JP2007251014A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱膨張率の相違による破損の発生を防止する。
【解決手段】ウエハ1を載置するサセプタ電極50を複数段、処理室32内に所定の間隔を置いて配置し、各段のサセプタ電極50に電力をフィーダ53によってそれぞれ供給してプラズマを生成し、各段のサセプタ電極50に載置したウエハ1をプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置10において、各段のサセプタ電極50とフィーダ53とを電気的に接続するターミナル56を柔軟に構成する。複数段のサセプタ電極を支持するボートの熱膨張率とフィーダの熱膨張率との相違によって発生する位置ずれをターミナルの柔軟性によって吸収できるので、サセプタ電極やボートやフィーダ等の破損が発生する現象を防止できる。
【選択図】図6
【解決手段】ウエハ1を載置するサセプタ電極50を複数段、処理室32内に所定の間隔を置いて配置し、各段のサセプタ電極50に電力をフィーダ53によってそれぞれ供給してプラズマを生成し、各段のサセプタ電極50に載置したウエハ1をプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置10において、各段のサセプタ電極50とフィーダ53とを電気的に接続するターミナル56を柔軟に構成する。複数段のサセプタ電極を支持するボートの熱膨張率とフィーダの熱膨張率との相違によって発生する位置ずれをターミナルの柔軟性によって吸収できるので、サセプタ電極やボートやフィーダ等の破損が発生する現象を防止できる。
【選択図】図6
Description
本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)にプラズマ処理を施すのに利用して有効なものに関する。
ICの製造方法においてウエハにプラズマ処理を施す場合には、枚葉式プラズマ処理装置を使用するのが、一般的である。
しかしながら、枚葉式プラズマ処理装置はウエハを一枚ずつ処理するために、スループットが小さくなるという問題点がある。
また、枚葉式プラズマ処理装置はウエハを保持したサセプタだけが処理温度に加熱されるコールドウオール形が一般的であるために、ウエハ面内を均一に加熱することが困難であるという問題点がある。
しかしながら、枚葉式プラズマ処理装置はウエハを一枚ずつ処理するために、スループットが小さくなるという問題点がある。
また、枚葉式プラズマ処理装置はウエハを保持したサセプタだけが処理温度に加熱されるコールドウオール形が一般的であるために、ウエハ面内を均一に加熱することが困難であるという問題点がある。
そこで、複数枚のウエハが搬入される処理室を備え、かつ、ヒータによって加熱されるプロセスチューブの処理室に一対の電極が縦長に配置されたバッチ式リモートプラズマ処理装置が提案されている。例えば、特許文献1参照。
特開2002−280378号公報
しかしながら、前記したバッチ式リモートプラズマ処理装置においては、プラズマが各ウエハに遠隔的にそれぞれ供給されるために、被処理基板内の処理状況やバッチ内のウエハ相互間の処理状況が不均一になる可能性が有ると、考えられる。
そこで、処理室内にウエハを一枚ずつ載置するサセプタ電極を所定の間隔を置いて複数段配置し、各段のサセプタ電極に載置したウエハ毎にプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置が、提案され得る。
しかしながら、このようなバッチ式プラズマ処理装置においては、複数段のサセプタ電極を支持したボートの熱膨張率と各サセプタ電極に電力を供給するためのフィーダの熱膨張率との相違から、サセプタ電極やボートやフィーダ等の破損が発生する危惧があると、考えられる。
そこで、処理室内にウエハを一枚ずつ載置するサセプタ電極を所定の間隔を置いて複数段配置し、各段のサセプタ電極に載置したウエハ毎にプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置が、提案され得る。
しかしながら、このようなバッチ式プラズマ処理装置においては、複数段のサセプタ電極を支持したボートの熱膨張率と各サセプタ電極に電力を供給するためのフィーダの熱膨張率との相違から、サセプタ電極やボートやフィーダ等の破損が発生する危惧があると、考えられる。
本発明の目的は、このような危惧を回避しつつ、被処理基板内の処理状況や被処理基板相互間の処理状況の均一性およびスループットを向上することができる基板処理装置を提供することにある。
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)被処理基板を載置するサセプタ電極を複数段、処理室内に所定の間隔を置いて配置し、前記各段のサセプタ電極に電力をフィーダによってそれぞれ供給してプラズマを生成し、前記各段のサセプタ電極に載置した前記被処理基板をプラズマ処理する基板処理装置であって、
前記各段のサセプタ電極と前記フィーダとを電気的に接続するターミナルが、柔軟に構成されていることを特徴とする基板処理装置。
(2)前記フィーダが炭化シリコン(SiC)によって形成されているとともに、前記ターミナルが導電性を有する炭化シリコンの繊維を編んで帯状に形成されていることを特徴とする前記(1)に記載の基板処理装置。
(3)前記フィーダが炭化シリコンまたはシリコン(Si)によって形成されているとともに、前記ターミナルが弾力性および導電性を有する炭化シリコンまたはシリコンによって形成されていることを特徴とする前記(1)に記載の基板処理装置。
(1)被処理基板を載置するサセプタ電極を複数段、処理室内に所定の間隔を置いて配置し、前記各段のサセプタ電極に電力をフィーダによってそれぞれ供給してプラズマを生成し、前記各段のサセプタ電極に載置した前記被処理基板をプラズマ処理する基板処理装置であって、
前記各段のサセプタ電極と前記フィーダとを電気的に接続するターミナルが、柔軟に構成されていることを特徴とする基板処理装置。
(2)前記フィーダが炭化シリコン(SiC)によって形成されているとともに、前記ターミナルが導電性を有する炭化シリコンの繊維を編んで帯状に形成されていることを特徴とする前記(1)に記載の基板処理装置。
(3)前記フィーダが炭化シリコンまたはシリコン(Si)によって形成されているとともに、前記ターミナルが弾力性および導電性を有する炭化シリコンまたはシリコンによって形成されていることを特徴とする前記(1)に記載の基板処理装置。
前記(1)によれば、複数段のサセプタ電極を支持するボートの熱膨張率と各サセプタ電極に電力を供給するフィーダの熱膨張率との相違によって発生する位置ずれは、ターミナルの柔軟性によって吸収することができるので、サセプタ電極やボートやフィーダ等の破損が発生する現象を未然に防止することができる。
複数段のサセプタ電極によって複数枚の被処理基板をバッチ処理することができるので、スループットを向上させることができる。
しかも、各段のサセプタ電極に載置された被処理基板毎にプラズマ処理することにより、プラズマ処理状況は被処理基板内および被処理基板相互間のいずれにおいても均一になるので、被処理基板内および被処理基板相互間のいずれにおいても均一性を向上させることができる。
複数段のサセプタ電極によって複数枚の被処理基板をバッチ処理することができるので、スループットを向上させることができる。
しかも、各段のサセプタ電極に載置された被処理基板毎にプラズマ処理することにより、プラズマ処理状況は被処理基板内および被処理基板相互間のいずれにおいても均一になるので、被処理基板内および被処理基板相互間のいずれにおいても均一性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ICの製造方法において、ウエハに各種のプラズマ処理を施すバッチ式縦形ホットウオール形プラズマ処理装置(以下、バッチ式プラズマ処理装置という。)として構成されている。
なお、本実施の形態においては、便宜上、一回のバッチ処理のウエハの枚数が4枚の場合について説明しているが、実際上は4枚〜150枚程度のバッチを取り扱うことができるものとする。
なお、本実施の形態においては、便宜上、一回のバッチ処理のウエハの枚数が4枚の場合について説明しているが、実際上は4枚〜150枚程度のバッチを取り扱うことができるものとする。
図1に示されているように、本実施の形態に係るバッチ式プラズマ処理装置10においては、被処理基板であるウエハ1を収納して搬送するためのウエハキャリアとしては、オープンカセット(以下、カセットという。)2が使用されている。
バッチ式プラズマ処理装置10は筐体11を備えている。筐体11の正面壁の下部にはメンテナンスするための正面メンテナンス口12が開設されており、正面メンテナンス口12には正面メンテナンス扉13が開閉するように建て付けられている。
正面メンテナンス扉13にはカセット搬入搬出口14が筐体11内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口14はフロントシャッタ15によって開閉されるようになっている。
バッチ式プラズマ処理装置10は筐体11を備えている。筐体11の正面壁の下部にはメンテナンスするための正面メンテナンス口12が開設されており、正面メンテナンス口12には正面メンテナンス扉13が開閉するように建て付けられている。
正面メンテナンス扉13にはカセット搬入搬出口14が筐体11内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口14はフロントシャッタ15によって開閉されるようになっている。
カセット搬入搬出口14の筐体11の内部にはカセットステージ16が設置されている。カセット2はカセットステージ16の上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、カセットステージ16の上から搬出されるようになっている。
工程内搬送装置により、カセットステージ16にはカセット2が、カセット2内のウエハ1が垂直姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ16はカセット2を筐体11の後方に右回り縦方向90度回転させ、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向く動作が可能となるように構成されている。
工程内搬送装置により、カセットステージ16にはカセット2が、カセット2内のウエハ1が垂直姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ16はカセット2を筐体11の後方に右回り縦方向90度回転させ、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向く動作が可能となるように構成されている。
筐体11内の前後方向の略中央部には、カセット棚17が設置されている。カセット棚17には複数のカセット2が収納される移載棚18が複数段設けられており、カセット棚17は複数段複数列にて複数個のカセット2を保管するように構成されている。
また、カセットステージ16の上方には予備カセット棚19が設けられており、予備カセット棚19はカセット2を予備的に保管するように構成されている。
また、カセットステージ16の上方には予備カセット棚19が設けられており、予備カセット棚19はカセット2を予備的に保管するように構成されている。
カセットステージ16とカセット棚17との間には、カセット搬送装置20が設置されている。カセット搬送装置20は、カセット2を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ20aと、搬送機構としてのカセット搬送機構20bとによって構成されており、カセットエレベータ20aとカセット搬送機構20bとの連続動作により、カセットステージ16とカセット棚17と予備カセット棚19との間でカセット2を搬送するように構成されている。
カセット棚17の後方にはウエハ移載機構21が設置されている。ウエハ移載機構21はウエハ移載装置エレベータ22と、ウエハ移載装置エレベータ22によって昇降されるウエハ移載装置23とを備えている。ウエハ移載装置エレベータ22は筐体11の右側端部に設置されている。ウエハ移載装置23はウエハ1をツィーザ24によって保持して回転ないし直線運動させるように構成されている。
ウエハ移載装置エレベータ22およびウエハ移載装置23の連続動作により、ウエハ移載機構21はウエハ1の授受作動を実行するように構成されている。
ウエハ移載装置エレベータ22およびウエハ移載装置23の連続動作により、ウエハ移載機構21はウエハ1の授受作動を実行するように構成されている。
図1に示されているように、カセット棚17の上方にはファンおよび防塵フィルタによって構成されたクリーンユニット25が設置されており、クリーンユニット25は清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体11の内部に流通させるように構成されている。
便宜上、図示は省略するが、ウエハ移載装置エレベータ22側と反対側である筐体11の左側端部にもクリーンユニットが設置されており、このクリーンユニットはクリーンエアを筐体11内の後部空間に流通させるように構成されている。
便宜上、図示は省略するが、ウエハ移載装置エレベータ22側と反対側である筐体11の左側端部にもクリーンユニットが設置されており、このクリーンユニットはクリーンエアを筐体11内の後部空間に流通させるように構成されている。
図1および図2に示されているように、筐体11の後側上部には処理炉30が垂直に設置されている。
図2に示されているように、処理炉30は処理室32を形成するプロセスチューブ31を備えている。プロセスチューブ31は石英等の誘電体が使用されて一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、プロセスチューブ31は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
プロセスチューブ31の筒中空部は複数枚のウエハ1が収容される処理室32を形成しており、プロセスチューブ31の内径は取り扱うウエハ1の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
図2に示されているように、処理炉30は処理室32を形成するプロセスチューブ31を備えている。プロセスチューブ31は石英等の誘電体が使用されて一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、プロセスチューブ31は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
プロセスチューブ31の筒中空部は複数枚のウエハ1が収容される処理室32を形成しており、プロセスチューブ31の内径は取り扱うウエハ1の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
プロセスチューブ31の下端面にはマニホールド33が当接されており、マニホールド33は誘電体が使用されて上下両端部に径方向外向きに突出したフランジを有する円筒形状に形成されている。プロセスチューブ31についての保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド33はプロセスチューブ31に着脱自在に取り付けられている。
そして、マニホールド33が筐体11に支持されることにより、プロセスチューブ31は垂直に据え付けられた状態になっている。
マニホールド33の下端開口はウエハ1を出し入れするための炉口34を形成している。炉口34は通常時には炉口シャッタ35によって閉塞されるようになっている。
そして、マニホールド33が筐体11に支持されることにより、プロセスチューブ31は垂直に据え付けられた状態になっている。
マニホールド33の下端開口はウエハ1を出し入れするための炉口34を形成している。炉口34は通常時には炉口シャッタ35によって閉塞されるようになっている。
マニホールド33の側壁には排気管36の一端が接続されており、排気管36は他端が排気装置(図示せず)に接続されて処理室32を排気し得るように構成されている。
マニホールド33の排気管36と異なる位置(図示例では180度反対側の位置)には、処理ガスを供給するためのガス供給管37が垂直に立脚されており、ガス供給管37は誘電体が使用されて細長い円形のパイプ形状に形成されている。
ガス供給管37には複数個の吹出口38が垂直方向に並べられて開設されている。吹出口38の個数は処理すべきウエハ1の枚数に一致されており、各吹出口38の高さの位置は上下で隣合うウエハ1、1間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
ガス供給管37には複数個の吹出口38が垂直方向に並べられて開設されている。吹出口38の個数は処理すべきウエハ1の枚数に一致されており、各吹出口38の高さの位置は上下で隣合うウエハ1、1間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
プロセスチューブ31の外部には処理室32を全体にわたって均一に加熱するためのヒータ39が、プロセスチューブ31の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータ39は筐体11の上に垂直に据え付けられた状態になっている。
図1に示されているように、筐体11内における処理炉30の真下近傍にはボートエレベータ40が設置されており、ボートエレベータ40のアーム41には、処理に際して炉口34を閉塞するシールキャップ42が水平に支持されている。
シールキャップ42はマニホールド33の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ40によって上昇されることにより、炉口34を気密シールして閉塞するように構成されている。
シールキャップ42はマニホールド33の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ40によって上昇されることにより、炉口34を気密シールして閉塞するように構成されている。
シールキャップ42の上にはウエハ1を保持して処理室32に搬入搬出するボート(搬送治具)43が、垂直に立脚されて支持されており、ボート43は複数枚(本実施の形態では、4枚)のウエハ1を保持して処理室32に搬入搬出するように構成されている。
ボート43は上下で一対の端板44、45と、両端板44、45間に架設されて垂直に配設された複数本(本実施の形態では、4本)の保持柱46とを備えている。両端板44、45および各保持柱46は、ウエハ1の金属汚染源とならない石英が使用されて形成されている。石英は誘電体(絶縁体)材料でもある。
ボート43は上下で一対の端板44、45と、両端板44、45間に架設されて垂直に配設された複数本(本実施の形態では、4本)の保持柱46とを備えている。両端板44、45および各保持柱46は、ウエハ1の金属汚染源とならない石英が使用されて形成されている。石英は誘電体(絶縁体)材料でもある。
各保持柱46にはウエハ受け47が複数段(本実施の形態では、5段)ずつ、上下方向に等間隔に配置されて径方向内向きに突設されており、各段のウエハ受け47はサセプタ電極50を、その外周辺部を上下から挟んで水平に保持するように構成されている。
上下で隣り合うサセプタ電極50、50の間隔は、ウエハ1の受け渡しに必要な寸法と、後述するプラズマ処理の作用とを考慮して定められている。
上下で隣り合うサセプタ電極50、50の間隔は、ウエハ1の受け渡しに必要な寸法と、後述するプラズマ処理の作用とを考慮して定められている。
図3に示されているように、サセプタ電極50はウエハ1を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて平板形状に形成されており、外径はウエハ1の外径よりも大きめに設定されている。
サセプタ電極50の外周におけるウエハ移載装置23と反対側になる位置には、略正方形平板形状の接続部51が径方向外向きに突設されており、接続部51の下面には円柱形状の補助接続部52が下向きに突設されている。
サセプタ電極50の外側における接続部51の両脇には一対のフィーダ53、53がそれぞれ配置されており、両フィーダ53、53はボート43の下側端板45に垂直に支持されている。一対のフィーダ53、53はいずれも、ウエハ1を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて丸棒形状に形成されている。
両フィーダ53、53におけるサセプタ電極50に対応する高さ位置には、略長方形平盤形状の接続部54が一段置きにそれぞれ突設されている。
フィーダ53の接続部54には、サセプタ電極50とフィーダ53とを電気的に接続するターミナル56の一端部下面が当接されて雄ねじ55によってねじ止めされており、ターミナル56の他端部は上面がサセプタ電極50の補助接続部52の下面に当接されて雄ねじ55によってねじ止め止めされている。
ターミナル56はウエハ1を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて、図3に示されているように、平面視が円弧形の平板形状に形成されており、かつ、柔軟性を備えるように構成されている。
本実施の形態においては、ターミナル56は導電性を有する炭化シリコンの繊維を編んで帯状に形成することにより、柔軟性を付与されている。
サセプタ電極50の外周におけるウエハ移載装置23と反対側になる位置には、略正方形平板形状の接続部51が径方向外向きに突設されており、接続部51の下面には円柱形状の補助接続部52が下向きに突設されている。
サセプタ電極50の外側における接続部51の両脇には一対のフィーダ53、53がそれぞれ配置されており、両フィーダ53、53はボート43の下側端板45に垂直に支持されている。一対のフィーダ53、53はいずれも、ウエハ1を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて丸棒形状に形成されている。
両フィーダ53、53におけるサセプタ電極50に対応する高さ位置には、略長方形平盤形状の接続部54が一段置きにそれぞれ突設されている。
フィーダ53の接続部54には、サセプタ電極50とフィーダ53とを電気的に接続するターミナル56の一端部下面が当接されて雄ねじ55によってねじ止めされており、ターミナル56の他端部は上面がサセプタ電極50の補助接続部52の下面に当接されて雄ねじ55によってねじ止め止めされている。
ターミナル56はウエハ1を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて、図3に示されているように、平面視が円弧形の平板形状に形成されており、かつ、柔軟性を備えるように構成されている。
本実施の形態においては、ターミナル56は導電性を有する炭化シリコンの繊維を編んで帯状に形成することにより、柔軟性を付与されている。
図4に示されているように、上下で隣り合うサセプタ電極50、50間には、交流電力を印加する交流電源61が整合器62を介して電気的に接続されており、各サセプタ電極50、50はそれぞれ並列に接続されている。交流電力としては、数kHzの低周波数から13.56MHz等の高周波数の交流電源が使用される。
次に、前記構成に係るバッチ式プラズマ処理装置10の作用を説明する。
図1に示されているように、カセット2がカセットステージ16に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口14がフロントシャッタ15によって開放される。
その後、カセット2はカセット搬入搬出口14から搬入され、カセットステージ16の上にウエハ1が垂直姿勢であって、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
その後、カセット2はカセットステージ16によって、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向けるように、筐体11の後方に右周り縦方向に90度回転させられる。
次に、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19の指定された棚位置へ、カセット搬送装置20によって自動的に搬送されて受け渡される。
その後、カセット2はカセット搬入搬出口14から搬入され、カセットステージ16の上にウエハ1が垂直姿勢であって、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
その後、カセット2はカセットステージ16によって、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向けるように、筐体11の後方に右周り縦方向に90度回転させられる。
次に、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19の指定された棚位置へ、カセット搬送装置20によって自動的に搬送されて受け渡される。
一時的に保管された後、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19からカセット搬送装置20によって移載棚18に移載されるか、もしくは、直接、移載棚18に搬送される。
カセット2が移載棚18に移載されると、ウエハ移載装置23はツイーザ24によってカセット2内のウエハ1をカセット2のウエハ出し入れ口を通じてピックアップし、ウエハ1をカセット2内からボート43に搬送し、ウエハ1をツィーザ24からボート43の一段目のサセプタ電極50の上に移載する。
ウエハ1を一段目のサセプタ電極50の上に移載すると、ウエハ移載装置23はツィーザ24をカセット2に戻し、次のウエハ1をツィーザ24によってピックアップする。
ウエハ移載装置23は以上の作動を繰り返すことによって、最下段までのサセプタ電極50の上にウエハ1を順次に移載して行く。
カセット2が移載棚18に移載されると、ウエハ移載装置23はツイーザ24によってカセット2内のウエハ1をカセット2のウエハ出し入れ口を通じてピックアップし、ウエハ1をカセット2内からボート43に搬送し、ウエハ1をツィーザ24からボート43の一段目のサセプタ電極50の上に移載する。
ウエハ1を一段目のサセプタ電極50の上に移載すると、ウエハ移載装置23はツィーザ24をカセット2に戻し、次のウエハ1をツィーザ24によってピックアップする。
ウエハ移載装置23は以上の作動を繰り返すことによって、最下段までのサセプタ電極50の上にウエハ1を順次に移載して行く。
所定の段のサセプタ電極50の上にウエハ1が移載されたボート43はボートエレベータ40によって上昇されて、図5に示されているように、処理炉30の処理室32に搬入(ボートローディング)される。
ボート43が上限に達すると、シールキャップ42が炉口34をシール状態に閉塞するために、処理室32は気密に閉じられた状態になる。
気密に閉じられると、処理室32は排気管36によって排気され、ヒータ39によって所定の温度(例えば、800℃程度)に加熱される。
この際、ヒータ39がホットウオール形構造であることにより、処理室32の温度は全体にわたって均一に維持された状態になるために、ボート43に保持されたウエハ1群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ1の面内の温度分布も均一かつ同一になる。
ボート43が上限に達すると、シールキャップ42が炉口34をシール状態に閉塞するために、処理室32は気密に閉じられた状態になる。
気密に閉じられると、処理室32は排気管36によって排気され、ヒータ39によって所定の温度(例えば、800℃程度)に加熱される。
この際、ヒータ39がホットウオール形構造であることにより、処理室32の温度は全体にわたって均一に維持された状態になるために、ボート43に保持されたウエハ1群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ1の面内の温度分布も均一かつ同一になる。
処理室32内の温度が予め設定された値に達して安定した後に、処理ガス48が処理室32内にガス供給管37から供給されて、処理室32内の圧力が予め設定された値に達すると、各段のサセプタ電極50には、それぞれ180度位相が異なる交流電力が交流電源61や整合器62によって印加される。
図4に示されているように、サセプタ電極50のウエハ1のアクティブエリア側を向く表面である下面には、全体にわたって均一で平坦なプラズマ60が生成される。
この全体にわたって均一で平坦なプラズマ60は、ウエハ1のアクティブエリア側に生成されているために、ウエハ1のアクティブエリア側の主面にはプラズマ処理が全面にわたって均一に施される。
この全体にわたって均一で平坦なプラズマ60は、ウエハ1のアクティブエリア側に生成されているために、ウエハ1のアクティブエリア側の主面にはプラズマ処理が全面にわたって均一に施される。
ガス供給管37に供給された処理ガス48は各吹出口38から各段のウエハ1の上方空間にそれぞれ吹き出して、各サセプタ電極50の下面に生成されたプラズマ60により、反応が活性な状態になる。
各段のサセプタ電極50で活性化した粒子(以下、活性粒子という。)は、各段のサセプタ電極50の上に載置されたウエハ1のアクティブエリア側の主面に接触し、ウエハ1にプラズマ処理を施す。
この際、前述した通りに、ウエハ1の温度分布がボート43の全長かつウエハ面内で均一に維持されており、均一で平坦なプラズマ60による活性粒子のウエハ1との接触分布が各段のウエハ1同士で同等かつ各段のウエハ1のウエハ面内で均一の状態になるため、活性粒子のプラズマ反応によるウエハ1におけるプラズマ処理状況は各段のウエハ1同士で、かつ、各段のウエハ1のウエハ面内において均一な状態になる。
各段のサセプタ電極50で活性化した粒子(以下、活性粒子という。)は、各段のサセプタ電極50の上に載置されたウエハ1のアクティブエリア側の主面に接触し、ウエハ1にプラズマ処理を施す。
この際、前述した通りに、ウエハ1の温度分布がボート43の全長かつウエハ面内で均一に維持されており、均一で平坦なプラズマ60による活性粒子のウエハ1との接触分布が各段のウエハ1同士で同等かつ各段のウエハ1のウエハ面内で均一の状態になるため、活性粒子のプラズマ反応によるウエハ1におけるプラズマ処理状況は各段のウエハ1同士で、かつ、各段のウエハ1のウエハ面内において均一な状態になる。
予め設定された処理時間が経過すると、処理ガス48の供給、ヒータ39の加熱、交流電力の印加および排気管36の排気等が停止された後、ボートエレベータ40によってシールキャップ42が下降されることにより、炉口34が開口されるとともに、ボート43が炉口34から処理室32の外部に搬出(ボートアンローディング)される。
処理室32の外部に搬出されたウエハ1は、前述したウエハ移載装置23の作動とは逆の手順により、カセット2内に収納される。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ1がバッチ処理される。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ1がバッチ処理される。
ところで、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やフラッシュメモリー(不揮発性メモリー)等のICの製造方法におけるトランジスタやキャパシタの成膜や表面処理で、プラズマ処理装置を使用する場合には、処理室内に導入される処理ガス以外の不純物が処理室内の部材から放出され、成膜や処理表面の中に混入すると、電気的な特性が劣化するために、これを極力抑制する必要がある。
そこで、従来のプラズマ処理装置の処理室内に設置される部材は、ウエハの成膜や処理表面の中に不純物が混入するのを抑制するために、石英や炭化シリコンやシリコンや炭素(C)が使用されている。
ここで、サセプタ電極やフィーダおよびターミナル等は導電性が必要であるために、アルミニウム等の金属材料によって形成することが望ましい。
しかし、アルミニウム製のサセプタ電極やフィーダおよびターミナル等がプラズマや反応性ガスに晒されると、金属原子がウエハの成膜や処理表面に混入して膜質や表面の性質上を劣化させてしまう。
このために、本実施の形態においては、サセプタ電極50やフィーダ53およびターミナル56は炭化シリコンによって形成している。
そこで、従来のプラズマ処理装置の処理室内に設置される部材は、ウエハの成膜や処理表面の中に不純物が混入するのを抑制するために、石英や炭化シリコンやシリコンや炭素(C)が使用されている。
ここで、サセプタ電極やフィーダおよびターミナル等は導電性が必要であるために、アルミニウム等の金属材料によって形成することが望ましい。
しかし、アルミニウム製のサセプタ電極やフィーダおよびターミナル等がプラズマや反応性ガスに晒されると、金属原子がウエハの成膜や処理表面に混入して膜質や表面の性質上を劣化させてしまう。
このために、本実施の形態においては、サセプタ電極50やフィーダ53およびターミナル56は炭化シリコンによって形成している。
しかしながら、本実施の形態においては、ボート43が石英によって形成されており、フィーダ53が炭化シリコンによって形成されているために、例えば、800℃以上の温度でプラズマ処理する場合には、ボート43の石英の熱膨張率とフィーダ53の炭化シリコンの熱膨張率との相違からサセプタ電極50とフィーダ53との間の位置ずれが発生するので、サセプタ電極50やボート43やフィーダ53等の破損が起こる危惧がある。
例えば、石英の熱膨張率を0.5×10-6[K-1]、炭化シリコンの熱膨張率を3.0×10-6[K-1]、ボート43とフィーダ53の長さを1000mmとし、室温20℃から800℃まで温度を上昇させた場合には、図6に示されているように、最上段のサセプタ電極50におけるボート43の測定点A1は測定点A2に変位し、フィーダ53の測定点B1は測定点B2に変位するために、サセプタ電極50とフィーダ53の接続部54との間の位置ずれLが発生し、その位置ずれLの量は2mmにもなる。
そして、サセプタ電極50とフィーダ53とが機械的に堅牢に接続されている場合には、このサセプタ電極50とフィーダ53との間の位置ずれLによる応力によってサセプタ電極50やボート43やフィーダ53等の破損が起こる。
例えば、石英の熱膨張率を0.5×10-6[K-1]、炭化シリコンの熱膨張率を3.0×10-6[K-1]、ボート43とフィーダ53の長さを1000mmとし、室温20℃から800℃まで温度を上昇させた場合には、図6に示されているように、最上段のサセプタ電極50におけるボート43の測定点A1は測定点A2に変位し、フィーダ53の測定点B1は測定点B2に変位するために、サセプタ電極50とフィーダ53の接続部54との間の位置ずれLが発生し、その位置ずれLの量は2mmにもなる。
そして、サセプタ電極50とフィーダ53とが機械的に堅牢に接続されている場合には、このサセプタ電極50とフィーダ53との間の位置ずれLによる応力によってサセプタ電極50やボート43やフィーダ53等の破損が起こる。
しかし、本実施の形態においては、サセプタ電極50とフィーダ53とを接続するターミナル56が柔軟性を備えていることにより、サセプタ電極50を支持するボート43の熱膨張率とサセプタ電極50に電力を供給するフィーダ53の熱膨張率との相違によって発生する位置ずれLを、図6に示されているように、ターミナル56の柔軟性によって吸収することができるので、サセプタ電極50やボート43やフィーダ53等の破損が発生する現象を未然に防止することができる。
なお、室温に近い低温での温度でウエハ1をプラズマ処理する場合には、熱膨張率差による位置ずれLの量が小さいために、サセプタ電極50やボート43やフィーダ53等の破損が起こる可能性は小さい。
なお、室温に近い低温での温度でウエハ1をプラズマ処理する場合には、熱膨張率差による位置ずれLの量が小さいために、サセプタ電極50やボート43やフィーダ53等の破損が起こる可能性は小さい。
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
1) 複数枚のウエハを複数段のサセプタ電極のそれぞれに載置してプラズマ処理することにより、プラズマを各段のウエハのそれぞれにおいて専用的に生成することができるために、プラズマ処理状況をウエハ面内および各ウエハ相互間のいずれにおいても均一化することができる。
2) 複数段のサセプタ電極のそれぞれに載置された複数枚のウエハをホットウオール形のヒータによって一律に加熱することにより、ウエハのボート全長および各ウエハ面内の温度を均一に分布させることができるため、ウエハのプラズマ処理状況をウエハ面内および各ウエハ相互間のいずれにおいても均一化することができる。
3) 複数枚のウエハを一括してバッチ処理することにより、ウエハを一枚ずつ枚葉処理する場合に比べて、スループットを大幅に向上させることができる。
4) サセプタ電極とフィーダとを接続するターミナルを柔軟性を有するように構成することにより、サセプタ電極を支持するボートの熱膨張率とサセプタ電極に電力を供給するフィーダの熱膨張率との相違によって発生する位置ずれを、ターミナルの柔軟性によって吸収することができるので、サセプタ電極やボートやフィーダ等の破損が発生する現象を未然に防止することができる。
5) ターミナルを導電性を有する炭化シリコンの繊維を編んで帯状に形成することにより、ターミナルからウエハの汚染原因になる金属原子が放出するのを防止することができるとともに、ターミナルの柔軟性と導電性とを確保することができる。
6) フィーダとターミナルとの接続部およびターミナルとサセプタ電極との接続部の少なくとも一方をねじ止め止め構造とすることにより、フィーダとサセプタ電極との連結が解除可能になるために、メンテナンス作業を簡単化することができる。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、ターミナルは導電性を有する炭化シリコンの繊維を編んで帯状に形成するに限らず、柔軟性を呈する撚り線状に形成してもよい。
また、ターミナルは弾力性および導電性を有する炭化シリコンまたはシリコンによって形成してもよい。
また、ターミナルは弾力性および導電性を有する炭化シリコンまたはシリコンによって形成してもよい。
フィーダは炭化シリコンによって形成するに限らず、シリコン(Si)によって形成してもよい。
本発明に係るバッチ式プラズマ処理装置は、プラズマCVDやドライエッチング等のプラズマ処理全般に使用することができる。
また、被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
1…ウエハ(基板)、2…カセット、10…バッチ式プラズマ処理装置(基板処理装置)、11…筐体、12…正面メンテナンス口、13…正面メンテナンス扉、14…カセット搬入搬出口、15…フロントシャッタ、16…カセットステージ、17…カセット棚、18…移載棚、19…予備カセット棚、20…カセット搬送装置、20a…カセットエレベータ、20b…カセット搬送機構、21…ウエハ移載機構、22…ウエハ移載装置エレベータ、23…ウエハ移載装置、24…ツィーザ、25…クリーンユニット、30…処理炉、31…プロセスチューブ、32…処理室、33…マニホールド、34…炉口、35…炉口シャッタ、36…排気管、37…ガス供給管、38…吹出口、39…ヒータ、40…ボートエレベータ、41…アーム、42…シールキャップ、43…ボート(搬送治具)、44、45…端板、46…保持柱、47…ウエハ受け、48…処理ガス、50…サセプタ電極、51…接続部、52…補助接続部、53…フィーダ、54…接続部、55…雄ねじ、56…ターミナル、60…プラズマ、61…交流電源、62…整合器。
Claims (1)
- 被処理基板を載置するサセプタ電極を複数段、処理室内に所定の間隔を置いて配置し、前記各段のサセプタ電極に電力をフィーダによってそれぞれ供給してプラズマを生成し、前記各段のサセプタ電極に載置した前記被処理基板をプラズマ処理する基板処理装置であって、
前記各段のサセプタ電極と前記フィーダとを電気的に接続するターミナルが、柔軟に構成されていることを特徴とする基板処理装置。
Priority Applications (1)
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2006
- 2006-03-17 JP JP2006074896A patent/JP2007251014A/ja active Pending
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