特開 2022-152246 ウエハ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022152246

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】ウエハ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221004BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101C

H01L21/68 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021054949

(22)【出願日】2021-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松林 恵理

(72)【発明者】

【氏名】廣實 一幸

(72)【発明者】

【氏名】高妻 豊

(72)【発明者】

【氏名】宮内 琢真

【テーマコード（参考）】

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004AA15

5F004AA16

5F004BA20

5F004BB02

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB29

5F004BC01

5F004BC03

5F004BC08

5F004DA22

5F004DA23

5F004DA24

5F004EA28

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA32

5F131EB11

5F131EB81

5F131EB85

(57)【要約】

【課題】処理の効率を向上させたウエハ処理装置を提供する。
【解決手段】真空容器の処理室内に配置され、載置面にウエハ２０４が載せられる試料台１０３と、試料台１０３上方に配置された処理ガス供給路と、処理ガス供給路の周囲にリング状に配置され、ウエハ２０４に電磁波を照射してウエハ２０４を加熱するＩＲランプ１０２０と、載置面の周囲を囲んで試料台１０３上に位置する誘電体製のサセプタリング２０５と、サセプタリング２０５と試料台１０３の上面との間に位置し、載置面を囲み、内部にガスが導入されるリング状の空間と、当該空間の内周側に配置され、内部と連通されガスがサセプタリング２０５の内周側に導入される導入口と、導入口から導入されたガスが載置面または当該載置面に載せられたウエハ２０４の外周縁の裏面に向けて導入されるサセプタリング２０５と載置面の周囲の試料台１０３の表面との間の隙間とを備えたウエハ処理装置を用いる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器内部の処理室内に配置され、上部の載置面に処理対象の半導体ウエハが載せられる試料台と、
前記試料台の上方に配置され、前記処理室内に前記半導体ウエハを処理するための処理ガスが供給される処理ガス供給路と、
前記試料台の上方であって前記処理ガス供給路の周囲にリング状に配置され、前記半導体ウエハに電磁波を照射して前記半導体ウエハを加熱するランプと、
前記載置面の周囲を囲んで前記試料台上に配置された誘電体製のリングと、
前記リングと前記試料台の上面との間に位置し、平面視で前記載置面を囲み、内部に第１ガスが導入されるリング状の空間と、
前記リング状の空間の内周側の箇所に配置され、前記内部と連通され前記第１ガスが前記リングの内周側の箇所に導入される導入口と、
前記導入口から導入された前記第１ガスが前記載置面または当該載置面に載せられた前記半導体ウエハの外周縁の裏面に向けて導入される前記リングと前記載置面の周囲の前記試料台の表面との間の隙間と、
を備えた、ウエハ処理装置。

【請求項2】

請求項１記載のウエハ処理装置において、
前記試料台の上部の前記リングは、前記リング状の空間と連通されて前記第１ガスを前記リング状の空間内に供給する開口を備えている、ウエハ処理装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のウエハ処理装置において、
前記リング状の空間は、前記リングの下面に前記リングの中央部を囲んで配置された凹み部と、前記リングが前記試料台の上部に載せられた状態で当該リングに覆われる前記試料台の表面とにより囲まれた空間である、ウエハ処理装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のウエハ処理装置において、
前記載置面上に載せられた前記半導体ウエハ上に前記処理ガスを導入して、当該半導体ウエハの上面に予め形成された処理対象の膜層の表面に生成物層を形成する工程の後、前記ランプから電磁波を前記半導体ウエハに照射して前記生成物層を除去する工程を行う、ウエハ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエハ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１７－１４３１８６号公報（特許文献１）には、半導体ウエハ上の層に対し、原子層レベルのエッチング処理を行うことが開示されている。具体的には、まず、試料である半導体ウエハの上面にプラズマを用いて形成した処理用のガスの活性種（ラジカル）を供給して付着させて当該表面に生成物層を生成する工程を行う。その後、ウエハの上方の領域を囲んでリング状に配置されたランプから赤外線を含む波長の電磁波をウエハに照射して生成物層を脱離、揮発させる工程を行って、原子層と同等の程度の厚さで形成される生成物層を除去することで、当該エッチング処理を行う。

【0003】

このような技術においては、真空容器内部の処理室内に配置された試料台（ステージ）の上に載置されたウエハに対して、（１）ラジカルによる反応生成物の層の形成工程と、（２）赤外線を含む電磁波が照射された加熱による反応層の除去工程とが実施される。（１）の反応層生成工程については、まず、処理室上部のラジカル生成空間に処理ガスを供給し、ガスを活性化することでラジカルを形成する。形成されたラジカル粒子は、下部処理室との間が連通されたガス導入管を介して、処理室に載置されたウエハ上面に供給され、反応層が形成される。（２）の反応層除去工程については、（１）の後に実施され、ウエハ上部に配置したランプから赤外光が照射され、ウエハ上面の生成物が気化され反応層が除去される。これら工程を交互に繰り返し、ウエハ表面の処理対象の膜が除去される。

【0004】

一方、エッチング処理工程では各種工程で反応生成物が発生し、その一部は処理室内の壁面上に付着あるいは堆積する。この堆積物が処理室内部の表面から再度遊離してウエハ表面に再付着すると、パターン欠陥が生じ、当該ウエハから製造される半導体デバイスの性能が損なわれる虞がある。特に、ステージの側壁面に付着した生成物はウエハの近傍に付着しているウエハ上に飛来し易いことから、処理の歩留まりが低下する要因になりやすい。

【0005】

これらの問題に対して、化学的または物理的なクリーニング方法が用いられている。代表的な手段として、特開２００４－１５８５６３号公報（特許文献２）に開示されたものが知られている。この従来技術は、ステージの外周部からガスを導入し、このガスにエネルギーを与えて補助プラズマを形成することでステージ側面の堆積物と化学的に反応させ除去するか、あるいはガス流れにより反応生成物のステージ側面への拡散を抑制するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１７－１４３１８６号公報

【特許文献2】特開２００４－１５８５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記従来技術では、次の点について十分な考慮がなされていなかったため問題が生じていた。

【0008】

すなわち、ステージの表面がプラズマによりエッチングされるため、ステージ自体が異物発生源となったり、ステージ表面材料が消耗し内部電極と電気的にパスができることで故障したりする問題がある。特に、ウエハをステージ上面に静電吸着させるためにステージ上面に配置される誘電体製の膜の材料としてポリイミドが用いられる場合には、処理室内部の表面に付着した付着物を除去（クリーニング）するために供給されるクリーニングガスとして使用されることの多いハロゲンラジカルと反応し易い。このため、このようなクリーニングガスを使用すると静電吸着用の膜の変質や消耗が大きくなって清掃や交換等メンテナンスの間隔が短縮してしまい、ウエハ処理装置を運転して行われる処理の効率が損なわれてしまう。また、ステージ近傍に補助プラズマ用の放電部を形成するための構成が必要となりウエハ処理装置の構造が複雑になってコストが増大してしまう。

【0009】

本発明はこのような課題を解決するために想起されたものであり、本発明の目的は、処理の効率を向上させたウエハ処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

【0011】

一実施の形態であるウエハ処理装置は、真空容器内部の処理室内に配置され、上部の載置面に処理対象の半導体ウエハが載せられる試料台と、前記試料台の上方に配置され、前記処理室内に前記半導体ウエハを処理するための処理ガスが供給される処理ガス供給路と、前記試料台の上方であって前記処理ガス供給路の周囲にリング状に配置され、前記半導体ウエハに電磁波を照射して前記半導体ウエハを加熱するランプと、前記載置面の周囲を囲んで前記試料台上に配置された誘電体製のリングと、前記リングと前記試料台の上面との間に位置し、平面視で前記載置面を囲み、内部に第１ガスが導入されるリング状の空間と、前記リング状の空間の内周側の箇所に配置され、前記内部と連通され前記第１ガスが前記リングの内周側の箇所に導入される導入口と、前記導入口から導入された前記第１ガスが前記載置面または当該載置面に載せられた前記半導体ウエハの外周縁の裏面に向けて導入される前記リングと前記載置面の周囲の前記試料台の表面との間の隙間とを備えたものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、処理の効率を向上させたウエハ処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態に係るウエハ処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。

【図2】実施の形態で用いられるステージガス供給機構の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。

【図3】実施の形態で用いられるステージガス供給機構が備える分散板の構成を模式的に示す横断面図である。

【図4】実施の形態のウエハ処理装置の運転の流れを示すフローチャートである。

【図5】実施の形態の変形例に係るウエハ処理装置の運転の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0015】

（実施の形態）
以下、図１～図４を用いて、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るウエハ処理装置の構成を模式的に示す縦断面図である。

【0016】

図１に示す本実施の形態に係るウエハ処理装置１００は、真空容器１０１と、真空容器１０１の上部を構成し内部でプラズマを形成する放電部１０２と、真空容器下部を構成し半導体ウエハ（以下ではウエハと呼ぶ）を置く試料台１０３を備えた処理室１０４とを備えている。言い換えれば、試料台１０３は、上部の載置面に処理対象の半導体ウエハが載せられるステージであり、真空容器１０１内部の処理室１０４内に配置されている。また、ウエハ処理装置１００は、試料台１０３上のウエハを加熱するＩＲランプユニット１０５と、放電部１０２と処理室１０４とを連結しプラズマで生成したラジカル粒子を通過させる貫通孔を備えた誘電体製の分散板１０６を備えた通路とを備えている。

【0017】

本実施の形態のウエハ処理装置１００において、処理室１０４および放電部１０２は円筒形を有した空間であって、その中心軸は同軸上またはこれと見做せる程度に近似した位置に配置されている。処理室１０４および放電部１０２の間は、同様に処理室１０４および放電部１０２と中心軸が合致またはこれと見做せる程度に近似した位置に配置された円形の分散板１０６により区分され、分散板１０６に同心円状に配置された複数の貫通孔を通して連通されている。

【0018】

放電部１０２は、処理ガス１０１３を流入し、プラズマ１０１１を形成し、そのプラズマ状態は光学的手法で観測できるように構成されている。このように、放電部１０２を含む供給路であって、ウエハを処理するための処理ガス１０１３を処理室１０４内に供給する処理ガス供給路が、試料台１０３の上方に配置されている。

【0019】

放電部１０２は真空に保たれた円筒型の石英チャンバ（誘電体チャンバ）１０７が設置されており、石英チャンバ１０７の外側にはＩＣＰコイル１０８が設置されている。ＩＣＰコイル１０８は整合器を介して高周波電源に接続され、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）放電方式で石英チャンバ１０７内にプラズマ１０１１を生成させられる。高周波電力の周波数は１３．５６ＭＨｚなど、数十ＭＨｚの周波数帯を用いるものとする。

【0020】

放電部１０２の上部には天板１０１４が設置されている。天板の下部にはガス分散板とシャワープレートが設置されており、処理ガスはガス分散板とシャワープレートを介して真空容器１０１内に導入される。

【0021】

天板１０１４と放電部１０２の側壁の上端部上面との間にＯリング等のシール部材が挟まれる。これにより、放電部１０２の内部と真空容器１０１の外部との間が気密に封止される。

【0022】

処理ガス１０１３はガス種毎に設置されたマスフローコントローラによって供給流量が調整される。処理ガス１０１３として、可燃性ガス、支燃性ガス、およびこれらの混合ガス、または不活性ガスにより希釈されたこれらの混合ガスが用いられる。

【0023】

処理室１０４の下部には真空容器１０１内を減圧するため、排気用の開口が設けられ、真空容器１０１は当該開口部から排気管を通して真空ポンプ１０１７に接続されている。開口部と真空ポンプ１０１７の経路上には調圧バルブが配置され、経路または開口の流路断面積を増減して排気の流量または速度を調整している。

【0024】

処理室１０４は、放電部１０２および処理室１０４の中心軸に合致またはこれと見做せると近似した位置にウエハ２０４を載置する試料台１０３を配置している。

【0025】

試料台１０３と放電部１０２の間にはウエハ２０４を加熱するためのＩＲランプユニット１０５が設置されている。ＩＲランプユニット１０５は主に、ＩＲランプ１０２０、ＩＲ光を反射するための反射板１０２１および光透過窓１０２２からなる。

【0026】

ＩＲランプ１０２０にはサークル型（円形状）のランプを用いる。すなわち、ウエハ２０４に電磁波を照射してウエハ２０４を加熱するＩＲランプ１０２０が、試料台１０３の上方であって上記処理ガス供給路の周囲にリング状に配置されている。なお、ＩＲランプ１０２０から放射される光は可視光から赤外光領域の光を主とした光（ここではＩＲ光と呼ぶ）を放出する。ＩＲランプ１０２０は電力を供給するランプ用電源に接続されている。本実施の形態では、ウエハ温調用に５００ｎｍから３０００ｎｍの近赤外領域を用いて、クリーニングガスのＩＲ吸収は３０００ｎｍ以降の遠赤外領域を使用する。

【0027】

図示は省略したが、同心円上に配置された各々の半径に位置するＩＲランプ１０２０（図中は３つ）の各々の円弧状の部分に供給される電力の大きさを各々で独立に調整可能に構成してあり、ウエハの加熱量の径方向分布を調整できるようになっている。

【0028】

ＩＲランプユニット１０５には、その下面から内周側壁面に亘って、ＩＲ光を通すための石英製の光透過窓１０２２が配置されている。

【0029】

ＩＲランプユニット１０５の内周の内側の空間は、上方に配置された放電部１０２内で形成されたプラズマ１０１１が通流する流路である。当該流路内には、プラズマ中で生成されたイオンまたは電子などを遮蔽し、ガスの中性粒子またはラジカルなどを透過される誘電体製の分散板（イオンシールドプレート）１０６が設置されている。

【0030】

本実施の形態のウエハ処理装置１００では、ウエハ２０４に対して次のような工程を行う。すなわち、まず、（１）ウエハ２０４の表面にラジカルによる反応生成物層を形成する工程と、（２）赤外線を含む電磁波を照射し、これによりウエハ２０４の表面を加熱し、反応生成物層を除去する工程とが実施される。

【0031】

（１）の反応生成物層の生成工程については、まず、処理室１０４上部のラジカル生成空間に処理ガスを供給し、ガスを活性化することでラジカルを形成する。形成されたラジカル粒子は、下部の処理室１０４との間が連通されたガス導入管を介して、処理室１０４に載置されたウエハ２０４の上面に供給され、反応生成物層が形成される。つまり、試料台１０３の載置面上に載せられたウエハ２０４上に処理ガスを導入して、ウエハ２０４の上面に予め形成された処理対象の膜層の表面に反応生成物層を形成する。（２）の反応生成物層の除去工程については、（１）の後に実施され、ウエハ２０４の上部に配置したＩＲランプユニット１０５から赤外光（電磁波）が照射され、ウエハ２０４の上面の生成物が気化されることで、反応生成物層が除去される。これらの工程を交互に繰り返し、ウエハ２０４の表面の処理対象の膜が除去される。

【0032】

図２は、図１に示す本実施の形態のステージガス供給機構の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。本図に示す試料台１０３は、処理室１０４の中心軸と同軸の円柱型の構造をしており、内部の試料台基材２０１と、上面の試料吸着膜２０２と、それらを側面から取り囲むサセプタリング２０５とで構成され、ウエハ２０４の固定吸着と冷却機能とが備わっている。

【0033】

試料台基材２０１には、試料台１０３を冷却するための冷媒流路が螺旋状に配置されており、チラーによって冷媒が循環供給されるようになっている。

【0034】

試料吸着膜２０２として、ウエハ２０４を吸着したまま加熱・冷却サイクルを行ってもウエハ裏面に傷がつかないように、ポリイミド等の樹脂シートが貼り付けられている。また、ウエハ２０４を静電吸着により固定するため、試料吸着膜２０２内に板状の電極板２０３が埋め込まれており、電極板２０３はＤＣ電源に接続されている。また、試料吸着膜２０２には溝が設けられ、ウエハ２０４と試料吸着膜２０２との間にＨｅガスを供給する経路になっている。これにより、冷媒経路で温調された試料台１０３とウエハ２０４とは、Ｈｅガスを通して熱的に接触でき、ＩＲランプユニット１０５によって加熱されたウエハ２０４は効率良く冷却される。

【0035】

試料台１０３の外周部にはエッチングガスによる腐食から試料台１０３を保護するため石英製のサセプタリング２０５が配置されている。サセプタリング２０５は試料台と中心軸を同じくする円筒形であり、内径を試料台基材２０１、試料吸着膜２０２のそれぞれの側壁の径に合わせて設計され、ウエハ２０４が載置される部分以外の試料台１０３を覆っている。サセプタリング２０５は、透光性のある材料（例えば石英）により構成されている。つまり、誘電体製のサセプタリング２０５は、試料台１０３の載置面の周囲を囲んで試料台１０３上に配置されている。

【0036】

サセプタリング２０５の下には試料台１０３の側面に堆積した異物の除去と異物侵入抑制のためのステージガス導入機構２０６が設けられている。ステージガス導入機構２０６は、ステージ内部配管２０７および分散板２０８を有する機構である。ステージ内部配管２０７よりＡｒ（アルゴン）のような不揮発性ガス、またはＣ－Ｈ、Ｏ－Ｈ、Ｎ－Ｈ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｃ若しくはＣ－Ｏの結合を含む分子ガス（ここではＩＲ吸収ガスと呼ぶ）を導入する。Ａｒガスはプロセス中のステージ側面への反応生成物侵入を抑制する目的で使用する。ＩＲ吸収ガスは分子の伸縮振動と変角振動とがＩＲ光の波長と共鳴してエネルギーを効率良く吸収するため、異物の加熱除去に使用できる。

【0037】

ＩＲランプユニット１０５から照射されるＩＲ光は、当該ガスが吸収する波長帯の波長を有するものである。例えば、当該ガスが二酸化炭素である場合、ＩＲ光は遠赤外領域であることが望ましい。具体的には、ＩＲ光の波長は、ガスの有する結合がＣ－Ｈの場合は１０．１～１４．９μｍまたは３．２～３．７μｍ、Ｏ－Ｈの場合は２．７～３．１μｍ、Ｎ－Ｈの場合は２．９μｍであることが望ましい。また、ＩＲ光の波長は、ガスの有する結合がＣ＝Ｏの場合は５．５～６．５μｍ、Ｃ＝Ｃの場合は６．１～６．３μｍ、Ｃ－Ｏの場合は７．７～９．６μｍであることが望ましい。このような波長のＩＲ光を照射するためのＩＲランプをＩＲランプユニット１０５内にさらに設けても良い。つまり、図１に示すＩＲランプ１０２０は近赤外領域（波長０．４～３μｍ）のＩＲ光を照射するウエハ温調用のランプとし、３重の当該ＩＲランプ１０２０の外側に並べるように、上記波長（４μｍ以上）のＩＲ光を照射するためのＩＲランプをさらに設けても良い。

【0038】

試料台基材２０１の直下の領域の周囲における試料台基材２０１の上面と、当該上面を覆うサセプタリング２０５との間には、分散板２０８が設けられている。ステージ内部配管２０７より供給されたガスは、分散板２０８で試料台１０３の周方向に均等に拡散され、ウエハ２０４の陰になりＩＲ光が到達しないステージ側面２０９の近傍を通りウエハ裏面２１０の近傍から抜けていく。このとき、その過程で吸収したＩＲ光が放出され堆積物に熱を与える。分散板２０８の材料には、赤外線の透過性を良くするため石英を用いている。このように、ステージガス導入機構２０６では、ＩＲ吸収ガスが試料台１０３の外周側からステージ側面２０９（試料台１０３の中央の凸部の側面）に向かって吹き付けるようにＩＲ吸収ガスの流路（経路）が形成されている。

【0039】

当該堆積物は、例えば、ウエハ２０４等が処理ガスと反応して生成される反応生成物である。堆積物は、ウエハ２０４の陰になりＩＲ光が到達しないステージ側面２０９に付着するように異物として生成されやすい。

【0040】

図３は、図２に示す本実施の形態のステージガス導入機構２０６が備えるガスの分散板２０８の構成を模式的に示す横断面図である。本図は、図２に示したリング状の形状を有する分散板２０８の１／４周（リングの中心周りに角度９０度の範囲）の構造を示している。

【0041】

８箇所のステージ内部配管２０７から供給されたガスは、ガス溜まり３０２で試料台１０３の周方向に拡散され、２２．５°間隔で均等に１６箇所設置されたスリット（導入口）３０３を通り、後段のガス溜まり３０４で再度拡散される。この構造によりガスは周方向に拡散されると共に、ＩＲ光が照射される距離が延びるため、ガスは効率良くＩＲ光を吸収できる。分散板２０８をボルト４点で試料台１０３に固定することで、試料台１０３側面と分散板間の隙間を管理している。

【0042】

ガス溜まり３０２は、サセプタリング２０５と試料台１０３の上面との間に位置し、平面視で試料台１０３の載置面を囲み、サセプタリング２０５の中心側（内部）に上記ガスが導入されるリング状の空間である。スリット３０３は、当該空間の内周側の箇所に配置され、サセプタリング２０５の中心側（内部）と連通され、当該ガスがサセプタリング２０５の内周側の箇所に導入する導入口である。当該導入口から導入されたガスは、当該載置面または当該載置面に載せられたウエハ２０４の外周縁の裏面に向けて導入され、サセプタリング２０５と当該載置面の周囲の試料台の表面（ステージ側面２０９）との間の隙間に供給される。試料台１０３の上部のサセプタリング２０５は、当該リング状の空間と連通されてガスを当該リング状の空間内に供給する開口、つまり８箇所のステージ内部配管２０７を備えている。当該リング状の空間は、サセプタリング２０５の下面にサセプタリング２０５の中央部を囲んで配置された凹み部と、サセプタリング２０５が試料台１０３上部に載せられた状態でサセプタリング２０５に覆われる試料台１０３の表面とにより囲まれた空間である（図２参照）。

【0043】

図４は、図１に示す本実施の形態に係るウエハ処理装置の運転の流れを示すフローチャートである。特に、図４では、ウエハ２０４をエッチング処理する処理の工程中におけるステージガス導入機構２０６の動作の流れが示されている。

【0044】

図４に示す通り、本実施の形態のウエハ処理装置１００では、処理プロセススタート（ステップ４０１）してウエハ２０４の処理が開始され、ステージガス導入機構２０６により不揮発性ガスが導入される（ステップ４０２）。ウエハ２０４の処理中はステップ４０２が継続されて不揮発性ガスが常時供給されることで、試料台１０３の側面への反応生成物の侵入が抑制される。

【0045】

ウエハ２０４の処理プロセスが終了する（ステップ４０３）と、ステップ４０４から４０８に示されるクリーニングプロセスの工程が実施される。すなわち、クリーニングプロセスが開始（ステップ４０４）されると、ステージガス導入機構２０６から導入されるガスが、不揮発性ガスからＩＲ吸収ガスに切替えられる（ステップ４０５）。その後、ＩＲランプ１０２０に電力が供給されて点灯し、処理室１０４内のウエハ２０４およびその外周側の箇所に赤外線（ＩＲ）を含む電磁波が照射される（ステップ４０６）。この工程において、導入されたＩＲ吸収ガスが照射された赤外線吸収する。

【0046】

ＩＲ光を吸収したガスはある時定数でＩＲ光を放出する（ステップ４０７）。この放出の量は時間に対し指数関数的に減衰するため、ステージ側面で十分な量の熱の放出が生じるようにＩＲ吸収ガスの供給量が当ガスの供給経路上に配置されたマスフローコントローラで制御され最適化される。本実施の形態では、ＩＲ吸収ガスを加熱する温度の上限は、ポリイミド膜の接着剤の耐熱温度１５０℃である。温度が当該上限を超える前にＩＲランプ１０２０の照射マスフローコントローラできるように、試料台１０３内部に配置された熱電対等の温度センサからの出力を用いて、上記加熱の工程中に試料台１０３の温度が図示しない制御装置により検出され、制御装置によるマスフローコントローラの動作の調節にフィードバックされる。

【0047】

ステップ４０７でガスから放出されたＩＲ光により異物（試料台１０３のステージ側面２０９に付着した堆積物）は過熱され、熱分解して除去される（ステップ４０８）。

【0048】

異物が除去されたことが検出された（ステップ４０８）後、ＩＲランプ１０２０は電力の供給が停止されて消灯する。その後、ステージガス導入機構２０６に供給されるガスが不揮発性ガスに切り替えられ（ステップ４０９）、クリーニングプロセスが終了する。さらに、ウエハ２０４のエッチング処理が終点に到達したか否かの判定の結果に応じて、ウエハ２０４の次の処理の工程が開始され、またはウエハ２０４の処理の終了が行われる。さらに、次に処理されるウエハ２０４の有無が検出され、ウエハ２０４が存在する場合には次の処理の工程がプロセスを開始する（ステップ４１０）。

【0049】

＜変形例＞
本実施の形態のウエハ処理装置１００において、ＩＲ吸収率が０．５と比較的高い一方で線膨張が８．２×１０^－６／Ｋと小さいＴｉ（チタン）またはその合金から構成された分散板（ガス分散板）２０８が用いられても良い。この構成においては、分散板２０８とステージガス導入機構２０６から導入されるガスとが熱交換することで、ステージ側面２０９の異物が除去される。分散板２０８の材料として、線膨張が小さい材料を選ぶ理由は、加熱により熱膨張した時、分散板２０８の固定ボルト周りにかかる応力を抑制するためである。

【0050】

本変形例では、熱伝導率の高い水素（熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）またはヘリウム（熱伝導率０．１５Ｗ／ｍＫ）（以下熱伝導ガスと表記）が用いられる。上記した実施の形態では、異物の除去のためにステージガス導入機構２０６から供給されるガスとして遠赤外領域の波長の電磁波が用いられた。これに対し、本変形例では、近赤外領域の波長のものが使用され、近赤外領域にピークをもつＩＲランプ１０２０が用いられる。

【0051】

図５に、本実施の形態の変形例におけるウエハ処理装置の運転の流れをフローチャートで示す。

【0052】

図５において、図４と同様に、本実施の形態のウエハ処理装置１００では、処理プロセススタート（ステップ５０１）してウエハ２０４の処理が開始され、ステージガス導入機構２０６より不揮発性ガスが導入される（ステップ５０２）。ウエハ２０４の処理中は当該ステップ５０２が継続されて不揮発性ガスが常時供給されることで、ステージ側面２０９への反応生成物の侵入が抑制される。

【0053】

ウエハ２０４の処理プロセスが終了する（ステップ５０３）と、ステップ５０４から５０８に示されるクリーニングプロセスの工程が実施される。すなわち、クリーニングプロセスが開始される（ステップ５０４）と、ＩＲランプ１０２０に電力が供給されて点灯され、処理室１０４内のウエハ２０４およびその外周側の箇所に赤外線（ＩＲ）を含む電磁波が照射されるとともに、分散板２０８は電磁波が照射されて加熱される（ステップ５０５）。

【0054】

さらに、不揮発性ガスから熱伝導ガスに切替えられてステージガス導入機構２０６からガスが導入される（ステップ５０６）。この工程において、加熱された分散板２０８から熱伝導ガスへ熱エネルギーが伝わり、この熱エネルギーは熱伝導ガスによりステージ側面２０９に伝えられる（ステップ５０７）。これにより、ステージ側面２０９の異物が昇温されて除去される。本変形例においても、ステージ側面２０９を加熱する温度は、試料台１０３内部に配置された熱電対等の温度センサからの出力を用いて、制御装置により調節される。

【0055】

異物が除去されたことが検出された（ステップ５０８）後、ＩＲランプ１０２０は消灯され、ステージガス導入機構２０６に供給されるガスが不揮発性ガスに切り替えられ（ステップ５０９）、クリーニングプロセスが終了する。さらに、ウエハ２０４のエッチング処理が終点に到達したか否かの判定の結果に応じて、ウエハ２０４の次の処理の工程が開始される、あるいはウエハ２０４の処理の終了が行われる。さらに、次に処理されるウエハ２０４の有無が検出され、ウエハ２０４が存在する場合には次の処理の工程がプロセスを開始する（ステップ５１０）。

【0056】

以上、本発明者らによってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【符号の説明】

【0057】

１００ ウエハ処理装置
１０１ 真空容器
１０２ 放電部
１０３ 試料台
１０４ 処理室
１０５ ＩＲランプユニット
１０６ 分散板
１０７ 石英チャンバ
１０８ ＩＣＰコイル
２０１ 試料台基材
２０２ 試料吸着膜
２０３ 電極板
２０４ ウエハ
２０５ サセプタリング
２０６ ステージガス導入機構
２０７ ステージ内部配管
２０８ 分散板
１０１１ プラズマ
１０１３ 処理ガス
１０１４ 天板
１０１７ 真空ポンプ
１０２０ ＩＲランプ
１０２１ 反射板
１０２２ 光透過窓

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】