JP2004063663A - 半導体製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセスチャンバの温度上昇を抑制し、処理品質の安定、長時間に亘る被処理基板への連続処理を可能とし、スループットの向上を図るものである。
【解決手段】プロセスチャンバ４の周囲にプラズマ発生コイル６が設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールド８が設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備する。
【選択図】 図１
【解決手段】プロセスチャンバ４の周囲にプラズマ発生コイル６が設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールド８が設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ発生源を有し、プラズマを発生させ、シリコンウェーハ等の被処理基板にＣＶＤ処理による薄膜の生成、エッチング、アッシングを行う半導体製造装置に関するものであり、特にプラズマ発生源として誘導結合型プラズマ発生源を有する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ発生源として誘導結合型プラズマ発生源を有する従来の半導体製造装置を図３により説明する。
【０００３】
図３は、半導体製造装置の一例として枚葉式アッシング装置を示している。
【０００４】
気密な処理室１内に基板載置台２が設けられ、該基板載置台２に被処理基板（以下ウェーハ３）が載置される。前記処理室１の天井部には石英製のプロセスチャンバ４が同心に且つ気密に設けられ、該プロセスチャンバ４は筒状であり、上端は蓋５により気密に閉塞される。
【０００５】
前記プロセスチャンバ４の周囲にはプラズマ発生コイル６が同心に設けられ、該プラズマ発生コイル６には図示しないプラズマ発生用の高周波電源が接続されている。又、前記プラズマ発生コイル６は断面が中空の管であり、該プラズマ発生コイル６内には冷却源（図示せず）より供給される冷却水が流通する。
【０００６】
前記プラズマ発生コイル６の周囲は円筒状のソースシールド８によって覆われている。尚、前記処理室１には図示していないが、ゲート弁により開閉されるウェーハ搬入出口が設けられ、該ウェーハ搬入出口を介して前記ウェーハ３が搬入、搬出される。
【０００７】
前記蓋５にはＯ２ 等の反応ガスを供給する反応ガス導入管７が連通され、前記処理室１には真空ポンプ等を具備する排気装置（図示せず）に接続される排気管９が連通している。
【０００８】
前記プロセスチャンバ４に前記反応ガス導入管７より反応ガスが導入され、前記プラズマ発生コイル６に高周波電力が印加され、前記プロセスチャンバ４内部にプラズマ１１が発生される。該プラズマ１１により前記ウェーハ３の表面に塗布されたレジストが除去される。処理後の排気ガスは前記排気管９より排出される。前記プラズマ発生コイル６は冷却水が流通されることで冷却されている。
【０００９】
前記プロセスチャンバ４は前記プラズマ１１が発する熱により加熱される。加熱状態が長時間継続した場合、即ち前記ウェーハ３の処理が長時間に亘る場合、前記プロセスチャンバ４は５００℃以上の高温となる場合がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、誘導結合型プラズマ発生源を有する半導体製造装置に於いて、長時間の処理が継続して行われると、プロセスチャンバ４の温度が５００℃を越える可能性がある。石英製の該プロセスチャンバ４は、５００℃を境に特性が変化することが分っており、該プロセスチャンバ４の温度が５００℃を越え該プロセスチャンバ４の特性が変化すると、プラズマの発生状態も変化する。同じロット内でプロセスチャンバ４の特性の変化が生じると、アッシングレート、アッシングの均一性が変化し、同一製品の製造が困難となる。従来、長い処理時間でプロセスチャンバ４の温度が５００℃を越えてしまう場合には、基板処理のロット間のアッシングレートやアッシングの均一性を維持する為、定期的にプロセスチャンバ４の冷却期間を設けなければならなかった。この為、半導体製造装置の非稼働時間が増大し、スループットが向上しないという問題があった。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、プロセスチャンバの温度上昇を抑制し、長時間に亘る被処理基板への連続処理を可能とし、処理品質の安定、スループットの向上を図るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プロセスチャンバの周囲にプラズマ発生コイルが設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールドが設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備する半導体製造装置に係るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１に於いて第１の実施の形態について説明する。尚、図１中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
ソースシールド８を密閉構造とし、該ソースシールド８の下端部所要位置に所要数の外気取入れ口１２を穿設し、前記ソースシールド８の上端には排気ダクト１３を連通する。該排気ダクト１３は図示しない用役に連通している。
【００１６】
前記排気ダクト１３には前記外気取入れ口１２側（上流側）からラジエタ１４、ブロア１５が設けられている。
【００１７】
プラズマ発生コイル６に高周波電力が供給され、プロセスチャンバ４内にプラズマ１１が発生される。前記プラズマ発生コイル６には冷却水が流通され、該プラズマ発生コイル６が冷却される。又、前記ブロア１５が駆動され、前記ソースシールド８内部が吸引される。前記外気取入れ口１２より外気が前記ソースシールド８内に取込まれ、外気は前記ソースシールド８内部を上昇して上端より前記排気ダクト１３に排出される。該排気ダクト１３を流通する空気は、前記ラジエタ１４により冷却され、前記ブロア１５により用役に送出される。前記排気ダクト１３より排出される空気は、前記ラジエタ１４で用役のダクト等傷めない様に冷却される。
【００１８】
前記ソースシールド８内を流通する空気により前記プロセスチャンバ４が冷却され、長時間処理が連続した場合も、該プロセスチャンバ４の温度上昇が５００℃を越えない様に抑制される。
【００１９】
而して、該プロセスチャンバ４が５００℃を越えない様に冷却されるので、長時間ウェーハ３の処理を連続した場合も、アッシングレート、アッシングの均一性等の処理品質が保たれる。
【００２０】
図２により、第２の実施の形態について説明する。
【００２１】
図２中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。第２の実施の形態ではプラズマ発生源の発熱量が大きい場合を示している。
【００２２】
前記プロセスチャンバ４と同心に冷却管１７を設ける。該冷却管１７は絶縁性を有し、熱伝導性の高い材質、例えばアルミニウムと同等の熱伝導性を有するＡｌＮによって製作される。該冷却管１７の外周面に前記プラズマ発生コイル６を固着する。該プラズマ発生コイル６には図示しない冷却源が連通される。尚、前記プラズマ発生コイル６は前記冷却管１７の内周面に固着してもよい。
【００２３】
前記ソースシールド８は前記冷却管１７と共に前記プラズマ発生コイル６を収納する。前記ソースシールド８の内周面にはリング状の邪魔板１８が軸心方向に所要間隔で固着されている。
【００２４】
前記排気ダクト１３から分岐した環流ダクト１９が前記外気取入れ口１２の１つに接続され、他の外気取入れ口１２には外気取入れ管２１が接続され、該外気取入れ管２１には逆止弁２２が設けられている。
【００２５】
前記プラズマ発生コイル６に高周波電力が供給され、前記プラズマ１１が発生され、前記ウェーハ３の処理が行われる。
【００２６】
前記プラズマ発生コイル６には冷却水が流通され、前記ブロア１５が駆動され、前記ソースシールド８内が吸引される。前記外気取入れ口１２より外気が取込れ、前記ソースシールド８内のプロセスチャンバ４と冷却管１７間、及び該冷却管１７と前記ソースシールド８間を上昇して、前記排気ダクト１３に排出される。該排気ダクト１３を流通する過程で、空気は前記ラジエタ１４で所要温度迄冷却される。冷却空気の一部は用役に送出され、残りは前記環流ダクト１９により前記ソースシールド８内に戻される。冷却空気の一部が用役に送出されることで、用役側の負担が減少する。
【００２７】
又、空気の一部が用役に送出されることで、不足となった冷却空気は前記外気取入れ管２１から吸引される。尚、前記逆止弁２２は冷却空気の不足分だけ取込まれ、前記ソースシールド８内の熱せられた空気が直接外部に排出されない様にする。
【００２８】
前記プロセスチャンバ４に蓄積された熱は、熱輻射により前記冷却管１７に受熱され、該冷却管１７によって冷却され、更に該冷却管１７は前記プラズマ発生コイル６によって冷却される。又、前記プロセスチャンバ４、前記冷却管１７は前記ソースシールド８内を上昇する冷却空気によっても冷却される。又、前記邪魔板１８は前記ソースシールド８を上昇する冷却空気に対して前記邪魔板１８の下流側に渦を発生させ、冷却空気の流れを攪拌する。冷却空気の攪拌によって、冷却空気と前記プロセスチャンバ４、冷却管１７、プラズマ発生コイル６間の熱伝達率が向上する。
【００２９】
尚、前記冷却管１７は熱バッファとしても機能し、前記プロセスチャンバ４の急激な変化を抑制する。例えば、前記プラズマ１１が消滅し、発熱源が消失した場合の前記プロセスチャンバ４の急激な温度低下を防止し、該プロセスチャンバ４に過大な熱応力が発生することを防止する。
【００３０】
尚、前記邪魔板１８は流通する空気の攪拌作用があればよく、棒状のものを多数植設してもよい。又、前記冷却管１７側に設けてもよい。又、該冷却管１７、前記邪魔板１８のいずれか一方のみを設けてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、プロセスチャンバの周囲にプラズマ発生コイルが設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールドが設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備するので、プロセスチャンバが冷却され、長時間ウェーハの処理を連続した場合も、アッシングレート、アッシングの均一性等の処理品質が保たれ、更にプロセスチャンバを冷却する為に半導体製造装置を休止させる必要がなくなり、スループットが向上する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図３】従来例の概略図である。
【符号の説明】
１ 処理室
２ 基板載置台
３ ウェーハ
４ プロセスチャンバ
６ プラズマ発生コイル
８ ソースシールド
１３ 排気ダクト
１４ ラジエタ
１５ ブロア
１７ 冷却管
１８ 邪魔板
１９ 環流ダクト
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ発生源を有し、プラズマを発生させ、シリコンウェーハ等の被処理基板にＣＶＤ処理による薄膜の生成、エッチング、アッシングを行う半導体製造装置に関するものであり、特にプラズマ発生源として誘導結合型プラズマ発生源を有する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ発生源として誘導結合型プラズマ発生源を有する従来の半導体製造装置を図３により説明する。
【０００３】
図３は、半導体製造装置の一例として枚葉式アッシング装置を示している。
【０００４】
気密な処理室１内に基板載置台２が設けられ、該基板載置台２に被処理基板（以下ウェーハ３）が載置される。前記処理室１の天井部には石英製のプロセスチャンバ４が同心に且つ気密に設けられ、該プロセスチャンバ４は筒状であり、上端は蓋５により気密に閉塞される。
【０００５】
前記プロセスチャンバ４の周囲にはプラズマ発生コイル６が同心に設けられ、該プラズマ発生コイル６には図示しないプラズマ発生用の高周波電源が接続されている。又、前記プラズマ発生コイル６は断面が中空の管であり、該プラズマ発生コイル６内には冷却源（図示せず）より供給される冷却水が流通する。
【０００６】
前記プラズマ発生コイル６の周囲は円筒状のソースシールド８によって覆われている。尚、前記処理室１には図示していないが、ゲート弁により開閉されるウェーハ搬入出口が設けられ、該ウェーハ搬入出口を介して前記ウェーハ３が搬入、搬出される。
【０００７】
前記蓋５にはＯ２ 等の反応ガスを供給する反応ガス導入管７が連通され、前記処理室１には真空ポンプ等を具備する排気装置（図示せず）に接続される排気管９が連通している。
【０００８】
前記プロセスチャンバ４に前記反応ガス導入管７より反応ガスが導入され、前記プラズマ発生コイル６に高周波電力が印加され、前記プロセスチャンバ４内部にプラズマ１１が発生される。該プラズマ１１により前記ウェーハ３の表面に塗布されたレジストが除去される。処理後の排気ガスは前記排気管９より排出される。前記プラズマ発生コイル６は冷却水が流通されることで冷却されている。
【０００９】
前記プロセスチャンバ４は前記プラズマ１１が発する熱により加熱される。加熱状態が長時間継続した場合、即ち前記ウェーハ３の処理が長時間に亘る場合、前記プロセスチャンバ４は５００℃以上の高温となる場合がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、誘導結合型プラズマ発生源を有する半導体製造装置に於いて、長時間の処理が継続して行われると、プロセスチャンバ４の温度が５００℃を越える可能性がある。石英製の該プロセスチャンバ４は、５００℃を境に特性が変化することが分っており、該プロセスチャンバ４の温度が５００℃を越え該プロセスチャンバ４の特性が変化すると、プラズマの発生状態も変化する。同じロット内でプロセスチャンバ４の特性の変化が生じると、アッシングレート、アッシングの均一性が変化し、同一製品の製造が困難となる。従来、長い処理時間でプロセスチャンバ４の温度が５００℃を越えてしまう場合には、基板処理のロット間のアッシングレートやアッシングの均一性を維持する為、定期的にプロセスチャンバ４の冷却期間を設けなければならなかった。この為、半導体製造装置の非稼働時間が増大し、スループットが向上しないという問題があった。
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、プロセスチャンバの温度上昇を抑制し、長時間に亘る被処理基板への連続処理を可能とし、処理品質の安定、スループットの向上を図るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プロセスチャンバの周囲にプラズマ発生コイルが設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールドが設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備する半導体製造装置に係るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１に於いて第１の実施の形態について説明する。尚、図１中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
ソースシールド８を密閉構造とし、該ソースシールド８の下端部所要位置に所要数の外気取入れ口１２を穿設し、前記ソースシールド８の上端には排気ダクト１３を連通する。該排気ダクト１３は図示しない用役に連通している。
【００１６】
前記排気ダクト１３には前記外気取入れ口１２側（上流側）からラジエタ１４、ブロア１５が設けられている。
【００１７】
プラズマ発生コイル６に高周波電力が供給され、プロセスチャンバ４内にプラズマ１１が発生される。前記プラズマ発生コイル６には冷却水が流通され、該プラズマ発生コイル６が冷却される。又、前記ブロア１５が駆動され、前記ソースシールド８内部が吸引される。前記外気取入れ口１２より外気が前記ソースシールド８内に取込まれ、外気は前記ソースシールド８内部を上昇して上端より前記排気ダクト１３に排出される。該排気ダクト１３を流通する空気は、前記ラジエタ１４により冷却され、前記ブロア１５により用役に送出される。前記排気ダクト１３より排出される空気は、前記ラジエタ１４で用役のダクト等傷めない様に冷却される。
【００１８】
前記ソースシールド８内を流通する空気により前記プロセスチャンバ４が冷却され、長時間処理が連続した場合も、該プロセスチャンバ４の温度上昇が５００℃を越えない様に抑制される。
【００１９】
而して、該プロセスチャンバ４が５００℃を越えない様に冷却されるので、長時間ウェーハ３の処理を連続した場合も、アッシングレート、アッシングの均一性等の処理品質が保たれる。
【００２０】
図２により、第２の実施の形態について説明する。
【００２１】
図２中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。第２の実施の形態ではプラズマ発生源の発熱量が大きい場合を示している。
【００２２】
前記プロセスチャンバ４と同心に冷却管１７を設ける。該冷却管１７は絶縁性を有し、熱伝導性の高い材質、例えばアルミニウムと同等の熱伝導性を有するＡｌＮによって製作される。該冷却管１７の外周面に前記プラズマ発生コイル６を固着する。該プラズマ発生コイル６には図示しない冷却源が連通される。尚、前記プラズマ発生コイル６は前記冷却管１７の内周面に固着してもよい。
【００２３】
前記ソースシールド８は前記冷却管１７と共に前記プラズマ発生コイル６を収納する。前記ソースシールド８の内周面にはリング状の邪魔板１８が軸心方向に所要間隔で固着されている。
【００２４】
前記排気ダクト１３から分岐した環流ダクト１９が前記外気取入れ口１２の１つに接続され、他の外気取入れ口１２には外気取入れ管２１が接続され、該外気取入れ管２１には逆止弁２２が設けられている。
【００２５】
前記プラズマ発生コイル６に高周波電力が供給され、前記プラズマ１１が発生され、前記ウェーハ３の処理が行われる。
【００２６】
前記プラズマ発生コイル６には冷却水が流通され、前記ブロア１５が駆動され、前記ソースシールド８内が吸引される。前記外気取入れ口１２より外気が取込れ、前記ソースシールド８内のプロセスチャンバ４と冷却管１７間、及び該冷却管１７と前記ソースシールド８間を上昇して、前記排気ダクト１３に排出される。該排気ダクト１３を流通する過程で、空気は前記ラジエタ１４で所要温度迄冷却される。冷却空気の一部は用役に送出され、残りは前記環流ダクト１９により前記ソースシールド８内に戻される。冷却空気の一部が用役に送出されることで、用役側の負担が減少する。
【００２７】
又、空気の一部が用役に送出されることで、不足となった冷却空気は前記外気取入れ管２１から吸引される。尚、前記逆止弁２２は冷却空気の不足分だけ取込まれ、前記ソースシールド８内の熱せられた空気が直接外部に排出されない様にする。
【００２８】
前記プロセスチャンバ４に蓄積された熱は、熱輻射により前記冷却管１７に受熱され、該冷却管１７によって冷却され、更に該冷却管１７は前記プラズマ発生コイル６によって冷却される。又、前記プロセスチャンバ４、前記冷却管１７は前記ソースシールド８内を上昇する冷却空気によっても冷却される。又、前記邪魔板１８は前記ソースシールド８を上昇する冷却空気に対して前記邪魔板１８の下流側に渦を発生させ、冷却空気の流れを攪拌する。冷却空気の攪拌によって、冷却空気と前記プロセスチャンバ４、冷却管１７、プラズマ発生コイル６間の熱伝達率が向上する。
【００２９】
尚、前記冷却管１７は熱バッファとしても機能し、前記プロセスチャンバ４の急激な変化を抑制する。例えば、前記プラズマ１１が消滅し、発熱源が消失した場合の前記プロセスチャンバ４の急激な温度低下を防止し、該プロセスチャンバ４に過大な熱応力が発生することを防止する。
【００３０】
尚、前記邪魔板１８は流通する空気の攪拌作用があればよく、棒状のものを多数植設してもよい。又、前記冷却管１７側に設けてもよい。又、該冷却管１７、前記邪魔板１８のいずれか一方のみを設けてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、プロセスチャンバの周囲にプラズマ発生コイルが設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールドが設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備するので、プロセスチャンバが冷却され、長時間ウェーハの処理を連続した場合も、アッシングレート、アッシングの均一性等の処理品質が保たれ、更にプロセスチャンバを冷却する為に半導体製造装置を休止させる必要がなくなり、スループットが向上する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図３】従来例の概略図である。
【符号の説明】
１ 処理室
２ 基板載置台
３ ウェーハ
４ プロセスチャンバ
６ プラズマ発生コイル
８ ソースシールド
１３ 排気ダクト
１４ ラジエタ
１５ ブロア
１７ 冷却管
１８ 邪魔板
１９ 環流ダクト
Claims (1)
- プロセスチャンバの周囲にプラズマ発生コイルが設けられ、該プラズマ発生コイルの周囲を覆う様にソースシールドが設けられ、前記プラズマ発生コイルには冷却水が流通され、前記ソースシールド内部を外気が流通する様にしたプラズマ発生源を具備することを特徴とする半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002218294A JP2004063663A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002218294A JP2004063663A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004063663A true JP2004063663A (ja) | 2004-02-26 |
Family
ID=31939531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002218294A Pending JP2004063663A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | 半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004063663A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7318879B2 (en) | 2004-11-12 | 2008-01-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus to manufacture semiconductor |
| JP2010283331A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-12-16 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JP2011511471A (ja) * | 2008-02-13 | 2011-04-07 | ユージン テクノロジー カンパニー リミテッド | プラズマ処理装置及び方法 |
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| JP7343226B2 (ja) | 2021-12-29 | 2023-09-12 | ピーエスケー インコーポレイテッド | プラズマ発生ユニット及びこれを含む基板処理装置 |
-
2002
- 2002-07-26 JP JP2002218294A patent/JP2004063663A/ja active Pending
Cited By (7)
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