[发明专利]等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构。

背景技术

在半导体制造工艺中广泛实施以堆积薄膜或蚀刻等作为目的的等离子体处理。为了获得高性能并且高品质的半导体，要求在高清洁度的空间内对被处理基板的被处理面的整个面进行均匀的等离子体处理。这种要求随着基板的大径化而更加强烈。

现在，作为等离子体处理中的等离子体发生方法，广泛利用基于微波的工艺气体的激发。微波具有透过介电体的性质。在等离子体处理装置中设置由介电体材料形成并使微波透过的窗(以下称为介电体窗)，从而能够从等离子体处理装置外部向内部照射微波。导入等离子体处理装置内的工艺气体被该微波激发而产生等离子体。根据该构成，不需要在等离子体处理装置内设置放电电极，因此能够确保处理装置内的高清洁度。并且，该方法即使在温度较低的情况下也能够形成高密度的等离子体，在生产率和能量效率方面也很出色。

在该方法中，与介电体窗接近的空间中形成高密度的等离子体，因此介电体窗暴露于大量的离子或电子。并且，从供给微波的天线也会产生热。因此，长时间进行等离子体处理时，在介电体窗会蓄积热。介电体窗的过热就成为使工艺气体的激发效率变化，或者导致工艺气体分解这样的不良现象的原因。

为了防止介电体窗过热，在例如专利文献1记载的等离子体处理装置，包括处理容器、具有冷却部的微波天线、由介电体材料构成的簇射极板(shower plate)、由介电体材料构成而在微波天线与簇射极板之间设置的罩板(cover plate)。在该等离子体处理装置中，通过使具有冷却部的微波天线经由罩板与簇射极板紧密接触来防止介电体窗过热。

专利文献1：JP特开2002-299330号公报

发明内容

但是，在专利文献1所述的装置中，也存在进行长时间等离子体处理后，在介电体窗上产生非常大的温度分布不均，并且在介电体窗发生热变形，导致装置特性变化，从而难以实现均匀的等离子体处理等问题。发明者通过实验等可知，为了提高等离子体处理装置的等离子体处理特性，仅防止介电体窗的过热是不够的，使介电体窗的温度分布均匀很重要。

本发明是鉴于上述的实际情况而做出的，其目的在于提供使用于等离子体处理的介电体窗的温度分布均匀，能够实现良好的等离子体处理特性的等离子体处理装置、等离子体处理方法和介电体窗的温度调节机构。

为了实现上述目的，本发明第1方面的等离子体处理装置，包括：能对内部减压的处理容器，该处理容器具有由介电体材料形成的介电体窗；通过上述介电体窗向上述处理容器的内部供给微波的天线；将工艺气体向上述处理容器内供给的气体供给机构；利用辐射线对上述介电体窗进行加热的加热机构；对上述介电体窗进行冷却的冷却机构。

优选，上述等离子体处理装置还具有：用于检测上述介电体窗的温度的温度检测机构；响应通过上述温度检测机构检测的温度，而控制上述加热机构和/或上述冷却机构的控制机构。

优选特征在于，上述温度检测机构由多个传感器构成，在被分割为多个区域的上述介电体窗的上述每个区域中至少具有1个以上的上述传感器。

优选特征在于，上述加热机构由与上述介电体窗的侧面相对配置的多个加热器构成，上述加热器通过上述控制机构进行控制，对上述介电体窗的周缘部，以针对各加热器独立设定的发热量进行加热。

优选特征在于，在上述加热机构与上述介电体窗之间具有遮断上述微波并且使上述加热机构的上述辐射线透过的窗。

优选特征在于，上述冷却机构，在被分割为多个区域的上述介电体窗的该每个区域中具有热介质的导入口和排出口。

优选特征在于，上述冷却机构通过上述控制机构进行控制，以按照上述介电体窗的上述每个区域独立设定的流量使上述热介质流通。

优选特征在于，保持上述加热机构的保持部件具有用于将上述保持部件的温度维持于规定的温度的温度调整机构。

本发明第2方面的等离子体处理方法，特征在于，保持加热机构的保持部件，在对至少一个的被处理对象物进行等离子体处理期间，通过温度调整机构被保持为一定的温度。

本发明第3方面的介电体窗的温度调节机构，

作为介电体窗的温度调节机构，特征在于，具有：通过辐射线对上述介电体窗进行加热的加热机构；对上述介电体窗进行冷却的冷却机构；用于检测上述介电体窗的温度的温度检测机构；响应通过上述温度检测机构检测的温度，而控制上述加热机构和/或冷却机构的控制机构。