JP2007294990A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理むらの無い基板の処理を可能とする操作容易な基板処理装置を提供すること。
【解決手段】 高周波誘導やヒータ等によって加熱されるサセプタ１の基板載置面に複数のピン３を設け、ウェーハ２をサセプタ１の基板載置面から浮かせてサセプタ１上に載置し、サセプタ１からウェーハ２への放射伝熱及び気相伝導伝熱によってウェーハ２を加熱しつつウェーハ２上のレジストをアッシングする基板処理装置を構成する。本装置において、サセプタ１は前記基板載置面と直接接触しないので、ウェーハ２の温度の均一性と、それと関連するアッシング速度の均一性が、従来技術に較べて飛躍的に向上し、むらの無いアッシングが可能となる。ピン３のサセプタ１の表面からの高さを加減することのみによって、レジストのアッシング条件を容易に変更することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板を処理するための処理室を有する基板処理装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩによって代表される半導体装置の製作工程においては、各種の基板処理技術が用いられている。

上記の基板処理技術の１つとして、基板上の不要となったレジスト（耐エッチング性有機塗膜材料）をアッシング（灰化）して除去する技術が広く用いられている。この技術におけるアッシング方法の１つとして、処理室内に設けられたサセプタと総称される支持台に基板を載置し、該サセプタからの伝熱によって該基板を加熱しながら該基板上のレジストを酸化して除去する方法が行われている。レジストの酸化手段としては、酸素プラズマ処理、オゾン処理、酸素を含む雰囲気中での紫外線照射等が採用されている。

図５は、従来の技術において、基板処理装置の処理室内に設けられたサセプタ１の上に、処理される基板として、ウェーハ２が載置されている状態を示している。このような状態において、サセプタ１を高周波誘導やヒータ等によって加熱し、その熱をウェーハ２に伝えてウェーハ２の温度を上昇させるとともに、ウェーハ２の処理、例えば上記のレジストアッシング処理を行う。

図５に示した従来の技術においては、図中の細部拡大図において誇張して示したように、サセプタ１の表面には凹凸があり、このため、サセプタ１の表面とウェーハ２の下面とが接触している部位と接触していない部位とがある。このような状態において、サセプタ１を高周波誘導やヒータ等によって加熱し、その熱をウェーハ２に伝えてウェーハ２の温度を上昇させる場合に、上記の接触部位においては、サセプタ１からウェーハ２への接触熱伝導が起こるので、その部位におけるウェーハ２の温度上昇は他の部位における温度上昇よりも大きくなり、その結果として、ウェーハ２の温度に不均一性が生じる。

もしも、例えば上記のレジストアッシング処理のように、処理の進行速度が基板の温度に依存するならば、上記のウェーハ２の温度の不均一性は基板の処理の不均一性（むら）の原因となる。

また、ウェーハ２がサセプタ１の上に載置されてからウェーハ２の温度がサセプタ１の温度に到達するまでの過程は、サセプタ１を変えず、サセプタ１の温度設定も変えないかぎり、同一となってしまい、サセプタ１の温度設定の変更あるいはサセプタ１の交換を行わずに、この過程を制御することはできない。従って、例えば、１回の処理時間を一定に保ちながら、ウェーハ２の温度を下げて処理を行う場合には、サセプタ１の温度設定の変更あるいはサセプタ１の交換が必要となり、そのための手間及び時間が必要となる。

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決し、処理むらの無い基板の処理を可能とする操作容易な基板処理装置を提供することにある。

本発明においては、第１の発明によれば、基板を処理するための処理室と、前記処理室内に設けられ前記基板を載置及び加熱するサセプタとを有する基板処理装置において、前記サセプタ上面に複数の穴部を設け、前記基板を支持するための複数のピンを前記穴部内にそれぞれ嵌入して設け、さらに前記ピンは、基板を処理するときに前記ピンの頂部が前記サセプタの表面から突出する状態で配置され、ピンの高さを変更可能であり、前記穴部の側面に圧力を及ぼして穴部から抜けることを防止するような弾性体を備えることを特徴とする基板処理装置を構成する。

また、第２の発明によれば、第１の発明による基板処理装置において、前記弾性体が窒化物もしくは窒化シリコンで形成されることを特徴とする基板処理装置を構成する。

本発明の実施により、処理むらの無い基板の処理を可能とする操作容易な基板処理装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明における基本的実施の形態を説明する図である。

本発明においては、図１に示したように、処理室内に設置されたサセプタ１の基板載置面に複数のピン３を設ける。このピン３によって、請求項１に記載の基板であるウェーハ２を支持し、ウェーハ２をサセプタ１から浮かせてサセプタ１上に載置する。この場合に、ウェーハ２は、複数の支持点（３点で足りる）とピン３とを介してのみサセプタ１と接触しているので、この接触を経由する伝熱は極めて少なく、従来技術において問題となる接触伝熱によるウェーハ２の温度不均一性は大幅に減少し、これによって、ウェーハ２の処理、例えばウェーハ２上のレジストのアッシングの均一性は飛躍的に向上する。

以下の説明においては、レジストのアッシングを具体例として、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施の形態においては、図１中の細部拡大図に示したように、サセプタ１からウェーハ２への伝熱の殆ど全ては、伝熱むらの無い放射伝熱及び気相伝導伝熱によって起こる。その際の伝熱抵抗は、サセプタ１の表面とウェーハ２の下面との間の距離（これはピン３のサセプタ１の表面からの高さによって決まる）が大きいほど大きくなる。そこで、ピン３のサセプタ１の表面からの高さを加減することによって上記の距離を加減し、ウェーハ２の温度上昇速度を制御して、ウェーハ２の温度と、それに関連する、レジストのアッシングレート（アッシングの速さ）を制御することができる。

すなわち、図２の（ａ）に示したように、ピン３の高さを低く（例えば０.１ｍｍに）して上記の伝熱抵抗を小さくし、ウェーハ２の温度上昇を速やかにして、高アッシングレート、高スループットのアッシングを行ったり、同図の（ｂ）に示したように、ピン３の高さを高くして上記の伝熱抵抗を大きくし、ウェーハ２の温度上昇を遅らせて、比較的低温でのアッシングを行ったりすることができる。この場合に、高アッシングレート、高スループットのアッシングは通常のレジストのアッシングに適し、比較的低温でのアッシングは、イオン注入によって変質し、高温でのアッシングによっては、かえって、残渣を残し易くなっているレジストのアッシングに適している。このような、２つのアッシング形態間の相互切り替えはピン３の高さの変更のみによって行うことができ、サセプタ１の温度設定の変更あるいはサセプタ１の交換を必要としないので、操作容易な切り替えが可能となる。

サセプタ１の構成材料としてはグラファイト、金属等を用いることができ、ピン３の構成材料としてはグラファイト、金属、セラミクス等を用いることができる。

図３は、サセプタ１へのピン３の装着方法の一例を示したものである。図において、サセプタ１の上面に設けられた穴部４内にピン３が嵌入し、そのピン３の側面に形成された環状溝５には環状バネ６が嵌められている。環状バネ６は、環の一箇所が切断、切除されてローマ字のＣ字状となったものであり、その環の径が小さくなるように弾性変形して穴部４に嵌め込まれている。図３に示したように、環状バネ６は、その弾力によって、穴部４の側面に圧力を及ぼし、その圧力による摩擦によって、ピン３が穴部４から抜けるのを防止している。環状バネ６の構成材料としてはアルミニウム（例えば１０００番台の純アルミニウム）等を用いることができる。

図４は、上記のサセプタ１へのピン３の装着方法における環状バネ６（図３）の形状を特定なものとした場合を示したものである。この場合においては、図４に示したように、環状バネ６’の断面が台形であり、その台形の鋭角の頂点が穴部４の側面と接触している。すなわち、環状バネ６’は、その穴部４の側面との接触部位において楔状となって、その刃の部分で穴部４の側面と接触している。環状バネ６’は、高温加熱によっても塑性変形せず弾性も失わない耐熱性材料で構成されることが望ましい。このように構成された環状バネ６’は、ウェーハ２の高温処理工程後においても、穴部４の側面に圧力を及ぼし、それによって、ピン３が穴部４から抜けるのを防止する。環状バネ６’の構成材料としては、高温加熱によっても塑性変形せず弾性も失わない耐熱性材料であることに加えて、半導体への汚染の原因とならないものであることが好ましい。そのような環状バネ６’の構成材料としては窒化物、特に窒化シリコン（耐熱温度１２００℃）が適している。

なお、図４に示したように、環状バネ６’の穴部４の側面との接触部分を楔とみなした場合に、その楔の向き（図中、点線の矢印で示す）はピン３が穴部４から抜ける方向（図においては上方向）に傾いていることが望ましい。このような傾きを楔にもたせた場合に、ピン３を穴部４に挿入するときには、環状バネ６’が、環の径を小さくするような力を穴部４の側面から受けるので、挿入が容易となり、逆に、ピン３を穴部４から引き抜くときには、環状バネ６’が、環の径を大きくするような力を穴部４の側面から受けるので、引き抜きが困難となるので、実用上好都合である。勿論、ピン３は、摩擦力を上回る力によって、穴部４から引き抜くことができる。

以上に説明したように、サセプタ１上面に複数のピン３を設け、それによってウェーハ２を、サセプタ１上、サセプタ１から浮かせて載置し、処理むらの無いアッシングを行うことができるようになり、さらに、ピン３の高さを変えることのみによって、サセプタ１の温度設定の変更あるいはサセプタ１の交換の必要なしに、アッシング条件を容易に変更することができる。

以上の説明においては、レジストのアッシング装置を例として、本発明に係る基板処理装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板の酸化処理装置、窒化処理装置、ＣＶＤ（化学気相堆積）を含む堆積処理装置等の基板処理装置にも適用されることは言うまでもない。

本発明の実施の形態を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるサセプタとウェーハとの間隙を変える方法を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるピンの装着方法の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるピンの装着方法の一例を説明する図である。 従来技術による基板処理装置におけるサセプタとその使用状態を説明する図である。

符号の説明

１…サセプタ、２…ウェーハ、３…ピン、４…穴部、５…環状溝、６、６’…環状バネ。

Claims (2)

1. 基板を処理するための処理室と、前記処理室内に設けられ前記基板を載置及び加熱するサセプタとを有する基板処理装置において、前記サセプタ上面に複数の穴部を設け、前記基板を支持するための複数のピンを前記穴部内にそれぞれ嵌入して設け、さらに前記ピンは、基板を処理するときに前記ピンの頂部が前記サセプタの表面から突出する状態で配置され、ピンの高さを変更可能であり、前記穴部の側面に圧力を及ぼして穴部から抜けることを防止するような弾性体を備えることを特徴とする基板処理装置。
   
2. 請求項１に記載の基板処理装置において、前記弾性体が窒化物もしくは窒化シリコンで形成されることを特徴とする基板処理装置。

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