WO2010032750A1

WO2010032750A1 - 基板処理装置および基板載置台

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Publication number: WO2010032750A1
Application number: PCT/JP2009/066160
Authority: WO
Inventors: 潤山下
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-03-25
Also published as: KR101227743B1; US20110222038A1; CN102160166B; CN102160166A; KR20110039495A

Abstract

　真空に保持された処理容器内で基板（Ｗ）に対してプラズマ処理を行うための基板処理装置は、処理容器内において基板（Ｗ）を載置する基板載置台（５）を備えている。基板載置台（５）は、ＡｌＮからなる載置台本体（５１）と、載置台本体（５１）内に設けられた基板加熱用の発熱体（５６）と、載置台本体（５１）の表面を覆う石英製の第１のカバー（５４）と、基板（Ｗ）を昇降させる複数の昇降ピン（５２）と、載置台本体（５１）内で昇降ピン（５２）が挿通される複数の挿通孔（５３）と、第１のカバー（５４）の挿通孔（５３）に対応する位置に形成された複数の開口（５４ａ）と、開口（５４ａ）の内面の少なくとも一部と挿通孔（５３）内周面の少なくとも一部を覆う第１のカバー（５４）とは別体として設けられた石英製の第２のカバー（５５）とを有する。

Description

基板処理装置および基板載置台

　本発明は、半導体ウエハ等の基板にプラズマ処理等の所定の処理を施すための基板処理装置、および基板処理装置の処理容器内で基板を載置する基板載置台に関する。

　半導体デバイスの製造においては、処理対象の基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）を処理容器内でウエハ載置台に載置し、ウエハを載置台本体内に設けられたヒーターで加熱しつつ、処理容器内にプラズマを生成して、ウエハに対して酸化処理、窒化処理、成膜、エッチング等を行うプラズマ処理が行われる。

　上述したプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としては、従来から平行平板型のものが多用されてきた。近時、より低電子温度で高密度のプラズマを形成することができるプラズマ処理装置として、多数のスロットを有する平面アンテナを介して処理容器内にマイクロ波を導入することによりプラズマを生成するＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている（例えば特開２０００－２９４５５０号公報を参照）。

　プラズマ処理においては、ウエハ載置台がプラズマに曝されるとその中の金属原子がコンタミネーションとなって基板である半導体ウエハを汚染するおそれがある。

　このようなコンタミネーションを防止する技術として、特開２００７－２６６５９５号公報には、ウエハ載置台の本体を石英製のカバーで覆うことが開示されている。

　熱伝導性の良好な絶縁性セラミックスであるＡｌＮを載置台本体として用い、その中にヒーターを埋め込んだウエハ載置台が多用されている。このようなウエハ載置台では、ＡｌＮ中のＡｌによる半導体ウエハの汚染が懸念されることから、特に、上記石英製のカバーが有効である。

　ウエハ載置台には半導体ウエハを昇降するための昇降ピンが挿通するための挿通孔が設けられているため、載置台本体を石英製のカバーで覆っても、挿通孔の周囲および挿通孔内にＡｌＮが露出している。このような小面積のＡｌＮ部分からのＡｌによる汚染すらも問題となる場合もある。近時、半導体ウエハのさらなる大型化およびデバイスのさらなる微細化が求められ、プラズマ処理の効率化や処理の均一性等の観点から、ウエハ載置台にバイアス用の高周波電力を印加してプラズマ処理を行う方法が試みられている。このような方法を採用した場合には、ＡｌＮ露出部分が小面積であったとしても、イオン引き込み効果により汚染レベルが許容範囲を超えてしまうおそれが大きくなる。

　汚染を防止する手法としては、特開２００７－２３５１１６号公報に開示されているように、昇降ピンの先端に径を増大したヘッドを設け、そのヘッドにより挿通孔のＡｌＮ露出部を塞ぐようことが考えられる。しかしながら、このような手法では、露出部分は狭くなるものの、位置合わせマージンの関係上、露出部分を完全にはなくすことはできない。また、均熱性等の観点から挿通孔サイズを大きくすることができず、さらには精度上ヘッドの大きさが制限されるため、実際には昇降ピンとしてフローティングピン（下記参照）を用いざるを得ない。この場合、昇降ピン自体の位置精度が十分でないことから、昇降ピンと載置台本体がこすれてパーティクルが生じる。

　また、石英製のカバーを、挿通孔内をカバーする筒状部分を一体的に有するものとして形成して、ＡｌＮの露出部分を完全になくすことも考えられるが、このような手法では、ＡｌＮと石英との熱膨張差で筒状部分が破壊されるおそれがある。

　また、ウエハ載置台においては、複数の（典型的には３本の）昇降ピンが、昇降ピンの下方に設けられた昇降アームにより昇降させられる。例えば、特開２００６－２２５７６３号公報に開示されているように、昇降ピンは昇降アームにネジ固定される。他の例においては、昇降アームに形成された穴に昇降ピンを嵌め込み、その穴の横から固定ネジで昇降ピンを固定している。

　さらに別の例では、例えば特開２００４－３４３０３２号公報に開示されているように、昇降ピンを挿通孔から抜けないように昇降可能に設け、昇降ピンを昇降アームに固定せず、昇降ピンを上昇させる際には昇降アームにより昇降ピンを押し上げ、昇降ピンを下降させる際には、昇降アームを下降させて昇降ピンの自重で下降させるようにしている。このような昇降ピンは、フローティングピンと呼ばれる。

　特開２００６－２２５７６３号公報に開示された構成では、昇降ピンが昇降アームに完全に固定されているため、ウエハ載置台の挿通孔と昇降ピンとの間の位置調整は昇降アームごと動かして行わざるを得ず、昇降ピンごとに最適な位置調整を行うことができない。また、横から固定ネジで昇降ピンを固定する技術の場合も同様に、昇降ピンごとに最適な位置調整を行うことができず、しかも固定ネジで止める際に昇降ピンが傾いて挿通孔の内面に当たり、パーティクルが発生するおそれがある。

　一方で、特開２００４－３４３０３２号公報に示されたようなフローティングピンを用いた場合には、昇降ピンの位置調整は不要である。しかしながら、挿通孔の内面と昇降ピンとの間の擦れ合いが生じ、パーティクルが発生するおそれがある。

　また、上述した特開２００７－２６６５９５号公報に開示されたような石英製のカバーを設けた場合、加熱を伴う処理を行うと、ウエハの外周部の温度が低くなる傾向がある。例えば、ウエハを４００℃程度に加熱しながら行うシリコンの酸化処理では、ウエハの外周部で温度が低くなる傾向がある。この場合、低温部分の酸化レートが低くなり、酸化処理の均一性が悪くなってしまう。

　本発明は、カバーの破壊等のトラブルを生じさせることなく、載置された基板に対する汚染を少なくすることができる技術を提供する。

　本発明は、複数の挿通孔と複数の昇降ピンとの位置合わせを正確に行うことができ、昇降ピンと挿通孔内面のこすれ等によるパーティクルの発生を抑制することができる技術を提供する。

　本発明は、被処理体の外周部の温度が低下することを防止して均一な処理を行うことができる技術を提供する。

　本発明は、真空に保持された処理容器内で基板に対してプラズマ処理を行うための基板処理装置において、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、ＡｌＮからなる載置台本体と、前記載置台本体内に設けられ、載置された基板を加熱するための発熱体と、前記載置台本体の表面を覆う石英製の第１のカバーと、前記基板載置台の上面に対して突没自在に設けられ、基板を昇降させる複数の昇降ピンと、前記載置台本体に設けられ、前記昇降ピンが挿通される複数の挿通孔と、前記第１のカバーの前記複数の挿通孔にそれぞれ対応する位置に設けられた複数の開口と、前記第１のカバーと別体の部材として前記挿通孔にそれぞれ設けられた複数の石英製の第２のカバーと、を備え、前記各第２のカバーは、対応する挿通孔の上端近傍の前記載置台本体のＡｌＮからなる表面が前記処理容器内に生成されたプラズマに晒されないように、当該第２のカバーに対応する前記挿通孔の内周面の少なくとも一部と、当該第２のカバーに対応する前記開口の内面の少なくとも一部とを覆っている基板載置台を提供する。

　好適な一実施形態において、前記各第２のカバーは、前記各挿通孔の内周面の少なくとも上部を覆う筒状部と、前記筒状部の上端部から外側に広がるフランジ部とを有しており、　前記フランジ部は、前記開口内に配置されている。この場合、好ましくは、前記各挿通孔は、その上部に、より大きい径の大径孔部を有し、前記筒状部は前記大径孔部に嵌め込まれている。前記筒状部は、前記挿通孔の内周面の全部を覆うように構成することもできる。

　また、上記の好適な一実施形態において、好ましくは、前記各開口の内面には段差が設けられており、これにより、前記開口は、上側の小径部と下側の大径部とを有するとともに、前記第１のカバーに前記開口の大径部の上方に突出する庇部が設けられ、前記第２のカバーのフランジ部は、前記庇部の下方において前記開口の大径部内に入り込んでいる。

　或いは、上記の好適な一実施形態において、前記各開口の内面には段差が設けられており、これにより、前記開口は、上側の大径部と下側の小径部とを有しており、前記第２のカバーのフランジ部は、前記開口の大径部内に挿入されている、という構成を採用することもできる。

　別の好適な一実施形態において、前記基板載置台は、前記昇降ピンを支持する昇降アームと、前記昇降アームを介して昇降ピンを昇降させるアクチュエータと、前記昇降ピンを前記昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部と、を更に有しており、前記昇降ピン取り付け部は、前記昇降アームの上面の前記昇降ピンに対応する位置に設けられた凹所と、前記昇降ピンがねじ止めされるベース部材と、前記ベース部材をクランプすることにより前記ベース部材を前記昇降アームに固定するクランプ部材と、を有しており、前記ベース部材は、当該ベース部材の底面から下方へ突出するとともに前記凹所に遊嵌される突出部を有している。

　さらに別の好適な一実施形態において、前記第１のカバーは基板を載置するための載置領域を有しており、前記載置台本体および前記第１のカバーは、（ｉ）前記基板載置領域における前記第１のカバーの厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記第１のカバーの厚さよりも大きい、及び、（ｉｉ）前記基板載置領域における前記第１のカバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離が、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記第１のカバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離よりも小さい、のうちの少なくとも一方の寸法関係が成立するように構成されている。

　本発明は更に、上記の様々な態様の基板載置台を含む基板処理装置を提供する。この基板処理装置は、真空に保持可能であり基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する上記の基板載置台と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、を具備している。

　上記基板処理装置の好適な一実施形態において、前記プラズマ生成機構は、複数のスロットを有する平面アンテナと、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段とを有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化するものとすることができる。また、前記基板載置台にプラズマ中のイオンを引き込むための高周波バイアスを印加する高周波バイアス印加ユニットをさらに設けることができる。

　本発明の別の観点によれば、処理容器内で基板に対して処理を行うための基板処理装置において前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、載置台本体と、前記載置台本体に対して基板を昇降する基板昇降機構とを具備し、前記基板昇降機構は、前記載置台本体に設けられた複数の挿通孔にそれぞれ挿通され、その先端で基板を支持して基板を昇降させる複数の昇降ピンと、前記昇降ピンを支持する昇降アームと、昇降アームを介して昇降ピンを昇降させる昇降機構と、前記昇降ピンを前記昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部とを有し、前記昇降ピン取り付け部は、前記昇降アームの上面の前記昇降ピンに対応する位置に設けられた凹所と、前記昇降ピンがねじ止めされるベース部材と、前記ベース部材をクランプすることにより前記ベース部材を前記昇降アームに固定するクランプ部材と、を有しており、前記ベース部材は、当該ベース部材の底面から下方へ突出するとともに前記凹所に遊嵌される突出部を有している、基板載置台を提供する。また、本発明は、処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する上記の基板載置台と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構とを備え、更に任意的に前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを備えた基板処理装置も提供する。

　上記の別の観点に係る発明において、前記昇降ピンの下端面と、前記ベース部材に形成されたねじ穴の底面を接触させることが好ましい。また、好ましくは、前記突出部は前記ベース部材の底面中央部に設けられ、その断面形状が円形をなし、前記凹所は前記突出部よりも大径の円形をなし、前記凹所の内周面と前記突出部との間に隙間が形成されており、その隙間の範囲で前記ベース部材を任意の方向に動かして前記昇降ピンが位置決めできるようになっている。

　前記クランプ部材は、前記ベース部材を上方から押圧する押圧部と、前記昇降アームにねじによって締結される取り付け部とを有し、前記取り付け部をねじによって前記昇降アームに締結した際に、前記押圧部から前記ベース部材に押しつけ力が作用して前記ベース部材が固定される構成とすることができる。この場合に、前記クランプ部材は、前記押圧部と前記取り付け部との間に連結部を有し、前記押圧部と前記取り付け部とが平行に、前記連結部がこれらに対して垂直に設けられた側面視クランク形とすることができる。クランク構造の前記クランプ部材は、前記押圧部の下面を前記ベース部材の上面に密着させた際に、前記取り付け部の下面と前記昇降アームの上面との間に隙間が形成されるように構成することができる。これにより、前記取り付け部を前記昇降アームにねじにより締結した際に、前記押圧部が傾いた状態で前記ベース部材を押圧する。このとき、前記押圧部が傾いた状態で、前記ベース部材の中央部を押圧するように、前記押圧部の押圧面が形成されていることが好ましい。

　本発明の更に別の観点によれば、真空に保持された処理容器内で基板に対してプラズマ処理を行うための基板処理装置において前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、基板よりも大径の載置台本体と、前記載置台本体内に設けられ、載置された基板を加熱するための発熱体と、前記載置台本体の表面を覆い、被処理体を載置する基板載置領域を有するカバーと、を有し、前記載置台本体および前記カバーは、（ｉ）前記基板載置領域における前記カバーの厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記カバーの厚さよりも大きい、及び（ｉｉ）前記基板載置領域における前記カバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離が、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記カバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離よりも小さい、のうちの少なくとも一方の寸法関係が成立するように構成されていることを特徴とする基板載置台が提供される。また、本発明は、処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する上記の基板載置台と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構とを備え、更に任意的に前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを備えた基板処理装置も提供する。

　上記（ｉｉ）の場合、前記カバーの前記基板載置領域より外側の外側領域と前記載置台本体との間に隙間が形成されている構成とすることができる。このとき、前記カバーの前記基板載置領域と前記載置台本体との間に隙間は形成しなくてもよい。

本発明の基板処理装置の第１実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す概略断面図。図１の装置のチャンバー壁部を拡大して示す断面図。図１のプラズマ装置に用いられる平面アンテナ部材の構造を示す図。図１の装置の制御部の概略構成を示すブロック図。図１のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台を示す拡大図。図１のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台の要部を拡大して示す斜視図。ウエハ載置台の他の例の要部を示す部分拡大断面図。ウエハ載置台のさらに他の例の要部を示す部分拡大断面図。本発明の基板処理装置の第２実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す概略断面図。図９のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台を拡大して示す断面図。ウエハ載置台のウエハ昇降機構を示す斜視図。図１１のウエハ昇降機構の昇降ピン取り付け部を拡大して示す斜視図。図１０のＡ－Ａ線に沿った断面図。図１３のＢ－Ｂ線に沿った断面図。昇降ピン取り付け部における好ましいクランプ部材の形態を示す図。図１５のクランプ部材を用いてベース部材をクランプした状態を示す図。本発明の基板処理装置の第３実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す概略断面図。図１７のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台を拡大して示す断面図。ウエハ載置台の変形例を示す拡大断面図。ウエハ載置台の他の変形例を示す拡大断面図。ウエハ温度をシミュレーションしたＮｏ．１のウエハ載置台を示す概略図。ウエハ温度をシミュレーションしたＮｏ．２のウエハ載置台を示す概略図。ウエハ温度をシミュレーションしたＮｏ．３のウエハ載置台を示す概略図。ウエハ温度をシミュレーションしたＮｏ．４のウエハ載置台を示す概略図。ウエハ温度をシミュレーションしたＮｏ．５のウエハ載置台を示す概略図。ウエハ温度をシミュレーションしたＮｏ．６のウエハ載置台を示す概略図。プラズマ処理としてのシリコン窒化膜の成膜を実際に行った本発明の実施形態に係るウエハ載置台を示す模式図。プラズマ処理としてのシリコン窒化膜の成膜を実際に行った比較例に係るウエハ載置台を示す模式図。図２７および図２８のウエハ載置台を用いてシリコン窒化膜を成膜した際のウエハ上の位置と成膜レートとの関係を示すグラフ。第３実施形態の変形例に係るウエハ載置台を拡大して示す断面図。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。まず、図１～図８を参照して第１実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略断面図である。０このプラズマ処理装置１００は、複数のスロットを有する平面アンテナであるラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ：Radial Line Slot Antenna）にて処理室内にマイクロ波などのマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るように構成されている。このプラズマ処理装置１００では、１×１０^１０～５×１０^１２／ｃｍ^３のプラズマ密度で、かつ０．７～２ｅＶの低電子温度を有するプラズマによる処理が可能である。

　プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗが搬入される接地された略円筒状のチャンバー（処理容器）１を有している。このチャンバー１は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなり、その下部を構成するハウジング部２と、その上に配置された筒壁部３とで構成されている。ただし、チャンバー１は一体構成でもよい。チャンバー１の上部には、処理空間にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入部２６が開閉可能に設けられている。処理に際しては、筒壁部３の上端部にはマイクロ波導入部２６が気密にシールされた状態で係合し、筒壁部３の下端はハウジング部２の上端と気密にシールされた状態で係合する。筒壁部３には、筒壁部３を冷却するための冷却水流路３ａが形成されており、プラズマの熱による熱膨張により係合部位の位置ずれ等によるシール性低下およびパーティクル発生を防止するようになっている。

　ハウジング部２の底壁２ａの中央部には円形の開口１０が形成されている。底壁２ａには、開口１０を覆うとともに下方に向けて突出する排気部材（排気チャンバー）１０が接続されており、チャンバー１内の気体を排気部材１０を介して均一に排気することができる。

　ハウジング部２内には処理すべき基板であるウエハＷを水平に載置するためのウエハ載置台（基板載置台）５が設けられている。載置台５は、その下端が排気部材１０の底部の中央部に支持されて当該底部から上方に延びる円筒状の支持部材４の上端に支持されている。ウエハ載置台５は、ＡｌＮからなる載置台本体５１を有している。載置台本体５１は第１のカバー５４および第２のカバー５５で覆われている。また、載置台本体５１内にはウエハＷを昇降するための３つ（２つのみ図示）の昇降ピン５２が挿通されている。さらに、載置台本体５１には、抵抗加熱型のヒーター５６が埋め込まれており、載置台本体５１の表面側（ヒーター５６の上方）には電極５７が埋設されている。なお、ウエハ載置台５の詳細な構成は後述する。

　ヒーター５６には、支持部材４の中を通る給電線６ａを介してヒーター電源６が接続されている。ヒーター電源６からヒーター５６に給電されることにより、ヒーター５６が発熱してウエハ載置台５に載置されているウエハＷが加熱される。給電線６ａには、ヒーター電源６に向かって流れる高周波ノイズを遮断するノイズフィルター回路が介設されており、このノイズフィルター回路はフィルターボックス４５内に収容されている。ウエハ載置台５の温度は、ウエハ載置台５に挿入された熱電対（図示せず）によって測定され、熱電対からの温度信号に基づいてヒーター電源６の出力が制御され、これにより例えば室温から９００℃までの範囲の所望の温度にウエハ載置台５の温度を制御することができるようになっている。

　電極５７の材料としては、例えばモリブデン、タングステンなどの高融点金属材料を好適に用いることができる。電極５７は、平面視で、例えば網目状、格子状、渦巻き状の形状に形成することができる。電極５７には、支持部材４の中を通る給電線４２を介してバイアス印加用の高周波電源４４が接続されている。高周波電源４４から電極５７へ高周波電力を供給することにより、載置台本体５１に高周波バイアスを印加し、さらに載置台本体５１を介してその上のウエハＷにも高周波バイアスを印加して、ウエハＷにプラズマ中のイオン種を引き込むことができる。給電線４２には高周波電源４４とプラズマインピーダンスを整合するためのマッチング回路を有するマッチングボックス４３が介設されている。

　上記フィルターボックス４５とマッチングボックス４３とは、シールドボックス４６により連結されて一体化され、排気室１１の底壁の下側に取り付けられている。シールドボックス４６は、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼等の導電性材料で形成されており、マイクロ波の漏れを遮断する機能を有している。

　筒壁部３の上下の係合部には、例えばＯリングなどのシール部材９ａ，９ｂ，９ｃが設けられており、これにより係合部の気密状態が保たれる。これらシール部材９ａ，９ｂ，９ｃは、例えばフッ素系ゴム材料からなる。

　図２の拡大図に示すように、ハウジング部２内の任意の箇所（例えばハウジング部２を円周方向に均等に４つに分割した位置）には、垂直方向に延びる複数のガス供給路１２が形成されている。ガス供給路１２にはガス供給配管１６ａを介してガス供給装置１６が接続されており（図１参照）、このガス供給装置１６から後述するようにしてチャンバー１内に所定の処理ガスが供給される。

　ガス供給路１２は、ハウジング部２の上部と、筒壁部３の下部との接面部に形成された処理ガスの供給連通路である環状通路１３に接続されている。また、筒壁部３の内部には、この環状通路１３に接続する複数のガス通路１４が形成されている。また、筒壁部３の上端部の内周面には、複数（例えば３２個）のガス導入口１５ａが円周方向に均等に間隔を空けて設けられており、これらガス導入口１５ａからガス導入路１５ｂが筒壁部３内を水平に延びている。このガス導入路１５ｂは、筒壁部３内を鉛直方向に延びるガス通路１４と連通している。

　環状通路１３は、ハウジング部２の上部と、筒壁部３の下部との接面部において、後述する段部１８と段部１９との間の隙間によって構成される。この環状通路１３は、ウエハＷ上方の処理空間を囲むように水平面内を環状に延びている。

　環状通路１３は、ガス供給路１２を介してガス供給装置１６と接続されている。環状通路１３は、各ガス通路１４へガスを均等に配分するガス分配手段としての機能を有しており、処理ガスが特定のガス導入口１５ａに偏って供給されることを防止する。

　上述のように、ガス供給装置１６からのガスを、各ガス供給路１２、環状通路１３、各ガス通路１４を介して３２個のガス導入口１５ａからチャンバー１内に均一に供給することができるので、チャンバー１内のプラズマの均一性を高めることができる。

　筒壁部３の内周面の下端部には、下方に袴状（スカート状）に垂下した突出部１７が環状に形成されている。この突出部１７は、筒壁部３とハウジング部２との境界（接面部）を覆うように設けられており、プラズマに曝されると劣化し易い材料からなるシール部材９ｂにプラズマが直接作用することを防止する役割を果たしている。

　段部１８はハウジング部２の上端に形成され、また、段部１９は筒壁部３の下端に形成され、環状通路１３はこれらの段部１８、１９が組み合わせて形成される。段部１９の高さ（段差）は段部１８の高さ（段差）よりも大きい。このため、筒壁部３の下端とハウジング部２の上端とを係合させた状態では、シール部材９ｂが設けられている側では、段部１９の突出面と段部１８の非突出面とが当接する一方で、シール部材９ａが設けられている側では、段部１９の非突出面と段部１８の突出面とが当接せずに両者の間に隙間がある。これにより、段部１９の突出面と段部１８の非突出面とを確実に当接した状態とすることができ、シール部材９ｂにより確実にこれらの間をシールすることができる。すなわちシール部材９ｂが主シール部として機能する。なお、シール部材９ａは、非当接状態の段部１９の非突出面と段部１８の突出面の間に介装されることにより、チャンバー１の外部へガスが漏れない程度の気密性を保つ補助シール部としての機能を有する。

　図１に示すように、チャンバー１の内周には、石英からなる円筒状のライナー４９が設けられている。ライナー４９は、主に筒壁部３の内面を覆う上部ライナー４９ａと、上部ライナー４９ａに連なって主にハウジング部２の内面を覆う下部ライナー４９ｂとを有する。上部ライナー４９ａおよび下部ライナー４９ｂは、チャンバー１の構成材料による金属汚染を防止するとともに、ウエハ載置台５とチャンバー１の側壁との間に高周波電力による異常放電が生じることを防止する機能を有する。異常放電を確実に防止する観点からウエハ載置台５により近い下部ライナー４９ｂの厚さを上部ライナー４９ａよりも厚くしており、かつ、ウエハ載置台５よりも低い高さ位置、具体的には排気部材（排気チャンバー）１１の途中の高さ位置までの範囲が下部ライナー４９ｂによって覆われるようにしている。また、ウエハ載置台５の周囲には、チャンバー１内を均一排気するため、多数の排気孔３０ａを有する石英製の環状のバッフルプレート３０が設けられている。なお、上部ライナー４９ａと下部ライナー４９ｂとは一体構成であってもよい。

　排気部材１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には高速真空ポンプを含む排気装置２４が接続されている。この排気装置２４を作動させることにより、チャンバー１内のガスが、排気部材１１内の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排出される。これにより、チャンバー１内を所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。

　ハウジング部２の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口と、この搬入出口を開閉するゲートバルブとが設けられている（いずれも図示せず）。

　チャンバー１の上部は開口しており、この開口を気密に塞ぐようにマイクロ波導入部２６が設置される。このマイクロ波導入部２６は、図示しない開閉機構により動かすことができ、これによりチャンバー１の上部の開口を開閉することができる。

　マイクロ波導入部２６は、ウエハ載置台５の側から順に、蓋枠２７、透過板２８、平面アンテナ３１、遅波材３３を有している。透過板２８、平面アンテナ３１および遅波材３３は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料からなるカバー部材３４によって覆われている。断面Ｌ字形の環状の押えリング３５によりカバー部材３４が下方に押圧され、かつ、環状の支持部材３６により透過板２８が蓋枠２７に押圧され、これによりマイクロ波導入部２６の各構成部材が一体化されている。透過板２８が蓋枠２７との間にはＯリング２９が設けられている。マイクロ波導入部２６がチャンバー１に装着されたときには、チャンバー１の上端と蓋枠２７とがシール部材９ｃによりシールされた状態となる。蓋枠２７の外周側部分には冷却水流路２７ｂが形成されており、これにより、プラズマの熱による蓋枠２７の熱膨張が抑制される。これによって、熱膨張による接合部位の位置ずれの発生、およびこれに起因して生じうる接合部位のシール性の低下並びにプラズマの接触によるパーティクル発生が防止されている。

　透過板２８は、誘電体、例えば石英やＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、サファイヤ、ＳｉＮ等のセラミックスからなり、マイクロ波を透過しチャンバー１内の処理空間に導入するマイクロ波導入窓として機能する。透過板２８の下面（ウエハ載置台５側の面）は平坦面とすることができるが、これに限らず、透過板２８の下面にマイクロ波を均一化してプラズマを安定化させるための凹部または溝を形成してもよい。環状の蓋枠２７の内周面にはチャンバー１内の空間に向けて突出する突部２７ａが形成されており、この突部２７ａの上面により透過板２８の外周部が支持されている。突部２７ａの上面と透過板２８の外周部下面との間には、両面の間を気密にシールするシール部材２９が設けられている。したがって、マイクロ波導入部２６がチャンバー１に装着されると、チャンバー１内を気密に保持することが可能となる。

　平面アンテナ３１は、円板形である。平面アンテナ３１は、透過板２８上に位置し、かつ、カバー部材３４の外周部下面に係止されている。平面アンテナ３１は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板、アルミニウム板、ニッケル板または真ちゅう板からなる。平面アンテナ３１には、マイクロ波などの電磁波を放射するための多数のマイクロ波放射孔（スロット）３２が所定のパターンで設けられ、各スロット３２は平面アンテナ３１を貫通している。

　例えば図３に示すように、細長い２つのスロット３２が対をなすようにスロット３２を配置することができる。典型的には、対をなすスロット３２同士が「Ｔ」字形に配置され、これらのスロット対が複数の同心円上に配置されている。スロット３２の長さおよび配列間隔は、マイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定することができ、例えば、半径方向に隣接するスロット対同士の間隔（図２のΔｒ）を、λｇ／４～λｇとすることができる。また、スロット３２は、図示された細長い直線状の形状に限定されるものではなく、他の形状、例えば円弧形状であってもよい。さらに、スロット３２の配置形態は図示例に限定されるものではなく、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。

　遅波材３３は、平面アンテナ３１上に設けられている。この遅波材３３は、真空よりも大きい誘電率を有する材料、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成することができる。真空中ではマイクロ波の波長が長くなる。従って、適当な材料および形状寸法の遅波材３３を設けることにより、遅波材３３の領域を進行するマイクロ波の波長を短くして、発生するプラズマを調整することができる。なお、平面アンテナ３１および透過板２８の対向面同士は密着させても離間（両者の間に隙間を形成）させてもよいが、密着させることが好ましい。同様に、遅波材３３および平面アンテナ３１の対向面同士は密着させても離間させてもよいが、密着させることが好ましい。

　カバー部材３４の内部には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、カバー部材３４並びにカバー部材３４直接的または間接的に接する遅波材３３、平面アンテナ３１、透過板２８および蓋枠２７を冷却することができる。これにより、これらの部材の変形および破損を防止し、安定したプラズマを生成することが可能である。なお、カバー部材３４は接地されている。

　カバー部材３４の上壁の中央には、開口部３４ｂが形成されており、この開口部３４ｂには導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、導波管３７を介して平面アンテナ３１へ伝搬されるようになっている。マイクロ波の周波数は、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等の他の周波数であってもよい。

　導波管３７は、上記カバー部材３４の開口部３４ｂから上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、内導体４１は、その下端部において平面アンテナ３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ３１へ放射状に効率よく均一に伝播される。

　アルミニウム製の蓋枠２７の突部２７ａは、ウエハ載置台５（ウエハ載置台５内の電極５７）に対して対向電極として機能する。突部２７ａの表面は、チャンバー１内のプラズマ生成領域に面しており、強いプラズマに曝されるとスパッタリングされて消耗し、かつコンタミネーションを発生させる。これを防止するため、チャンバー１内のプラズマ生成領域に面する突部２７ａの表面には、保護膜としてのシリコン膜４８がコーティングされている。シリコン膜４８は、蓋枠２７特に突部２７ａの表面をプラズマによる酸化作用やスパッタ作用から保護し、蓋枠２７の材料に含まれるアルミニウム等に由来するコンタミネーションの発生を防止する。シリコン膜４８は、結晶質であってもアモルファスであってもよい。また、シリコン膜４８は導電性であるため、ウエハ載置台５からプラズマ処理空間を隔てて対向電極である蓋枠２７へと流れる高周波電流経路を効率的に形成して、他の部位における短絡または異常放電を抑制する機能も有する。

　シリコン膜４８は、ＰＶＤ法（物理蒸着法）およびＣＶＤ法（化学蒸着法）等の薄膜形成技術やプラズマ溶射法等で形成することができるが、その中でも比較的簡単かつ安価に厚い膜を形成することができることからプラズマ溶射法が好ましい。

　マイクロ波プラズマ処理装置１００を構成する各機能部品は、制御部７０に接続されて制御されるようになっている。制御部７０はコンピュータで構成されており、図４に示すように、マイクロプロセッサを備えたプロセスコントローラ７１と、このプロセスコントローラに接続されたユーザーインターフェース７２と、記憶部７３とを備えている。

　プロセスコントローラ７１は、プラズマ処理装置１００において、温度、圧力、ガス流量、マイクロ波出力、バイアス印加用の高周波電力等のプロセス条件が所望のものとなるように、各機能部品、例えばヒーター電源６、ガス供給装置１６、排気装置２４、マイクロ波発生装置３９、高周波電源４４などを制御する。

　ユーザーインターフェース７２は、オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードと、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイとを有している。また、記憶部７３は、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理の処理条件を定義する処理レシピと、処理レシピにより定義された処理条件に基づきプロセスコントローラ７１の制御の下でプラズマ処理装置１００の各機能部品に所定の動作を行わせる制御プログラムとが格納されている。

　制御プログラムおよび処理レシピは記憶部７３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク、半導体メモリ等の固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬のものであってもよい。また、制御プログラムおよび処理レシピを、記憶媒体に記憶しておく代わりに、他の装置から、例えば専用回線を介してプラズマ処理装置１００に伝送してもよい。

　必要に応じて、ユーザーインターフェース７２からの指示に基づいて任意の処理レシピを記憶部７３から呼び出してプロセスコントローラ７１に実行させることで、プロセスコントローラ７１の制御の下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。

　次に、ウエハ載置台５について詳細に説明する。図５はウエハ載置台５を拡大して示す断面図、図６はその要部を拡大して示す斜視図である。ウエハ載置台５は、前述したように、ハウジング部２の内部において、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材４により支持されている。ウエハ載置台５の載置台本体５１は、熱伝導性が良好なセラミックス材料であるＡｌＮからなる。載置台本体５１には、昇降ピン５２が挿通される３つ（２つのみ図示）の挿通孔５３が垂直に貫通している。挿通孔５３の上部は、より大きい径の大径孔部５３ａとなっている。第１のカバー５４は高純度の石英により形成されている。第１のカバー５４は、載置台本体５１の上面と側面を覆っている。第１のカバー５４の貫通孔５３に対応する位置には、貫通孔５３よりも大径の開口５４ａが形成されている。第１のカバー５４の開口５４ａの内周面には段差が設けられており、これにより、開口５４ａは上側の小径部５４ｂと下側の大径部５４ｃとを有している。
　第２のカバー５５も高純度の石英により形成されている。第２のカバー５５は第１のカバー５４とは別個の部材として形成されている。第２のカバー５５は、挿通孔５３の内周面の少なくとも一部（好ましくは挿通孔５３の上部）と、開口５４ａの内面の少なくとも一部とを覆っており、これにより挿通孔５３の上端近傍の載置台本体５１のＡｌＮからなる表面がチャンバー１内に生成されたプラズマに晒されることを防止している。具体的には、第２のカバー５５は、筒状部５５ａと、筒状部５５ａの上端から外側に延びるフランジ部５５ｂとを有している。筒状部５５ａは、挿通孔５３上部の大径孔部５３ａに挿入されて大径孔部５３ａの内周面を覆っている。フランジ部５５ｂは、開口５４ａの大径部５４ｃ内に入り込み、大径部５４ｃの上方に張り出した第１のカバー５４の庇部５４ｄの下方に位置している。従って、フランジ部５５ｂは、開口５４ａの大径部５４ｃの内面と、第１のカバー５４に開口５４ａ（大径部５４ｃ）を設けた結果として露出する載置台本体５１の上面とを覆っている。上記の構成により、載置台本体５１の上面の全領域と挿通孔５３の内周面の上部領域とが第１のカバー５４および第２のカバー５５によって覆われることになり、これらの領域ではＡｌＮの露出はない。

　載置台本体５１の上面には凹部５１ａが形成されている。また、第１のカバー５４の上面には、凹部５１ａに対応する凹部５４ｅが形成されている。凹部５４ｅはウエハＷの載置部（載置領域）となる。

　挿通孔５３に挿通される昇降ピン５２は、ピン支持部材５８に固定されている。すなわち昇降ピン５２は固定ピンとして構成されている。ピン支持部材５８には垂直方向に延びる昇降ロッド５９が接続されており、図示しないアクチュエータにより昇降ロッド５９を昇降することにより、ピン支持部材５８を介して昇降ピン５２が昇降されるようになっている。なお、５９ａはチャンバー１内の気密性を確保しつつ昇降ロッド５９の昇降を許容するように設けられたベローズである。

　次に、このように構成されたプラズマ処理装置１００の動作について説明する。まず、ウエハＷをウエハ搬送機構のウエハアーム（図示せず）に載置してチャンバー１内に搬入する。そして、昇降ピン５２を上昇させ、ウエハアームから昇降ピン５２にウエハＷを受け渡し、昇降ピン５２を下降させてウエハＷをサセプタすなわち基板載置台５上に載置する。そして、ガス供給装置１６から、所望の処理に必要とされる処理ガス（酸化処理においては例えばＯ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２、ＣＯ_２などの酸化ガス、窒化処理においては例えばＮ_２、ＮＨ_３などの窒化ガス、成膜処理においてはＳｉ_２Ｈ_６とＮ_２またはＮＨ_３等の成膜ガス、必要に応じて上記ガスに加えてＡｒ、Ｋｒ、Ｈｅなどの希ガス）を所定の流量でガス導入口１５ａを介してチャンバー１内に導入する。

　次に、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導き、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次通過させて内導体４１を介して平面アンテナ部材３１に供給し、平面アンテナ部材３１のスロット孔３２から透過板２８を介してチャンバー１内に放射させる。

　マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ部材３１に向けて伝搬してゆく。平面アンテナ部材３１から透過板２８を経てチャンバー１に放射されたマイクロ波によってチャンバー１内に電磁界が形成され、処理ガスがプラズマ化する。

　このプラズマは、マイクロ波が平面アンテナ部材３１の多数のスロット孔３２から放射されることにより、略１×１０^１０～５×１０^１２／ｃｍ^３の高密度で、かつウエハＷ近傍での電子温度が略１．５ｅＶ以下の低電子温度プラズマとなる。このようなプラズマを用いることにより、プラズマダメージを抑制したウエハＷの処理が可能になる。

　また、本実施形態では、このようなプラズマ処理に際し、高周波電源４４から所定の周波数の高周波電力を載置台本体５１の電極５７に供給して、載置台本体５１に高周波バイアスを印加し、さらに載置台本体５１を介してその上のウエハＷにも高周波バイアスを印加している。これにより、プラズマの低い電子温度を維持しつつ、プラズマ中のイオン種をウエハＷへ引き込む作用が発揮され、プラズマ処理の処理レートを高め、かつプラズマ処理の面内均一性を高めることができる。高周波バイアスを印加するための高周波電力の周波数は、例えば１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲が好ましく、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲がより好ましい。高周波電力のパワーは、ウエハＷの単位面積当たりのパワー密度として、例えば０．２～２．３Ｗ／ｃｍ^２の範囲が好ましい。また、高周波パワー自体として、２００～２０００Ｗの範囲が好ましい。

　このようにしてプラズマ処理を行っている際には、載置台本体５１がＡｌＮにより形成されているため、載置台本体５１がプラズマに曝されると、Ａｌを含むパーティクルが生成され、これがウエハＷに付着してコンタミネーションとなる。特に、本実施形態のようにウエハ載置台５に高周波バイアスを印加する場合には、イオン引き込み効果等によりコンタミネーションレベルがより高いものとなるおそれがある。

　そこで、本実施形態では、前述した態様で第１のカバー５４および第２のカバーを設けた。このため、プラズマに晒されるＡｌＮ部分をほとんど無くすことができ、Ａｌ汚染のレベルを極めて低くすることができる。しかも、第２のカバー５５は第１のカバー５４と別体であるため、載置台本体５１を構成するＡｌＮと第１および第２のカバー５４，５５を構成する石英との熱膨張差に起因して、カバー５４，５５（特に第２のカバー５５）の破損をもたらすような過大な応力が発生するおそれがない。

　また、コンタミネーションを少なくする観点からは挿通孔５３の内面全面が石英でカバーされていることが好ましいが、その場合には、昇降ピン５２と第２のカバー５５の内周面との間のクリアランスが非常に小さくなる。昇降ピン５２の位置および鉛直度の精度には限界があるため、クリアランスが小さいと、昇降ピン５２と第２のカバー５５の内周面とが擦れ合う、昇降ピン５２が第２のカバー５５ひいては第１のカバー５４を押し上げる、あるいは昇降ピン５２が折れる等の不都合が発生するおそれがある。このため、第２のカバー５５の筒状部５５ａを挿通孔５３上部の大径孔部５３ａに嵌め込む一方で、挿通孔５３の下部には第２のカバー５５が存在しないようにして、上記の不都合を防止した。挿通孔５３の下部でＡｌＮが露出していたとしても、挿通孔５３の内部まで入り込むプラズマフラックスはわずかであるので大きな影響はない。また、第１のカバー５４の庇部５４ｄと第２のカバー５５のフランジ部５５ｂとの間にパーティクルが通り抜けることが可能なルートがあるが、当該ルートの長さを長くすることにより、例えば庇部５４ｄとフランジ部５５ｂとのオーバーラップ長さを大きくすることにより、パーティクルの通り抜けを最小限に抑制することができる。

　本実施形態では、昇降ピン５２がピン支持部材５８に固定された固定ピンであるので、最初に適正な位置合わせがされていれば、昇降ピン５２と第２のカバー５５の内周面または挿通孔５３の内面とが接触する可能性は、フローティングピンを用いた場合と比較して大幅に低い。

　さらに、第２のカバー５５のフランジ部５５ｂが開口５４ａの下側の大径部５４ｃ内に入り込んで第１のカバー５４の庇部５４ｄの下に位置しているので、第２のカバー５５がウエハＷに付着して外れるおそれがない。すなわち、第２のカバー５５が単に第１のカバー５４の上に載せられただけの場合には、処理が終了してウエハＷを上昇させる際に第２のカバー５５がウエハＷに吸着して外れる可能性がある。特に、ウエハを静電吸着する場合には、電圧をオフにしても静電吸着力が残存していることがあり、第２のカバー５５がウエハＷに吸着して外れるおそれが大きいが、本実施形態ではこのような吸着力が作用しても、第２のカバー５５のフランジ部５５ｂを第１のカバー５４の庇部５４ｄの下に位置させているので、第２のカバー５５がウエハＷに吸着されて外れることがない。

　実際に本実施形態のプラズマ処理装置で処理を行ったところ、挿通孔周囲にＡｌＮ露出部分が存在する従来の装置のＡｌ汚染レベルの１．０×１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２を５．０×１０^９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２まで低減することができた。

　次に、ウエハ載置台５の変形例について説明する。図７はウエハ載置台５の他の例の要部を示す部分拡大断面図である。この例では、上記筒状部５５ａの代わりに挿通孔５３の下端まで達する筒状部５５ａ′を有する第２のカバー５５′を用いている点のみが先に説明した実施形態と異なっている。

　先に説明したウエハ載置台５では、昇降ピン５２と第２のカバー５５の内周面との擦れ合いを防止することを重視して、筒状部５５ａの長さを短くして挿通孔５３上部の大径孔部５３ａの内周面のみを覆うようにした。しかしながら、擦れ合いにより生じるパーティクルよりもむしろ、挿通孔５３の内周面がプラズマに晒されることにより生じるコンタミネーションをより防止したいのであれば、図７に示した構造が適している。

　次に、ウエハ載置台５のさらに他の変形例について、図８を参照して説明する。この例では、第１のカバー５４″に挿通孔５３に対応する開口５４ａ′の周囲に凹部５４ｆが形成されており、第２のカバー５５″が凹部５４ｆに挿入されるフランジ部５５ｂ″および挿通孔５３の下端まで達する筒状部５５ａ″を有している。この例では、昇降ピン５２と筒状部５５ａ″との間の擦れ合いが生じる可能性が高くなり、また、第２のカバー５５″がウエハＷに吸着されてしまう可能性がある。しかしながら、第１のカバー５４″と第２のカバー５５″との間にパーティクルが通り抜けるルートがなく、挿通孔５３内にもＡｌＮの露出部分が全く無いので、パーティクル抑制については非常に有利である、また、構造も比較的単純である。なお、図８に示した構成は、開口が上側の大径部（凹部５４ｆ）と下側の小径部とを有し、フランジ部５５ｂ″が開口の大径部（凹部５４ｆ）内に挿入されているものと見なすことができる。

　次に、本発明の基板処理装置の第２実施形態に係るプラズマ処理装置１００Ａについて説明する。この第２実施形態は、主としてウエハ載置台のウエハ昇降機構の昇降ピンの取り付け構造が第１実施形態と異なり、他の部分は第１実施形態と概ね同一である。第２実施形態を示す図９～図１６において、第１実施形態と同一の部分については同一符号を付し、重複説明は省略する。また、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１００Ａは、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００の図２～図４に記載された構成を同様に有しているが、それについての重複説明も省略する。また、第２実施形態におけるヒーター１５６の構成、電極１５７の構成および電極１５７への給電は、第１実施形態におけるヒーター５６の構成、電極５７の構成および電極５７への給電とそれぞれ同一であり、これらについての重複説明も省略する。

　第２実施形態に係るウエハ載置台５Ａについて詳細に説明する。図１０は図９に示すプラズマ処理装置１００Ａのウエハ載置台（基板載置台）５Ａを拡大して示す断面図、図１１はウエハ載置台５Ａのウエハ昇降機構（基板昇降機構）を示す斜視図、図１２はウエハ昇降機構の昇降ピン取り付け部６２を拡大して示す斜視図、図１３は図５のＡ－Ａ線に沿った断面図、図１４は図１３のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。
　ウエハ載置台５Ａは、上述したように、ハウジング部２内において、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材４により支持された状態で設けられている。ウエハ載置台（基板載置台）５Ａの載置台本体１５１は、例えば熱伝導性が良好なセラミックス材料であるＡｌＮからなる。載置台本体１５１の内部を、昇降ピン１５２が挿通される３つ（図１０では２つのみ図示）の挿通孔１５３が垂直に貫通している。挿通孔１５３の上部は、より大きい径の大径孔部１５３ａとなっている。第１のカバー１５４は高純度石英製であり、載置台本体１５１の上面と側面を覆っている。第１のカバー１５４の貫通孔１５３に対応する位置には、貫通孔１５３よりも大径の開口１５４ａが形成されている。第１のカバー１５４の開口１５４ａと挿通孔１５３上部の大径孔部１５３ａの内面を覆う高純度石英製の第２のカバー１５５が設けられている。第２のカバー１５５の中央に昇降ピン１５２が挿通する孔が形成されている。第２のカバー１５５は、挿通孔１５３上部の大径孔部１５３ａに嵌め込まれて、昇降ピン１５２の挿通孔となる筒状部５５ａと、筒状部１５５ａの上端から外側に広がり、開口の内面の一部および挿通孔１５３の上端の周囲の載置台本体１５１の上面を覆うフランジ部１５５ｂとを有している。

　載置台本体１５１の上面にはウエハＷの載置部に対応する位置に凹部１５１ａが形成されている。そして、第１のカバー１５４の中央部には、凹部１５１ａに嵌合するように下側に突出する凸部１５４ｃが形成されている。第１のカバー５４の凸部１５４ｃの反対側の上面には凹部１５４ｂが形成されており、この凹部１５４ｂの底部がウエハＷを載置するウエハ載置部となっている。このように第１のカバー１５４の凸部１５４ｃが凹部１５１ａに嵌合されることにより、第１のカバー１５４が載置台本体１５１からずれないようになっている。
　上記の構成は第１実施形態で説明したものと同じであり、従って第１実施形態と同様の利点を有している。

　図１１に示すように、ウエハ昇降機構（基板昇降機構）１５８は、挿通孔１５３に挿通される３本の昇降ピン１５２と、昇降ピン１５２を支持して昇降させる昇降アーム１５９と、各昇降ピン１５２を昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部６０と、昇降アーム１５９を保持する昇降アーム保持部材６１と、昇降アーム保持部材６１から下方に延び、チャンバー１外に設けられた図示しないエアシリンダ等のアクチュエータに接続された昇降シャフト６２とを有している。図示しないアクチュエータにより昇降シャフト６２を昇降させることにより、昇降アーム１５９を介して昇降ピン１５２が昇降する。図１０に示すように、チャンバー１の下方には、チャンバー１内の気密性を確保しつつ昇降シャフト６２の昇降を許容するベローズ６２ａが設けられている。このベローズ６２ａはその上に設けられたベローズ取り付け用フランジ６２ｂに取り付けられる。

　昇降ピン取り付け部６０は、図１２および図１３に示すように、昇降アーム１５９の上面の昇降ピン５２に対応する位置に設けられた凹所１５９ａと、凹所１５９ａに遊嵌される突出部６３ａを有する略円盤形のベース部材６３と、昇降アーム１５９にねじ６５によりねじ止めされ、ベース部材６３の上面を押圧してベース部材６３をクランプするクランプ部材６４とを有する。ベース部材６３の突出部６３ａとは、昇降アーム１５９の上面と面接触するベース部材６３の底面の中央部から下方に突出する部分である。なお、ベース部材６３は円盤形に限らず、クランプ部材６４によりクランプできる範囲で任意の形状をとすることができる。例えば、平面視で、四角形、三角形等の多角形であってもよい。

　図１３に示すように、ベース部材６３には、ベース部材６３の上面の中央部から当該上面に対して垂直にベース部材６３の内部に下方に延びる雌ねじ部６３ｂを有している。昇降ピン１５２の基端部は雄ねじ部１５２ｂが形成されている。雄ねじ部１５２ｂを雌ねじ部６３ｂに螺合させることにより、昇降ピン１５２がベース部材６３に垂直に取り付けられる。
　ベース部材６３の雌ねじ部６３ｂの底面および昇降ピン１５２の底面は、これらの面が隙間無く面接触するように、かつ、これらの面が昇降ピン１５２の軸線に対して高い垂直度を有するように、精密に加工されている。ベース部材６３の雌ねじ部６３ｂの底面および昇降ピン１５２の底面を密接させることは、雄ねじ部１５２ｂと雌ねじ部６３ｂとの螺合部に不可避的に存在する微小な遊びに関わらず、昇降ピン１５２の雌ねじ部６３ｂの底面に対する垂直度を確保できるという点で有利である。また、ベース部材６３の底面および昇降アーム１５９の上面も、これらの面が隙間無く面接触するように精密に加工されている。さらに、ベース部材６３の雌ねじ部６３ｂの底面とベース部材６３の底面は高い平行度を有している。従って、図１２および図１３に示すような組み付けがなされると、昇降ピン１５２の軸線の昇降アーム１５９の上面に対する高い垂直度が確保され、かつ、昇降ピン１５２は、がたつきなく昇降アーム１５９に固定される。
　また、図１４に示すように、凹所１５９ａおよび突出部６３ａはいずれも平面視で円形であり、さらに凹所１５９ａの内周面と突出部６３ａの外周面との間には隙間が形成されている。このため、昇降アーム１５９に対してベース部材６３を任意の方向に移動することができ、従って、昇降ピン１５２を所望の位置に位置決めすることができる。

　クランプ部材６４は、図１２に示すように、ベース部材６３の上面を押圧する押圧部６４ａと、ねじ６５により昇降アーム１５９の上面に取り付けられる取り付け部６４ｂと、押圧部６４ａと取り付け部６４ｂとを連結する連結部６４ｃとを有している。押圧部６４ａと取り付け部６４ｂとは平行であり、連結部６４ｃがこれらに対して垂直であり、すなわち、クランプ部材６４は側面視でクランク形状を有している。押圧部６４ａには、昇降ピン５２と干渉しないように、切り欠き６４ｄが形成されている。また、ベース部材６３上面のうち、ベース部材６３の中央からねじ６５よりも遠い側の部分のみを押圧部６４ａが押圧することが保証されるように、押圧部６４ａの基端側（ねじ６５に近い側）の下面が切り欠かれて、これにより押圧部６４ａの下面の先端側に押圧面６４ｅが形成されている。
　昇降ピン１５２の位置調整を行った後、押圧部６４ａをベース部材６３の上の所定の位置に置き、ねじ６５を締め付けて取り付け部６４ｂを昇降アーム１５９の上面に押し付けることにより、押圧部６４ａがベース部材６３を押圧する。これにより、ベース部材６３が昇降アーム１５９に固定され、昇降ピン１５２が位置決めされる。

　ここで、クランプ部材６４は、図１５に示すように、押圧部６４ａの下面をベース部材６３の上面に密着させた際、取り付け部６４ｂの下面と昇降アーム１５９の上面との間に０．２ｍｍ程度の隙間が形成されるように寸法づけられている。これにより、ねじ６５を締めた際に、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧するようになり、高い押圧力でベース部材６３を押圧することができる。このとき、押圧部６４ａの押圧面６４ｅがベース部材６３の外周部（ねじ６５から遠い側の外周部）から中央部までの範囲にあるので、図１６に示すように、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧した際に、押圧面６４ｅのエッジ部６４ｆがベース部材６３の中央部を押圧する。従って、押圧力によりベース部材６３が傾くことが回避される。なお、押圧部６４ａによる押圧の手法はこのようなものに限らず、面で押圧するようにしてもよく、押圧部６４ａの下面全面が押圧面になっていてもよい。

　次に、このように構成されたウエハ載置台５Ａを備えたプラズマ処理装置１００Ａの動作について説明する。まず、ウエハＷをウエハ搬送機構のウエハアーム（図示せず）に載置した状態でチャンバー１内に搬入する。そして、ウエハ昇降機構（基板昇降機構）１５８の昇降ピン１５２を上昇させた状態とし、ウエハアームから昇降ピン１５２の上にウエハＷを受け渡し、昇降ピン１５２を下降させてウエハＷをサセプタすなわちウエハ載置台５Ａ上に載置する。そして、第１実施形態と同様に、ガス供給装置１６から、必要な処理ガスをガス導入口１５ａを介してチャンバー１内に導入する。

　次に、第１実施形態と同様にしてチャンバー１内にマイクロ波を導入し、処理ガスをプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷに対してプラズマ処理を施す。このとき、ウエハ載置台５Ａには高周波バイアスが印加される。

　このようにしてプラズマ処理を行った後、ウエハ昇降機構１５８の昇降ピン１５２を上昇させて、基板であるウエハＷを持ち上げる。その状態で、ウエハ搬送機構のウエハアーム（図示せず）をウエハＷの下へ挿入してウエハＷをウエハアームに受け渡し、ウエハＷをチャンバー１から搬出する。

　上記プラズマ処理の際には、載置台本体１５１がＡｌＮ製の場合には、載置台本体１５１がプラズマに曝されると、Ａｌを含むパーティクルが生成され、これがウエハＷに付着してコンタミネーションとなる。特に、本実施形態のようにウエハ載置台５Ａに高周波バイアスを印加する場合には、イオン引き込み効果によりコンタミネーションレベルがより高いものとなるおそれがあるため、石英製の第１のカバー１５４により載置台本体１５１の上面と側面を覆い、石英製の第２のカバー１５５により開口１５４ａと挿通孔１５３大径孔部１５３ａを覆うようにして、パーティクルの発生を抑制している。

　背景技術の項で説明したように、昇降ピン１５２を昇降アーム１５９へ直接ねじ止めする場合には、昇降ピン１５２を個別的に位置調節することができず、また、昇降ピン１５２が傾きやすいという欠点がある。昇降ピン１５２と挿通孔１５３との間の適正な位置関係および昇降ピン１５２の軸線と挿通孔１５３の軸線との間の十分な平行度が得られていないと、昇降ピン１５２と挿通孔内面の擦れ合いよりパーティクルが発生する可能性がある。また、昇降ピン１５２が第１のカバー１５４または第２のカバー１５５を持ち上げてしまう可能性もある。昇降ピン１５２の個別的な位置調節が不要なフローティングピンを用いた場合には、構造上、昇降ピンと挿通孔内面の擦れ合いが不可避的に生じ、やはりパーティクルの発生の問題がある。

　これに対して、本実施形態では、前述したように、ベース部材６３の底面に対する昇降ピン１５２の軸線の高い垂直度が確保できるように昇降ピン１５２をベース部材６３にねじ止めし、そのベース部材６３の下面を昇降アーム１５９の上面に面接触させたので、昇降ピン１５２の鉛直度を保つことができる。また、昇降アーム１５９の上面に形成された凹所１５９ａにベース部材６３の突出部６３ａを遊嵌させたので、凹所１５９ａの内面と突出部６３ａの外周の間の隙間の寸法の範囲内でベース部材６３を任意の方向に動かして、昇降ピン１５２の位置を調節することができる。各昇降ピン１５２の位置を個別的に調節することができ、そのように位置調節した状態でクランプ部材６４の押圧部６４ａによりベース部材６３を上から押圧することにより、昇降ピンを所望の位置で固定することができる。このとき、各昇降ピン１５２の高い鉛直度が確保される。したがって、挿通孔１５３と昇降ピン１５２との位置合わせを正確に行うことができ、また、昇降ピン１５２が斜めになることもない。このため、昇降ピン１５２と挿通孔１５３内面との間の擦れ合いによるパーティクルの発生や、昇降ピン１５２よる第１のカバー１５４、第２のカバー１５５の持ち上げ等の不都合の生じるおそれを極めて小さくすることができる。

　また、昇降ピン１５２の雄ねじ部６２ｂをベース部材６３の雌ねじ部６３ｂに螺合した際に、ベース部材６３の雌ねじ部６３ｂの底面と昇降ピン１５２の底面とが密接するようになっているため、雄ねじ部１５２ｂと雌ねじ部６３ｂとの螺合部に不可避的に存在する微小な遊びに関わらず、昇降ピン１５２の雌ねじ部６３ｂの底面に対する垂直度を確保できる。また、ベース部材６３の底面および昇降アーム１５９の上面が互いに密接するようにこれらの面が高い平坦度を有しているため、昇降ピン１５２が傾くことはない。

　また、クランプ部材６４は、押圧部６４ａの下面をベース部材６３の上面に密着させた際、取り付け部６４ｂの下面と昇降アーム１５９の上面との間に０．２ｍｍ程度の隙間が形成されるように寸法付けされているため、ねじ６５を締めた際に、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧し、高い押圧力でベース部材６３を押圧することができ、確実に昇降ピンを固定することができる。また、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧した際に、押圧面６４ｅのエッジ部６４ｆがベース部材６３の中央部を押圧するようになっているため、昇降ピン１５２を固定する際に偏った押圧力によりベース部材６３が傾くことを回避することができる。

　上述した第２実施形態に係る昇降ピン１５２の昇降アーム１５９への取付構造は、プラズマ処理装置に限定されず、様々な他の種類の基板処理装置に広く適用することができる。

　次に、本発明の基板処理装置の第３実施形態に係るプラズマ処理装置１００Ｂについて説明する。この第３実施形態は、主としてウエハ載置台の載置台本体上に設けられたカバーの形態が第１実施形態と異なり、他の部分は第１実施形態と概ね同一である。第３実施形態を示す図１７～図３０において、第１実施形態と同一の部分については同一符号を付し、重複説明は省略する。なお、第３実施形態に係るプラズマ処理装置も、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の図２～図４に記載された構成を同様に有しているが、それについての重複説明も省略する。また、第３実施形態におけるヒーター２５６の構成、電極２５７の構成および電極２５７への給電は、第１実施形態におけるヒーター５６の構成、電極５７の構成および電極５７への給電とそれぞれ同一であり、これらについての重複説明も省略する。

　第３実施形態に係るプラズマ処理装置１００Ｂのウエハ載置台５Ｂについて詳細に説明する。図１８はウエハ載置台５Ｂを拡大して示す断面図である。ウエハ載置台５Ｂは、上述したように、ハウジング部２内に排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材４により支持された状態で設けられている。ウエハ載置台５Ｂの載置台本体２５１は、熱伝導性が良好なセラミックス材料であるＡｌＮからなる。載置台本体２５１内部を、昇降ピン２５２が挿通される３つ（２つのみ図示）の挿通孔２５３が垂直に貫通している。カバー２５４は高純度の石英製であり、載置台本体２５１の上面と側面を覆っている。

　載置台本体２５１の上面中央部には、ウエハＷの載置領域に対応する領域にカバー２５４が嵌合する凹部２５１ａが形成されている。そして、カバー２５４の中央部には、凹部２５１ａに嵌合するように下側に突出する凸部２５４ｃが形成されている。カバー５４の凸部２５４ｃの反対側の上面には凹部２５４ｂが形成されており、この凹部２５４ｂの底部がウエハＷを載置するウエハ載置領域（基板載置領域）２５４ａとなっている。このようにカバー２５４の凸部２５４ｃが凹部２５１ａに嵌合されることにより、カバー２５４が載置台本体２５１からずれないようになっている。

　カバー２５４は、中央のウエハ載置領域２５４ａの厚さｄ１がウエハ載置領域２５４ａより外側の外側領域２５４ｄの厚さｄ２よりも厚くなるように構成されている。これにより、載置台本体２５１からウエハ載置領域２５４ａへ供給される単位面積当たりの熱量よりも、ウエハ載置領域２５４ａより外側の外側領域２５４ｄへ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されている。ウエハ載置領域２５４ａの厚さｄ１と外側領域２５４ｄの厚さｄ２を調整することによりウエハＷの温度が制御される。

　なお、カバー２５４は、載置台本体２５１の側面を覆う側面部分２５１ｅを有しており、これにより載置台本体２５１の側面からの、例えばスパッタリングによるコンタミネーションを防止する。

　挿通孔２５３に挿通される昇降ピン２５２は、ピン支持部材２５８に固定されている。すなわち昇降ピン２５２は固定ピンとして構成されている。ピン支持部材２５８には垂直方向に延びる昇降ロッド２５９が接続されており、図示しないアクチュエータにより昇降ロッド２５９を昇降することにより、ピン支持部材２５８を介して昇降ピン２５２が昇降されるようになっている。なお、２５９ａは気密状態で昇降ロッド２５９を昇降可能なように設けられたベローズである。

　ウエハ載置台５Ｂは、上述したカバー２５４の中央部のウエハ載置領域２５４ａに単にウエハＷが載置されるように構成されていても。

　次に、このように構成されたプラズマ処理装置１００Ｂの動作について説明する。まず、ウエハＷをウエハ搬送機構のウエハアーム（図示せず）に載置した状態でチャンバー１内に搬入する。そして、昇降ピン２５２を上昇させた状態とし、ウエハアームから昇降ピン２５２の上にウエハＷを受け渡し、昇降ピン２５２を下降させてウエハＷをサセプタ５上に載置する。そして、第１実施形態と同様に、ガス供給装置１６から、必要な処理ガスをガス導入口１５ａを介してチャンバー１内に導入する。

　次に、第１実施形態と同様にしてチャンバー１内にマイクロ波を導入し、処理ガスをプラズマ化し、このプラズマにより、ヒーター２５６により加熱されたウエハＷに対してプラズマ処理を施す。

　このようなプラズマ処理に際しては、ヒーター２５６により加熱された載置台本体２５１からの熱（輻射熱）がカバー２５４を介してウエハＷに供給されるが、従来は、ウエハＷの外周部の温度が低くなる傾向にあった。これに対して、本実施形態では、カバー２５４のウエハ載置領域２５４ａの厚さｄ１をウエハ載置領域２５４ａより外側の外側領域２５４ｄの厚さｄ２よりも厚くなるようにしたので、載置台本体２５１から載置面２５４ａへ供給される単位面積当たりの熱量よりも、載置面２５４より外側領域２５４ｄへ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるようにして、ウエハＷ外周部の温度低下を抑制することができる。

　従来は、カバー２５４の厚さは均一であり、ヒーター２５６が存在する領域においては、カバー２５４の表面に与えられる単位面積あたりの熱量はほぼ均一であると考えられていた、それにもかかわらず、ウエハＷの外周部の温度が低下する傾向にあった。これは、同じ熱量を与えても、カバー２５４の外周部が処理空間に露出しているので、外周部のほうが放熱が多くなるためと推測される。そのため、本実施形態では、ウエハ載置領域２５４ａより外側領域２５４ｄへより多くの熱量を供給するようにすることにより、ウエハＷ外周部の温度低下を抑制する。すなわち、カバー２５４が薄いほど下方の載置台本体２５１からカバー２５４の上面に伝達される熱量が多くなるから、相対的に厚い厚さｄ１のウエハ載置領域２５４ａの上面へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、相対的に薄い厚さｄ２の外側領域２５４ｄの上面へ供給される単位面積当たりの熱量のほうが多くなり、ウエハＷ外周部に供給される熱量が増加し、結果的にウエハＷ外周部の温度低下が抑制されるのである。そして、これによりウエハＷ外周部のプラズマ処理レートを上昇させることができ、均一なプラズマ処理を実現することができる。この場合に、厚さｄ１と厚さｄ２との差を大きくすることにより、ウエハＷ外周部の温度を相対的に高くすることができる。また、ウエハ載置領域２５４ａの厚さｄ１および外側領域ｄ２の厚さ自体を適宜調整することにより、ウエハＷの温度自体を最適に制御することができ、均一なプラズマ処理を行うことができる。

　すなわち、石英製のカバー２５４に対する熱線の透過率を利用し、カバー２５４の外側領域２５４ｄの厚さを相対的に薄くして外側領域２５４ｄへの熱量を増加させてウエハＷの外周部の温度低下を抑制し、均一なプラズマ処理を実現するとともに、カバー２５４の厚さ自体を変化させてウエハＷに到達する熱線の量自体を調整することにより、ウエハＷの温度自体を最適に制御して均一なプラズマ処理を行うことができる。

　なお、上記例では、ウエハＷの位置合わせのために載置台本体２５１に凹部２５１ａを形成することによりカバー２５４に凹部２５４ｃを形成して、そこに載置面２５４ａを設けているが、図１９に示すように、載置台本体２５１の上面をフラットにするか、図２０に示すようにカバー２５４の上面をフラットにしてもよい。この場合のウエハＷの位置決めは、ウエハＷの外側に外壁を設けるか、または複数のガイドピンを設ける（いずれも図示せず）ことにより行うことができる。

　次に、本実施形態の構成に至ったシミュレーション結果について説明する。ここでは、種々のカバー形状を用いた場合のウエハの中心とエッジ部の温度を、単純化のため、熱伝導のみを考慮して熱輻射は考慮せずに、汎用の定常熱伝導解析ソフトウエアである３ＧＡ（ＰａｌｓｓｏＴｅｃｈ社製）によってシミュレーションにより求めた。

　参照であるＮｏ．１では、図２１に示すように、カバー２５４の厚さを１．５ｍｍと均一とした。また、Ｎｏ．２では、図２２に示すように、カバー２５４のウエハ載置領域２５４ａより外側の外側領域２５４ｄの熱容量を大きくするため、その部分の厚さを４ｍｍと厚くした。さらに、Ｎｏ．３では、図２３に示すように、ウエハ載置領域２５４ａより外側において熱容量を大きくするために、外側領域２５４ｄに連続する側面部分２５４ｅの厚さを１０ｍｍ増加（トータル１１．５ｍｍ）させた。これは、ウエハ載置領域２５４ａより外側において熱容量の大きな部分を形成し、その部分に蓄熱させることによりウエハＷの外側部分の温度上昇をねらったものである。

　その結果、参照であるＮｏ．１ではウエハ載置領域２５４ａに載置されたウエハＷの中心温度ＴＣが４０２．８℃であり、ウエハＷのエッジ温度ＴＥが３８１．８℃であって、これらの差Δｔが２１℃であったのに対し、Ｎｏ．２では、ＴＣ＝３９８．１℃、ＴＥ＝３７４．５℃、Δｔ＝２３．６℃、Ｎｏ．３では、ＴＣ＝３９３℃、ＴＥ＝３６８℃、Δｔ＝２５℃となり、逆にウエハＷ外周部の温度低下が激しくなる結果となった。これは、外側領域２５４ｄおよび側面部分２５４ｅを厚くすることにより、これらがヒートシンクとして機能し、ウエハ載置領域２５４ａよりも外側領域２５４ｄへの熱供給がむしろ少なくなったためと考えられる。

　そこで、逆に、カバー５４のウエハ載置領域２５４ａが厚くなるようにしたＮｏ．４、５についてシミュレーションを行った。Ｎｏ．４は、図２４に示すように、ウエハ載置領域２５４ａの厚さｄ１を３．５ｍｍと厚くし、外側領域２５４ｄの厚さｄ２を１．５ｍｍのままとしたもの、Ｎｏ．５は、図２５に示すように、ｄ１を２．５ｍｍとし、ｄ２を１．５ｍｍのままとしたものである。その結果、Ｎｏ．４ではＴＣ＝３４６．６℃、ＴＥ＝３３４．３℃、Δｔ＝１２．３℃、Ｎｏ．５ではＴＣ＝３７２．１６℃、ＴＥ＝３５７．７℃、Δｔ＝１４．４℃となり、Δｔの低下に成功した。ただし、Ｎｏ．４ではＴＣが３４６．６℃と低く、Ｎｏ．５ではｄ１を２．５ｍｍまで戻したもののＴＣが３７２．１６℃と未だ低い結果となった。そこで、Ｎｏ．６として、図２６に示すように、ｄ１を２ｍｍ、ｄ２を１ｍｍとしたものについてシミュレーションを行った結果、ＴＣ＝３８６．７℃、ＴＥ＝３７３．７℃、Δｔ＝１３℃となりＴＣを許容範囲にすることができた。さらにカバー２５４の厚さ調整を行うことにより、より厳密に温度制御することができる。ただし、加工の問題等から自ずと限界があると考えられる。

　このように、カバー２５４のウエハ載置領域２５４ａの厚さｄ１よりも、外側領域２５４ｄの厚さｄ２を所定量薄くすることにより、ウエハエッジ部の温度低下を抑制することができる。そして、ウエハ載置領域２５４ａの厚さと外側領域２５４ｄの厚さを適宜調整することにより、ウエハＷ外周部の温度低下を抑制しつつウエハＷの温度を適切に制御してより均一なプラズマ処理を行い得ることが確認された。

　次に、本実施形態に係るウエハ載置台を用いて実際にプラズマ処理を行った結果を比較例と比較しつつ説明する。ここでは、図１７のプラズマ処理装置において、図２７に示す本実施形態に係るウエハ載置台と、図２８に示す比較例に係るウエハ載置台を用いてシリコン窒化膜の成膜を行った。その際の条件は、チャンバー内の圧力を６．７Ｐａ、高周波バイアスの電力を３ｋＷ、Ｎ_２ガスを６００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ａｒガスを１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｓｉ_２Ｈ_６ガスを４ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）の流量で供給し、載置台本体の温度を５００℃に設定して成膜処理を行った。その際のウエハ上の位置と成膜レートとの関係を図２９に示す。この図に示すように、比較例の場合には、ウエハのエッジで成膜レートが低下するのに対し、本実施形態に係るウエハ載置台を用いた場合には、ウエハエッジの成膜レートの低下が抑制されていることが確認された。また、この際の成膜レートの均一性（１σ）は、比較例の場合が５．５％であったのに対し、本実施形態の場合には３．３％となり、本実施形態の成膜レート（プラズマ処理）の均一性が高いことが確認された。

　次に、第３実施形態の変形例について説明する。図３０は、変形例に係るプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台５′を拡大して示す断面図である。このウエハ載置台５′の基本構造は図１８に示すウエハ載置台５Ｂと同様であるので同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態のウエハ載置台５′は、上面が平面状をなすＡｌＮからなる載置台本体２５１′と、その表面を覆うように設けられた高純度の石英製のカバー２５４′とを有している。

　カバー２５４′はその上面の中央部にウエハ載置領域２５４ａ′を有している。また、カバー２５４′の上面は平面状となっており、そこにウエハＷをウエハ載置領域２５４ａ′に位置決めする複数のガイドピン８０が設けられている。

　カバー２５４′の下面のウエハ載置領域２５４ａ′とその外側の外側領域２５４ｄ′との間には段差が形成されており、その段差により、カバー２５４′のウエハ載置領域２５４ａ′の下面と載置台本体２５１′の上面との間に隙間８１が形成されている。一方で、カバー２５４′の外側領域２５４ｄ′の下面と載置台本体２５１′の上面は接しており、両者の間には隙間が形成されていない。すなわち、外側領域２５４ｄ′の下面と載置台本体２５１′の上面との間の距離は０であり、ウエハ載置領域２５４ａ′の下面と載置台本体２５１′の上面との間の距離よりも小さい。したがって、隙間が存在しない載置台本体２５１′から外側領域２５４ｄ′へは直接熱が伝達されるが、載置台本体２５１′からウエハ載置領域２５４ａ′へは隙間８１を介しての熱伝達となるため、必然的に伝達される熱量が少なくなる。したがって、載置台本体２５１′からウエハ載置領域２５４ａ′へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、外側領域２５４ｄ′へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなる。このため、この変形実施形態においても、ウエハＷ外周部に供給される熱量が増加し、結果的にウエハＷ外周部の温度低下を抑制することができ、均一なプラズマ処理を行うことができる。この場合に、隙間８１の距離Ｇを適宜調節することによりウエハＷの温度自体を制御することができ、ウエハＷ外周部の温度低下を抑制することに加えてウエハＷの温度自体の制御も行うことができ、プラズマ処理レートを制御することができる。

　ただし、隙間８１の距離Ｇが大きすぎるとウエハＷの温度を所望の温度にできないおそれがある。そのため、隙間８１の距離Ｇを許容範囲まで大きくしても十分にウエハＷの温度制御を行えない場合には、ウエハ載置領域２５４ａ′と載置台本体２５１′との間に隙間７１を設けた上で、さらに先に説明した実施形態のようにウエハ載置領域２５４ａ′の厚さｄ１よりも外側領域２５４ｄ′の厚さｄ２を薄くする等、厚さｄ１およびｄ２自体を調整して熱線透過率を制御することができる。これにより、温度調整マージンをより大きくすることができ、均一なプラズマ処理が行われるように、またそれに加えて所望のプラズマ処理レートが実現されるように、温度制御することができる。なお、外側領域２５４ｄ′と載置台本体２５１′との間にも隙間を設けて、この隙間と上記隙間８１とを調整することによっても温度調整マージンをより大きくすることができる。すなわち、カバー２５４′のウエハ載置領域２５４ａ′および外側領域２５４ｄ′の下面と載置台本体２５１′の上面との間の距離を調整することにより温度調整を行ってもよい。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ウエハ載置台に高周波バイアスを印加する装置を例示したが、高周波バイアスを印加しない装置であってもよい。また、上記実施形態では、プラズマ処理装置としてＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置を例示したが、例えばリモートプラズマ方式、ＩＣＰ方式、ＥＣＲ方式、表面反射波方式、マグネトロン方式等の他の方式のプラズマ処理装置であってもよい。プラズマ処理の内容も特に限定されるものではなく、プラズマ酸化処理、プラズマ窒化処理、プラズマ酸窒化処理、プラズマ成膜処理、プラズマエッチング等の種々のプラズマ処理を対象とすることができる。さらに、基板は、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他の基板であってもよい。

　上記第１～第３の実施形態に示された様々な特徴的構成は、任意に組み合わせることができる。例えば、第２実施形態に示された基板昇降機構は、第１実施形態に示された様々な形態の第１のカバーおよび第２のカバーと組み合わせて用いることができる。
　また例えば、第３実施形態に示された基板載置領域と外側領域の温度関係を調整する手段（具体的には、カバーの厚さを基板載置領域と外側領域で異ならせる点あるいは基板載置領域においてカバーと載置台本体との間に隙間を設ける点など）は、第１実施形態および第２実施形態に示された構成と組み合わせることができる。この場合、少なくとも第１のカバーと載置台本体との間に、（ｉ）基板載置領域における第１カバーの厚さが、基板載置領域よりも外側の外側領域における第１のカバーの厚さよりも大きい、及び、（ｉｉ）基板載置領域における第１のカバーの下面と基板載置台本体の上面との間の距離が、基板載置領域よりも外側の外側領域におけるカバーの下面と基板載置台本体の上面との間の距離よりも小さい、のうちの少なくとも一方の寸法関係が成立するように構成されていれば十分である。

Claims

　真空に保持可能であり基板を収容する処理容器と、
　前記処理容器内で基板を載置する基板載置台と、
　前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
　前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、を具備し、
　前記基板載置台は、
　ＡｌＮからなる載置台本体と、
　前記載置台本体内に設けられ、載置された基板を加熱するための発熱体と、
　前記載置台本体の表面を覆う石英製の第１のカバーと、
　前記基板載置台の上面に対して突没自在に設けられ、基板を昇降させる複数の昇降ピンと、
　前記載置台本体に設けられ、前記昇降ピンが挿通される複数の挿通孔と、
　前記第１のカバーの前記複数の挿通孔にそれぞれ対応する位置に設けられた複数の開口と、
　前記第１のカバーと別体の部材として前記挿通孔にそれぞれ設けられた複数の石英製の第２のカバーと、
を有しており、
　前記各第２のカバーは、対応する挿通孔の上端近傍において前記載置台本体のＡｌＮからなる表面が前記処理容器内に生成されたプラズマに晒されないように、当該第２のカバーに対応する前記挿通孔の内周面の少なくとも一部と、当該第２のカバーに対応する前記開口の内面の少なくとも一部とを覆っていることを特徴とする基板処理装置。
　前記各第２のカバーは、前記各挿通孔の内周面の少なくとも上部を覆う筒状部と、前記筒状部の上端部から外側に広がるフランジ部とを有しており、
　前記フランジ部は、前記開口内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
　前記各挿通孔は、その上部に、より大きい径の大径孔部を有し、前記筒状部は前記大径孔部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
　前記筒状部は、前記挿通孔の内周面の全部を覆うことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
　前記各開口の内面には段差が設けられており、これにより、前記開口は、上側の小径部と下側の大径部とを有するとともに、前記第１のカバーに前記開口の大径部の上方に突出する庇部が設けられ、
　前記第２のカバーのフランジ部は、前記庇部の下方において前記開口の大径部内に入り込んでいることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
　前記各開口の内面には段差が設けられており、これにより、前記開口は、上側の大径部と下側の小径部とを有しており、
　前記第２のカバーのフランジ部は、前記開口の大径部内に挿入されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
　前記プラズマ生成機構は、複数のスロットを有する平面アンテナと、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段とを有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板処理装置。
　前記基板載置台にプラズマ中のイオンを引き込むための高周波バイアスを印加する高周波バイアス印加ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
　前記基板載置台は、
　前記昇降ピンを支持する昇降アームと、
　昇降アームを介して昇降ピンを昇降させるアクチュエータと、
　前記昇降ピンを前記昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部と、を有し、
　前記昇降ピン取り付け部は、
　前記昇降アームの上面の前記昇降ピンに対応する位置に設けられた凹所と、前記昇降ピンがねじ止めされるベース部材と、前記ベース部材をクランプすることにより前記ベース部材を前記昇降アームに固定するクランプ部材と、を有しており、
　前記ベース部材は、当該ベース部材の底面から下方へ突出するとともに前記凹所に遊嵌される突出部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
　前記第１のカバーは、基板を載置するための載置領域を有しており、
　前記載置台本体および前記第１のカバーは、
　（ｉ）前記基板載置領域における前記第１カバーの厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記第１のカバーの厚さよりも大きい、及び、
　（ｉｉ）前記基板載置領域における前記第１のカバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離が、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記カバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離よりも小さい、
のうちの少なくとも一方の寸法関係が成立するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
　真空に保持された処理容器内で基板に対してプラズマ処理を行うための基板処理装置において、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、
　ＡｌＮからなる載置台本体と、
　前記載置台本体内に設けられ、載置された基板を加熱するための発熱体と、
　前記載置台本体の表面を覆う石英製の第１のカバーと、
　前記基板載置台の上面に対して突没自在に設けられ、基板を昇降させる複数の昇降ピンと、
　前記載置台本体に設けられ、前記昇降ピンが挿通される複数の挿通孔と、
　前記第１のカバーの前記複数の挿通孔にそれぞれ対応する位置に設けられた複数の開口と、
　前記第１のカバーと別体の部材として前記挿通孔にそれぞれ設けられた複数の石英製の第２のカバーと、を備え、
　前記各第２のカバーは、対応する挿通孔の上端近傍の前記載置台本体のＡｌＮからなる表面が前記処理容器内に生成されたプラズマに晒されないように、当該第２のカバーに対応する前記挿通孔の内周面の少なくとも一部と、当該第２のカバーに対応する前記開口の内面の少なくとも一部とを覆っていることを特徴とする基板載置台。
　前記各第２のカバーは、前記各挿通孔の内周面の少なくとも上部を覆う筒状部と、前記筒状部の上端部から外側に広がるフランジ部とを有しており、
　前記フランジ部は、前記開口内に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の基板載置台。
　前記各挿通孔は、その上部に、より大きい径の大径孔部を有し、前記筒状部は前記大径孔部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１２に記載の基板載置台。
　前記筒状部は、前記挿通孔の内周面の全部を覆うことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
　前記各開口の内面には段差が設けられており、これにより、前記開口は、上側の小径部と下側の大径部とを有するとともに、前記第１のカバーに前記開口の大径部の上方に突出する庇部が設けられ、
　前記第２のカバーのフランジ部は、前記庇部の下方において前記開口の大径部内に入り込んでいることを特徴とする請求項１２に記載の基板載置台。
　前記各開口の内面には段差が設けられており、これにより、前記開口は、上側の大径部と下側の小径部とを有しており、
　前記第２のカバーのフランジ部は、前記開口の大径部内に挿入されていることを特徴とする請求項１２に記載の基板載置台。
　前記昇降ピンを支持する昇降アームと、
　昇降アームを介して昇降ピンを昇降させるアクチュエータと、
　前記昇降ピンを前記昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部と、を有し、
　前記昇降ピン取り付け部は、
　前記昇降アームの上面の前記昇降ピンに対応する位置に設けられた凹所と、前記昇降ピンがねじ止めされるベース部材と、前記ベース部材をクランプすることにより前記ベース部材を前記昇降アームに固定するクランプ部材と、を有し、
　前記ベース部材は、当該ベース部材の底面から下方へ突出するとともに前記凹所に遊嵌される突出部を有している
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板載置台。
　前記第１のカバーは基板を載置するための載置領域を有しており、
　前記載置台本体および前記第１のカバーは、
　（ｉ）前記基板載置領域における前記第１のカバーの厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記第１のカバーの厚さよりも大きい、及び、
　（ｉｉ）前記基板載置領域における前記第１のカバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離が、前記基板載置領域よりも外側の外側領域における前記第１のカバーの下面と前記基板載置台本体の上面との間の距離よりも小さい、
のうちの少なくとも一方の寸法関係が成立するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の基板載置台。