JP2005197523A - Substrate treatment equipment - Google Patents

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JP2005197523A
JP2005197523A JP2004003285A JP2004003285A JP2005197523A JP 2005197523 A JP2005197523 A JP 2005197523A JP 2004003285 A JP2004003285 A JP 2004003285A JP 2004003285 A JP2004003285 A JP 2004003285A JP 2005197523 A JP2005197523 A JP 2005197523A
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plasma
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Tsutomu Kato
努 加藤
Kenji Ono
健治 大野
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively prevent high-frequency noise occurring from a plasma source in a treatment chamber from being transmitted to a heating means provided outside of the treatment chamber though this substrate treatment equipment is compact. <P>SOLUTION: The substrate treatment equipment is provided with a reaction tube 203 for forming the treatment chamber 201 inside, and treats a wafer 200 by utilizing plasma generated by the plasma source 250 in the treatment chamber 201. A conductive shield member 208 is formed between the treatment chamber 201 and a heater 207 provided outside of the treatment room 201, and a reaction tube 203 is covered with the shield member 208. By grounding E the shield member 208, the high-frequency noise occurring from the plasma source 250 in the treatment chamber 201 is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、処理室内のプラズマ源から発生する高周波ノイズを抑制する基板処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus that suppresses high-frequency noise generated from a plasma source in a processing chamber.

基板処理装置は処理炉を有し、その処理炉においてウェハ等の基板に成膜処理を施すようになっている。その成膜処理の方法には、プラズマを用いたCVD法又はALD法が採用されることがある。ここでは、CVD法に比べて成膜温度の低温化が可能なALD法を用いた成膜処理法について、簡単に説明する。
ALD法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ以上)の原料となるガスを1種類ずつ交互に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
The substrate processing apparatus has a processing furnace, and a film forming process is performed on a substrate such as a wafer in the processing furnace. As a method for forming the film, a CVD method using plasma or an ALD method may be employed. Here, a film forming treatment method using the ALD method capable of lowering the film forming temperature as compared with the CVD method will be briefly described.
In the ALD method, under one film formation condition (temperature, time, etc.), two kinds (or more) of raw material gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate one by one, and one atomic layer unit. In this method, the film is adsorbed by using a surface reaction to form a film.

このようなALD装置は、反応管内にプラズマ源としての放電電極を設置して、プラズマを発生させるようにして、高温で活性化する原料ガスであっても、プラズマにより低温で活性化できような構造としている。
反応管の外側には、反応管を覆うようにヒータが配置される。ヒータにヒータ熱電対を設け、このヒータ熱電対の検出温度に基づいて加熱制御系でヒータを制御することにより反応管内に所望の反応温度が得られるようになっている。
上記ヒータには、ヒータに電力を供給するための電力ライン、ヒータ熱電対の信号を送る信号ラインなどが設けられている。
Such an ALD apparatus has a discharge electrode as a plasma source installed in a reaction tube to generate plasma so that even a source gas activated at high temperature can be activated at low temperature by plasma. It has a structure.
A heater is disposed outside the reaction tube so as to cover the reaction tube. A heater thermocouple is provided in the heater, and a desired reaction temperature is obtained in the reaction tube by controlling the heater with a heating control system based on the detected temperature of the heater thermocouple.
The heater is provided with a power line for supplying power to the heater, a signal line for sending a heater thermocouple signal, and the like.

このようなALD装置では、放電電極でプラズマを発生している間、放電電極が発する高周波ノイズが、電力ラインや信号ラインに重畳して、ヒータを制御する加熱制御系に誤動作を発生することがある。
そこで、従来は、放電電極からの高周波ノイズ対策として、電力ラインと、ヒータ熱電対の信号ラインに、それぞれノイズフィルタを挿入している。
In such an ALD apparatus, high-frequency noise generated by the discharge electrode is superimposed on the power line or signal line while plasma is generated at the discharge electrode, and may cause a malfunction in the heating control system that controls the heater. is there.
Therefore, conventionally, as a countermeasure against high-frequency noise from the discharge electrodes, noise filters are respectively inserted in the power line and the signal line of the heater thermocouple.

上述したように、従来、処理室内に設けた放電電極からのノイズ対策として、加熱手段を構成する電力ラインや信号ラインに、それぞれノイズフィルタを取り付けていたが、各ノイズフィルタは非常に大型であり、全体で処理室規模の大きさになってしまうため、ノイズフィルタを設置するためのスペースの確保が難しかった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、コンパクトでありながら、高周波ノイズが加熱手段に伝わるのを有効に防止することが可能な基板処理装置を提供することにある。
As described above, conventionally, as a countermeasure against noise from the discharge electrode provided in the processing chamber, a noise filter has been attached to each of the power line and signal line constituting the heating means, but each noise filter is very large. Since the size of the processing chamber becomes a whole, it is difficult to secure a space for installing the noise filter.
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that can solve the above-described problems of the prior art and can effectively prevent high-frequency noise from being transmitted to a heating means while being compact.

第1の発明は、処理室内のプラズマ源で生成したプラズマを利用して被処理基板を処理する基板処理装置において、前記処理室と該処理室の外側に設けた加熱手段との間に導電性のシールドを設け、前記シールドを接地することにより、前記処理室内のプラズマ源から発生する高周波ノイズを抑制したことを特徴とする基板処理装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for processing a substrate to be processed using plasma generated by a plasma source in a processing chamber. The substrate processing apparatus is characterized in that high-frequency noise generated from a plasma source in the processing chamber is suppressed by providing the shield and grounding the shield.

接地したシールドでプラズマ源から発生する高周波ノイズを抑制したので、高周波ノイズが加熱手段に伝わるのを有効に防止できる。
第2の発明は、第1の発明において、前記シールドを網状に構成したことを特徴とする基板処理装置である。シールドを網状に構成すると、シート状に構成したものと比べて、被処理基板の温度安定時間を短縮できる。
Since the high frequency noise generated from the plasma source is suppressed by the grounded shield, it is possible to effectively prevent the high frequency noise from being transmitted to the heating means.
A second invention is a substrate processing apparatus according to the first invention, wherein the shield is configured in a net shape. When the shield is configured in a net shape, the temperature stabilization time of the substrate to be processed can be shortened as compared with a configuration in which the shield is configured in a sheet shape.

本発明によれば、高周波ノイズが加熱手段に伝わるのを防止でき、したがって、加熱手段を制御する加熱制御系の高周波ノイズによる誤動作を有効に防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent high-frequency noise from being transmitted to the heating means, and therefore it is possible to effectively prevent malfunction due to high-frequency noise in the heating control system that controls the heating means.

以下に、半導体デバイスの製造工程のうちの一工程で使用する本発明の基板処理装置の実施形態を図面を用いてに説明する。
図1は本発明の基板処理装置の縦型の処理炉202の概略断面図である。
処理室201は反応管203及びシールキャップ219で気密に構成され、処理室201内の側部には反応管203と一体となったバッファ室237が設けてある。反応管203とバッファ室237を構成する壁は石英などの誘電体で構成する。
Hereinafter, an embodiment of a substrate processing apparatus of the present invention used in one step of a semiconductor device manufacturing process will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vertical processing furnace 202 of the substrate processing apparatus of the present invention.
The processing chamber 201 is hermetically configured with a reaction tube 203 and a seal cap 219, and a buffer chamber 237 integrated with the reaction tube 203 is provided at a side portion in the processing chamber 201. The walls constituting the reaction tube 203 and the buffer chamber 237 are made of a dielectric such as quartz.

反応管203へは複数種類、ここでは2種類のガスを供給する2本のガス供給管232a、232bが設けられる。第1のガス供給管232aからは第1のマスフローコントローラ241a及び第1のバルブ243a、ノズル233を介し、更に処理炉202内に形成されたバッファ室237を介して処理炉202に反応ガスが供給される。第2のガス供給管232bからは第2のマスフローコントローラ241b、第2のバルブ243b、ガス溜め247、及び第3のバルブ243cを介し、更にガス供給部249を介して処理室201に反応ガスが供給されている。   The reaction tube 203 is provided with two gas supply tubes 232a and 232b for supplying a plurality of types, here two types of gases. The reaction gas is supplied from the first gas supply pipe 232a to the processing furnace 202 through the first mass flow controller 241a, the first valve 243a, and the nozzle 233, and further through the buffer chamber 237 formed in the processing furnace 202. Is done. The reaction gas is supplied from the second gas supply pipe 232b to the processing chamber 201 via the second mass flow controller 241b, the second valve 243b, the gas reservoir 247, and the third valve 243c, and further via the gas supply unit 249. Have been supplied.

前述したバッファ室237の中にはプラズマを生成するための一対の棒状の放電電極270が電極保護管275に保護されて設けてあり(図では、一対のうちの一方の放電電極と電極保護管のみが示されてれいる。)、第1のガス供給管232aからノズル233を介して導入した反応ガスをバッファ室237内でプラズマ化し、バッファ室237に設けたガス供給孔248aから被処理基板としてのウェハ200に向けて活性な粒子を吹き出す構造となっている。一対の放電電極270、電極保護管275は、処理室201内のプラズマ源250を構成する。   In the buffer chamber 237 described above, a pair of rod-shaped discharge electrodes 270 for generating plasma are provided protected by an electrode protection tube 275 (in the figure, one of the pair of discharge electrodes and the electrode protection tube). Only the reaction gas introduced from the first gas supply pipe 232a through the nozzle 233 is converted into plasma in the buffer chamber 237, and the substrate to be processed is formed from the gas supply hole 248a provided in the buffer chamber 237. As a result, active particles are blown out toward the wafer 200. The pair of discharge electrodes 270 and the electrode protection tube 275 constitute a plasma source 250 in the processing chamber 201.

プラズマを形成するための一対の放電電極270は、電極保護管275とともに反応管203より引き出され、図示されている一方の放電電極270は、整合器272を介して高周波電源273と接続され、図示されいてない他方の放電電極は接地されており、これにより高周波電源273が出力する高周波電力を整合器272を経由して一対の放電電極270に供給できるようになっている。   A pair of discharge electrodes 270 for forming plasma is drawn out from the reaction tube 203 together with the electrode protection tube 275, and one of the discharge electrodes 270 shown in the figure is connected to a high frequency power source 273 via a matching unit 272, The other discharge electrode not grounded is grounded, so that high-frequency power output from the high-frequency power source 273 can be supplied to the pair of discharge electrodes 270 via the matching unit 272.

一方、前述したガス供給部249は、ALD法による成膜においてウェハ200へ、複数種類のガスを1種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室237とガス供給種を分担する供給部となる。このガス供給部249もバッファ室237と同様にウェハ200と隣接する位置にガスを供給する第2のガス供給孔248cを有し、下部では第2のガス供給管232bと接続されている。   On the other hand, the gas supply unit 249 described above serves as a supply unit that shares the gas supply species with the buffer chamber 237 when alternately supplying a plurality of types of gases one by one to the wafer 200 in film formation by the ALD method. Similarly to the buffer chamber 237, the gas supply unit 249 also has a second gas supply hole 248c for supplying gas to a position adjacent to the wafer 200, and is connected to the second gas supply pipe 232b at the lower part.

ガス溜め247に溜められた第2のガスが処理室201内のウェハ200の表面に一気に供給され、この第2のガスの供給により、ウェハ200上の第1のガスと第2のガスとが表面反応して、ウェハ200上に成膜される。   The second gas stored in the gas reservoir 247 is supplied to the surface of the wafer 200 in the processing chamber 201 all at once, and the supply of the second gas causes the first gas and the second gas on the wafer 200 to be changed. A film is formed on the wafer 200 by surface reaction.

反応管203はガスを排気するガス排気管231により第4のバルブ243dを介して真空ポンプ246に接続され、真空排気されるようになっている。   The reaction tube 203 is connected to a vacuum pump 246 through a fourth valve 243d by a gas exhaust tube 231 for exhausting gas, and is evacuated.

処理炉202は、加熱手段であるヒータ207を備える。ヒータ207は円筒形をしており、上部が天井板207aによって閉じられた構成をしている。ヒータ207を構成する発熱抵抗体(図示せず)は、この円筒形をしたヒータ207の天井板207aを除いた円筒部にのみ設けられる。円筒部の外側面には金属製の冷却配管206が巻回されて、この冷却配管206に水を流すことにより、発熱抵抗体の対応部分を冷却するようになっている。また、天井板207aの内部には、外気と円筒の内部空間210とを連通する外気導入路207cが形成されている。この外気導入路207cの外気入口に、ヒータ207の温度を急冷する冷却ユニット205が接続されている。   The processing furnace 202 includes a heater 207 that is a heating unit. The heater 207 has a cylindrical shape and has an upper portion closed by a ceiling plate 207a. A heating resistor (not shown) constituting the heater 207 is provided only in the cylindrical portion excluding the ceiling plate 207a of the cylindrical heater 207. A metal cooling pipe 206 is wound around the outer surface of the cylindrical portion, and water is allowed to flow through the cooling pipe 206 to cool the corresponding portion of the heating resistor. In addition, an outside air introduction path 207c is formed in the ceiling plate 207a to communicate outside air and the cylindrical inner space 210. A cooling unit 205 for rapidly cooling the temperature of the heater 207 is connected to the outside air inlet of the outside air introduction path 207c.

処理室201内は、反応管203の外側に設けたヒータ207によって加熱する構造となっている。ヒータ207に電力を供給する電力ライン225aの端子は、サイリスタ223を介して電源224に接続されている。このサイリスタ223には、その導通角を位相制御するためのサイリスタ制御部222が設けられており、ヒータ207に設けたヒータ熱電対221の信号ライン221aからの電気信号(検出温度信号)を受けて所定の温度制御をなすように構成されている。このサイリスタ223、サイリスタ制御部222及びヒータ熱電対221は、ヒータ207に電力を供給する加熱制御系230を構成する。   The inside of the processing chamber 201 is structured to be heated by a heater 207 provided outside the reaction tube 203. A terminal of the power line 225 a that supplies power to the heater 207 is connected to the power source 224 via the thyristor 223. The thyristor 223 is provided with a thyristor controller 222 for phase control of the conduction angle, and receives an electric signal (detected temperature signal) from the signal line 221a of the heater thermocouple 221 provided in the heater 207. It is configured to perform predetermined temperature control. The thyristor 223, the thyristor controller 222, and the heater thermocouple 221 constitute a heating control system 230 that supplies power to the heater 207.

反応管203内の中央部には複数枚のウェハ200を多段に同一間隔で載置するボート217が設けられている。このボート217は、反応管203の下端開口204を気密に閉塞するシールキャップ219上に、磁気シール212でシールされた回転軸211、ボート台218を介して立設されている。また、ボート217はボートエレベータ(図示せず)により反応管203に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート217を回転するためのボート回転機構267が設けてあり、ボート回転機構267を回転することにより、回転軸211を介してボート台218に保持されたボート217を回転するようになっている。   A boat 217 for mounting a plurality of wafers 200 in multiple stages at the same interval is provided at the center of the reaction tube 203. The boat 217 is erected on a seal cap 219 that hermetically closes the lower end opening 204 of the reaction tube 203 via a rotating shaft 211 and a boat table 218 that are sealed with a magnetic seal 212. The boat 217 can enter and exit the reaction tube 203 by a boat elevator (not shown). Further, a boat rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 is provided in order to improve the uniformity of processing, and the boat held on the boat table 218 via the rotation shaft 211 by rotating the boat rotation mechanism 267. 217 is rotated.

次に、上述した基板処理装置の処理炉202を用いて、ALD法による成膜例について説明する。ここでは、DCS及びNH3ガスを用いてSiN膜を成膜する。 Next, a film formation example by the ALD method will be described using the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus described above. Here, a SiN film is formed using DCS and NH 3 gas.

まず、図示しないエレベータ機構で、ウェハ200を装填するためのボート217が載ったシールキャップ219を下げる。ウェハ200をボート217に載置した後、シールキャップ219を上昇させて処理室201内部に挿入する。ヒータ207に電源224を投入し、反応管203及び内部のボート217、ウェハ200などを所定の温度に加熱する。同時に処理室201内部を排気管231からポンプ246で排気する。ヒータ207の温度がヒータ熱電対221で測定され、その検出された温度検出信号を受けて、サイリスタ制御部222が、所定の温度になるようにサイリスタ223の導通角を位相制御し、ヒータ207に供給する電力を調節する。ウェハ200が所定の温度になった時点で、図示しない圧力調整機構によって処理室201内の圧力を所定の値に保持する。そして、処理室201内部の圧力が所定の圧力になった時点で、次の3つのステップを順次実行する。   First, the seal cap 219 on which the boat 217 for loading the wafers 200 is lowered by an elevator mechanism (not shown). After placing the wafer 200 on the boat 217, the seal cap 219 is raised and inserted into the processing chamber 201. The power source 224 is turned on to the heater 207, and the reaction tube 203, the boat 217 inside, the wafer 200, and the like are heated to a predetermined temperature. At the same time, the inside of the processing chamber 201 is exhausted from the exhaust pipe 231 by the pump 246. The temperature of the heater 207 is measured by the heater thermocouple 221. Upon receiving the detected temperature detection signal, the thyristor control unit 222 controls the phase of the conduction angle of the thyristor 223 so that the temperature reaches a predetermined temperature. Adjust the power supply. When the wafer 200 reaches a predetermined temperature, the pressure in the processing chamber 201 is held at a predetermined value by a pressure adjusting mechanism (not shown). Then, when the pressure inside the processing chamber 201 reaches a predetermined pressure, the following three steps are sequentially executed.

ステップ1では、プラズマ励起の必要なNH3ガスを流す。第1のガス供給管232aに設けた第1のバルブ243a、及びガス排気管231に設けた第4のバルブ243dを共に開けて、第1のガス供給管232aから第1のマスフローコントローラ241aにより流量調整されたNH3ガスをノズル233の第2のガス供給孔(図示せず)からバッファ室237へ噴出する。一対の放電電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加して、一対の放電電極270間で放電させてNH3をプラズマ励起し、活性種として処理室201に供給しつつガス排気管231から排気する。プラズマにより励起され活性種となったNH3はウェハ200上の下地膜と表面反応する。 In step 1, NH 3 gas that requires plasma excitation is supplied. The first valve 243a provided in the first gas supply pipe 232a and the fourth valve 243d provided in the gas exhaust pipe 231 are both opened, and the flow rate is supplied from the first gas supply pipe 232a by the first mass flow controller 241a. The adjusted NH 3 gas is jetted from the second gas supply hole (not shown) of the nozzle 233 to the buffer chamber 237. High frequency power is applied between the pair of discharge electrodes 270 from the high frequency power supply 273 via the matching unit 272 to discharge between the pair of discharge electrodes 270 to excite NH 3 and supply it to the processing chamber 201 as active species. While exhausting from the gas exhaust pipe 231. NH 3 that is excited by the plasma and becomes active species reacts with the underlying film on the wafer 200.

ステップ2では、プラズマ励起の必要のないDCSガスの溜めを行う。ステップ1でNH3を活性種として供給しているとき、第2のガス供給管232bの上流側の第2のバルブ243bを開け、下流側の第3のバルブ243cを閉めて、DCSも流すようにする。これにより第2、第3のバルブ243b,243c間に設けたガス溜め247にDCSを溜める。第1のガス供給管232aの第1のバルブ243aを閉めて、NH3の供給を止めた後も、引続きガス溜め247へ供給を継続する。ガス溜め247に所定圧、所定量のDCSが溜まったら上流側の第2のバルブ243bも閉めて、ガス溜め247にDCSを閉じ込めておく。また、ガス排気管231の第4のバルブ243dは開いたままにし真空ポンプ246により、処理炉202を20Pa以下に減圧排気し、残留NH3を処理室201から排除する。 In step 2, DCS gas that does not require plasma excitation is stored. When NH 3 is supplied as an active species in Step 1, the second valve 243b on the upstream side of the second gas supply pipe 232b is opened, the third valve 243c on the downstream side is closed, and DCS is also flowed. To. As a result, DCS is stored in the gas reservoir 247 provided between the second and third valves 243b and 243c. Even after the first valve 243a of the first gas supply pipe 232a is closed and the supply of NH 3 is stopped, the supply to the gas reservoir 247 is continued. When a predetermined pressure and a predetermined amount of DCS accumulate in the gas reservoir 247, the second valve 243b on the upstream side is also closed, and the DCS is confined in the gas reservoir 247. Further, the fourth valve 243 d of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the processing furnace 202 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and residual NH 3 is removed from the processing chamber 201.

ステップ3では、DCSガスを供給して成膜を行う。処理室201の排気が終わったらガス排気管231の第4のバルブ243dを閉じて排気を止める。第2のガス供給管232bの下流側の第3のバルブ243cを開けて、ガス溜め247に溜められたDCSを処理室201に一気に供給する。このときガス排気管231の第4のバルブ243dが閉じられているので、処理炉202内の圧力は急激に上昇する。ガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例するので、急激な圧力上昇により、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
DCSの供給により、下地膜上のNH3とDCSとが表面反応して、ウェハ200上にSiN膜が成膜される。成膜後、第3のバルブ243cを閉じ、第4のバルブ243dを開けて処理炉202を真空排気し、残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを排除する。また第2のバルブ243bを開いてガス溜め247へのDCSの供給を開始する。
In step 3, DCS gas is supplied to perform film formation. When the exhaust of the processing chamber 201 is finished, the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is closed to stop the exhaust. The third valve 243c on the downstream side of the second gas supply pipe 232b is opened, and the DCS stored in the gas reservoir 247 is supplied to the processing chamber 201 at once. At this time, since the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is closed, the pressure in the processing furnace 202 rapidly increases. Since the gas adsorption amount is proportional to the gas pressure and the gas exposure time, a desired amount of gas can be instantaneously adsorbed by a rapid pressure increase.
By supplying DCS, NH 3 and DCS on the base film react with each other to form a SiN film on the wafer 200. After the film formation, the third valve 243c is closed, the fourth valve 243d is opened, and the processing furnace 202 is evacuated to remove the gas after contributing to the film formation of the remaining DCS. Also, the second valve 243b is opened to start supplying DCS to the gas reservoir 247.

上記ステップ1〜3を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウェハ上に所定膜厚のSiN膜を成膜する。   Steps 1 to 3 are defined as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times to form a SiN film having a predetermined thickness on the wafer.

ところで、上述したように処理炉202において、ウェハ200を加熱するヒータ207には、ヒータ207に電源を供給するための電力ライン225a、ヒータ熱電対221及びヒータ熱電対221からの信号を送る信号ライン221a、ヒータ207を冷却するためにヒータ207の外周に巻回された冷却配管206、及びヒータ207の温度を急速に落とすための冷却ユニット205などが設けられている。   By the way, as described above, in the processing furnace 202, the heater 207 for heating the wafer 200 has a power line 225a for supplying power to the heater 207, a signal line for sending signals from the heater thermocouple 221 and the heater thermocouple 221. 221a, a cooling pipe 206 wound around the outer periphery of the heater 207 to cool the heater 207, a cooling unit 205 for rapidly lowering the temperature of the heater 207, and the like are provided.

前述したように冷却配管206は金属製であり、この冷却配管206がヒータ207の外周全面に巻回されている。また、冷却ユニット205は、例えば、ラジエータやウォータポンプ、サーモスタット、冷却ファン等で構成される。ウォータポンプによってラジエータに送り込む冷却液の循環量や、ラジエータを冷却する冷却ファンをサーモスタットで制御して、ラジエータで外気を所定温度に冷却する。この外気をヒータ207の円筒の内部空間210に供給することによって、ヒータ207の温度を急速に落とすようになっている。   As described above, the cooling pipe 206 is made of metal, and the cooling pipe 206 is wound around the entire outer surface of the heater 207. The cooling unit 205 includes, for example, a radiator, a water pump, a thermostat, a cooling fan, and the like. The circulation amount of the cooling liquid fed to the radiator by the water pump and the cooling fan for cooling the radiator are controlled by a thermostat, and the outside air is cooled to a predetermined temperature by the radiator. By supplying this outside air to the cylindrical inner space 210 of the heater 207, the temperature of the heater 207 is rapidly lowered.

このようなヒータ207に、電力ライン225a、ヒータ熱電対221、信号ライン221a、冷却配管206、及び冷却ユニット205を設けたALD装置では、一対の放電電極270でプラズマを発生している間、放電電極270が発する高周波電力の一部がヒータ207に重畳し、その高周波電力がサイリスタ223やサイリスタ制御部222に伝播し、上記温度制御の精度に影響を与える。また、ヒータ熱電対221が高周波ノイズによって誤動作して、適正な温度制御ができなくなる。
またヒータ207の外周に設けた冷却配管206が反応管203内のプラズマ源250から発生する高周波成分を拾い、冷却配管206がアンテナになって高周波ノイズが、ヒータ熱電対221に悪影響を与えて、ヒータ熱電対221が誤動作するおそれがある。さらに、ヒータ207に設けられる冷却ユニット205を構成するウォータポンプ、冷却ファン等から発生したノイズが、熱電対221や、加熱制御系230に誤動作を生じさせるおそれがある。
In an ALD apparatus in which such a heater 207 is provided with a power line 225 a, a heater thermocouple 221, a signal line 221 a, a cooling pipe 206, and a cooling unit 205, discharge is performed while plasma is generated by a pair of discharge electrodes 270. A part of the high-frequency power generated by the electrode 270 is superimposed on the heater 207, and the high-frequency power is transmitted to the thyristor 223 and the thyristor control unit 222, which affects the accuracy of the temperature control. Further, the heater thermocouple 221 malfunctions due to high frequency noise, and proper temperature control cannot be performed.
In addition, the cooling pipe 206 provided on the outer periphery of the heater 207 picks up high frequency components generated from the plasma source 250 in the reaction tube 203, and the cooling pipe 206 serves as an antenna, and high frequency noise adversely affects the heater thermocouple 221. The heater thermocouple 221 may malfunction. Furthermore, noise generated from a water pump, a cooling fan, or the like that constitutes the cooling unit 205 provided in the heater 207 may cause a malfunction in the thermocouple 221 or the heating control system 230.

従来のように、放電電極270からの高周波ノイズ対策として、電力ライン225aと、ヒータ熱電対221の信号ライン221aに、それぞれノイズフィルタを挿入した場合、前述したノイズのうち、電力ライン225aとヒータ熱電対221の信号ライン221aにのったノイズはノイズフィルタによって一応除去できる。しかし、冷却配管206にのったノイズや、冷却ユニット205から出るノイズは除去するのが困難である。しかも、冷却配管206や冷却ユニット205は、ヒータ207に設けられているために、ヒータ207及びヒータ熱電対221に与える影響が大きい。   As a conventional countermeasure against high frequency noise from the discharge electrode 270, when noise filters are inserted in the power line 225a and the signal line 221a of the heater thermocouple 221, respectively, the power line 225a and the heater thermoelectric power are included in the noise described above. Noise on the signal line 221a of the pair 221 can be temporarily removed by a noise filter. However, it is difficult to remove noise on the cooling pipe 206 and noise from the cooling unit 205. Moreover, since the cooling pipe 206 and the cooling unit 205 are provided in the heater 207, the influence on the heater 207 and the heater thermocouple 221 is large.

そこで、実施の形態では、反応管203とヒータ207との間に電界遮蔽用のシールド部材208を設けて、ノイズ源となる放電電極270を内部に有する反応管203をシールド部材208ですっぽり覆っている。このシールド部材208は導電性の部材でシート状に構成され、接地Eに接続されている。導電性の部材は例えばSUSで構成する。   Therefore, in the embodiment, a shield member 208 for electric field shielding is provided between the reaction tube 203 and the heater 207, and the reaction tube 203 having the discharge electrode 270 serving as a noise source is covered with the shield member 208. Yes. The shield member 208 is formed of a conductive member in a sheet shape and is connected to the ground E. The conductive member is made of, for example, SUS.

このように反応管203の外周をシールド部材208で覆うことにより、処理室内のプラズマ源250から発生する高周波ノイズを抑制できる。従って、ALD装置において、一対の放電電極270でプラズマを発生している間であっても、放電電極270が発する高周波ノイズが、ヒータ207に重畳するのを阻止して、ヒータ207を制御する加熱制御系の高周波ノイズによる誤動作が発生するのを有効に防止できる。また、ヒータ熱電対221が高周波ノイズによって誤動作することもなく、適正な温度制御ができるようになる。
また、ヒータ207の外周に設けた冷却配管206が、反応管203内のプラズマ源250から発生する高周波成分を拾うこともなく、高周波ノイズが、ヒータ207内のヒータ熱電対221に悪影響を与えることもなく、熱電対221が誤動作するおそれがなくなる。
さらに、ヒータ207に連結される冷却ユニット205を構成するウォータポンプ、冷却ファン等から発生したノイズも、シールド部材208で遮蔽されるため、ヒータ熱電対221や、加熱制御系230に誤動作を生じさせるおそれもなくなる。
By covering the outer periphery of the reaction tube 203 with the shield member 208 in this way, high frequency noise generated from the plasma source 250 in the processing chamber can be suppressed. Therefore, in the ALD apparatus, even when the plasma is generated by the pair of discharge electrodes 270, the high-frequency noise generated by the discharge electrodes 270 is prevented from being superimposed on the heater 207, and the heating for controlling the heater 207 is controlled. It is possible to effectively prevent malfunction due to high frequency noise of the control system. In addition, the heater thermocouple 221 can be appropriately controlled without malfunction due to high frequency noise.
In addition, the cooling pipe 206 provided on the outer periphery of the heater 207 does not pick up high-frequency components generated from the plasma source 250 in the reaction tube 203, and high-frequency noise adversely affects the heater thermocouple 221 in the heater 207. Therefore, there is no possibility that the thermocouple 221 malfunctions.
Furthermore, since noise generated from a water pump, a cooling fan, or the like constituting the cooling unit 205 connected to the heater 207 is also shielded by the shield member 208, a malfunction occurs in the heater thermocouple 221 or the heating control system 230. There is no fear.

しかも、金属で形成されたシールド部材208は薄い板で構成できるので、大型のノイズフィルタと異なり、反応管203と反応管203の外側に設けたヒータ207との間に、余計なスペースを取ることなく介在させることができる。従って、処理炉のコンパクト化がはかれる。
また、反応管203の外周囲をシールド部材208で覆って接地する構成とすることで、外部への電磁放射も阻止することができる。
Moreover, since the shield member 208 made of metal can be formed of a thin plate, an extra space is required between the reaction tube 203 and the heater 207 provided outside the reaction tube 203 unlike a large noise filter. Can be intervened. Therefore, the processing furnace can be made compact.
Further, the outer periphery of the reaction tube 203 is covered with the shield member 208 and grounded, so that electromagnetic radiation to the outside can also be prevented.

なお、実施の形態では、シールド部材208をシート状に構成したが、網状に構成しても良い。シールド部材を網状に構成すると、シート状に構成したものと比べて、被処理基板の温度安定時間を短縮できる。すなわち、処理室201とヒータ207の間にシールド部材208があるため、処理室203に室温で挿入されたウェハ200を加熱昇温させる際に、シールド部材208がヒータ207からの熱伝達の抵抗となり、ウェハ200の温度安定に余分な時間がかかる場合がある。しかし、シールド部材208を網状のシールド部材にすると、熱伝達の抵抗が緩和されるため、シート状の場合よりも、被処理基板の温度安定時間を短縮できる。
また、実施の形態によれば、本発明をALD装置に適用した場合について説明したが、プラズマ源が処理室内部に設けられている装置であれば、他のプラズマ処理装置にも適用可能である。他のプラズマ処理装置としては、例えばプラズマCVD装置がある。
In the embodiment, the shield member 208 is configured in a sheet shape, but may be configured in a net shape. If the shield member is configured in a net shape, the temperature stabilization time of the substrate to be processed can be shortened as compared with the sheet member. That is, since there is a shield member 208 between the processing chamber 201 and the heater 207, the shield member 208 serves as a resistance for heat transfer from the heater 207 when the temperature of the wafer 200 inserted into the processing chamber 203 is heated and increased. In some cases, extra time is required to stabilize the temperature of the wafer 200. However, if the shield member 208 is a net-like shield member, the resistance to heat transfer is reduced, so that the temperature stabilization time of the substrate to be processed can be shortened compared to the case of a sheet.
Further, according to the embodiment, the case where the present invention is applied to an ALD apparatus has been described. However, the present invention can be applied to other plasma processing apparatuses as long as the plasma source is provided in the processing chamber. . As another plasma processing apparatus, for example, there is a plasma CVD apparatus.

実施の形態による基板処理装置を構成する処理炉の断面図である。It is sectional drawing of the processing furnace which comprises the substrate processing apparatus by embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

210 処理室
250 プラズマ源
200 被処理基板
207 ヒータ(加熱手段)
208 シールド部材(導電性のシールド)
221 ヒータ熱電対
E 接地
210 processing chamber 250 plasma source 200 substrate to be processed 207 heater (heating means)
208 Shield member (conductive shield)
221 Heater thermocouple E Ground

Claims (1)

処理室内のプラズマ源で生成したプラズマを利用して被処理基板を処理する基板処理装置において、
前記処理室と該処理室の外側に設けた加熱手段との間に導電性のシールドを設け、
前記シールドを接地することにより、前記処理室内のプラズマ源から発生する高周波ノイズを抑制したことを特徴とする基板処理装置。
In a substrate processing apparatus for processing a substrate to be processed using plasma generated by a plasma source in a processing chamber,
A conductive shield is provided between the processing chamber and a heating means provided outside the processing chamber,
A substrate processing apparatus characterized in that high-frequency noise generated from a plasma source in the processing chamber is suppressed by grounding the shield.
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