JP2005101049A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置のリフトピンとサセプタの干渉を簡単に確認でき、装置組立が簡単に行える基板処理室（反応室）の構造を提供する。
【解決手段】基板６を処理する基板処理室２０を設け、該基板処理室には、基板６を載置する載置部に貫通孔５ａが設けられた基板載置台５と、前記貫通孔に挿通される基板昇降ピン８とを設け、少なくとも前記基板処理室２０上壁に透明部１３を配置し、前記貫通孔５ａが処理室２０の外側から見通せるように構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばプラズマを用いて基板を処理する半導体製造装置に係り、特にその基板処理室の構造に関するものである。

近年、各種半導体デバイスや液晶ディスプレイ、太陽電池等の製造工程においてプラズマを利用した処理が盛んに行われている。例えば、シリコン半導体上に形成した酸化シリコン膜のエッチングでは、ドライエッチングの手法の一つとして、プラズマ中で生成される活性種やイオンの作用を利用してエッチングをすることが行われている。また、半導体デバイスの高集積化に伴って配線も多層配線になり、配線と配線の間に絶縁膜(層間絶縁膜)を設けなければならない。プロセスを行う反応室の中に反応性ガスを導入し、熱を加えてガスを反応させ、基板表面に成膜する方法もあるが、この方法は、比較的に高い温度を必要とするのでデバイスに不具合も多く、最近は反応の活性化に必要なエネルギーはグロー放電を通じて生ずるプラズマによって与えられるプラズマＣＶＤ法が広く使われている。さらに、太陽電池などの成膜にもプラズマＣＶＤ法が使われている。

従来のプラズマを用いて基板を処理する半導体製造装置としては、反応室のチャンバを形成する真空容器の外に筒状の電極を配置した変形マグネトロン高周波放電型のプラズマ処理装置が注目されている。

このプラズマ処理装置は、変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いたプラズマ処理炉であり、気密性を確保した処理室に半導体ウェハなどの基板を設置し、反応ガスを処理室に導入する。処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、磁界をかけてマグネトロン放電を起こしてプラズマを発生させ、このプラズマを用いて基板を処理するようになっている。

図７はこの従来のプラズマ処理装置の断面を示す。反応室のチャンバを形成する処理容器１０は、金属製の下容器１と、絶縁材（ここではアルミナ）から成るドーム状の上容器２とから構成され、内部の部品交換や洗浄のため開閉できる構造となっている。通常、この開閉される上容器２の下部と下容器１との間には、シール部材としてＯリングが介設され、これにより処理容器１０が密閉されて内部が真空に保持可能とされ、処理容器１０の内部にプラズマ処理領域である反応室（処理室）２０が形成される。

上容器２は上部に反応ガスをシャワー状に供給するシャワー板３を備えており、この上容器２の上にＯリングを介して、金属製の上蓋４が設置される。この上蓋４は電極としても使用でき、高周波が供給できるようになっている。２種類以上のガスを使用する場合は、上容器２のシャワー板３と上蓋４の間に形成されるガス分散室１２でガスが混合できる。

処理容器１０の外側壁には、マグネトロン放電用の高周波電界を形成して、処理容器１０内に給気されるガスを放電させる、例えば円筒状の放電用電極１５が設けられる。この放電用電極１５は高周波電源に接続されており、電極に高周波が供給されるようになっている。

同じく処理容器１０の外側壁にはリング状に形成された上下一対の永久磁石１６が設けられる。この永久磁石１６は、円筒状放電用電極１５を囲むようにリング状に配設される。一対の永久磁石１６は、その径方向に着磁され、互いに逆向きに着磁されている。これにより、円筒状の放電用電極１５の軸方向にほぼ平行な成分の磁界を有するような磁力線を、円筒状放電用電極１５内面に沿って円筒軸方向に形成するようになっている。

上記構成の装置により、チャンバ内真空状態で所定のガスを導入し円筒状の電極１５に高周波を印加することで、ドーム状の上容器２内部にプラズマができる。下容器１内には基板載置台たるサセプタ５が配置され、この上にシリコンウェハなどの被処理基板６が設置される。上容器２内部に生成されたプラズマは拡散され、被処理基板６上においてほぼ均一なプラズマ密度となり、均一な処理が可能となる。

このプラズマ処理炉では、シャワー板３に電界の集中しやすい金属の角部をもつガス吹出口があると、シャワー板３に向かう電界がシャワー板３に設けたガス吹出口の丸孔の角部に集中するため、プラズマ中のイオンが丸孔の角部に衝突し、角部がイオンによりスパッタされ、はじきだされた物質がパーティクルとしてウェハ上に降って来て、ウェハを金属汚染するという問題がある。そこで、シャワー板３を、金属ではなく、石英等の誘電体で構成して、ガス吹出口のスパッタを軽減することも考えられている（例えば、特許文献１参照）。

上記のように基板処理室たる反応室２０は、金属製の下容器１、その上の絶縁材のドーム状上容器２、上容器２の上からガスを導入するためのシャワー板３、上容器２上の真空を保持するための上蓋４で真空を保つ構造になっている。

反応室２０内には、シリコンウェハなどの被処理基板６を設置する載置部を有する基板載置台たるサセプタ５、基板搬送時に基板をサセプタ５から離間させるリフトピン（基板昇降ピン）８、これらのリフトピン８を下容器１に固定するためのブロック７が配置されている。サセプタ５はヒータ内蔵のものとなっており、基板を処理する場合４００〜６００℃程度の温度になっている。

一方、基板をサセプタ５から離間させるリフトピン８は通常３本から成り、ブロック７を介して下容器１に固定されている。そして、サセプタ５は昇降可能に設けられており、その基板を載置する載置部には上記３本のリフトピン８を挿通させるための貫通孔５ａが３箇所に設けられている。そして、基板搬送時にはサセプタ５が図示の如く下降せられ、これによりリフトピン８がサセプタ５と非接触な状態で貫通孔５ａを突き抜けて、基板をサセプタ５上面から押し上げるという位置関係になっている。
特開２００１−１９６３５４号公報

ところで、同じ反応炉を、例えば直径２００ｍｍと直径３００ｍｍのウェハの間で切り換えて使用する場合がある。かかる場合、現状では、直径２００ｍｍウェハ用と直径３００ｍｍウェハ用のサセプタを交換しなければならず、リフトピン位置もそれぞれ別の位置に変更する必要がある。具体的には、直径２００ｍｍウェハ用サセプタでは１３４ｍｍで３個円周等配置、直径３００ｍｍウェハ用サセプタでは２８０ｍｍ３個円周等配置とする。ブロック７は下容器１にネジで止められており、その止め穴に余裕があるため、リフトピンとサセプタが干渉しないように、リフトピン（ブロック共）の位置を調整する。

ここで、リフトピン８を支持するブロック７は石英またはアルミナ製であり、リフトピン８の材料は石英またはアルミナである。また、サセプタ５の材料は、窒化アルミ又は石英である。

しかしながら、下容器１はサセプタ５の輻射熱によって約８０℃程度の温度になっているが、サセプタ５の熱膨張と下容器１の熱膨張の大きさが違うため、常温での組立て時に、サセプタリフトピン穴（貫通孔５ａ）の中央にリフトピン８が来るように調整しても、真空時にサセプタ５の温度を上げた場合、リフトピン８がサセプタ５に干渉してしまうという問題があった。

サセプタのリフトピン穴を大きくすることも考えられるが、リフトピン穴を大きくすると基板の温度が面内で不均一になり、成膜に影響してしまうので、リフトピン穴をむやみに大きくはできない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、基板処理装置のリフトピンとサセプタの干渉を簡単に確認でき、装置組立が簡単に行える基板処理室（反応室）の構造を持った半導体製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の半導体製造装置は、基板を処理する基板処理室と、該基板処理室には、基板を載置する載置部に貫通孔が設けられた基板載置台と、前記貫通孔に挿通される基板昇降ピンとを設け、少なくとも前記基板処理室上壁に透明部を配置し、前記貫通孔が処理室外側から見通せるようにした構成のものである。

本発明によれば、処理室を真空にしてサセプタを昇温させた実際の環境下において、リフトピンとサセプタを視認し、両者の干渉を容易に確認することができるので、リフトピンとサセプタの相互の正しい位置決めを、時間を費やすことなく容易に行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。実施の形態の半導体製造装置を構成するプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源を用いて、ウェハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。

［実施形態１］
本発明の実施形態１の概略構成を、図１に示す。このＭＭＴ装置は、上蓋４の代わりに、一時的な治具として上蓋１２を設けた構造となっている。図２は前提となる本来のＭＭＴ装置の構造を示したものであり、上蓋４の構造を除き、基本的に図７の装置と同じ構成となっている。

まず、前提となる本来のＭＭＴ装置を図２を用いて説明する。このＭＭＴ装置は、第１の容器と第２の容器とから構成された処理容器１０を備える。第２の容器である下容器１と、該下容器１の上に被せられる第１の容器である上容器２とから内部に基板６を処理する処理室（反応室）２０が形成されている。上容器２は窒化アルミニウムや酸化アルミニウム又は石英の誘電体でドーム型をして形成されており、下容器１はアルミニウムで形成されている。また後述するヒーター体型の基板保持手段であるサセプタ５を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。

上容器２の上部には、シャワーヘッド２３６が設けられる。シャワーヘッド２３６の上部にはガス導入用の導入口であるガス導入口２３４が設けられ、シャワーヘッドの下部には処理室２０内へガスを吹き出す噴出孔であるガス吹出口２３９が設けられる。前記ガス導入口２３４は、ガスを供給する供給管であるガス供給管２３２により開閉弁であるバルブ２４３ａ、流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１を介して反応ガス２３０のガスボンベ（図中省略）に繋がっている。

前記シャワーヘッド２３６は、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備えている。バッファ室２３７は、処理室２０の上部にガスが導入されるガス分散空間として設けられる。バッファ室２３７は、開口２３８を塞ぐキャップ状の上蓋４と、開口周辺部２２９と、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０とから構成される。バッファ室２３７内には、遮蔽プレート２４０が設けられるので、実質的にガス分散空間は、上蓋４と遮蔽プレート２４０との間に形成される空間となる。上蓋４は、誘電体で構成される上容器２とは別体のアルミニウムで構成され、プラズマ安定化のために接地電位とされる。開口２３８は、基板６の主面と対向する処理室２０の天井に設けられ、バッファ室２３７と処理室２０とを連通するように構成される。開口径は、基板６と略同径か、またはそれより大きくするとよい。なお、詳細は後述する。

上述したシャワーヘッド２３６から反応ガス２３０が処理室２０に供給され、またサセプタ５の周囲から処理室２０の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下容器１の側壁にガスを排気する排気口であるガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により圧力調整器であるＡＰＣ（Automatic Pressure Controller）２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されている。

なお、上述したマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａ、ガス供給管２３２、ガス導入口２３４、シャワーヘッド２３６からガス供給部２５１が構成される。ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６からガス排気部２５２が構成される。

処理室２０内にプラズマ生成領域２２４を形成するプラズマ生成手段２８０は、供給される反応ガスを励起させる放電手段と、電子をトラップする磁界形成手段とから構成される。放電手段は、筒状電極１５、整合器２７２、高周波電源２７３から構成される。磁界形成手段は、筒状磁石１６から構成される。筒状電極１５は、断面が筒状であり、好適には円筒状の第１の電極で構成される。筒状電極１５は処理室２０の外周に設置されて処理室２０内の筒状電極１５近傍のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極１５にはインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して高周波電力を印加する高周波電源２７３が接続されている。上述した整合器２７２と高周波電源２７３とから筒状電極１５に高周波電力を印加する高周波電力印加手段を構成する。

また、筒状磁石１６は、断面が筒状であり、好適には円筒状の筒状磁石１６で構成される。筒状磁石１６は、筒状の永久磁石で構成される。永久磁石の材質は、例えばネオジム系希土類コバルト磁石である。筒状磁石１６は、筒状電極１５の外表面の筒軸方向の上下端近傍２段に配置される。上下の筒状磁石１６，１６は、処理室２０の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石１６，１６の磁極の向きが逆向きに設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極１５の内周面に沿って筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。また、筒状磁石１６は２段設けているので、処理容器１０内の中央まで磁力線を伸ばすことができ、基板６の中心部にプラズマを効率よく拡散することができる。

処理室２０の底側中央には、基板である基板６を保持するための基板保持手段として、基板載置台たるサセプタ５が配置されている。サセプタ５は基板６を加熱できるようになっている。サセプタ５は、例えば窒化アルミニウムで構成され、内部に加熱手段としてのヒータ（図中省略）が一体的に埋め込まれている。ヒータは高周波電力が印加されて基板６を６００℃程度にまで加熱できるようになっている。

また、サセプタ５の内部には、さらにインピーダンスを可変するための電極である第２の電極も装備されており、この第２の電極がインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ５を介して基板６の電位を制御できるようになっている。上述したサセプタ５の内部に装備された第２の電極、及びインピーダンス可変機構２７４も上述した放電手段に含まれる。

マグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により基板６を処理するための処理炉２０２は、少なくとも前記処理室２０、サセプタ５、筒状電極１５、筒状磁石１６、シャワーヘッド２３６、及び排気口２３５から構成されており、処理室２０で基板６をプラズマ処理することが可能となっている。

筒状電極１５及び筒状磁石１６の周囲には、この筒状電極１５及び筒状磁石１６で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽ボックス２２３が設けられている。

サセプタ５は、接地された下容器１と絶縁され、サセプタ５を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。また基板載置台たるサセプタ５の基板載置部には貫通孔５ａが設けられ、下容器１の底面には基板６を突上げるための基板突上手段であるリフトピン（基板昇降ピン）８が３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ５が下降させられた時にはリフトピン８がサセプタ５と非接触な状態で貫通孔５ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔５ａ及びリフトピン８が設けられる。

また、下容器１の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられ、開いている時には図中省略の搬送手段により処理室２０へ基板６が搬入、または搬出され、閉まっている時には処理室２０を気密に閉じることができるようになっている。

また、制御手段であるコントローラ１２１は、高周波電源２７３の電力ＯＮ・ＯＦＦ、整合器２７２、２７４の調整、バルブ２４３ａの開閉、マスフローコントローラ２４１の流量、ＡＰＣ２４２の弁開度、バルブ２４３ｂの開閉、真空ポンプ２４６の起動・停止、サセプタ昇降機構２６８の昇降動作、ゲートバルブ２４４の開閉、サセプタに埋め込まれたヒータに高周波電力を印加する高周波電源（図示せず）への電力ＯＮ・ＯＦＦをそれぞれを制御している。

上記のような構成をしたプラズマ処理炉において、基板６表面、又は基板６上に形成された下地膜の表面に対して所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。
基板６は処理炉２０２を構成する処理室２０の外部からウェハを搬送する図中省略の搬送手段によって処理室２０に搬入され、サセプタ５上に搬送される。この搬送動作の詳細は、まずサセプタ５が下った状態になっており、リフトピン８の先端がサセプタ５の貫通孔５ａを通過してサセプタ５表面よりも所定の高さ分だけ突き出された状態で、下容器１に設けられたゲートバルブ２４４が開き、図中省略の搬送手段によって基板６をリフトピンの先端に載置し、搬送手段は処理室２０外へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉まり、サセプタ５がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ５上面に基板６を載置することができ、更に基板６を処理する位置まで上昇する。
コントローラ１２１により、サセプタ５に埋め込まれたヒータは予め加熱されており、搬入された基板６を室温〜６００℃の範囲内でウェハ処理温度に加熱する。真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて処理室２０の圧力を１〜２６０Ｐａの範囲内に維持する。

この実施の形態での処理室での成膜条件は、ＳｉＮ膜の成膜で例示すれば、次の通りである。
ウェハ温度３００〜５００℃、
ガス種Ａ Ｎ2 ５００〜１０００ｓｃｃｍ、
処理圧力 １０Ｐａ〜２６０Ｐａ、
印加高周波電力 ０．１〜０．５ｋＷ、
チャンバ内壁温度 約８０℃。

筒状磁石１６，２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、基板６の上方空間に電荷がトラップされ、プラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ５上の基板６の表面にプラズマ処理が施される。表面処理が終わった基板６は、図示略の搬送手段を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室２０外へ搬送される。

ところで、上述したＭＭＴ装置にとって、処理室にガスを供給するシャワーヘッド２３６はプラズマ処理するうえで重要であり、特に、本実施の形態では、このシャワーヘッド２３６を次のように構成している。シャワーヘッド２３６は、バッファ室２３７と、開口２３８と、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備える。このうち遮蔽プレート２４０は図３に示すように上下面が平滑な円板状をしている。直径はバッファ室２３７内に嵌まるように、バッファ室２３７の内径よりもやや小さく形成する。遮蔽プレート２４０は、プラズマ雰囲気によるスパッタの影響をできるだけ受けないように、金属ではなく石英などの誘電体で形成する。円板状の遮蔽プレート２４０の外周の上下面に、貫通しない一対の切欠き３０１を設ける。上面の切欠き３０１は、遮蔽プレート２４０の上面に沿って径方向外方に流れて来たガスを溜めるようになっている。下面の切欠き３０１は、上面の切欠き３０１に溜まって、遮蔽プレート２４０の側面を通って流下して来たガスを開口２３８から処理室２０内に吹き出すようになっている。一対の切欠き３０１は遮蔽プレート２４０の周方向に等間隔に複数設ける。切欠き形状は、図示例では略半円状をしているが、これに限定されない。ガス吹出口が形成されるガス流路が形成されれば、切欠きの形状は任意である。なお、切欠き３０１は、図示例では、上面と下面の両方に一対設けているが、下面だけに設けるようにしてもよい。また切欠き３０１は、上面と下面とで周方向の位置を相互にずらせて設けても良い。

このような遮蔽プレート２４０で開口２３８を覆うには、次のようにする。図４に示すように、処理室２０の天井には、略ウェハ径と同径ないしウェハ径よりも大径の開口２３８が設けられる。開口周辺部２２９には、処理室の天井壁を削って処理室２０側に凹んだ遮蔽プレート支持用段部３０２が形成されている。遮蔽プレート２４０を、上蓋４で塞がれる前の開口２３８に向かって落とし込み、切欠き３０１の形成されていない遮蔽プレート２４０の外周部分を遮蔽プレート支持用段部３０２の底面３０２ｂで支持させることで、開口２３８を遮蔽プレート２４０で覆っている。このとき遮蔽プレート２４０の下面の切欠き３０１の一部が遮蔽プレート支持用段部３０２からはみ出して、遮蔽プレート２４０と開口周辺部２２９との間にガスが流れる隙間ができるようにする。この隙間がガス吹出口２３９となる。ガス吹出口２３９の個数は遮蔽プレート下面の切欠き数と一致する。開口２３８を遮蔽プレート２４０で覆った後、上蓋４で開口２３８を塞ぐ。

ガス吹出口２３９は、プラズマにさらされる開口２３８の開口面よりも奥まったバッファ室２３７内に配置されて、開口２３８の周辺に沿って複数個形成される。ガス吹出口２３９から遮蔽プレート２４０によって開口周辺部２２９へ流れるガスを処理室２０内に噴出させる。ガス吹出口２３９を開口面よりも奥まった場所に形成するために、開口周辺部２２９を径方向内方へ突出させ必要があり、そのために開口周辺部２２９を、処理室２０側に凹んだ遮蔽プレート支持用段部３０２として、径方向内方へ突出させるようにしている。

キャップ状をした上蓋４は、その内側壁２３３ａを遮蔽プレート支持用段部３０２の内側壁３０２ａと面一になるように位置合わせして、処理室２０の天井に被せて、開口２３８を塞ぐ。これにより処理室２０上に、キャップ状の上蓋４と遮蔽プレート２４０とで処理室２０と仕切られたバッファ室２３７が形成される。処理室天井の開口２３８は遮蔽プレート２４０で覆われているので、バッファ室２３７に導入されるガスは、開口２３８の主な開口領域からは処理室２０内へは供給されない。バッファ室２３７に導入されるガスは、ガス吹出口２３９が設けられた開口２３８の周辺領域からのみ供給される。

上記構成によれば、従来例のものと比べて、パーティクルの発生が少なく、ウェハ上にパーティクルが降る確率を低減できる。即ち、実施の形態では、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０が石英などの誘電体で構成されているうえ、切欠き３０１で形成されるガス吹出口２３９が開口２３８の周辺部のみに設けられて、遮蔽プレート２４０によってプラズマ生成領域２２４からガス吹出口２３９を通して接地された上蓋４が見通せないようになっている。この場合でも、プラズマ生成領域２２４で生成されたプラズマを構成するイオンは、遮蔽プレート２４０の外側に、遮蔽プレートと対面して配置される接地上蓋４に向かって移動する。しかし、プラズマ生成領域２２４からガス吹出口２３９を通して接地された上蓋４が見通せないので、ガス吹出口２３９へのイオン衝撃は抑制される。このとき、プラズマ生成領域２２４と接する遮蔽プレート２４０の下面がイオンによってスパッタされるとしても、遮蔽プレート２４０の下面は平滑面であるため、均一にスパッタされるだけである。したがって、遮蔽プレート２４０の全面に多数の角部をもつガス吹出口が存在する場合に比べて、遮蔽プレート２４０は全体でスパッタされにくくなり、それほど大量にはパーティクルは発生しない。またパーティクルは誘電体であるので、金属汚染源とはならない。

また、遮蔽プレート２４０を誘電体で構成したので、遮蔽プレート２４０を金属で構成したものと比べて、筒状電極１５から上方向に向かう電気力線Ｅの本数よりも、基板６の載置されるサセプタ５に向かう下方向の電気力線Ｅの本数を増加することができる。したがって、基板６上でのプラズマ生成効率が増加するため、プラズマ処理速度を向上できる。また、バッファ室内側から遮蔽プレート２４０で開口２３８を覆うようにしているので、遮蔽プレート２４０を開口に向かって落とし込むという簡単な作業によって、遮蔽プレート２４０をバッファ室２３７内に取り付けることができるので、遮蔽プレート２４０の取付けが容易になる。

また、図３（ｂ）に示すように、遮蔽プレート２４０の上面にも切欠き３０１を設けているので、遮蔽プレート２４０に沿って流れてきたガスを上面の切欠き３０１に溜めることができ、その上面の切欠きに対応する下面の切欠き３０１へとガスを乱れさせずスムーズに流すことができる。したがって、ウェハのプラズマ処理の面内均一性を向上できる。

図１に戻り、実施形態１について説明する。図１のＭＭＴ装置は、上蓋４の代わりに、一時的な治具として上蓋１２を設けた構造となっている。この上蓋１２には、内部のサセプタ５の貫通孔５ａとリフトピンの位置関係を容易に視認し得るようにするため、透明部たる窓１１をできるだけ大きな面積で設けてある。窓１１は石英やサファイア等の透明な絶縁材から成り、蓋１２はこの窓１１を保持する部材として、ドーム状上容器２の上に設置される。

既に述べたように、反応炉を、例えば直径２００ｍｍと直径３００ｍｍのウェハの間で切り換えて使用する場合、現状では、サセプタ５を交換し、リフトピン８の位置もそれぞれ別の位置に変更しなければならない。そこで、一旦装置組立て時に、図１に示すような治具である窓１１の付いた蓋１２を載せ、反応室上部からリフトピン８が貫通孔５ａ中に存在してサセプタ５に干渉していないか確認するようにしたものである。

通常の使用状態まで昇温させた後、この窓１１を通してリフトピン８の位置を視認しながら、ブロック７をずらせて位置決めすることにより、極めて容易に正しく位置決めすることができる。

［実施形態２］
図１では、反応炉を、直径２００ｍｍと直径３００ｍｍのウェハの間で切り換える場合、治具である窓１１の付いた蓋１２を載せ、処理室２０の上部からリフトピン（基板昇降ピン）８が貫通孔５ａ中に存在してサセプタ５に干渉していないかを確認した。
しかし、リフトピン８の干渉確認は、治具をセットした後、チャンバ内を真空に引き、サセプタ５を昇温し確認する作業である。従って、治具を取り外すためには、再度サセプタ温度を降温し、処理室２０内を大気開放する。そして、シャワー板３又は遮蔽プレート２４０と上蓋４を設置する、という作業が必要になる。この一連の作業は、セラミックヒータの昇温速度や降温速度が５〜１０℃／ｍｉｎ程度なので、多大な時間を費やしてしまう。よって、図１の装置では更なるスループット的な技術課題がある。

図５〜図６に、この問題を解決した本発明の実施形態２を示す。このＭＭＴ装置の構成は、基本的には図３について説明したところと同じであるが、上蓋４の部分の構成について異なっている。

すなわち、図２と同様に、上容器２の上部にシャワーヘッド２３６を有し、該シャワーヘッド２３６は、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備えている。バッファ室２３７は、開口２３８を塞ぐキャップ状の上蓋４と、開口周辺部２２９と、開口２３８を覆う遮蔽プレート２４０とから構成される。
上蓋４は、誘電体で構成される上容器２とは別体のアルミニウムで構成され、プラズマ安定化のために接地電位とされる。開口２３８が、基板６の主面と対向する処理室２０の天井に設けられ、バッファ室２３７と処理室２０とを連通するように構成される点も、図２の装置と同じである。

しかし、図２の場合と異なり、図５の装置では、遮蔽プレート２４０が透明な石英板から成ると共に、上蓋４には、内部のサセプタ５の貫通孔５ａとリフトピン８の位置関係を容易に視認し得るようにするため、透明部たる窓１３が設けてある。

この窓１３は石英やサファイア等の透明な絶縁材から成り、その下の遮蔽プレート２４０も透明な石英やサファイアでできている。図５の装置では、遮蔽プレート２４０は透明な石英板から成る。この石英板には、図３に示すように、ガス供給孔が周辺にしか存在しない。つまり、石英板の中央部分は単なる板状体であり、透き通っている。よって、窓１３から、遮蔽プレート２４０（透明な石英板）を通して、リフトピン８を見ることができる。

図６は、この窓１３の部分の拡大詳細図であり、アルミニウム製の上蓋４に窓孔（開口）を設け、これに断面Ｔ字状の透明部材１４をはめ込み、その周囲を窓枠１７で押さえ、窓枠１７を上蓋４にネジ１８で止めた構造になっている。ネジ１８による締付方向にみて、窓部材たる透明部材１４を、金属の上蓋４に強く接触させないようにするため、上蓋４の窓孔内の段差部と、透明部材１４のＴ字断面の外周下面との間には、Ｏリング４０及びテフロン（登録商標）４１を設け、また窓枠１７と透明部材１４の上面外周縁との間にはテフロン（登録商標）４２を設けている。

上記したように本発明の基板処理装置では、基板処理室の上部のシャワー板又は遮蔽プレートが透明な材質からできていて、その上の蓋に透明な材質からできた窓を備えているため、基板処理装置のリフトピンとサセプタの干渉を簡単に確認することができ、装置組立を簡単に行うことができる。

リフトピン８は３本であり、従って、窓１３はリフトピン８の真上近傍に設けるのが好ましい。例えば直径２００ｍｍと直径３００ｍｍウェハを切り換えて使用する場合には、これに合わせてリフトピン８の取付け位置を変えることとなるので、相互のピン位置の中間付近に窓１３を設けておくと良い。
しかし上蓋４に最低限小さい窓１３を１個以上設けておけば、窓１３からリフトピン８の位置を視認できるという効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る基板処理炉（ＭＭＴ装置）に窓を設けた構造を示した図である。 実施の形態に係る基板処理炉（ＭＭＴ装置）の構造の説明に供する図である。 本発明の実施の形態に係る遮蔽プレートの構成を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部斜視図である。 本発明の実施の形態に係るシャワーヘッドの要部説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る基板処理炉（ＭＭＴ装置）の構造を示した図である。 図５の窓の部分の拡大詳細図である。 従来の基板処理炉（ＭＭＴ装置）の構造を示した図である。

符号の説明

１ 下容器
２ 上容器
４ 上蓋
５ サセプタ
５ａ 貫通孔
６ 基板
７ ブロック
８ リフトピン
１０ 処理容器
１１ 窓
１２ 上蓋
１３ 窓
１４ 透明部材
１５ 電極
１６ 磁石
１７ 窓枠
１８ ネジ
２０ 反応室（処理室）

Claims (1)

1. 基板を処理する基板処理室と、
   該基板処理室には、基板を載置する載置部に貫通孔が設けられた基板載置台と、前記貫通孔に挿通される基板昇降ピンとを設け、
   少なくとも前記基板処理室上壁に透明部を配置し、前記貫通孔が処理室外側から見通せるようにしたことを特徴とする半導体製造装置。

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