595A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010032750A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-25 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing apparatus and substrate placing table
JP2010073751A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, and substrate placing table
JP2010073753A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Electron Ltd Substrate placing table, and substrate processing apparatus using the same
JP2010073752A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, and substrate placing table
JP2016153515A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 宏興 王 Microwave plasma cvd apparatus
JP2019175882A (en) * 2018-03-26 2019-10-10 日本特殊陶業株式会社 Heater
CN118497478A (en) * 2024-07-17 2024-08-16 安徽心连心重型封头有限公司 Solution treatment device for end socket machining and end socket machining method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010032750A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-25 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing apparatus and substrate placing table
JP2010073751A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, and substrate placing table
JP2010073753A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Electron Ltd Substrate placing table, and substrate processing apparatus using the same
JP2010073752A (en) * 2008-09-16 2010-04-02 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, and substrate placing table
CN102160166A (en) * 2008-09-16 2011-08-17 东京毅力科创株式会社 Substrate processing apparatus and substrate placing table
KR101227743B1 (en) 2008-09-16 2013-01-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Substrate processing apparatus and substrate placing table
CN102160166B (en) * 2008-09-16 2013-05-22 东京毅力科创株式会社 Substrate processing apparatus and substrate placing table
JP2016153515A (en) * 2015-02-20 2016-08-25 宏興 王 Microwave plasma cvd apparatus
JP2019175882A (en) * 2018-03-26 2019-10-10 日本特殊陶業株式会社 Heater
JP7023152B2 (en) 2018-03-26 2022-02-21 日本特殊陶業株式会社 Heating device
CN118497478A (en) * 2024-07-17 2024-08-16 安徽心连心重型封头有限公司 Solution treatment device for end socket machining and end socket machining method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101012910B1 (en) Plasma treatment apparatus, and substrate heating mechanism to be used in the apparatus
US9909215B2 (en) Method of CVD plasma processing with a toroidal plasma processing apparatus
KR100920280B1 (en) Processing apparatus
KR101227743B1 (en) Substrate processing apparatus and substrate placing table
JP4624856B2 (en) Plasma processing equipment
US20110253311A1 (en) Substrate processing apparatus for performing plasma process
US20080066682A1 (en) Substrate supporting mechanism and substrate processing apparatus
US20100186898A1 (en) Plasma processing apparatus
JP2006244891A (en) Microwave plasma processing device
KR100886030B1 (en) Processing apparatus and lid opening/closing mechanism
JP2007266595A (en) Plasma treatment apparatus and substrate heating mechanism used therefor
US6709520B1 (en) Reactor and method for chemical vapor deposition
US20130017690A1 (en) Plasma nitriding method and plasma nitriding apparatus
JP5155790B2 (en) Substrate mounting table and substrate processing apparatus using the same
JP2009088348A (en) Semiconductor manufacturing device
JPH0930893A (en) Vapor growth device
JP4747404B2 (en) Plasma processing equipment
JP2005259902A (en) Substrate processor
JP2008106366A (en) Film-forming apparatus
JP2010080706A (en) Substrate processing apparatus
JP5249689B2 (en) Plasma processing apparatus and substrate mounting table
JP2006128529A (en) Depositing equipment, depositing method, and storage medium
JP4709192B2 (en) Plasma processing equipment
KR20240017928A (en) Vacuum processing equipment and oxidizing gas removal method