JP4194164B2

JP4194164B2 - プラズマ処理装置

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Authority: JP
Inventors: 裕野上
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Publication date: 2008-12-10
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用して半導体素子等のエッチングや成膜を行なうプラズマ処理装置に関し、特に、外部アンテナを用いて誘電体のチャンバーの内部にプラズマを発生させるとともに加熱ランプでチャンバーを加熱するようにしたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来のプラズマ処理装置の一例を示す正面断面図である。このプラズマ処理装置はヘリコン波プラズマ源を備えている。石英製のソースチャンバー１０の周囲に１対の環状アンテナ１２が配置され、これらを取り囲むように１対の磁場発生コイル１４が配置されている。コイル１４に電流を流して外部磁場を発生させ、アンテナ１２にヘリコン波励起電場を印加すると、ソースチャンバー１０の内部にヘリコン波プラズマが発生する。このプラズマが拡散チャンバー１６の内部に拡散して、基板ホルダー１８上の被処理ウェーハ２０をエッチングする。バイアス用高周波電源２２を用いて基板ホルダー１８にバイアス電圧を印加すれば、ウェーハ２０に入射するイオンのエネルギーを抑制できる。
【０００３】
上述のヘリコン波プラズマ源は、低い圧力で高密度のプラズマを生成できることに特徴がある。低圧力下で高密度のプラズマを生成すると、中性解離ラジカルの密度も増大する。また、電子温度が上昇するため、ラジカル種も、より解離度の進んだものとなる。例えばフロロカーボンガスのプラズマを用いてシリコン酸化膜をエッチングする場合を説明すると、低圧・高密度プラズマでは、高解離度ラジカルであるＣＦの密度が、低解離度ラジカルであるＣＦ₃に対して相対的に増大する。フロロカーボンガスにおいては、一般に解離度が進むに従って大きな付着率を持つようになる。例えば、ＣＦラジカル及びＣＦ₃ラジカルのＳｉに対する付着確率は、各々０．１４及び０．０である。ちなみに、最終解離ラジカルであるＣ原子のＳｉに対する付着確率は１．０と非常に大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、少なくともフロロカーボンガスによるシリコン酸化膜のエッチングにおいては、プラズマの低圧・高密度化に伴い、解離ラジカルの入射量が増大し、かつ生成ラジカル種の付着確率が増大するが、それゆえに、チャンバーの内壁面でも堆積膜の成長が進むという問題も生じる。チャンバーの内壁面で堆積膜の成長速度が大きくなると、この堆積膜が壁面から剥離しやすくなるために、プラズマ中に浮遊する微小パーティクルの数が増大する。そして、この微小パーティクルが基板上に落下すると、これがマスクとなって基板のエッチングが阻害され、エッチング形状の異常やショート等の不良を生じる。その結果、半導体素子等の歩留まりが低下するという問題が生ずる。
【０００５】
ヘリコン波プラズマ源を備えた従来のエッチング装置では、特にソースチャンバー（プラズマを生成するチャンバー）の壁面への堆積が顕著となるが、このソースチャンバーに対して堆積防止対策がなんら施されていなかった。そのため、多量のパーティクルが発生し、半導体素子の生産現場に適用する際の大きな問題となっていた。また、被エッチング膜の下地Ｓｉに対する選択比を増大させるのに重要な影響を持つ堆積ラジカルの多くがチャンバー壁に付着してしまうために、下地Ｓｉへのラジカル堆積量が減少し、その結果、十分な対下地選択比が得られないという問題があった。
【０００６】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、チャンバーを効率的に加熱できるようにしてチャンバー壁面への膜の堆積を抑制し、浮遊パーティクル量の少ないプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、チャンバーの誘電体部分の外部にアンテナを配置してプラズマを発生させる形式のプラズマ処理装置において、チャンバーの誘電体部分に光吸収層を密着形成して、この光吸収層に加熱ランプの光エネルギーを吸収させることでチャンバーを加熱するようにしている。これにより、チャンバーを構成する誘電体部分の材質として光吸収性の劣っているものを利用しても、この誘電体部分を効率良く加熱できる。したがって、光吸収性は劣っていてもその他の点で優れている材質（例えば石英ガラス）をチャンバーの誘電体部分の材料として利用できる。
【０００８】
この光吸収層は、上記誘電体部分の材質よりも熱伝導率が大きい方が好ましい。これにより、チャンバーの誘電体部分を加熱する際の誘電体の温度分布が均一になる。
【０００９】
上記誘電体部分に石英を用いた場合、光吸収層の材質としては、例えば、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃を用いることができる。さらに、この光吸収層に、より光吸収性の良好な物質、例えば、ＣｒＯ₂、ＳｉＣ、カーボンブラックなどの微粒子を混入させてもよい。また、光吸収層を多孔質にすることによって光吸収性を向上させることもできる。
【００１０】
さらに、加熱ランプの光エネルギーが外部に洩れないように、上記誘電体部分とアンテナとを光反射性のカバーで取り囲むようにする。その場合、カバーの内面と外面に、周方向に閉じた導電回路を形成しないように導電性の光反射膜を形成する。そして、前記誘電体部分の任意の位置と前記カバーの任意の位置とを通る直線を想定した場合に、この直線が前記内面と外面の光反射膜の少なくともいずれかを通過するように、内面と外面の光反射膜が部分的に互いに重なり合うようにする。
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置は、チャンバーの内壁面を加熱することで何らかの効果が期待できるような任意のプラズマ処理に適用できる。例えば、シリコン酸化膜をフロロカーボンガスを用いてエッチングする場合に、チャンバーの内壁面を２００℃程度に加熱することで、チャンバーの内壁面に堆積膜が形成されにくくなり、この堆積膜の剥離に起因する微小パーティクルの発生を防ぐことができる。このような処理例以外に、Ａｌのエッチングや、塩素系ガスによるポリシリコンのエッチングのように、反応生成物の揮発性が低い場合にも有効である。また、エッチング処理以外に、プラズマによる表面処理やプラズマＣＶＤによる成膜などにも有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態の正面断面図である。このプラズマ処理装置は、ヘリコン波プラズマ源を備えたエッチング装置である。真空排気可能なチャンバーは、ソースチャンバー２４と拡散チャンバー２６からなる。拡散チャンバー２６には排気系２８とガス導入機構３０が接続されている。拡散チャンバー２６の内部には被処理ウェーハ３１を載せるための基板ホルダー３２がある。基板ホルダー３２には高周波バイアス電源３３が接続されていて、ウェーハ３１にバイアス電圧を発生させることで、ウェーハ３１に入射するイオンのエネルギーを抑制できる。
【００１３】
なお、拡散チャンバー２６の周囲に、磁極の向きを交互に変えた複数の永久磁石（磁極面が拡散チャンバーに対向していて、鉛直方向に延びた棒状の永久磁石）を等間隔に配置して、拡散チャンバー２６の内壁面の近傍にカスプ磁場を形成してもよい。こうすると、プラズマが拡散チャンバーの内壁面に触れにくくなり、プラズマの損失を抑制できる。
【００１４】
誘電体製のソースチャンバー２４の周囲には１対の環状アンテナ３４が配置されている。そして、ソースチャンバー２４とアンテナ３４を取り囲むようにカバー３６が配置されている。カバー３６は、石英（透明ガラス）製の円筒体３８と石英（透明ガラス）製の円形のプレート４０で構成されている。円筒体３８の上端とプレート４０の間には黒色の電気絶縁性の環状体４２が配置されている。カバー３６の内部において、ソースチャンバー２４の上方には加熱ランプとしての赤外線ランプ（ハロゲンランプ）４４が配置されている。円筒体３８の周囲には１対の磁場発生コイル４６が配置されている。この磁場発生コイル４６に電流を流して外部磁場を発生させるとともに、アンテナ３４にヘリコン波励起電場を印加すると、ソースチャンバー２４の内部にヘリコン波プラズマが発生する。
【００１５】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。中央のソースチャンバー２４を取り囲んで、内側から順番に、アンテナ３４、円筒体３８、１対の磁場発生コイル４６が同心状に配置されている。アンテナ３４の一端は、マッチングボックス５２を介してプラズマ発生用高周波電源５４に接続されている。アンテナ３４の他端は接地されている。
【００１６】
誘電体製のソースチャンバー２４の主材料としては、熱ひずみ・熱衝撃等の観点で優れた特性を有している石英を採用した。しかし、石英をチャンバーの主材料として採用した場合の難点は、光エネルギーの吸収率が高くないので効率良く加熱できない点と、熱伝導率が低い（０．００３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）ために、チャンバー全体を均一に加熱できない点である。前者の点を説明すると、ハロゲンランプは波長１μｍ前後に発光強度のピークをもっているのに対して、石英は波長２μｍ以下の光線については透過率が９０％以上である。したがって、ハロゲンランプの光エネルギーはソースチャンバーにほとんど吸収されない。そこで、この発明においては、図５に拡大して示すように、ソースチャンバーを構成する石英ガラス４８の大気側の表面に光吸収層５０を密着形成している。この光吸収層５０の材質としては、石英よりも光吸収率が高くて、かつ、石英よりも熱伝導率の大きな電気絶縁性の物質、例えばＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃を用いている。アンテナを用いて誘導結合方式でプラズマを発生させるためには、この光吸収層の材質は、ソースチャンバーと同様に、電気絶縁性の物質でなければならない。これらの物質の熱伝導率と色（赤外線の吸収率に関係している）を、石英と共に、次の表１に示す。
【００１７】
【表１】
物質熱伝導率 [cal/cm・sec・℃] 色
ＡｌＮ０．３６白色
ＢＮ０．２白色
Ｓｉ₃Ｎ₄ ０．０７黒灰色
ＳｉＣ０．２０黒色
Ａｌ₂Ｏ₃ ０．０５白色
石英０．００３透明
【００１８】
また、この光吸収層５０には、より光吸収性の良好なＣｒＯ₂、ＳｉＣ、カーボンブラック等の微粒子を混入して、赤外線の吸収率を高めることができる。さらに、この光吸収層５０は、多孔質にすることで、さらに赤外線の吸収効率を上げることができる。多孔質にすることで、光吸収層５０に入射した赤外線は、多孔質の孔内で反射を繰り返し、その結果、光吸収効率が高まる。
【００１９】
次に、カバーの光反射膜を説明する。図３と図４において、カバーを構成している円筒体３８とプレート４０には光反射膜が形成されている。図３（Ａ）はプレート４０の正面図であり、その上面と下面における光反射膜の形成位置を示している。また、図３（Ｂ）は円筒体３８の平面図であり、その内周面と外周面における光反射膜の形成位置を示している。図４は円筒体３８とプレート４０の斜視図であり、同様に、光反射膜の形成位置を示している。
【００２０】
まず、円筒体３８の光反射膜を説明する。図３（Ｂ）において、円筒体３８の内周面に五つの反射膜５６が、周方向に互いに間隔をおいて等間隔に形成されている。この反射膜５６は図４に示すように円筒体３８の軸方向に延びている。一方、円筒体３８の外周面にも五つの反射膜５８が周方向に互いに間隔をおいて等間隔に形成されている。内側の反射膜５６と外側の反射膜５８は、その周方向の配置位置が部分的に重なり合うようになっている。すなわち、図３（Ｂ）の周方向の領域６０のところでは、内側の反射膜５６と外側の反射膜５８とが存在している。このような重なり領域が存在することにより、ソースチャンバー２４の任意の位置からやってきた赤外線は、円筒体３８の内側反射膜５６と外側反射膜５８のいずれかで必ず反射する。これを幾何学的に説明すると、ソースチャンバー２４の任意の位置と円筒体３８の任意の位置とを通る直線６２を想定した場合に、この直線６２が内側反射膜５６と外側反射膜５８の少なくともいずれかを通過するようになっている。
【００２１】
結局、この反射膜５６、５８は、ソースチャンバー２４からやってくる赤外線を反射して、これを円筒体３８の外部に逃がさないようにし、これによって、加熱ランプで発生する光エネルギーのほとんどが最終的にソースチャンバー２４の光反射膜で吸収されるようにしている。また、円筒体３８から外部に赤外線が逃げないので、外部に配置された電子機器等を加熱する恐れもない。
【００２２】
ところで、赤外線を反射しやすい物質は導電性であることが多いが、もし導電性の反射膜を周方向に連続して形成してしまうと、環状の閉じた電気回路ができる。すると、次のような不都合が生じる。図１において、アンテナ３４に高周波電場を印加すると、ソースチャンバー２４の軸方向に時間的に変動する磁場が発生する。もし、円筒体３８の表面において周方向に閉じた電気回路が存在すると、この電気回路に、上述の軸方向変動磁場によって環状の誘導電場が形成されて、この電気回路（反射膜）に大きな電流が流れることになる。この電流は、プラズマの生成に寄与することはなく、エネルギーの損失になる。また、反射膜に電流が流れることによってジュール熱が発生し、これが反射膜の剥離を誘発して反射膜の寿命が短くなる恐れもある。このような理由により、反射膜５６、５８が周方向に閉じないように、かつ、赤外線が外部に洩れないように、図３（Ｂ）に示したような特殊な配置になっている。
【００２３】
また、反射膜が導電性である場合に、図３（Ｂ）に示したように内側反射膜５６と外側反射膜５８によって、全体として、アンテナが導電性の膜で囲まれることになり、アンテナから発生する電磁パワーが円筒体３８の外部に漏洩するのを防ぐ効果もある。
【００２４】
次に、プレート４０の光反射膜を説明する。図３（Ａ）と図４において、プレート４０の上面には四つの反射膜６４が互いに平行となるように間隔をおいて等間隔に形成されている。一方、プレート４０の下面には三つの反射膜６６が互いに平行となるように間隔をおいて等間隔に形成されている。上面の反射膜６４と下面の反射膜６６の相対的位置関係は、円筒体３８における反射膜５６、５８の相対的位置関係と同様である。すなわち、上面の反射膜６４と下面の反射膜６６が部分的に重なり合うようになっており、かつ、ソースチャンバーからやってくる赤外線が反射膜６４、６６のいずれかで必ず反射するようになっている。
【００２５】
図４に示すように、円筒体３８の上端とプレート４０の下面との間には、黒色を呈する電気絶縁性の環状体４２を挟んでいる。環状体４２を黒色としたことにより、環状体４２を通して赤外線が外部に洩れるのを防いでいる。また、環状体４２を電気絶縁性としたことにより、円筒体３８の反射膜５６、５８のいずれかとプレート４０の反射膜６４、６６のいずれかとが導通して周方向に閉じた電気回路が不用意に形成されてしまうのを防いでいる。
【００２６】
次に、図１のプラズマ処理装置を用いて、シリコン酸化膜をエッチングする方法を説明する。まず、図１において、基板ホルダー３２上に被処理ウェーハ３１を載せる。この被処理ウェーハ３１は、シリコン酸化膜上にフォトレジストを塗布して、このフォトレジストに所望のパターニングを施したものである。次に、ヘリコン波プラズマ源を次の手順で動作させる。最初に、ソースチャンバー２４と拡散チャンバー２６を排気系２８で排気する。次に、赤外線ランプ４４を点灯して、ソースチャンバー２４の表面が２００℃以上に加熱されていることを、図示しない熱電対等の温度測定手段で確認する。そして、ソースチャンバー２４の表面温度が２００℃に達した以降は、２０５℃以上になったら赤外線ランプ４４を消灯し、２００℃以下になったら赤外線ランプ４４を点灯して、ソースチャンバー２４の表面温度を２００〜２０５℃の範囲に保つ。ソースチャンバー２４のこのような温度制御は制御装置で自動的に行う。次に、ガス導入機構３０によりＣＨＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆、Ｃ₄Ｆ₈等のフロロカーボンガスをマスフローコントローラ２９で流量制御して拡散チャンバー２６に供給する。そして、排気系２８のバリアブルオリフィス２７を制御してチャンバー２４、２６の圧力を１〜１００Ｔｏｒｒの範囲に制御する。次に、磁場発生コイル４６で磁場を発生させるとともに、図２に示すプラズマ発生用高周波電源５４からマッチングボックス５２を介して１対のアンテナ３４にソースパワーを供給する。同時に、図１の基板ホルダー３２には、イオンの入射エネルギーを制御するために、高周波バイアス電源３３から所要のバイアスパワーを供給する。このような手順でソースチャンバー２４にプラズマを発生させると、このプラズマで発生した活性種が拡散チャンバー２６の内部に拡散して、被処理ウェーハ３１上のシリコン酸化膜がエッチングされる。
【００２７】
このようなエッチング処理において、このプラズマ処理装置は、ソースチャンバーの加熱に関して、次のような働きがある。第１に、石英製のソースチャンバー２４の大気側表面に、光吸収率が高くて、かつ、高い熱伝導率を有する光吸収層５０があるために、赤外線ランプ４４の光が効率的に吸収されるとともに、その光エネルギーがソースチャンバーの表面に均一に拡がる。これにより、プラズマに接するソースチャンバーの内面を効率良く、かつ、均一に加熱できる。第２に、円筒体３８とプレート４０からなるカバー３６をソースチャンバー２４を取り囲むように配置して、このカバーに反射膜を形成したので、ソースチャンバーで反射または放射される光エネルギーはカバーの反射膜で反射してカバーの外側に逃げていかない。この光エネルギーは、最終的にソースチャンバーの光吸収層で吸収されるために、ソースチャンバーを効率的に加熱できる。
【００２８】
ソースチャンバーの加熱温度を約２００℃以上にすると、フロロカーボンガスを使用してシリコン酸化膜をエッチングする場合に、ソースチャンバーの内壁面への堆積が皆無になる。その結果、ウェーハ上のパーティクル数が格段に減少し、また、ウェーハ上にラジカルが付着するようになるために対下地Ｓｉ選択比が向上する。
【００２９】
図６は第１の参考例の正面断面図である。この第１の参考例では、チャンバー６８の上面板７０が誘電体部分である。この上面板７０の上方にスポーク状のアンテナアッセンブリー７２が配置されている。そして、このアンテナアッセンブリー７２にＵＨＦ電源７４から交番電力を供給することでチャンバー６８内にプラズマを発生させている。このようなスポーク状のアンテナアッセンブリー７２とＵＨＦ電源７４との組み合わせからなるプラズマ発生システムは、Japanese Journal of Applied Physics, Vol.34 (1995) pp.6805-6808 に記載されている。
【００３０】
図７は、図６のＢ−Ｂ線断面図である。アンテナアッセンブリー７２は、スポーク状（放射状）に配置された複数の外側アンテナ７６と、スポーク状に配置された複数の内側アンテナ７８とからなる。外側アンテナ７６の一端はカバー９０に固定されている。カバー９０は接地されている。内側アンテナ７８の一端は支柱７９に固定されている。支柱７９も接地されている。そして、対向する２本の外側アンテナ７６ａ、７６ｂにＵＨＦ電源（ＶＨＦ電源にしてもよい。）からＵＨＦ帯（またはＶＨＦ帯）の短波長の交番電力が供給される。アンテナアッセンブリー７２の上方には円環状の赤外線ランプ８０（図６も参照）が配置されている。図６に戻って、アンテナアッセンブリー７２はＵＨＦ電源７４からの電力をプラズマに結合するためのものであり、スタブ８２はプラズマとアンテナとの結合度を調整するものである。
【００３１】
円形の上面板７０は上部石英ガラス板８４と下部石英ガラス板８６からなる。下部石英ガラス板８６の厚さは２〜３ｍｍと薄くなっている。そして、上面板７０の合計厚さは大気圧と真空の圧力差に耐えるだけの強度が確保できるようにする。例えば、被処理基板として１２インチのウェーハを想定した場合は、上面板７０の直径は４００ｍｍ程度になり、上面板７０の厚さは２５ｍｍ程度が必要である。したがって、この場合の上部石英ガラス板８４の厚さは２２〜２３ｍｍになる。下部石英ガラス板８６の上面には光吸収層８８が密着形成されている。この光吸収層８８の材質は図５の光吸収層５０と同様である。すなわち、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃などの物質であり、これらに、ＣｒＯ₂、ＳｉＣ、カーボンブラックなどの微粒子を混入してもよい。
【００３２】
上面板７０の上方空間は円筒状のカバー９０で覆われており、このカバー９０の内側にアンテナアッセンブリー７２と加熱ランプ８０が配置されている。このカバー９０はアルミニウム等の金属（導電体）でできていて、その内面は高い光反射率となるように仕上げられている。この第１の参考例のプラズマ発生システムは、図１の実施形態とは異なって、アンテナが軸方向磁場を発生させないので、周方向の環状電場が発生しない。そのため、カバー９０において周方向に閉じた電流回路が生じても何ら問題がない。したがって、カバー９０の全体を導電体で作っても問題はない。
【００３３】
この第１の参考例においても、赤外線ランプ８０からの赤外線が光吸収層８８に吸収されて下部石英ガラス板８６が効率良く加熱される。そして、カバー９０の内面の反射面で赤外線が反射するので、光エネルギーがカバー９０の外部に洩れることがなく、これによっても下部石英ガラス板８６が効率良く加熱される。
【００３４】
なお、上面板７０を１枚の石英ガラス板で構成すると次のような問題がある。大口径のウェーハに対応するためには、上面板の直径が大きくなり、大気圧と真空との圧力差に耐えるためには、石英ガラス板を厚くする必要がある。例えば、直径１２インチのウェーハに対応するためには、上述のように石英ガラス板の厚さを２５ｍｍ以上にする必要がある。この石英ガラス板の上面に光吸収層を密着形成すると、光吸収層から石英ガラス板の下面までの距離（石英ガラス板の厚さに等しい）が大きくなる。そのため、光吸収層が加熱されても、石英ガラス板の厚さ方向の温度勾配のために、石英ガラス板の下面（プラズマに接する面）では温度が低下する。そこで、図６に示すように、薄い下部石英ガラス板８６の上面に光吸収層８８を設けることにより、下部石英ガラス板８６の下面の温度低下を防ぐとともに、下面の温度分布が均一になるようにしている。
【００３５】
この第１の参考例のプラズマ処理装置を用いてシリコン酸化膜をエッチングする手順は、図１の実施形態を用いる場合とほぼ同様である。違いは、ＵＨＦまたはＶＨＦ帯の短波長のパワーをアンテナで供給するために、マッチング整合は、マッチングボックスではなくてスタブチューナを用いることである。
【００３６】
図８は本発明の第２の参考例の正面断面図である。この参考例は、図６の参考例とほとんど同じであるが、チャンバーの上面板の構造だけが異なっている。この上面板９２は、チャンバーの天板を構成する第１の石英ガラス板９４と、この第１の石英ガラス板９４の下方に間隔を置いて配置した第２の石英ガラス板９６からなる。第２の石英ガラス板９６はフック等の支持部材１００で支持されていて、第１の石英ガラス板９４には接触していない。第１の石英ガラス板９４は真空を保持するためのもので比較的厚いものである。これに対して、第２の石英ガラス板９６は大気圧に耐える必要がないので薄くでき、その上面には光吸収層９８が密着形成されている。この光吸収層９８の材質は図５の光吸収層５０と同様である。第２の石英ガラス板９６はチャンバーの内部に配置されており、その上面の光吸収層９８はプラズマに接する面（下面）とは反対側にある。赤外線ランプ８０からの赤外線は第１の石英ガラス板９４を透過して、第２の石英ガラス板９６の光吸収層９８で吸収され、この第２の石英ガラス板９６を加熱する。石英ガラス板９４は薄いので熱容量が小さく、かつ、第１の石英ガラス板９４に接触していないので、急速に昇温する。
【００３７】
光吸収層９８を形成した第２の石英ガラス板９６を用いる代わりに、光吸収層９８と同じ材質の誘電板を用いてもよい。すなわち、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃などでできた誘電板とする。この場合、誘電板自体の光吸収率が良好なので、その表面に別個の光吸収層を形成する必要はない。もし、この誘電板だけでは光吸収率が不十分であれば、この誘電板にＣｒＯ₂、ＳｉＣ、カーボンブラック等の光吸収物質を混入するとよい。
【００３８】
ところで、上述の第１の実施形態及び第１及び第２の参考例では、いずれも、光吸収層を、石英ガラス板のプラズマに接しない側に形成しているが、プラズマに接する側に光吸収層を形成しても、石英ガラス板の加熱という点では効果はさほど変わらない。ただし、プラズマに接する側に形成すると、光吸収層がプラズマによってスパッタされて、これがプラズマ中に混入し、その結果、被処理ウェーハ中に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、光吸収層はプラズマに接しない側に形成するのが好ましい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、チャンバーの誘電体部分に光吸収層を密着形成して、この光吸収層に加熱ランプの光エネルギーを吸収させることによって、チャンバーを加熱するようにしたので、誘電体部分を効率良く加熱できる。これにより、光吸収性は劣っていてもその他の点で優れている材質（例えば石英ガラス）をチャンバーの誘電体部分の材料として利用できる。また、光吸収層の材質として熱伝導率の良好なものを選択すれば、チャンバーの誘電体部分の温度分布が均一になる。このように、チャンバーの誘電体部分を効率的に加熱できることにより、チャンバーの内壁面への堆積が少なくなり、この堆積膜の剥離に起因する微小パーティクルの発生を防ぐことができる。さらに、加熱ランプと誘電体部分とアンテナをカバーで取り囲むようにして、このカバーの内面と外面に反射膜を形成して、それらの反射膜が周方向に閉じないように、かつ、赤外線が外部に洩れないように、反射膜の形成位置を工夫しているので、加熱エネルギーの損失を防ぐとともに、反射膜に電流が流れることによってジュール熱が発生して反射膜が剥離するのを防いでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の正面断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（Ａ）はプレートの正面図、（Ｂ）は円筒体の平面図である。
【図４】円筒体とプレートの斜視図である。
【図５】ソースチャンバーの壁面の拡大断面図である。
【図６】本発明の第１の参考例の正面断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明の第２の参考例の正面断面図である。
【図９】従来のプラズマ処理装置の一例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
２４ソースチャンバー
２６拡散チャンバー
３１被処理ウェーハ
３２基板ホルダー
３３高周波バイアス電源
３４アンテナ
３６カバー
３８円筒体
４０プレート
４２環状体
４４赤外線ランプ
４６磁場発生コイル
４８石英ガラス
５０光吸収層
５４プラズマ発生用高周波電源
５６内側の反射膜
５８外側の反射膜
６４上面の反射膜
６６下面の反射膜

Claims

次の（イ）乃至（ヘ）の構成を有し、（ト）乃至（ヲ）の特徴を有するプラズマ処理装置。
（イ）少なくとも一部が誘電体で作られた真空排気可能なチャンバー。
（ロ）前記チャンバーの誘電体部分の大気側に配置されたアンテナ。
（ハ）前記チャンバー内にプラズマを発生させるために前記アンテナに交番電力を供給する電源。
（ニ）前記誘電体部分の大気側に配置された加熱ランプ。
（ホ）前記誘電体部分に密着形成された光吸収層であって、前記誘電体部分を構成する材料よりも光吸収率が大きくて、かつ、電気絶縁物質からなる光吸収層。
（ヘ）プラズマ処理される被処理体を前記チャンバーの内部で保持する被処理体ホルダー。
（ト）前記誘電体部分が円筒形状である。
（チ）前記誘電体部分の周囲に螺旋状または環状のアンテナが配置されている。
（リ）前記加熱ランプと前記誘電体部分と前記アンテナとが、電気絶縁性の円筒体とこの円筒体の軸方向端部を閉じる電気絶縁性の円形のプレートとからなるカバーで取り囲まれている。
（ヌ）前記カバーの内面に、周方向に閉じた導電回路を形成しないように導電性の光反射膜が形成されている。
（ル）前記カバーの外面に、周方向に閉じた導電回路を形成しないように導電性の光反射膜が形成されている。
（ヲ）前記誘電体部分の任意の位置と前記カバーの任意の位置とを通る直線を想定した場合に、この直線が前記内面の光反射膜と前記外面の光反射膜の少なくともいずれかを通過するように、前記内面の光反射膜と前記外面の光反射膜とが部分的に互いに重なり合っている。
前記円筒体と前記プレートの間に電気絶縁性の黒色の環状体が配置されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。