JP7008497B2 - 基板処理装置および温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明の種々の側面および実施形態は、基板処理装置および温度制御方法に関するものである。

従来から、処理容器内に配置されたガラス基板などの基板に対して処理ガスを供給してエッチング処理などの基板処理を行う基板処理装置が知られている。このような基板処理装置としては、例えば、プラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、基板と対向するように配置されたシャワーヘッドから処理ガスを噴出させ、高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化することによって、エッチング処理を行う。

ところで、プラズマ処理装置では、エッチング処理などにおいてシャワーヘッドの表面に堆積物が生じるとパーティクルの発生源となる。このため、シャワーヘッドを高温にして堆積物が生じないようにする技術が知られている。例えば、特許文献１には、シャワーヘッドを、ガス拡散空間が形成されたベース部材と、処理ガスを噴出させるための複数のガス孔が形成されたシャワープレートとを接合した構成とし、ベース部材にチラー流路を形成してシャワーヘッドの温度制御を行なう構造が提案されている。

特開２００８－１７７４２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構造は、ベース部材とシャワープレートとの間にはガス拡散空間があるため、シャワープレート表面の温度制御という点では十分ではない。また、堆積物が生じないよう全体的に高温にした場合には、シャワーヘッド全体が高温となって膨張し、不具合が発生する場合がある。例えば、シャワーヘッド全体が膨張した場合、シャワーヘッドを保持する保持部材のシールが真空を維持できなくなる場合がある。また、金属膜をエッチングする場合は、塩素などのハロゲン系ガスを処理ガスとしてプラズマ処理を行う。この場合、アルミニウムなどで構成されるベース部材はハロゲン系ガスに対して耐食性を向上させるためアルマイト処理が施される。金属膜をエッチングする場合もシャワープレートを高温にすることで堆積物を抑制できるが、ベース部材のアルマイトは高温になるとクラックを生じて耐食性が著しく低下する。このため、金属膜エッチングにおいてシャワープレート表面への堆積物抑制とベース部材の耐食性を両立させることは困難である。

開示する基板処理装置は、１つの実施態様において、基板が載置される載置台に対向して処理容器内に配置され、処理ガスを噴出するシャワーヘッドを有する。シャワーヘッドは、載置台に対向して配置され、処理容器内に処理ガスを噴出する複数のガス孔が形成され、加熱手段が設けられたシャワープレートと、シャワープレートの載置台と対向する対向面の裏面側に接合され、処理ガスを前記複数のガス孔に供給するための空間が形成され、温度調整手段が設けられたベース部材と、を有する。

開示する基板処理装置の１つの態様によれば、シャワープレートとベース部材とを別々に温度制御できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。 図２Ａは、第１実施形態に係るシャワープレートの下面側を示した平面図である。 図２Ｂは、第１実施形態に係るシャワープレートの断面を示した断面図である。 図３Ａは、ヒータへ電力を供給する給電系統の構成を示す断面図である。 図３Ｂは、ヒータへ電力を供給する給電系統の構成を示した平面図である。 図４は、絶縁膜エッチングの処理条件の一例を説明する図である。 図５は、メタル層エッチングの処理条件の一例を説明する図である。 図６は、第２実施形態に係るシャワープレートの下面側を示した平面図である。 図７は、第３実施形態に係るシャワーヘッドの構成を概略的に示す図である。

以下、図面を参照して本願の開示する基板処理装置および温度制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（第１実施形態）
［基板処理装置の構成］
実施形態に係る基板処理装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。基板処理装置１０は、基板に対して所定の基板処理を行う装置である。本実施形態では、基板処理装置１０を、基板に対してプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置とした場合を例に説明する。以下では、基板処理装置１０について、主に本発明に関連する部分の構成を図示して説明する。図１には、基板処理装置１０の縦断面における構造が概略的に示されている。

基板処理装置１０は、その内部において基板Ｓに対して、エッチング処理を施すための角筒形状の処理容器２０を備えている。この基板Ｓは、例えば、ＦＰＤ(Flat Panel Display)等に用いられる角型のガラス基板である。例えば、基板Ｓは、第１０世代の基板サイズの場合、一辺が２，８８０ｍｍ、他辺が３，０８０ｍｍ程度の大きさの矩形状に形成されている。このため、基板処理装置１０は、基板Ｓのサイズに対応して大型化されている。処理容器２０は、平面形状が矩形状に構成され、天井部が開口する容器本体２１と、この容器本体２１の天井開口部を塞ぐように設けられた上蓋２２と、を備えている。容器本体２１および上蓋２２は、アルミニウムやステンレスなどの金属により構成され、それぞれ接地されている。

容器本体２１内の下部には、基板Ｓを載置するための載置台３０が設けられている。載置台３０は、容器本体２１内の底部に配置された支持部３１を介して水平に支持されている。載置台３０は、アルミニウムやステンレスなどの金属により構成され、不図示の高周波電力供給部材により高周波電力が供給され、基板Ｓに対してバイアス電力を印加して、所定のプラズマ処理を行う。

また、容器本体２１の側壁下部には、排気路３２を介して、例えば、真空ポンプなどからなる真空排気手段が接続されている。真空排気手段は、後述の制御部９０からの制御信号を受けることで、真空排気手段がその信号に従い、処理容器２０内を真空排気して処理容器２０内が所望の真空度に維持されるように構成されている。

また、処理容器２０の載置台３０の上方には、基板Ｓに処理ガスを供給するためのシャワーヘッド４０が設けられている。

シャワーヘッド４０は、載置台３０と対向するように設けられたシャワープレート４１と、シャワープレート４１を支持するベース部材４２とを備えている。

シャワープレート４１は、基板Ｓに対向して配置され、処理容器２０内に処理ガスを噴出する複数のガス孔４３が形成されている。

図２Ａは、第１実施形態に係るシャワープレートの下面側を示した平面図である。図２Ｂは、第１実施形態に係るシャワープレートの断面を示した断面図である。図２Ｂは、図２ＡのＡ－Ａ線の位置での断面を示している。図２Ａに示すように、シャワープレート４１は、角板状に形成されており、中央部分４１ａに、厚さ方向に多数のガス孔４３が穿孔されている。ガス孔４３は、基板Ｓの辺に沿って、中央部分４１ａに所定の間隔でマトリクス状に配列されている。また、シャワープレート４１は、中央部分４１ａを囲む周辺部分４１ｂに、複数の貫通孔４４が穿孔されている。シャワープレート４１は、各貫通孔４４に挿入されたネジ４５によってベース部材４２に固定されている。

シャワープレート４１には、シャワープレート４１を所望の温度に加熱可能な加熱手段が設けられている。例えば、シャワープレート４１は、ヒータ５０が内部に埋設されたヒータプレートとして構成されている。ヒータ５０は、ガス孔４３の間を通過し、かつ、配置位置が所定の間隔で網羅的に配置されるように中央部分４１ａ内を湾曲して配置されている。図２Ａには、ヒータ５０の配置の一例が示されている。なお、ヒータ５０は、シャワープレート４１に埋設されていなくてもよい。例えば、ヒータ５０は、シャワープレート４１の裏面に設けてもよい。例えば、シャワープレート４１は、ベース部材４２側に、ヒータ５０が設けられたヒータユニットが接触配置されていてもよい。

ヒータ５０は、処理容器２０の外部に設けられた後述するヒータ電源に電気的に接続され、ヒータ電源から供給される電力により発熱する。

図３Ａは、ヒータへ電力を供給する給電系統の構成を示す断面図である。図３Ｂは、ヒータへ電力を供給する給電系統の構成を示した平面図である。

シャワープレート４１の周辺部には、ヒータ５０の端が露出した端子部５０ａが設けられている。また、上蓋２２の側壁には、端子部５０ａの位置に対応する位置に給電端子導入孔５４が形成され、給電端子導入孔５４に給電端子５１が設けられている。端子部５０ａと給電端子５１とは、コネクタ５２により電気的に接続されている。なお、図３Ａは、シャワープレート４１の端子部５０ａと給電端子５１の接続部分の断面を示している。図３Ｂは、シャワープレート４１の端子部５０ａと給電端子５１の接続部分の下面側を示している。

給電端子５１は、配線を介してヒータ電源５３に電気的に接続され、ヒータ電源５３からの電力が供給される。ヒータ５０は、ヒータ電源５３からの電力が給電端子５１およびコネクタ５２を介して供給される。ヒータ電源５３は、後述の制御部９０からの制御信号を受けることで、ヒータ５０へ供給する電力を制御可能とされている。制御部９０は、ヒータ５０へ供給する電力を制御することにより、ヒータ５０の温度を制御可能とされている。なお、ヒーター５０の温度制御を行うため、給電端子導入孔５４と同様の構成で、熱伝対や測温抵抗体などの温度センサーが接続される。

このように、シャワープレート４１にヒータ５０を設け、上蓋２２に給電端子５１を設けて給電端子５１からヒータ５０に給電する構成とすることにより、本実施形態の構成が導入されていない既存の基板処理装置についても、上蓋２２に給電端子導入孔５４を追加し、シャワープレート４１を交換することで、本実施形態の基板処理装置１０の構成を容易に導入できる。

ここで、基板処理装置１０では、エッチングを行う際に、シャワーヘッド４０から処理ガスを噴出させ、高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化することによって、エッチング処理を行う。例えば、基板処理装置１０では、シャワープレート４１に対して不図示の配線を介して不図示の高周波電源から所定の周波数の高周波電力を印加して、処理ガスをプラズマ化することによって、エッチング処理を行う。なお、基板処理装置１０は、シャワープレート４１に高周波電力を印加してプラズマ化する容量結合プラズマ源を有するものとしたが、これに限定されるものではない。基板処理装置１０に採用可能なプラズマ源としては、例えば、アンテナに高周波電力を印加することでプラズマを生成する誘導結合プラズマ源などが挙げられる。

処理ガスをプラズマ化するために印加される高周波電力は、ヒータ５０の配線に高周波ノイズとして悪影響を及ぼす場合がある。

そこで、基板処理装置１０では、ヒータ５０、端子部５０ａ、給電端子５１、コネクタ５２の配線の周囲に導電性のシールドを設けている。例えば、ヒータ５０、端子部５０ａ、給電端子５１およびコネクタ５２は、導電性のシールドとして、ステンレス管を用いており、ステンレス管の内部を絶縁して配線を配置している。また、導電性シールドの部材は、アルミニウムでも良い。

給電端子５１は、上蓋２２の給電端子導入孔５４との間に、Ｏリングなどの気密部材が設けられて処理容器２０内の気密性を保つことが可能とされている。また、給電端子５１は、処理容器２０の外部側で接地電位とされた部材に接続されている。例えば、上蓋２２は、接地されている容器本体２１と接触することにより接地電位とされている。給電端子５１は、処理容器２０の外部側で導電性のシールドが上蓋２２に電気的に接続されている。これにより、高周波電力により発生する高周波ノイズを遮断でき、ヒータ５０への電力を安定して制御できる。

図１に戻る。ベース部材４２は、シャワープレート４１の基板Ｓと対向する対向面の裏面側に接合されている。ベース部材４２は、上面の外縁に設けられた保持部材４７により上蓋２２に固定されている。保持部材４７は、処理容器２０内の真空の維持やパーティクルの進入抑制のため、気密部材によりシールされている。ベース部材４２は、シャワープレート４１と対向する対向面に凹部が形成されており、当該凹部が処理ガスを複数のガス孔４３に供給するためのガス拡散空間４６とされている。ガス拡散空間４６には、不図示のガス供給管が接続され、ガス供給管を介してガス供給部から処理ガスが供給される。

ベース部材４２には、ベース部材４２を所望に温度に調整するための温度調整手段が設けられている。例えば、ベース部材４２には、所定の間隔で内部を往復するように流路６０が形成されている。また、容器本体２１のおよび上蓋２２側壁部分には、壁面内を周回するように流路６１が形成されている。また、載置台３０には、所定の間隔で内部を往復するように流路６２が形成されている。流路６０、６１、６２は、それぞれ不図示の配管を介して処理容器２０の外部に設けられたチラーユニットに接続され、流動性熱媒体が個別に循環される。すなわち、ベース部材４２は、温度調整手段として、流路６０や配管、チラーユニットなどによる熱媒体循環システムが構築されている。流動性熱媒体としては、例えば、ガルデンなどが挙げられるが、制御範囲の温度に適した液体を用いればよい。チラーユニットは、後述の制御部９０からの制御信号を受けることで、流路６０、６１、６２にそれぞれ流す流動性熱媒体の温度や流量を制御可能とされている。制御部９０は、チラーユニットから流す流動性熱媒体の温度や流量を制御することにより、容器本体２１、載置台３０、シャワープレート４１の温度を制御可能とされている。

本実施形態に係る基板処理装置１０は、それぞれに設定された温度の流動性熱媒体が個別にチラーユニットから流路６０、６１、６２に循環されることが可能とされている。また、基板処理装置１０は、ヒータ５０で加熱することによってシャワープレート４１の制御が可能とされている。これにより、基板処理装置１０は、容器本体２１、載置台３０、シャワープレート４１、ベース部材４２の温度を個別に制御可能とされている。また、図示しないが、シャワープレート４１とベース部材４２の接続面はそれぞれ独立した温度制御を可能にするための断熱構造となっている。具体的には電気的な接続を維持しながら、接触面積を最小化して界面の熱伝達を抑制している。

上記構成の基板処理装置１０は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。制御部９０は、例えば、コンピュータであり、基板処理装置１０の各部を制御する。例えば、制御部９０には、ＣＰＵを備え基板処理装置１０の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。

ユーザインターフェース９２は、工程管理者が基板処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置１０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部９３には、基板処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や、基板処理の処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、基板処理装置１０での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、または、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用したりすることも可能である。

［動作の流れ］
次に、基板処理装置１０の具体的な動作の流れについて説明する。最初に、基板処理装置１０が絶縁膜エッチングを行う場合の動作の流れを説明する。図４は、絶縁膜エッチングの処理条件の一例を説明する図である。

基板処理装置１０は、絶縁膜エッチングの処理対象とされた基板Ｓが載置台３０に載置される。

制御部９０は、真空排気手段を動作させて、処理容器２０内を真空排気して処理容器２０内を所望の真空度に維持する。また、制御部９０は、チラーユニットからそれぞれ所定の温度の流動性熱媒体を個別に流路６０、６１、６２に循環させて、容器本体２１、載置台３０、ベース部材４２の温度をそれぞれ所定の温度に制御する。また、制御部９０は、ヒータ電源５３から所定の電力を供給してシャワープレート４１の温度を所定の温度に制御する。例えば、図４に示すように、容器本体２１を１１０℃に制御し、載置台３０を２５℃に制御し、ベース部材４２を１１０℃に制御し、シャワープレート４１を１５０℃に制御する。

そして、制御部９０は、ガス供給部を制御してシャワーヘッド４０からフルオロカーボンを含んだ処理ガスを噴出させ、高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化することによって、エッチング処理を行う。例えば、図４に示すように、処理ガスとして、ＣＨＦ３／ＣＦ４／Ａｒをシャワーヘッド４０から噴出させて、下層膜との選択比を要する絶縁膜エッチングを行う。なお、Ａｒは、処理ガスに添加しなくてもよい。

ここで、一般的に、下層膜との選択比を要する絶縁膜エッチングでは、下層膜のエッチングを抑制するため、ＣＦ系ポリマーを生成するフルオロカーボンガスを用いたプラズマ処理を行う。これらのＣＦ系ポリマーの一部は、プラズマ処理中にシャワーヘッド４０のシャワープレート４１の表面に生成物として堆積する。従来、基板処理装置１０では、連続処理を続けるとシャワープレート４１の表面に堆積した生成物が剥がれ落ちるなどして基板Ｓに落下し、製品不良を引き起こすため、所定の処理枚数に達した時点で、堆積した生成物を除去するためにメンテナンスを行う。例えば、基板処理装置１０では、上蓋２２を外して処理容器２０内を大気解放し、シャワープレート４１の交換、洗浄などのメンテナンスを行う。

ところで、フルオロカーボンガスを用いたプラズマで生成されるＣＦ系ポリマーは、低温では容易に壁面に付着するが、高温では壁面に付着しなくなることが経験的に知られている。また、壁面を高温に保つことで下地膜との選択比が向上することが知られている。すなわち、下地膜に対して所望の選択比を得る場合、壁面の温度により投入するフルオロカーボンガス量を調整する必要がある。具体的には、壁面が低温であればフルオロカーボンガスを多く、高温であればフルオロカーボンガスを少なくすることで、要求されるエッチング性能を満足させることができる。当然、フルオロカーボンガスの投入量が少ないほど、シャワープレート４１などに堆積する生成物も少なくなるため、下地膜との選択比を要する絶縁膜エッチングでは１００℃以上の高温で処理される。

そこで、基板処理装置１０では、絶縁膜エッチングの場合、シャワープレート４１を１５０℃に制御する。これにより、フルオロカーボンガスの投入量を必要最小限に抑えてシャワープレート４１の表面にＣＦ系ポリマーが堆積することを抑制できる。基板処理装置１０は、このようにＣＦ系ポリマーの堆積が抑制されることにより、メンテナンスの周期を長くすることができる。

ところで、シャワープレート４１の表面にＣＦ系ポリマーの堆積を抑制しようとする場合、シャワーヘッド４０を全体的に高温に制御することが考えられる。例えば、シャワーヘッド４０を全体的に１５０℃に制御することが考えられる。

しかし、シャワーヘッド４０を全体的に高温に制御した場合、シャワーヘッド４０全体が高温となって膨張する。ここで、基板処理装置１０は、基板Ｓのサイズに対応して大型化されており、シャワーヘッド４０も大型化されている。このため、シャワーヘッド４０全体が高温となって膨張すると、膨張によるサイズの変化も大きくなっている。例えば、ベース部材４２が数ミリから数十ミリ膨張する。このようにシャワーヘッド４０全体が膨張した場合、基板処理装置１０には、不具合が発生する場合がある。例えば、シャワーヘッド４０を保持する保持部材４７のシールにズレが発生し、気密性を維持できなくなる場合がある。

そこで、本実施形態では、ベース部材４２の温度をシャワープレート４１の温度よりも低い１１０℃に制御している。これにより、ベース部材４２の熱膨張を抑制できるため、保持部材４７のシールなどで気密性を維持できなくなることを抑制できる。

次に、基板処理装置１０がメタル層エッチングを行う場合の動作の流れを説明する。図５は、メタル層エッチングの処理条件の一例を説明する図である。

基板処理装置１０は、メタル層エッチングの処理対象とされた基板Ｓが載置台３０に載置される。

制御部９０は、真空排気手段を動作させて、処理容器２０内を真空排気して処理容器２０内を所望の真空度に維持する。また、制御部９０は、チラーユニットからそれぞれ所定の温度の流動性熱媒体を個別に流路６０、６１、６２に循環させて、容器本体２１、載置台３０、ベース部材４２の温度をそれぞれ所定の温度に制御する。また、制御部９０は、ヒータ電源５３から所定の電力を供給してシャワープレート４１の温度を所定の温度に制御する。例えば、図５に示すように、容器本体２１を８０℃に制御し、載置台３０を２５℃に制御し、ベース部材４２を４０℃に制御し、シャワープレート４１を８０℃に制御する。

そして、制御部９０は、ガス供給部を制御してシャワーヘッド４０から塩素を含んだ処理ガスを噴出させ、高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化することによって、エッチング処理を行う。例えば、図５に示すように、処理ガスとして、Ｃｌ２／Ａｒをシャワーヘッド４０から噴出させて、メタル層エッチングを行う。なお、Ａｒは、処理ガスに添加しなくてもよい。

ここで、一般的に、メタル層エッチングでは、塩化アルミなどの生成物が生成され、シャワーヘッド４０のシャワープレート４１の表面に生成物が堆積する。従来、基板処理装置１０では、堆積した生成物の除去や、消耗した部品を交換するため、定期的にメンテナンスを行う。例えば、基板処理装置１０では、上蓋２２を外して処理容器２０内を大気解放し、シャワープレート４１の交換などのメンテナンスを行う。

ところで、塩化アルミは、エッチング処理を行う圧力領域において蒸気圧曲線から６０℃前後で気体となる。

そこで、本実施形態では、シャワープレート４１を８０℃に制御している。これにより、シャワープレート４１の表面に塩化アルミが堆積することを抑制できる。基板処理装置１０は、このように塩化アルミの堆積が抑制されることにより、メンテナンスの周期を長くすることができる。

ところで、塩化アルミの堆積を抑制しようとする場合、塩化アルミが生じないようシャワーヘッド４０を全体的に高温に制御することが考えられる。例えば、ベース部材４２を含んだシャワーヘッド４０を全体的に、８０℃に制御することが考えられる。

ここで、基板処理装置１０では、塩素などのハロゲン系ガスに対して耐食性を向上させるため、処理容器２０内に配置される部材にアルマイト処理などの酸化処理が行われる。例えば、シャワーヘッド４０のシャワープレート４１やベース部材４２は、表面にアルマイト処理が施される。

基板処理装置１０は、シャワーヘッド４０を全体的に高温に制御した場合、アルマイト処理された表面にクラックが発生する。そして、処理ガスに含まれる塩素が、クラック内に侵入する。特に、シャワーヘッド４０を全体的に高温に制御した場合、ベース部材４２は、処理ガスが供給されるガス拡散空間４６と面する表面に発生したクラックに塩素が多く侵入する。

基板処理装置１０は、このような状態で、メンテナンスのため、上蓋２２を外して処理容器２０内を大気解放した場合、クラック内に侵入した塩素が大気中の水分と反応し塩酸になることで腐食が発生しやすくなる。例えば、ベース部材４２のガス拡散空間４６と面する表面に腐食が発生する。すなわち、基板処理装置１０は、処理ガスに塩素が含まれる場合、シャワーヘッド４０を全体的に高温にすると、ベース部材４２の腐食を誘発しやすくなる。シャワープレート４１も同様に塩酸による腐食が懸念されるが、大気解放後、速やかに洗浄することで塩酸による腐食を抑制できる。しかし、ベース部材４２は取り外しが困難なため、通常のメンテナンスでは十分に洗浄することができない。

そこで、本実施形態では、ベース部材４２の温度をシャワープレート４１の温度よりも低い４０℃に制御している。これにより、ベース部材４２のアルマイトクラックを抑制して、腐食の発生を抑制できる。

［効果］
このように、本実施形態に係る基板処理装置１０は、基板Ｓが載置される載置台３０に対向して処理容器２０内に配置され、処理ガスを噴出するシャワーヘッド４０を有する。シャワーヘッド４０は、載置台３０に対向して配置され、処理容器２０内に処理ガスを噴出する複数のガス孔４３が形成され、ヒータ５０が設けられたシャワープレート４１と、シャワープレート４１の載置台３０と対向する対向面の裏面側に接合され、処理ガスを複数のガス孔４３に供給するための空間を構成する凹部が形成され、流路６０が設けられたベース部材４２と、を有する。これにより、基板処理装置１０は、シャワープレート４１とベース部材４２とを別々に温度制御できる。

また、本実施形態に係る基板処理装置１０では、ヒータ５０は、導電性の外装を有する給電端子５１により電力が供給されている。給電端子５１は、処理容器２０の壁面に設けられ、接地電位とされた上蓋２２に外装を接触し、ヒータ電源５３に接続されている。これにより、基板処理装置１０は、高周波電力により発生する高周波ノイズを導電性の外装で遮断でき、ヒータ５０への電力を安定して制御できる。

また、本実施形態に係る基板処理装置１０は、制御部９０を有する。制御部９０は、シャワープレート４１の温度が処理ガスにより生成される生成物の蒸発温度より高い第１の温度になるようにヒータ５０を制御する。また、制御部９０は、ベース部材４２の温度が第１の温度よりも低い第２の温度となるように熱媒体循環システムを制御する。これにより、基板処理装置１０は、フルオロカーボンを含んだ処理ガスにより基板Ｓの絶縁膜エッチングを行う場合、フルオロカーボンガスの投入量を最小化することでＣＦ系ポリマーの堆積を抑制でき、メンテナンスの周期を長くすることができる。また、基板処理装置１０は、ベース部材４２の熱膨張を抑制でき、ベース部材４２を保持する保持部材４７のシールなどで気密性を維持できる。また、基板処理装置１０は、塩素系を含んだ処理ガスにより基板Ｓのメタル層エッチングを行う場合、塩化アルミの堆積を抑制でき、メンテナンスの周期を長くすることができる。また、基板処理装置１０は、ベース部材４２の腐食を抑制できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る基板処理装置１０は、図１に示す第１実施形態に係る基板処理装置１０の構成と略同様であるため、説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係るシャワープレートの下面側を示した平面図である。図６に示すように、シャワープレート４１は、複数の分割プレート７０に分割されている。例えば、図６に示すシャワープレート４１は、６個の分割プレート７０に分割されており、６個の分割プレート７０を２×３に配置して構成されている。各分割プレート７０は、各々ヒータ５０を設けられている。なお、図６の例は、一例であり、シャワープレート４１を構成する分割プレート７０の枚数、配置は、これに限定されるものではない。

シャワープレート４１は、複数の分割プレート７０が複数のグループに分けられている。図６に示すシャワープレート４１は、６個の分割プレート７０が隣り合った２個ずつの３つのグループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃに分けられている。シャワープレート４１は、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃごとに、隣り合った分割プレート７０のヒータ５０の端子部５０ａ間が導電性の外装を有するコネクタ７２で接続されている。

上蓋２２の側壁には、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃごとに、分割プレート７０の位置に対応する位置に給電端子導入孔が形成され、給電端子導入孔に給電端子５１が設けられている。各分割プレート７０の上蓋２２の側壁側に位置する端子部５０ａは、コネクタ５２により給電端子５１と電気的に接続されている。

給電端子５１は、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃごとに、配線系統を分けて、ヒータ電源５３に電気的に接続されおり、ヒータ電源５３からの電力が供給される。ヒータ電源５３は、後述の制御部９０からの制御信号を受けることで、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃごとに、ヒータ５０へ供給する電力を制御可能とされている。制御部９０は、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃごとに、ヒータ５０へ供給する電力を制御することにより、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃごとに、ヒータ５０の温度を制御可能とされている。これにより、シャワープレート４１は、グループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃの分割プレート７０のエリアごとに、温度を個別に制御可能とされている。

制御部９０は、エッチング処理などの基板処理を行う際、シャワープレート４１のグループ７１ａ、７１ｂ、７１ｃの分割プレート７０のエリアごとに、温度を個別に制御する。例えば、中央のエリアの分割プレート７０は、周囲から熱が伝わり、高温になりやすい。また、周辺のエリアの分割プレート７０は、周囲から熱の伝わりが少なく、低温になりやすい。このため、制御部９０は、中央のエリアの分割プレート７０のヒータ５０の温度を低く、周辺のエリアの分割プレート７０のヒータ５０の温度を高く制御する。これにより、基板処理装置１０は、シャワープレート４１のエリアごとの温度差を小さくすることができる。

［効果］
このように、本実施形態に係る基板処理装置１０は、シャワープレート４１が、各々ヒータ５０が設けられた複数の分割プレート７０により構成されている。複数の分割プレート７０は、ヒータ５０間が導電性の外装を有するコネクタ７２で接続されている。これにより、基板処理装置１０は、複数の分割プレート７０を組み合わせることで、大きいサイズのシャワープレート４１を構成できる。

また、本実施形態に係る基板処理装置１０は、複数の分割プレート７０が、複数のグループに分けられ、グループごとにヒータへの供給電力を調整可能とされている。これにより、基板処理装置１０は、各グループの分割プレート７０のエリアごとに、温度を個別に制御できる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る基板処理装置１０は、図１に示す第１実施形態に係る基板処理装置１０の構成と略同様であるため、説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係るシャワーヘッドの構成を概略的に示す図である。第３実施形態に係るシャワーヘッド４０は、図１に示した第１実施形態および第２実施形態に係るシャワーヘッド４０と一部が同様の構成であるため、同一の部分については同一の符号を付して説明を省略し、主に異なる部分について説明する。

第３実施形態に係る基板処理装置１０は、シャワープレート４１が、ヒータプレート８０と、カバープレート８１とにより構成されている。

ヒータプレート８０は、ベース部材４２に面しており、複数のガス孔４３ａが穿孔されている。また、ヒータプレート８０は、ガス孔４３ａの間を通過するように、ヒータ５０が内部に埋設されている。

カバープレート８１は、ヒータプレート８０の載置台３０側に接合されており、ヒータプレート８０の各ガス孔４３ａに対応する位置に、それぞれガス孔４３ｂが穿孔されている。ガス孔４３ａおよびガス孔４３ｂは、連通しており、処理容器２０内に処理ガスを噴出するガス孔４３として機能する。

カバープレート８１は、ヒータプレート８０と同程度のサイズ、またはヒータプレート８０よりも大きいサイズとされており、ヒータプレート８０の載置台３０側の面を覆っている。これにより、エッチング処理などの基板処理を行った際に生成される生成物（所謂、デポ）は、カバープレート８１に主に堆積される。また、シャワープレート４１を構成する部品のうち、主にカバープレート８１が、プラズマによって消耗するなどのダメージを受ける。

基板処理装置１０では、堆積した生成物の除去や、消耗した部品を交換するため、定期的にメンテナンスを行う。例えば、第３実施形態に係る基板処理装置１０では、上蓋２２を外して処理容器２０内を大気解放し、シャワープレート４１を構成する部品のうち、カバープレート８１を交換する。

ヒータプレート８０は、ヒータ５０の配線等があるため、交換に手間がかかる上、ヒータ５０を内蔵しているためコストがかかる。このようにシャワーヘッド４０にカバープレート８１を設けることで、ヒータプレート８０は、生成物の堆積が抑制され、また、プラズマによる消耗も抑制される。これにより、基板処理装置１０は、ヒータプレート８０の交換の周期を延ばすことができるため、メンテナンスの手間とコストを低減させることができる。

［効果］
このように、本実施形態に係るシャワープレート４１は、ヒータ５０が設けられたヒータプレート８０と、ヒータプレート８０の載置台３０側に接合されたカバープレート８１とを有する。これにより、基板処理装置１０は、メンテナンスの手間とコストを低減させることができる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、上記の実施形態では、基板Ｓをガラス基板として、基板処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｓは、半導体ウエハなどであってもよい。その場合、シャワーヘッドや処理容器の断面の形状は、半導体ウエハの形状に合わせて円形としてもよい。

また、上記の実施形態では、基板処理として、プラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理は、成膜処理など、処理ガスによる生成物の蓄積がシャワーヘッド４０に発生する処理であれば何れであってもよい。

１０ 基板処理装置
２０ 処理容器
２１ 容器本体
２２ 上蓋
３０ 載置台
３１ 支持部
４０ シャワーヘッド
４１ シャワープレート
４２ ベース部材
４３ ガス孔
４６ ガス拡散空間
４７ 保持部材
５０ ヒータ
５０ａ 端子部
５１ 給電端子
５２ コネクタ
５３ ヒータ電源
６０ 流路
７０ 分割プレート
７２ コネクタ
８０ ヒータプレート
８１ カバープレート
９０ 制御部
Ｓ 基板

Claims (9)

1. 基板が載置される載置台に対向して処理容器内に配置され、処理ガスを噴出するシャワーヘッドを有する基板処理装置であって、
   前記シャワーヘッドは、
   前記載置台に対向して配置され、前記処理容器内に前記処理ガスを噴出する複数のガス孔が形成され、加熱手段が設けられたシャワープレートと、
   前記シャワープレートの前記載置台と対向する対向面の裏面側に接合され、前記処理ガスを前記複数のガス孔に供給するための空間が形成され、前記シャワープレートよりも低い温度に調整する温度調整手段が設けられたベース部材と、
   を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記加熱手段は、内部にヒータが埋設されたヒータプレートであり、
   前記シャワープレートは、少なくとも前記ヒータプレートにより構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記ヒータは、導電性の外装を有する給電端子により電力が供給され、
   前記給電端子は、前記処理容器の壁面に設けられ、接地電位とされた部材に外装が接触し、電力供給部に接続された
   ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記温度調整手段は、前記ベース部材の内部に形成された流路に流動性熱媒体を循環させる熱媒体循環システムである
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の基板処理装置。
5. 前記シャワープレートは、各々前記加熱手段が設けられた複数の分割プレートにより構成され、前記複数の分割プレートのヒータ間が導電性の外装を有するコネクタで接続されている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の基板処理装置。
6. 前記複数の分割プレートは、複数のグループに分けられ、グループごとにヒータへの供給電力を調整可能とされた
   ことを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
7. 前記シャワープレートの温度が前記処理ガスにより生成される生成物の蒸発温度より高い第１の温度になるように前記加熱手段を制御すると共に、前記ベース部材の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度となるように前記温度調整手段を制御する制御部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の基板処理装置。
8. 前記シャワープレートは、
   さらに、前記ヒータプレートの前記載置台側に接合されたカバープレート
   を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の基板処理装置。
9. 基板が載置される載置台に対向して配置され、処理容器内に処理ガスを噴出する複数のガス孔が形成され、加熱手段が設けられたシャワープレートと、シャワープレートの前記載置台と対向する対向面の裏面側に接合され、前記処理ガスを前記複数のガス孔に供給するための空間が形成され、温度調整手段が設けられたベース部材と、を有するシャワーヘッドから、前記基板に対して前記処理ガスを噴出して基板処理を行う際に、前記シャワープレートの温度が前記処理ガスにより生成される生成物の蒸発温度より高い第１の温度になるように前記加熱手段を制御し、
   前記ベース部材の温度が第１の温度よりも低い第２の温度となるように前記温度調整手段を制御する
   ことを特徴とする温度制御方法。

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