JP2004165640A - Single-wafer processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に所定の処理を施す枚葉式の処理装置に関する。 The present invention relates to a single-wafer processing apparatus that performs a predetermined process on an object to be processed such as a semiconductor wafer.
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスを、改質処理の場合にはオゾンガス等を、結晶化処理の場合にはN2 ガス等の不活性ガスやO2 ガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。
例えば半導体ウエハに対して1枚毎に熱処理を施す枚葉式の処理装置を例にとれば(特許文献1参照)、真空引き可能になされた処理容器内に、薄い載置台を設置し、この上面に半導体ウエハを載置した状態で下方より加熱ランプで加熱しつつ所定の処理ガスを流し、ウエハに各種の熱処理を施すようになっている。
Generally, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various processes such as a film forming process, an etching process, a heat treatment, a reforming process, and a crystallization process are repeatedly performed on an object to be processed such as a semiconductor wafer to obtain a desired integrated circuit. Is formed. When performing various kinds of processing as described above, a processing gas required in accordance with the type of the processing, for example, a film forming gas in the case of a film forming process, an ozone gas or the like in the case of a reforming process, In the case of the crystallization treatment, an inert gas such as N 2 gas or an O 2 gas is introduced into the processing vessel.
For example, in the case of a single-wafer processing apparatus in which heat treatment is performed on semiconductor wafers one by one (see Patent Literature 1), a thin mounting table is installed in a vacuum-treated processing container. While a semiconductor wafer is mounted on the upper surface, a predetermined processing gas is flowed while heating the semiconductor wafer from below with a heating lamp, and various heat treatments are performed on the wafer.
ところで、この載置台には、周知のように処理容器内へ搬入されてきたウエハを載置台上に移載するために上下方向へ出没可能になされた押し上げピンが設けられており、これを昇降させることにより、ウエハを載置台上に載置したり、或いは逆に、載置台上のウエハを上方へ突き上げたりできるようになっている。そして、載置台上のウエハは、その周縁部をリング状のクランプ部材で載置台側に押し付けて固定され、処理中にこのウエハが位置ずれしないようにしている。 By the way, the mounting table is provided with a push-up pin which can be moved up and down in order to transfer the wafer carried into the processing container onto the mounting table, as is well known. By doing so, the wafer can be mounted on the mounting table, or conversely, the wafer on the mounting table can be pushed upward. The wafer on the mounting table is fixed by pressing its peripheral edge against the mounting table with a ring-shaped clamp member so that the wafer does not shift during processing.
この点について、図21及び図22を参照して詳しく説明する。
図21は一般的な枚葉式の処理装置を示す構成図、図22は載置台の部分を中心として示す平面図である。図21に示すように、例えば真空引き可能になされた処理容器2内には、半導体ウエハWを載置する載置台4が設けられると共に、この対向側にはシャワーヘッド部6が設けられて所定の処理ガスを供給する。また、載置台4の下方であって、処理容器2の底部側には透過窓10を介して加熱手段として加熱ランプ8が設けられて、上記ウエハWを加熱するようになっている。
This point will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 21 is a configuration diagram showing a general single-wafer processing apparatus, and FIG. 22 is a plan view mainly showing a mounting table. As shown in FIG. 21, for example, a mounting table 4 on which a semiconductor wafer W is mounted is provided in a
また、上記載置台4の直下には、アクチュエータ(図示せず)により一体的に昇降可能になされた複数、例えば3本のリフトピン12(図示例では2本のみ記す)が設けられ、このリフトピン12の先端が載置台4に設けたピン孔14に挿通されてウエハWを持ち上げたり、持ち下げたりできるようになっている。
そして、このリフトピン12と一体的に、載置台4の外側に位置させてロッド部材16が設けられる。このロッド部材16は、石英製の弾発部材収容筒18内に収容されたバネの如き弾発部材により上下方向へ出没可能になされている。そして、このロッド部材16の上端部に例えば金属汚染の少ない、しかも熱伸縮も少ない窒化アルミ(AlN)等のセラミックよりなる円形リング状のクランプ部材20が取り付けられており、このクランプ部材20の内側周縁部が上記ウエハWの周縁部の上面と当接してこのウエハWを載置台4側に押圧固定するようになっている。
Immediately below the mounting table 4, a plurality of, for example, three lift pins 12 (only two are illustrated in the illustrated example) which can be moved up and down integrally by an actuator (not shown) are provided. Is inserted into a
A
そして、上記載置台4の下方の側部には、その内壁面が反射面になされた円筒体状の反射部材22が処理容器2の底部より起立させて設けられており、側方に発散する加熱ランプ8からの照射光を載置台4の裏面側に向けて反射するようになっている。そして、この反射部材22の上端部には、上記ロッド部材16やリフタピン12等の昇降移動を許容するための切り込み部24が部分的に形成されている。
また、上記反射部材22の外側には、円筒体状の支柱26が起立させて設けられており、この支柱26の上端部には、補助リング28を介して同じく円形リング状に成形されたアタッチメント部材30(図22参照)が設けられている。そして、このアタッチメント部材30の内周面に、中心方向へ突出した複数の、図示例では4つの支持突起30Aが設けられており、この支持突起30Aに、前記載置台4の周縁部の裏面を当接させて、これを支持するようになっている。また、このアタッチメント部材30には、上記ロッド部材16や弾発部材収容筒18を挿通するための挿通孔32が形成されている。また、載置台4の外周端部には、載置台4の内部に向けて温度測定穴(図示せず)が設けられており、この温度測定穴に熱電対や光ファイバのロッドを挿入して載置台4の中心部や周辺部の温度を検出して温度制御を行うようになっている。
A cylindrical reflecting
A
ところで、半導体集積回路の微細化、薄膜化及び集積化が更に進むに従って、処理の面内均一性を更に向上させることが要求されるに至っており、例えば成膜処理を例にとれば、膜厚の面内均一性を一層向上させることが求められている。
しかしながら、従来の装置例にあっては、載置台4の周縁部より相当内側に、リフトピン12を挿通するためのピン孔14が形成されているために、この部分における温度分布に悪影響を与える、といった問題があった。すなわち、載置台4は、例えば窒化アルミニウムよりなり、その裏面は略黒色になされていることから、加熱ランプ8からの照射光を効率的に吸収できるのに対して、直径が10mm程度の上記ピン孔14の部分では、これに照射光8が直接的に侵入して赤外線の透過率が大きなウエハWを透過してしまうので、加熱温度分布特性に悪影響を与える傾向にあった。
By the way, as the miniaturization, thinning, and integration of semiconductor integrated circuits further advance, it is required to further improve the in-plane uniformity of the processing. It is required to further improve the in-plane uniformity.
However, in the conventional device example, since the
また、クランプ部材20を支持する弾発部材収容筒18は、一般的には全体で3個設けられているが、この弾発部材収容筒18が加熱ランプ8からの照射光を直接的に受けるような構造となっているために、アタッチメント部材30の裏面側等において上記弾発部材収容筒18の影となって照射光が直接的に当たらない部分が発生するなどして、載置台4の加熱温度分布特性に悪影響を与える傾向にあった。
更には、図22に示すように、載置台4は、例えば石英製のアタッチメント部材30に形成した支持突起30Aと部分的に接し、且つこの支持突起30Aの部分のみで上下方向にオーバラップしているので、温度分布のバランスを崩す原因となり、この点よりも載置台4の加熱温度分布特性に悪影響を与える傾向にあった。
In general, three resilient
Further, as shown in FIG. 22, the mounting table 4 partially contacts the
また載置台4の温度測定穴には、熱電対や光ファイバのロッドを挿入して載置台4の温度を検出しているが、この温度測定穴に処理ガス、例えば成膜ガスが侵入してくると、成膜ガスの種類によっては、次のような問題があった。すなわち、温度測定のために熱電対を用いている場合には、腐食性の成膜ガスが熱電対や載置台の内部を構成する材料と反応してしまい、この熱電対を温度測定穴から抜いて取り出すことができなくなったり、温度測定が不安定になってしまう。
また温度測定のために光ファイバのロッドを用いている場合には、ロッドの先端または外周部分に所定の屈折率を有する堆積物が付着してしまい、これがために、測定帯域の波長の光成分の入射量が減少したり、一部が外へ漏れ出してしまったり、或いは逆に外部より光ファイバ内へ外乱の光が侵入してしまったりし、正確な温度測定ができなくなる、といった問題があった。
In addition, a thermocouple or an optical fiber rod is inserted into the temperature measuring hole of the mounting table 4 to detect the temperature of the mounting table 4. However, a processing gas, for example, a film forming gas enters the temperature measuring hole. Then, depending on the kind of the film forming gas, the following problems occur. That is, when a thermocouple is used for temperature measurement, the corrosive film forming gas reacts with the thermocouple and the material constituting the inside of the mounting table, and the thermocouple is pulled out from the temperature measurement hole. And the temperature measurement becomes unstable.
Further, when an optical fiber rod is used for temperature measurement, a deposit having a predetermined refractive index adheres to the tip or the outer peripheral portion of the rod. The problem is that the amount of incident light decreases, some leaks out, or conversely, disturbance light enters the optical fiber from the outside, making accurate temperature measurement impossible. there were.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、載置台における温度分布の面内均一性を高く保持して処理の面内均一性を向上させることが可能な枚葉式の処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、熱電対や光ファイバのロッドを挿入する温度測定穴内へ処理ガスが侵入することを確実に防止して正確な載置台温度を検出することが可能な枚葉式の処理装置を提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving the problems. An object of the present invention is to provide a single-wafer processing apparatus capable of maintaining high in-plane uniformity of temperature distribution on a mounting table and improving in-plane uniformity of processing.
Another object of the present invention is to provide a sheet-fed type capable of reliably preventing a processing gas from entering a temperature measurement hole into which a thermocouple or an optical fiber rod is inserted and detecting an accurate mounting table temperature. An object of the present invention is to provide a processing device.
請求項1に係る発明は、処理容器内に設けられた薄板状の載置台にリフトピンを昇降させることによって被処理体を載置し、前記載置台をその下方に配置した加熱ランプにより加熱することにより前記被処理体を間接的に加熱して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記被処理体の周辺のエッジ部を支持できるように前記リフトピンを配置すると共に、前記載置台には前記エッジ部に対応する部分に前記昇降するリフトピンを通すためのピン挿通部が形成されていることを特徴とする枚葉式の処理装置である。
このように、被処理体の周辺の端部であるエッジ部を支持できるようにリフトピンを配置し、且つ載置台には上記エッジ部に対応する部分にリフトピンを通す挿通部を形成するようにしたので、このピン挿通部を通過する加熱ランプからの照射光が載置台の加熱温度の分布特性に与える悪影響を大幅に抑制することが可能となり、この結果、被処理体の面内処理の均一性を向上させることが可能となる。
According to a first aspect of the present invention, an object to be processed is placed by raising and lowering a lift pin on a thin plate-like mounting table provided in a processing container, and the mounting table is heated by a heating lamp arranged below the processing table. In a single-wafer processing apparatus in which a predetermined process is performed by indirectly heating the object to be processed, the lift pins are arranged so as to be able to support an edge portion around the object to be processed, and A single-wafer processing apparatus, characterized in that a pin insertion portion for passing the lift pin that moves up and down is formed in a portion corresponding to the edge portion of the mounting table.
As described above, the lift pins are arranged so as to be able to support the edge portion, which is the peripheral end portion of the workpiece, and the mounting table is formed with an insertion portion through which the lift pins pass at a portion corresponding to the edge portion. Therefore, it is possible to greatly suppress the adverse effect of the irradiation light from the heating lamp passing through the pin insertion portion on the distribution characteristic of the heating temperature of the mounting table. Can be improved.
この場合、例えば請求項2に規定するように、前記エッジ部は、前記被処理体の外周端面より5mm以内の範囲である。
また、例えば請求項3に規定するように、前記ピン挿通部は、前記載置台の周縁部に形成した切り欠きにより構成される。
また、例えば請求項4に規定するように、前記ピン挿通部は、前記載置台の周縁部に形成した貫通孔により構成される。
In this case, for example, as defined in
Further, for example, as defined in claim 3, the pin insertion portion is formed by a notch formed in a peripheral portion of the mounting table.
Further, for example, as defined in claim 4, the pin insertion portion is constituted by a through hole formed in a peripheral portion of the mounting table.
請求項5に係る発明は、処理容器内にリング状のアタッチメント部材を設け、該アタッチメント部材の内側周縁部により薄板円板状の載置台を支持させ、前記載置台上に被処理体を載置して前記載置台の下方に配置した加熱ランプにより前記被処理体を間接的に加熱して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記アタッチメント部材は、その内側周縁部と前記載置台の周縁部とが所定の幅でその周方向に沿って上下方向に重なるような状態で前記載置台を支持するように構成したことを特徴とする枚葉式の処理装置である。
このように、リング状のアタッチメント部材は、その内側周縁部と載置台の周縁部とがその周方向に沿って上下方向に全体的に重なるような状態で載置台を支持するように構成したので、載置台の周縁部において照射光が直接当たる部分と当たらない部分(支持突起の部分に対応)とが発生するような従来の処理装置と異なり、載置台の加熱温度の分布特性に与える悪影響を大幅に抑制することが可能となる。この結果、被処理体の面内処理の均一性を向上させることが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, a ring-shaped attachment member is provided in the processing container, and a thin disk-shaped mounting table is supported by an inner peripheral portion of the attachment member, and the object to be processed is mounted on the mounting table. In the single-wafer processing apparatus in which the object to be processed is indirectly heated by a heating lamp disposed below the mounting table to perform a predetermined process, the attachment member has an inner peripheral portion thereof. A single-wafer processing apparatus characterized in that the mounting table is configured to be supported such that the mounting table and the peripheral edge of the mounting table overlap with each other in a predetermined width in the vertical direction along the circumferential direction.
As described above, the ring-shaped attachment member is configured to support the mounting table in a state where the inner peripheral edge thereof and the peripheral edge of the mounting table entirely overlap in the vertical direction along the circumferential direction. In contrast to the conventional processing apparatus in which a part directly irradiated by the irradiation light and a part not irradiated (corresponding to the part of the support projection) at the peripheral edge of the mounting table, the adverse effect on the heating temperature distribution characteristic of the mounting table is reduced. It is possible to greatly reduce the amount. As a result, it is possible to improve the uniformity of the in-plane processing of the object to be processed.
この場合、例えば請求項6に規定するように、前記アタッチメント部材の内側周縁部の上面と前記載置台の周縁部の下面との間には複数のスペーサ部材がその周方向に沿って適宜配置されている。
請求項7に係る発明は、処理容器内に設けられた薄板状の載置台にリフトピンを昇降させることによって被処理体を載置し、前記被処理体の上面の周縁部に当接して弾発機構部により発生する弾性力により前記被処理体を前記載置台側に押圧して保持させるクランプ部材を設け、前記載置台をその下方に配置した加熱ランプにより加熱することにより前記被処理体を間接的に加熱して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記載置台の外側の下方に、前記加熱ランプからの照射光を前記載置台に向けて反射するために円筒体状に成形された所定の厚みの反射部材を設け、前記反射部材の上部に、前記クランプ部材に弾発力を付与する前記弾発機構部を収容するための部材収容空間を形成するように構成したことを特徴とする枚葉式の処理装置である。
In this case, for example, as defined in claim 6, a plurality of spacer members are appropriately arranged along the circumferential direction between the upper surface of the inner peripheral portion of the attachment member and the lower surface of the peripheral portion of the mounting table. ing.
According to a seventh aspect of the present invention, an object to be processed is placed by lifting and lowering a lift pin on a thin plate-shaped mounting table provided in a processing container, and is brought into contact with a peripheral portion of an upper surface of the object to be resiliently moved. A clamp member is provided for pressing and holding the object to be processed toward the mounting table side by an elastic force generated by a mechanism unit, and the processing object is indirectly heated by heating the mounting table with a heating lamp arranged below the mounting table. In a single-wafer processing apparatus which performs predetermined processing by heating the same, a cylindrical body is provided below the outside of the mounting table to reflect irradiation light from the heating lamp toward the mounting table. A reflection member having a predetermined thickness formed in a shape is provided, and a member accommodating space for accommodating the elastic mechanism for applying elastic force to the clamp member is formed above the reflective member. The feature is that Single is a leaf type of processing apparatus.
このように、加熱ランプからの照射光を載置台の裏面に向けて反射する円筒体状に成形された反射部材の上部に、例えば切り込み状の部材収容空間を設け、この部材収容空間内に、クランプ部材へ弾発力を付与する弾発機構部を収容するようにしたので、この弾発機構部に加熱ランプからの照射光が直接的に当たっていた従来の処理装置とは異なり、載置台の加熱温度の分布特性に与える悪影響を大幅に抑制することが可能となる。この結果、被処理体の面内処理の均一性を向上させることが可能となる。 In this manner, for example, a notch-shaped member accommodating space is provided above the cylindrically shaped reflecting member that reflects the irradiation light from the heating lamp toward the back surface of the mounting table, and in this member accommodating space, Since the resilient mechanism for applying the resilient force to the clamp member is accommodated, unlike the conventional processing apparatus in which irradiation light from a heating lamp is directly applied to the resilient mechanism, the mounting table is heated. It is possible to greatly suppress the adverse effect on the temperature distribution characteristics. As a result, it is possible to improve the uniformity of the in-plane processing of the object to be processed.
この場合、例えば請求項8に規定するように、前記弾発機構部は、石英製の弾発部材収容筒と、該弾発部材収容筒内に収容された弾発部材と、上端部が前記クランプ部材に連結されて下端部が前記弾発部材に係合されたシャフト部材とにより構成される。
請求項9に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載された処理装置に含まれる特徴的構成と、請求項5または6に記載された処理装置に含まれる特徴的構成と、請求項7または8に記載された処理装置に含まれる特徴的構成とを含む3つの特徴的構成の中から、選択された2以上の特徴的構成を含むことを特徴とする枚葉式の処理装置である。
In this case, for example, as set forth in
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a characteristic configuration included in the processing apparatus according to the fifth or sixth aspect, and A single-wafer processing apparatus comprising two or more characteristic configurations selected from among three characteristic configurations including a characteristic configuration included in the processing apparatus described in
請求項10に係る発明は、処理容器内の処理空間へ処理ガスを供給するガス供給手段を設け、前記処理容器内にリング状のアタッチメント部材を設け、該アタッチメント部材の内側周縁部により薄板円板状の載置台の外周端部を支持させ、前記載置台の下方にバックサイドガスを供給するバックサイドガス供給手段を設け、前記載置台上に被処理体を載置して前記載置台の下方に配置した加熱ランプにより前記被処理体を間接的に加熱して所定の処理を施すようにした枚葉式の処理装置において、前記載置台の外周端部の側面に、該側面より載置台の内部に向かって温度測定穴を形成し、前記アタッチメント部材側より前記温度測定穴に向けて温度測定用検出子を挿入し、前記温度測定穴を形成した前記載置台の外周端部及び前記温度測定穴を臨む前記アタッチメント部材の内側周縁部の内の少なくともいずれか一方に、前記載置台の下方より上方の前記処理空間に向かうバックサイドガスの通りを促進させるガス流促進切り欠きを設けるように構成したことを特徴とする枚葉式の処理装置である。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a gas supply means for supplying a processing gas to a processing space in a processing container, a ring-shaped attachment member provided in the processing container, and a thin disk formed by an inner peripheral portion of the attachment member. A backside gas supply means for supporting an outer peripheral end portion of the mounting table and supplying a backside gas below the mounting table is provided, and an object to be processed is mounted on the mounting table and below the mounting table. In a single-wafer processing apparatus in which the object to be processed is indirectly heated by a heating lamp arranged so as to perform a predetermined process, a side surface of an outer peripheral end of the mounting table, Forming a temperature measurement hole toward the inside, inserting a temperature measurement detector from the attachment member side toward the temperature measurement hole, and forming an outer peripheral end of the mounting table and the temperature measurement hole; hole At least one of the inner peripheral edges of the attachment member facing the device is provided with a gas flow promoting notch for promoting the flow of backside gas toward the processing space above the mounting table. A single-wafer processing apparatus.
このように、温度測定用検出子を挿入する温度測定穴を形成した載置台の外周端部やこの温度測定穴を臨むアタッチメント部材にガス流促進切り欠きを設けて、載置台の下方に供給されているバックサイドガスを上記ガス流促進切り欠きを介して上方の処理空間側へ積極的に流すようにしたので、上記温度測定穴内へ処理ガスが侵入することを確実に防止することができ、この結果、温度測定用検出子の表面に堆積物が付着するのを防止したり、温度測定穴内で腐食が発生することを確実に防止することができる。 As described above, a gas flow promoting notch is provided in the outer peripheral end of the mounting table formed with the temperature measurement hole for inserting the temperature measurement detector and the attachment member facing the temperature measurement hole, and the gas is supplied below the mounting table. Since the back side gas is positively flown to the upper processing space side through the gas flow promoting notch, it is possible to reliably prevent the processing gas from entering the temperature measurement hole, As a result, it is possible to prevent deposits from adhering to the surface of the temperature measurement detector and to reliably prevent corrosion from occurring in the temperature measurement hole.
この場合、例えば請求項11に規定するように、前記温度測定用検出子には、温度測定ユニットが接続される。
また例えば請求項12に規定するように、前記温度測定用検出子は2本設けられており、一方の温度測定用検出子の先端部は前記載置台の略中央部に位置されると共に、他方の温度測定用検出子の先端部は前記載置台の略周辺部に位置される。
また例えば請求項13に規定するように、前記温度測定用検出子は光ファイバのロッドである。
また例えば請求項14に規定するように、前記温度測定用検出子は熱電対である。
In this case, a temperature measurement unit is connected to the temperature measurement detector, for example.
Further, for example, as defined in
In addition, for example, the temperature measuring detector is an optical fiber rod.
In addition, for example, the temperature measuring detector is a thermocouple.
本発明の枚葉式の処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項1〜4に係る発明によれば、被処理体の周辺の端部であるエッジ部を支持できるようにリフトピンを配置し、且つ載置台には上記エッジ部に対応する部分にリフトピンを通す挿通部を形成するようにしたので、このピン挿通部を通過する加熱ランプからの照射光が載置台の加熱温度の分布特性に与える悪影響を大幅に抑制することが可能となり、この結果、被処理体の面内処理の均一性を向上させることができる。
According to the single-wafer processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
According to the first to fourth aspects of the present invention, the lift pins are arranged so as to be able to support an edge portion which is a peripheral end portion of the object to be processed, and the lift pins are passed through a portion corresponding to the edge portion on the mounting table. Since the insertion portion is formed, it is possible to greatly suppress the adverse effect of the irradiation light from the heating lamp passing through the pin insertion portion on the distribution characteristic of the heating temperature of the mounting table. The uniformity of the in-plane treatment of the body can be improved.
請求項5、6に係る発明によれば、リング状のアタッチメント部材は、その内側周縁部と載置台の周縁部とがその周方向に沿って上下方向に全体的に重なるような状態で載置台を支持するように構成したので、載置台の周縁部において照射光が直接当たる部分と当たらない部分(支持突起の部分に対応)とが発生するような従来の処理装置と異なり、載置台の加熱温度の分布特性に与える悪影響を大幅に抑制することができる。この結果、被処理体の面内処理の均一性を向上させることができる。 According to the inventions according to claims 5 and 6, the ring-shaped attachment member has a mounting table in such a state that the inner peripheral portion and the peripheral portion of the mounting table entirely overlap in the vertical direction along the circumferential direction. In this case, unlike the conventional processing apparatus in which the irradiation light is directly applied to the periphery of the mounting table and a non-irradiated portion (corresponding to the support projection) is generated, the mounting table is heated. An adverse effect on the temperature distribution characteristics can be significantly suppressed. As a result, the uniformity of the in-plane processing of the object can be improved.
請求項7、8に係る発明によれば、加熱ランプからの照射光を載置台の裏面に向けて反射する円筒体状に成形された反射部材の上部に、例えば切り込み状の部材収容空間を設け、この部材収容空間内に、クランプ部材へ弾発力を付与する弾発機構部を収容するようにしたので、この弾発機構部に加熱ランプからの照射光が直接的に当たっていた従来の処理装置とは異なり、載置台の加熱温度の分布特性に与える悪影響を大幅に抑制することができる。この結果、被処理体の面内処理の均一性を向上させることができる。
請求項9に係る発明によれば、上記したような作用効果を一層促進させることができる。
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, for example, a notch-shaped member accommodating space is provided above a cylindrical reflecting member that reflects irradiation light from the heating lamp toward the back surface of the mounting table. In this member accommodating space, a resilient mechanism for applying a resilient force to the clamp member is accommodated, so that the irradiation light from the heating lamp directly hits the resilient mechanism. Unlike this, the adverse effect on the distribution characteristics of the heating temperature of the mounting table can be significantly suppressed. As a result, the uniformity of the in-plane processing of the object can be improved.
According to the ninth aspect of the invention, the above-described effects can be further promoted.
請求項10〜14に係る発明によれば、温度測定用検出子を挿入する温度測定穴を形成した載置台の外周端部やこの温度測定穴を臨むアタッチメント部材にガス流促進切り欠きを設けて、載置台の下方に供給されているバックサイドガスを上記ガス流促進切り欠きを介して上方の処理空間側へ積極的に流すようにしたので、上記温度測定穴内へ処理ガスが侵入することを確実に防止することができ、この結果、温度測定用検出子の表面に堆積物が付着するのを防止したり、温度測定穴内で腐食が発生することを確実に防止することができる。
According to the invention according to
以下に、本発明に係る枚葉式の処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係る枚葉式の処理装置の一実施例を示す断面図、図2は載置台とアタッチメント部材との取り付け状態を示す平面図、図3は載置台を示す平面図、図4はアタッチメント部材を主体とする平面図、図5は載置台の支持状態を示す部分拡大断面図、図6はリフトピンと弾発機構部を示す斜視図、図7はリフトピンとクランプ部材の動作を説明するための動作説明図、図8は反射部材を示す斜視図、図9は反射部材と弾発機構部との位置関係を説明するための平面図である。
Hereinafter, an embodiment of a single-wafer processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a single-wafer processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a mounting state of a mounting table and an attachment member, and FIG. 3 is a plan view showing a mounting table. 4 is a plan view mainly showing an attachment member, FIG. 5 is a partially enlarged sectional view showing a supporting state of the mounting table, FIG. 6 is a perspective view showing a lift pin and a resilient mechanism, and FIG. 7 shows operations of the lift pin and the clamp member. FIG. 8 is a perspective view showing the reflecting member, and FIG. 9 is a plan view for explaining the positional relationship between the reflecting member and the resilient mechanism.
まず、本実施例では、処理装置34として加熱ランプを用いた高速昇温が可能な枚葉式の成膜装置を例にとって説明する。この処理装置34は、例えばアルミニウム等により円筒状或いは箱状に成形された処理容器36を有している。この処理容器36の天井部には、成膜用ガスやクリーニングガス等の処理ガスをこの処理容器36内へ導入するためのガス供給手段としてシャワーヘッド部38がOリング等のシール部材39を介して設けられている。具体的には、このシャワーヘッド部38は、例えばアルミニウム等により円形箱状に成形されたヘッド本体40を有し、このヘッド本体40の下面であるガス噴出面には、ヘッド本体40内へ供給されたガスを放出するための多数のガス噴出孔42が面内に均等に配置されており、この下方の処理空間Sにガスを供給してウエハ表面に亘って均等にガスを放出するようになっている。シャワーヘッド部38は上記構成に限定されず、使用する処理ガスの種類に応じて種々の構造のものが採用される。処理容器36内の天井部において上記シャワーヘッド部38の側方にはガス流を安定化させるために例えば石英よりなるリング状のガス流安定化部材44が配置されている。
First, in the present embodiment, a description will be given of a single-wafer type film forming apparatus capable of rapidly raising the temperature using a heating lamp as the
また、この処理容器36の側壁には、この中へウエハWを搬入、或いは搬出する際に開閉されるゲートバルブGが設けられており、例えば真空引き可能になされたロードロック室や搬送室(図示せず)に連結されている。
また、処理容器36の底部の周辺部には、排気口46が形成されており、この排気口46には図示しない真空ポンプ等を介設した排気路48が接続されて、処理容器36内を真空引きできるようになっている。
Further, a gate valve G that is opened and closed when a wafer W is loaded or unloaded into the
An
そして、処理容器36の底部からは、円筒状の支持コラム50が起立させて設けられており、この支持コラム50の上端の外周側には、下方向へのガス流を整える整流板52が設けられている。また、この支持コラム50の上端の内周側には、例えばアルミニウムよりなる環状の補助リング54を介してその内側に、例えば石英よりなる同じく環状(リング状)に成形されたアタッチメント部材56が支持させて設けられている。そして、図2にも示すように、このアタッチメント部材56の内側周縁部により載置台58を支持するようになっている。具体的には、この載置台58は、セラミックス、例えば窒化アルミニウムにより厚さが例えば3.5mm程度の薄板円板状に成形されており、この上面側にこれと略同一直径サイズの被処理体である半導体ウエハWを載置し得るようになっている。この載置台58の裏面は、照射光の吸収を高めるように黒色処理されている。そして、この載置台58には、図3にも示すように、上記半導体ウエハWの周辺のエッジ部に対応させて、この外周端部には周方向に沿って略均等に配置させて後述するリフトピンを通すための複数、図示例では3つのピン挿通部60が形成されている。ここでは、各ピン挿通部60は、外方へ解放された矩形状の切り欠きとして成形されている。
A
また、上記アタッチメント部材56の内側周縁部には、図4にも示すように所定の幅W1の係合段部62が周方向に沿ってリング状に形成されており、この係合段部62に上記ウエハWの周縁部全体を上下に重なるような状態で設置することにより、載置台58を保持するようになっている。これにより、ウエハWの周縁部における熱的不均衡を抑制するようになっている。そして、この係合段部62の上面には、その周方向に沿って所定の間隔で複数、図示例では6個のスペーサ部材64(図4及び図5も参照)が配置されており、このスペーサ部材64に載置台58の周縁部の下面を直接的に当接させてこれを支持するようになっている。このスペーサ部材64は例えば石英よりなり、その厚みは例えば0.5mm程度である。
As shown in FIG. 4, an
また、上記係合段部62には、上記載置台58に形成したピン挿通部60に対応させた位置に、同じく後述するリフトピンを通すための3つの切り欠き66が形成されており、このピン挿通部60と切り欠き66の位置が一致するようにして上記載置台58が支持される(図2参照)。
また、上記アタッチメント部材56には、上記切り欠き66の位置に対応させて、後述するクランプ部材を支持するロッド部材等を挿通させるためのロッド挿通孔68がその周方向に沿って3つ形成されている。
そして、上記載置台58の外側方向の斜め下方には、複数本、例えば3本のL字状になされたリフトピン70が上方へ起立させて設けられており(図6参照)、このリフトピン70を上下動させることにより、上記リフトピン70を載置台58に設けた3つの切り欠き状の挿通部60及びアタッチメント部材56に設けた切り欠き66を通ってウエハWを持ち上げ、或いは持ち下げ得るようになっている。
Further, in the engaging
The
Further, a plurality of, for example, three L-shaped lift pins 70 are provided so as to be erected upward (see FIG. 6) diagonally below the mounting table 58 in the outer direction (see FIG. 6). By moving the
ここで図7にも示すように、リフトピン70は、ウエハWの周辺のエッジ部を支持できるように配置されている。具体的には、このリフトピン70の直径D1は例えば5mm程度であるのに対して、上記載置台58のピン挿通部60の幅W2は例えば4mm程度である。そして、リフトピン70の上端の一部でウエハWを支持するようになっており、この時のウエハWのエッジ部とリフトピン70の上端の重なり幅W3は例えば3mm程度に設定されている。尚、ウエハWの搬送位置精度は±0.2mm程度なので、上記寸法でもウエハWの位置制御を十分に行うことができる。また、上記重なり幅W3は、ウエハWの外周端面から最大5mm程度まで拡大させてもよい。これにより、ピン挿通部60を通る後述する加熱ランプからの照射光がウエハWに与える熱的影響をできるだけ抑制するようになっている。
Here, as shown in FIG. 7, the lift pins 70 are arranged so as to be able to support the peripheral edge portion of the wafer W. Specifically, the diameter D1 of the
そして、上記載置台58の外側斜め上方には、これに載置されるウエハWを位置ずれしないようにウエハWを保持するためのクランプ部材72が設けられる。具体的には、このクランプ部材72は、上記ウエハWの直径よりも1廻り大きな直径を有し、且つその厚さが薄くなされてリング状に成形されている。このクランプ部材72は、ウエハWに対する金属汚染の恐れが非常に少なく、且つ耐熱性に優れてその熱伸縮量も小さな材料、例えば窒化アルミ等のセラミックにより形成されている。このクランプ部材72の内側周縁部の下面がウエハWの周縁部の上面と接触してこれを下方向へ押圧することによりウエハWを載置台58側へ押さえ付けている(図7参照)。
Further, a
このリング状のクランプ部材72には、これにウエハ押圧時の弾発力を付与するための弾発機構部74が取り付けられている(図7参照)。この弾発機構部74は、上端部が上記クランプ部材72に連結されたシャフト部材76と、このシャフト部材76の下端部に係合された弾発部材78と、この弾発部材78を収容する例えば石英製の弾発部材収容筒80とにより主に構成されている。具体的には、上記シャフト部材76は、クランプ部材72の周方向に沿って略等間隔で3つ設けられており、図7に示すように各シャフト部材76の上端部が上記クランプ部材72にCリング82を介して取り付けられている。
The ring-shaped
上記弾発部材収容筒80は、前述のように円筒体状に成形されており、その外側の一部には、上方へ突出したストッパ突部84が形成されている。そして、この弾発部材収容筒80内に上記シャフト部材76の基部が収容される。このシャフト部材76は、例えばNi合金等の金属材料よりなり、下方へは直径が小さくなされた芯棒86が延びている。この芯棒86は、この弾発部材収容筒80内の、その内径を小さくしたストッパ部88の開口を介して下方に延びている。そして、この芯棒86に、コイルバネのような上記弾発部材78をやや圧縮した状態で装着してその下端にストッパ部材90とCリング92を取り付けている。これにより、上記シャフト部材76は常時下方向へ付勢された状態となっている。
As described above, the resilient
そして、この弾発部材収容筒80の下部の内側には、上記リフトピン70が容器中心側に向けて取り付け固定され、両者は一体的になされている。また、この弾発部材収容筒80の下部の外側には、例えば石英製のアーム部材94が水平方向外方に向けて取り付け固定されている。そして、各アーム部材94は、円形リング状に成形された例えば酸化アルミニウム等のセラミックよりなる保持板96に連結されており(図6参照)、この保持板96の一側の下面は、上下方向に延びる一本の昇降ロッド98の上端に接合固定されて片持ち支持されている。この昇降ロッド98の下端は、処理容器36内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ100(図1参照)を介して図示しないアクチュエータに接続されている。
The
また、載置台58の直下の処理容器底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓102がOリング等のシール部材104を介して気密に設けられており、この下方には、透過窓102を囲むように箱状のランプ室106が設けられている。このランプ室106内には加熱手段として複数の加熱ランプ108が反射鏡も兼ねる回転台110に取り付けられており、この回転台110は回転可能になされる。従って、この加熱ランプ108より放出された照射光(熱線)は、透過窓102を透過して載置台58の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。
Further, a
また、処理容器36内の底部であって、上記支持コラム50の内側には、例えばアルミニウムにより円筒体状に成形された反射部材112が設けられている。この反射部材112の直径は、半導体ウエハWの直径よりもやや大きく設定されており、その内側112Aが鏡面仕上げされて、斜め下方よりこの鏡面に当たった照射光を載置台58の裏面側へ反射し得るようになっている。この反射部材112は所定の厚み、例えばW4=15mm程度(図8参照)の厚みに設定されており、その上端は、上記アタッチメント部材56の直下近傍まで延びている。そして、この反射部材112の上部には、例えば矩形状に切り欠くことによって形成された部材収容空間114が、その周方向に沿って所定の間隔で複数個、図8に示す例では3つ設けられている。そして、この部材収容空間114内に、図9にも示すように上記弾発部材収容筒80を略完全に収容されている。従って、この部材収容空間114の高さは上記弾発部材収容筒80の昇降移動を許容できるような高さに設定されている。
A reflecting
これにより、加熱ランプ108から射出される照射光は、上記弾発部材収容筒80に遮断されることなく、載置台58の裏面に直接的に当たるので、弾発部材収容筒80が存在することによりウエハWに与える熱的悪影響をできるだけ抑制するようになっている。また、上記反射部材112の下部には、載置台58の下方にバックサイドガスとして例えばArガスを導入するためのバックサイドガス供給手段115が設けられている。具体的には、このバックサイドガス供給手段115は、上記載置台58の下方の空間に連通されたガス導入路116を有しており、このガス導入路116を図示しないガス源に接続して、Arガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
Accordingly, the irradiation light emitted from the
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、ロードロックロック室、或いは搬送室内に収容されている未処理の半導体ウエハWを、開放されたゲートバルブGを介して処理容器36内へ搬入し、リフトピン70を押し上げた状態で上記ウエハWをリフトピン70側に受け渡す。そして、このリフトピン70を、昇降ロッド98を下げることによって降下させてウエハWを持ち下げ、このウエハWを載置台58上に載置すると共に更に昇降ロッド98を下げることによってウエハWの周縁部をクランプ部材72の内側端部で押圧してこれを固定する。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
First, an unprocessed semiconductor wafer W stored in the load lock lock chamber or the transfer chamber is loaded into the
このようにして、ウエハWを載置台58上に載置固定したならば、処理容器36内を密閉し、そして、処理容器36内を真空排気しつつランプ室106内の加熱ランプ108を点灯しながら回転させ、熱エネルギである照射光を放射する。放射された照射光は、透過窓102を透過した後、載置台58の裏面を照射してこれを加熱する。この載置台58は、前述のように3.5mm程度と非常に薄いことから迅速に加熱され、従って、この上に載置してあるウエハWを迅速に所定の温度まで加熱することができる。
ウエハWがプロセス温度に達したならば、例えばタングステン膜を形成するならば処理ガスとして例えば成膜ガスであるWF6 ガスやH2 ガス等をシャワーヘッド部38より処理容器36内の処理空間Sへ供給し、タングステン膜などの成膜処理を所定の時間行うことになる。この成膜処理中、バックサイドガス供給手段115のガス導入路116を介して載置台58の下方の空間へはバックサイドガスとして例えばArガスが流量制御しつつ供給されており、この空間内へ処理ガスが侵入して載置台58の裏面(下面)や透過窓102の上面に不要な膜が堆積することを防止している。そして、成膜処理が完了したならば、上記した操作と逆の処理を行って、処理済みのウエハWを処理容器36の外へ搬出することになる。
When the wafer W is mounted and fixed on the mounting table 58 in this way, the inside of the
If the wafer W has reached the process temperature, for example, if a tungsten film is to be formed, for example, a WF 6 gas, an H 2 gas, or the like, which is a film forming gas, is used as a process gas from the
このような状況下において、まず、加熱ランプ108からの照射光は、透過窓102を透過した後に載置台58の黒色処理された裏面に直接照射されてこれを加熱する。また、これと同時に、載置台58のピン挿通部60を通過した照射光はウエハWの裏面を照射してこれを透過する傾向になる。なぜなら、ウエハWは載置台58と比較して光透過率が遥かに大きいからである。
しかしながら、本実施例では第1の特徴的構成として上記ピン挿通部60は図1及び図7にも示すように、ウエハWのエッジ部に対応させるようにして設けているので、図21に示す従来装置のようにピン孔14を載置台4の外周端面よりもかなり内側に設けた場合と異なり、下方からの照射光が上記ピン挿通部60を通過して直接的にウエハWの裏面に照射されても、この部分がウエハWに与える熱的悪影響を大幅に抑制することが可能となる。換言すれば、ウエハWのエッジ部の僅か数mm程度の部分の温度が低くても、ウエハ全体の加熱温度分布に悪影響を与えることを抑制することができる。これにより、ウエハWの面内処理の均一性を向上させることが可能となる。
In such a situation, first, the irradiation light from the
However, in the present embodiment, as a first characteristic configuration, the
また、加熱ランプ108からの照射光が載置台58の裏面を照射する際、図16に示す従来装置の場合には載置台4は支持突起30Aで部分的に支持されていたことから載置台4の周縁部の方向に沿って温度の高い所と温度の低い所が発生して、これがためにウエハWの加熱温度分布に悪影響を与えていた。
これに対して、本実施例では、第2の特徴的構成として図1及び図2にも示すように、載置台58の周縁部は、その全周に亘ってアタッチメント部材の内側周縁部と上下に重なるようにして支持されているので、載置台58の周縁部に沿って温度が均一に分布することになり、載置台58の加熱温度分布特性に与える悪影響を抑制することができる。この結果、ウエハWの面内処理の均一性を向上させることができる。
Further, when the irradiation light from the
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2 as a second characteristic configuration, the periphery of the mounting table 58 is vertically aligned with the inner periphery of the attachment member over the entire periphery. Therefore, the temperature is uniformly distributed along the periphery of the mounting table 58, and adverse effects on the heating temperature distribution characteristics of the mounting table 58 can be suppressed. As a result, the uniformity of the in-plane processing of the wafer W can be improved.
更には、加熱ランプ108からの照射光が載置台58の裏面を照射する際、図21に示す従来装置の場合には、弾発部材収容筒18に直接的に照射光が当たることから、このため弾発部材収容筒18の影が発生してこれがためにこの影が投影された部分に温度低下が生じてウエハWの加熱温度分布に悪影響を与えていた。
これに対して、本実施例では第3の特徴的構成として図1、図8及び図9に示すように、弾発部材収容筒80を円筒体状の反射部材112の上部に形成した切り込み状の部材収容空間114内へ収容した状態となるように設けるようにしたので、弾発部材収容筒80の影が載置台58側へ投影されることがなくなり、載置台58の加熱温度分布特性に与える悪影響を抑制することができる。この結果、ウエハWの面内処理の均一性を向上させることができる。
Furthermore, when the irradiation light from the
On the other hand, in this embodiment, as a third characteristic configuration, as shown in FIGS. 1, 8 and 9, a resilient
ここで前述した3つの各特徴的な構成とこれらの組み合わせについて、それぞれ評価を行ったので、その評価結果について説明する。
図10は本発明の第1の特徴的構成を採用した処理装置と従来装置とを用いて半導体ウエハを処理した時のウエハ周縁部における処理の均一性を示すグラフ、図11は本発明の第2の特徴的構成を採用した処理装置と従来装置とを用いて半導体ウエハを処理した時のウエハ周縁部における処理の均一性を示すグラフ、図12は本発明の第3の特徴的構成を採用した処理装置と従来装置とを用いて半導体ウエハを処理した時のウエハ周縁部における処理の均一性を示すグラフ、図13は本発明の各特徴的構成を組み合わせて採用した処理装置と従来装置とを用いて半導体ウエハを処理した時のウエハ周縁部における処理の均一性を示すグラフである。
Here, each of the three characteristic configurations described above and combinations thereof were evaluated, and the evaluation results will be described.
FIG. 10 is a graph showing the uniformity of processing at a wafer peripheral portion when a semiconductor wafer is processed using a processing apparatus employing the first characteristic configuration of the present invention and a conventional apparatus, and FIG. FIG. 12 is a graph showing the uniformity of processing at the peripheral portion of a semiconductor wafer when a semiconductor wafer is processed using a processing apparatus employing the second characteristic configuration and a conventional apparatus. FIG. 12 employs a third characteristic configuration of the present invention. And FIG. 13 are graphs showing the uniformity of processing at the peripheral portion of a wafer when a semiconductor wafer is processed using the processing apparatus and the conventional apparatus, and FIG. 7 is a graph showing the uniformity of processing at a wafer peripheral portion when a semiconductor wafer is processed by using FIG.
尚、ここでは処理の面内均一性を評価する基準として比抵抗(Rs)を用いており、また各図において従来装置の場合の処理の面内均一性を曲線Yとして表している。また、ウエハWの周方向に沿って90度、210度、330度の位置にピン孔14或いはピン挿通部60を設けている。
図10に示すように、従来装置の場合には、ピン孔14を設けた90度、210度、330度において比抵抗は極端に大きくなってピークを示しており、また、処理の面内均一性も±5.72%と、かなり劣った値を示している。これに対して、本発明の第1の特徴的構成(リフトピン70をウエハのエッジ部に配置)の場合には、曲線X1に示すようにピン挿通部60における比抵抗のピーク値はそれぞれかなり低下しており、且つボトム部分もかなり底上げされた部分もあり、その処理の面内均一性は±4.33%になって、従来装置の場合よりも1.39%改善されているのが判明した。
Here, the specific resistance (Rs) is used as a reference for evaluating the in-plane uniformity of the processing, and the in-plane uniformity of the processing in the case of the conventional apparatus is represented by a curve Y in each drawing. Further, the pin holes 14 or the
As shown in FIG. 10, in the case of the conventional apparatus, the specific resistance becomes extremely large at 90 degrees, 210 degrees, and 330 degrees at which the pin holes 14 are provided, and shows a peak. The properties also show a very poor value of ± 5.72%. On the other hand, in the case of the first characteristic configuration of the present invention (the lift pins 70 are arranged at the edge of the wafer), the peak values of the specific resistance in the
また、図11に示すように、本発明の第2の特徴的構成(載置台58の周縁部全周をアタッチメント部材とオーバラップ)の場合には、曲線X2に示すように、ピン挿通部60における比抵抗のピーク値はそれぞれかなり低下しており、その処理の面内均一性は±4.45%になって、従来装置の場合よりも1.27%改善されているのが判明した。
更に、図12に示すように、本発明の第3の特徴的構成(反射部材112の部材収容空間114に弾発部材収容筒80を収容)の場合には、曲線X3に示すように、ピン挿通部60における比抵抗のピーク値はそれ程低下していないが、ボトム部分の値がかなり底上げされ、その処理の面内均一性は±4.87%になって、従来装置の場合よりも0.85%改善されているのが判明した。
In addition, as shown in FIG. 11, in the case of the second characteristic configuration of the present invention (the entire periphery of the mounting table 58 overlaps with the attachment member), as shown by the curve X2, the
Further, as shown in FIG. 12, in the case of the third characteristic configuration of the present invention (the resilient
また、図13において、曲線Z1は本発明の第2及び第3の特徴的構成を組み合わせた場合のグラフを示し、曲線Z2は本発明の第1〜第3の全ての特徴的構成を組み合わせた場合(図1に相当)のグラフを示している。
図示するように、曲線Z1及びZ2ともに従来装置の場合と比較してピーク値は抑制され、且つボトム値はかなり底上げされている。そして、曲線Z1の場合には処理の面内均一性は±3.79%になって、1.93%改善されており、曲線Z2の場合には処理の面内均一性は±2.87%になって、2.85%も改善されていることが判明した。
このように、特に本発明の第1〜第3の特徴的構成を全て採用することにより、ウエハ処理の面内均一性を大幅に改善できることが判明した。
In FIG. 13, a curve Z1 shows a graph when the second and third characteristic configurations of the present invention are combined, and a curve Z2 shows a combination of all the first to third characteristic configurations of the present invention. The graph of the case (corresponding to FIG. 1) is shown.
As shown in the figure, the peak values of both the curves Z1 and Z2 are suppressed compared to the case of the conventional device, and the bottom value is considerably raised. In the case of the curve Z1, the in-plane uniformity of the processing is ± 3.79%, which is improved by 1.93%. In the case of the curve Z2, the in-plane uniformity of the processing is ± 2.87. %, Which was found to be improved by 2.85%.
Thus, it has been found that the in-plane uniformity of the wafer processing can be significantly improved by adopting all the first to third characteristic configurations of the present invention.
尚、上記実施例の場合には、載置台58の直径が、ウエハWの直径の場合と略同一の場合を例にとって説明したが、ウエハWの直径よりも載置台58の直径がかなり大きい場合には、図14に示すように、ピン挿通部60は切り欠き状ではなく、載置台58の周縁部に貫通孔として形成することになる。この場合、当然のこととして、図3に示す場合と図14に示す場合とで、載置台58の中心部からピン挿通部60までの距離は共に同一になるように設定されている。
In the above embodiment, the case where the diameter of the mounting table 58 is substantially the same as the diameter of the wafer W has been described as an example, but the case where the diameter of the mounting table 58 is considerably larger than the diameter of the wafer W is described. As shown in FIG. 14, the
次に、本発明の他の実施例について説明する。
図15は本発明の処理装置の他の実施例を示す断面図、図16は他の実施例における載置台とアタッチメント部材と温度測定用検出子の取り付け状態を示す平面図、図17は他の実施例におけるアタッチメント部材と温度測定用検出子との取り付け状態を示す平面図、図18は温度測定用検出子の挿入された温度測定穴を示す部分拡大断面図である。尚、図1〜図5に示した構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図1では図示されていないが、通常の処理装置では載置台の温度を検出してこの温度制御を行うために、載置台の外周端部の側面に、これより水平方向に向けて延びる温度測定穴を形成し、この温度測定穴に熱電対や光ファイバのロッドを挿入して温度を検出するようになっている。しかし、この場合、載置台の下方にバックサイドガスを供給して載置台の下方を、この上方の処理空間よりも僅かに陽圧状態にしているが、載置台の外周端部とアタッチメント部材の内側周縁部との間に形成される隙間は僅かなので、処理空間側の処理ガスが上記隙間部分に逆拡散してくる傾向にあり、この逆拡散してきた処理ガスが上記載置台の外周端部の側面に開口させて形成されている温度測定穴内にも入ってきて、穴内部で不要な堆積膜の形成や腐食を発生させる原因となる。そこで、以下に説明するこの他の実施例では上記温度測定穴内に処理ガスが侵入することがないような構成としている。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing another embodiment of the processing apparatus of the present invention, FIG. 16 is a plan view showing the mounting state of a mounting table, an attachment member and a temperature measuring detector in another embodiment, and FIG. FIG. 18 is a plan view showing a mounting state of the attachment member and the temperature measuring detector in the embodiment, and FIG. 18 is a partially enlarged sectional view showing a temperature measuring hole into which the temperature measuring detector is inserted. The same components as those shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
Although not shown in FIG. 1, in a normal processing apparatus, in order to detect the temperature of the mounting table and perform this temperature control, a temperature measurement extending horizontally from the side surface of the outer peripheral end of the mounting table is performed. A hole is formed, and a thermocouple or an optical fiber rod is inserted into the temperature measuring hole to detect the temperature. However, in this case, the backside gas is supplied below the mounting table to make the lower part of the mounting table a slightly more positive pressure than the processing space above it, but the outer peripheral end of the mounting table and the attachment member Since the gap formed between the inner peripheral portion and the inner peripheral portion is small, the processing gas on the processing space side tends to diffuse back into the gap portion. Into the temperature measurement hole formed by opening the side surface of the hole, thereby causing the formation and corrosion of an unnecessary deposited film inside the hole. Therefore, another embodiment described below has a configuration in which the processing gas does not enter the temperature measurement hole.
図15に示すように、この処理装置120は、以下に説明する点を除き、図1に示した処理装置34と全く同様に構成されているので、同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
この処理装置120の薄板円板状の載置台58の外周端部の側面には、この載置台58の内部に向けて2つの温度測定穴122、124(図16及び図18参照)が設けられている。この内、一方の温度測定穴122の長さは短くてその先端は載置台58の外側端部より僅かに内側に入ったところに位置されている。これに対して、他方の温度測定穴124の長さは長く水平方向に延びており、その先端は載置台58の略中央部に位置されている。そして、各温度測定穴122、124内には、その外側に位置するリング状のアタッチメント部材56側より水平に延びるようにしてそれぞれ温度測定用検出子126、128がその先端まで挿入されている。これにより、載置台58の中心部の温度と周辺部の温度をそれぞれ測定し得るようになっている。
As shown in FIG. 15, this
Two temperature measurement holes 122 and 124 (see FIGS. 16 and 18) are provided on the side surface of the outer peripheral end of the thin disk-shaped mounting table 58 of the
尚、図15においては、一方の温度測定用検出子126のみを記載し、他方の温度測定用検出子128の記載は省略している。そして、上記各温度測定用検出子126、128は、温度測定ユニット130に接続されており、ここで実際に温度が検出されるようになっている。そして、この温度測定ユニット130で検出された温度は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる温度制御部132へ入力され、これに基づいて加熱ランプ108への供給電力を制御することにより、上記載置台58の温度コントロールがなされることになる。
In FIG. 15, only one
ここで上記温度測定用検出子126、128としては、光ファイバのロッドや熱電対が用いられる。光ファイバのロッドを温度測定用検出子126、128として用いた場合には、このロッド内に侵入した特定波長、例えば赤外光が、上記光ファイバを介して上記温度測定ユニット130へ伝送され、ここでフォトトランジスタ等により光電変換されることになる。尚、設ける温度測定用検出子の数は2個に限定されず、更に多くの温度測定用検出子を用いて、載置台を複数の同心円状の領域に区画して、各区画毎に温度を測定してきめの細かな温度制御を行うようにしてもよい。
Here, as the
そして、上記温度測定穴122、124を形成した載置台58の外周端部及びこの温度測定穴122、124を臨む上記アタッチメント部材56の内側周縁部の内の少なくともいずれか一方に、上記載置台58の下方より上方の処理空間Sに向かうバックサイドガスの通りを促進させるガス流促進切り欠きが設けられている。具体的には、ここでは図16〜図18に示すように、上記温度測定穴122、124を臨む、或いはこれに対向するアタッチメント部材56の内側周縁部に小さな略矩形状のガス流促進切り欠き136、138をそれぞれ形成している。これにより、この温度測定穴122、124の開口部において上方の処理空間Sと載置台58の下方の空間とを連通する隙間が広くなり、上方向へのバックサイドガスの流れを促進させることが可能となる。この場合、このガス流促進切り欠き136、138の大きさは、例えば縦横が3mm×6mm程度であって非常に小さくなされており、ウエハWの表面に堆積される薄膜の膜厚の面内均一性に悪影響を与えないようになっている。
The mounting table 58 is provided on at least one of the outer peripheral end of the mounting table 58 in which the temperature measurement holes 122 and 124 are formed and the inner peripheral edge of the
また、ここで上記各温度測定用検出子126、128の直径は1mm程度であるのに対して、各温度測定穴122、124の内径は1.1〜1.5mm程度である。また載置台58の厚さは、前述したように3.5mm程度である。また載置台58の材質は、特に限定されないが、例えばセラミック(AlN等)やアモルファスカーボン等が用いられる。
以上のように構成することにより、ウエハWに対する成膜処理を行っている時、載置台58の上方の処理空間Sに供給された成膜用の処理ガスは、拡散して上記各温度測定穴122、124内へ侵入してこようとする。しかしながら、本実施例においては、この温度測定穴122、124の開口部に対応する部分のアタッチメント部材56に、ガス流促進切り欠き136、138を形成しているので、図18中の破線矢印140、142に示すように、載置台58の下方に供給されたバックサイドガスが、上記各ガス流促進切り欠き136、138を介して上方の処理空間S側に促進して流れることになる。このため、処理ガスが載置台58の下方の空間側へ拡散して流れることを防止できるのは勿論のこと、この処理ガスが上記各温度測定穴122、124内へ拡散して侵入することも防止することができる。
The diameter of each of the
With the above-described configuration, when a film formation process is performed on the wafer W, the processing gas for film formation supplied to the processing space S above the mounting table 58 is diffused and diffused into each of the temperature measurement holes. Attempts to penetrate into 122 and 124. However, in the present embodiment, since the gas
このため、各温度測定穴122、124内へ挿入された温度測定用検出子126、128の表面に不要な薄膜が堆積することを阻止でき、この結果、温度測定用検出子126、128での検出温度が不正確になることを防止して正確な温度を検出でき、また温度測定用検出子126、128が熱電対の場合にはこれが腐食したりすることを防止することができる。
尚、上記実施例ではガス流促進切り欠き136、138をアタッチメント部材56の内側周縁部に設けたが、前述したように、内側周縁部に代えてこれを載置台58の外周端部に設けるようにしてもよいし、或いは双方に設けるようにしてもよい。図19及び図20はガス流促進切り欠きを双方に設けた場合を示している。図19は載置台の変形例を示す平面図、図20は載置台の外周端部とこれを支持するアタッチメント部材と支持部分の拡大断面図である。
For this reason, it is possible to prevent unnecessary thin films from being deposited on the surfaces of the
In the above embodiment, the gas
ここでは、アタッチメント部材56に形成した各ガス流促進切り欠き136、138(138は図示省略)に対応させて、載置台58の外周端部には略矩形状の小さなガス流促進切り欠き144、146を設けている。これによれば、ウエハWの表面に形成される薄膜の膜厚の面内均一性を劣化させない範囲で、バックサイドガスが流れる隙間の開口面積を大きくすることができる。
尚、本実施例では、処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、アニール処理、酸化拡散処理、プラズマ処理等にも、本発明を適用することができる。
また、上記実施例においては、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、LCD基板等にも適用し得るのは勿論である。
Here, corresponding to the respective gas
In the present embodiment, a film forming process has been described as an example of a process, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an annealing process, an oxidation diffusion process, a plasma process, and the like.
In the above embodiment, the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention can be applied to a glass substrate, an LCD substrate, and the like.
34 処理装置
36 処理容器
38 シャワーヘッド部
56 アタッチメント部材
58 載置台
60 ピン挿通部
64 スペーサ部材
66 切り欠き
70 リフトピン
72 クランプ部材
74 弾発機構部
76 シャフト部材
78 弾発部材
80 弾発部材収容筒
102 透過窓
108 加熱ランプ
112 反射部材
114 部材収容空間
136,138 ガス流促進切り欠き
W 半導体ウエハ(被処理体)
34
Claims (14)
前記被処理体の周辺のエッジ部を支持できるように前記リフトピンを配置すると共に、前記載置台には前記エッジ部に対応する部分に前記昇降するリフトピンを通すためのピン挿通部が形成されていることを特徴とする枚葉式の処理装置。 The object to be processed is placed by raising and lowering the lift pins on the thin plate-shaped mounting table provided in the processing container, and the processing object is indirectly heated by heating the mounting table by a heating lamp arranged below the mounting table. In a single-wafer processing apparatus that is heated to perform predetermined processing,
The lift pins are arranged so as to be able to support an edge part around the object to be processed, and a pin insertion part for passing the lift pins to go up and down is formed on a portion corresponding to the edge part on the mounting table. A single-wafer processing apparatus.
前記アタッチメント部材は、その内側周縁部と前記載置台の周縁部とが所定の幅でその周方向に沿って上下方向に重なるような状態で前記載置台を支持するように構成したことを特徴とする枚葉式の処理装置。 A ring-shaped attachment member is provided in the processing container, a thin disk-shaped mounting table is supported by an inner peripheral portion of the attachment member, and the object to be processed is mounted on the mounting table and below the mounting table. In a single-wafer processing apparatus configured to indirectly heat the object to be processed by a disposed heating lamp and perform a predetermined process,
The attachment member is configured to support the mounting table in such a state that an inner peripheral portion thereof and a peripheral portion of the mounting table overlap with each other in a predetermined width in a vertical direction along a circumferential direction thereof. Single-wafer processing equipment.
前記載置台の外側の下方に、前記加熱ランプからの照射光を前記載置台に向けて反射するために円筒体状に成形された所定の厚みの反射部材を設け、
前記反射部材の上部に、前記クランプ部材に弾発力を付与する前記弾発機構部を収容するための部材収容空間を形成するように構成したことを特徴とする枚葉式の処理装置。 The object to be processed is placed by raising and lowering the lift pins on a thin plate-shaped mounting table provided in the processing container, and is brought into contact with the peripheral portion of the upper surface of the object to be processed by the elastic force generated by the resilient mechanism. A clamp member for pressing and holding the object to be processed toward the mounting table side is provided, and the processing object is indirectly heated by heating the mounting table by a heating lamp arranged below the predetermined table to perform predetermined processing. In a single-wafer processing apparatus,
Below the outside of the mounting table, provided a reflecting member having a predetermined thickness formed in a cylindrical shape to reflect the irradiation light from the heating lamp toward the mounting table,
A single-wafer processing apparatus, wherein a member accommodating space for accommodating the elastic mechanism for applying elastic force to the clamp member is formed above the reflecting member.
石英製の弾発部材収容筒と、
該弾発部材収容筒内に収容された弾発部材と、
上端部が前記クランプ部材に連結されて下端部が前記弾発部材に係合されたシャフト部材とにより構成されることを特徴とする請求項7記載の枚葉式の処理装置。 The resilient mechanism,
An elastic member housing cylinder made of quartz,
A resilient member housed in the resilient member housing cylinder;
The single-wafer processing apparatus according to claim 7, wherein an upper end portion is constituted by a shaft member connected to the clamp member and a lower end portion is engaged with the resilient member.
請求項5または6に記載された処理装置に含まれる特徴的構成と、
請求項7または8に記載された処理装置に含まれる特徴的構成とを含む3つの特徴的構成の中から、選択された2以上の特徴的構成を含むことを特徴とする枚葉式の処理装置。 A characteristic configuration included in the processing device according to any one of claims 1 to 4,
A characteristic configuration included in the processing device according to claim 5 or 6,
9. A single-wafer processing comprising two or more characteristic configurations selected from among three characteristic configurations including a characteristic configuration included in the processing apparatus according to claim 7 or 8. apparatus.
前記載置台の外周端部の側面に、該側面より載置台の内部に向かって温度測定穴を形成し、
前記アタッチメント部材側より前記温度測定穴に向けて温度測定用検出子を挿入し、
前記温度測定穴を形成した前記載置台の外周端部及び前記温度測定穴を臨む前記アタッチメント部材の内側周縁部の内の少なくともいずれか一方に、前記載置台の下方より上方の前記処理空間に向かうバックサイドガスの通りを促進させるガス流促進切り欠きを設けるように構成したことを特徴とする枚葉式の処理装置。 Gas supply means for supplying a processing gas to a processing space in a processing container is provided, a ring-shaped attachment member is provided in the processing container, and an outer peripheral end of a thin disk-shaped mounting table is provided by an inner peripheral portion of the attachment member. And a backside gas supply means for supplying a backside gas below the mounting table. The object to be processed is placed on the mounting table, and the heating object is disposed below the mounting table by a heating lamp. In a single-wafer processing apparatus in which a processing body is indirectly heated to perform a predetermined processing,
A temperature measurement hole is formed on the side surface of the outer peripheral end of the mounting table from the side surface toward the inside of the mounting table,
Insert the detector for temperature measurement from the attachment member side toward the temperature measurement hole,
At least one of the outer peripheral end of the mounting table formed with the temperature measurement hole and the inner peripheral edge of the attachment member facing the temperature measurement hole, and is directed toward the processing space above the mounting table. A single-wafer processing apparatus characterized in that a gas flow promoting notch for promoting backside gas flow is provided.
The single-wafer processing apparatus according to any one of claims 10 to 12, wherein the temperature measuring detector is a thermocouple.
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