JP2008205327A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板の表面に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング、或はアッシング等の処理を行う基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs processing such as generation of a thin film, diffusion of impurities, etching, or ashing on the surface of a substrate such as a silicon wafer or a glass substrate.
半導体装置を製造する工程には、ガラス基板、シリコンウェーハ等の基板(以下ウェーハ)に薄膜を生成する工程、ウェーハ上に回路パターンを形成するエッチングの工程、或はエッチング後にウェーハ上のレジストを除去するアッシングの工程等があり、斯かる工程を処理するものとして、プラズマCVD装置、プラズマエッチング装置、或はアッシング装置等の基板処理装置がある。 In the process of manufacturing a semiconductor device, a thin film is formed on a substrate such as a glass substrate or a silicon wafer (hereinafter referred to as a wafer), an etching process for forming a circuit pattern on the wafer, or the resist on the wafer is removed after etching. There are ashing processes to be performed, and examples of processes for processing such processes include a plasma CVD apparatus, a plasma etching apparatus, and a substrate processing apparatus such as an ashing apparatus.
基板処理装置はウェーハに対して所定の処理を行う処理室を有し、該処理室に収納されたウェーハに対し、所定の手段で発生させたプラズマを使用して薄膜の生成、エッチング、アッシング等の処理を行う。 The substrate processing apparatus has a processing chamber for performing predetermined processing on the wafer, and the thin film generation, etching, ashing, etc. are performed on the wafer stored in the processing chamber using plasma generated by predetermined means. Perform the process.
例えば、基板処理装置の1つであるアッシング装置は、円筒状の石英製反応管と該反応管に気密に連設された金属製のチャンバを有し、前記反応管の周囲には該反応管内に放電させたガスをプラズマ化するコイルが設けられ、前記チャンバ内にはウェーハが載置され、載置されたウェーハを加熱する基板載置台(サセプタ)が配設されている。 For example, an ashing apparatus, which is one of substrate processing apparatuses, has a cylindrical quartz reaction tube and a metal chamber connected to the reaction tube in an airtight manner, and the reaction tube is surrounded by the reaction tube. A coil for converting the discharged gas into plasma is provided, a wafer is placed in the chamber, and a substrate placing table (susceptor) for heating the placed wafer is provided.
ウェーハを前記サセプタに載置して、加熱し、前記コイルに高周波電力を印加し、前記反応管内に処理ガスを導入することでプラズマが発生し、イオン化したガスをウェーハに接触させることで所要の処理がなされる。処理後のガスは、チャンバの下方に設けられた排気口より排気される。 A wafer is placed on the susceptor, heated, high-frequency power is applied to the coil, plasma is generated by introducing a processing gas into the reaction tube, and the ionized gas is brought into contact with the wafer as required. Processing is done. The treated gas is exhausted from an exhaust port provided below the chamber.
ウェーハの処理の均一性は、ウェーハの表面を流れるガスの状態に影響される。従って、ウェーハ処理均一性を向上させる為には、処理ガスがウェーハ全面を均一に流れることが必要である。ところが、ガスの流れはガス流路での流路抵抗によって左右され、例えばチャンバから排気口に至る経路で最短の経路についてはより多くの処理ガスが流れ、ウェーハ表面を流れる処理ガスの不均一性を生じる原因となる。 The uniformity of wafer processing is affected by the state of the gas flowing over the surface of the wafer. Therefore, in order to improve the wafer processing uniformity, it is necessary for the processing gas to flow uniformly over the entire wafer surface. However, the gas flow depends on the flow path resistance in the gas flow path. For example, more processing gas flows in the shortest path from the chamber to the exhaust port, and the processing gas non-uniformity flows on the wafer surface. Cause.
本発明は斯かる実情に鑑み、ウェーハ面上を流れる処理ガスの均一性を向上させ、ウェーハ処理の均一性、処理品質を向上させるものである。 In view of such circumstances, the present invention improves the uniformity of the processing gas flowing on the wafer surface and improves the uniformity and processing quality of the wafer processing.
本発明は、基板を収納してプラズマにより所定の処理を行う処理室と、該処理室に設けられ基板が載置される基板載置台と、該基板載置台の下方に位置する排気室と、前記基板載置台の周囲を囲繞する様に設けられ、前記排気室と前記処理室とを仕切るバッファプレートとを具備し、該バッファプレートは通気孔が多数穿設された多孔板である基板処理装置に係るものである。 The present invention includes a processing chamber for storing a substrate and performing a predetermined process using plasma, a substrate mounting table provided in the processing chamber on which the substrate is mounted, an exhaust chamber positioned below the substrate mounting table, A substrate processing apparatus comprising a buffer plate provided so as to surround the substrate mounting table and partitioning the exhaust chamber and the processing chamber, wherein the buffer plate is a perforated plate having a large number of vent holes. It is related to.
本発明によれば、基板を収納してプラズマにより所定の処理を行う処理室と、該処理室に設けられ基板が載置される基板載置台と、該基板載置台の下方に位置する排気室と、前記基板載置台の周囲を囲繞する様に設けられ、前記排気室と前記処理室とを仕切るバッファプレートとを具備し、該バッファプレートは通気孔が多数穿設された多孔板であるので、排気ガスは基板載置台の周囲から均等に排気され、その結果ガスの流れ分布が均一となり、ウェーハ処理の均一性、処理品質が向上する等の優れた効果を発揮する。 According to the present invention, a processing chamber for storing a substrate and performing a predetermined process using plasma, a substrate mounting table provided in the processing chamber on which a substrate is mounted, and an exhaust chamber positioned below the substrate mounting table And a buffer plate that surrounds the periphery of the substrate mounting table and partitions the exhaust chamber and the processing chamber, and the buffer plate is a perforated plate having a large number of ventilation holes. The exhaust gas is uniformly exhausted from the periphery of the substrate mounting table, and as a result, the gas flow distribution becomes uniform, and excellent effects such as improvement in wafer processing uniformity and processing quality are exhibited.
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る基板処理装置の一例であるアッシング装置の概略を示している。 FIG. 1 schematically shows an ashing apparatus as an example of a substrate processing apparatus according to the present invention.
図中、1は円筒状の石英製反応管を示し、該反応管1は金属製の気密容器であるチャンバ2に気密に立設され、前記反応管1と前記チャンバ2とは該チャンバ2の上面に形成された開口3によって連通している。前記反応管1の上端は、反応管天井板4によって気密に閉塞され、該反応管天井板4は、好ましくは中央に処理ガス導入孔5が設けられ、該処理ガス導入孔5は図示しない処理ガス供給源に接続され、流量調整された処理ガスが供給される様になっている。
In the figure,
前記反応管1の周囲にはプラズマ発生用のコイル6が設けられ、該コイル6はコイルカバー7によって覆われている。前記コイル6には高周波電源(図示せず)が接続され、該高周波電源により前記コイル6にプラズマ発生用の高周波電流が印加される様になっている。
A
前記チャンバ2の底面には複数(例えば4本)の支柱10によって支持された基板載置台(サセプタ)8が設けられ、該サセプタ8は基板加熱部9、基板載置板11を具備している。
A substrate mounting table (susceptor) 8 supported by a plurality of (for example, four)
前記サセプタ8の下方に、排気板12が配設され、該排気板12はガイドシャフト13を介して底基板14に支持され、該底基板14は前記チャンバ2の下面に気密に設けられている。
An
前記ガイドシャフト13をガイドとして昇降自在に昇降基板15が設けられ、該昇降基板15には少なくとも3本のリフトロッド16が立設されている。該リフトロッド16は前記サセプタ8を遊貫し、前記リフトロッド16の上端にはリフトピン17が取付けられている。
An elevating
該リフトピン17は前記サセプタ8の中心方向に延出し、上面にウェーハ20が載置され、前記リフトロッド16の昇降によって、ウェーハ20を前記サセプタ8に載置し、或は該サセプタ8から持上げる様になっている。
The lift pins 17 extend in the center direction of the
前記底基板14には、昇降駆動部(図示せず)の昇降シャフト18が気密に貫通され、該昇降シャフト18は前記昇降基板15に連結され、前記昇降駆動部が前記昇降シャフト18を昇降させることで、前記昇降基板15、前記リフトロッド16を介して前記リフトピン17を昇降させる様になっている。
An elevating
前記反応管1はプラズマが発生される反応室19を画成し、前記チャンバ2はウェーハ20を収納する処理室21を画成する。又、前記サセプタ8と前記排気板12との間に第1排気室25が画成され、前記排気板12と前記底基板14との間に第2排気室26が画成される。
The
前記第1排気室25の周囲を囲繞する様に円筒状のバッファプレート22が前記サセプタ8に設けられる。前記バッファプレート22は図2に示される様に、通気孔23が多数均一に穿設された多孔板(例えばアルミ製、ステンレス製のパンチングメタル)から構成される。従って、前記第1排気室25は、前記バッファプレート22によって前記チャンバ2内部と仕切られ、又前記通気孔23によって前記チャンバ2内部と連通している。
A
前記排気板12の中央には排気連通孔24が形成され、該排気連通孔24によって前記第1排気室25と前記第2排気室26とが連通され、又該第2排気室26には図示しない排気装置が連通されている。
An
尚、前記チャンバ2の側壁には、ウェーハ搬入出用口(図示せず)が形成され、該ウェーハ搬入出用口はゲートバルブ(図示せず)によって開放されると共に気密に閉塞可能となっている。ウェーハ20は、前記ウェーハ搬入出用口を通って前記チャンバ2の内部に搬入出され、前記リフトピン17の昇降との協働によって該リフトピン17へのウェーハ20の載置、前記リフトピン17からのウェーハ20の払出しが行われる。
A wafer loading / unloading port (not shown) is formed on the side wall of the
以下、上記基板処理装置の作用、例えばアッシング処理について説明する。 Hereinafter, an operation of the substrate processing apparatus, for example, an ashing process will be described.
前記リフトピン17が上昇した状態で、基板移載機(図示せず)により前記ウェーハ搬入出用口よりウェーハ20が前記処理室21に搬入され、ウェーハ20が前記リフトピン17に載置される。前記基板移載機が後退し、前記ウェーハ搬入出用口が閉塞される。前記昇降シャフト18によって前記昇降基板15、前記リフトロッド16を介して前記リフトピン17が降下され、ウェーハ20が前記サセプタ8に載置される。
With the lift pins 17 raised, the
ウェーハ20は前記基板加熱部9によって所定の処理温度に加熱される。又、ウェーハ20の表面には、前工程であるエッチング処理で使用したレジストが付着している。
The
流量制御された処理ガスが、前記処理ガス導入孔5を介して前記反応室19に導入される。前記処理ガスは、例えば、酸素ガスにフッ素系ガスを添加した混合ガスである。
The process gas whose flow rate is controlled is introduced into the
前記コイル6に前記高周波電源(図示せず)より高周波電流が供給され、処理ガス中に放電が起こり、ラジカル状態の酸素(ラジカル酸素)等が生成され、前記反応室19にプラズマ領域が形成される。
A high-frequency current is supplied to the
ラジカル酸素を含む処理ガスは、前記反応室19を降下し、前記処理室21へ供給され、前記バッファプレート22を通って前記第1排気室25、前記排気連通孔24、前記第2排気室26を介して、前記排気手段(図示せず)によって排気ガスとして排気される。
A processing gas containing radical oxygen descends in the
処理ガスの排気過程に於いて、前記反応室19を流下した処理ガスは、ウェーハ20表面に沿って放射状に拡散し、前記サセプタ8の全周から前記バッファプレート22を通って前記第1排気室25に流入する。
In the process gas exhaust process, the process gas flowing down the
前記バッファプレート22は前記サセプタ8の全周を囲む様に設けられるので、大きな表面積を有する。更に、前記通気孔23が均等に多数穿設されるので、前記バッファプレート22は適宜な流路抵抗を与え、更に排気ガスが前記第1排気室25に流入する放射流れ(径方向の流れ)で局部的に流速が増大することもない。
Since the
従って、ウェーハ20表面に沿って流れる処理ガスの、速度分布の均一性が得られ、処理の均一性、処理品質の向上が得られる。
Therefore, the uniformity of the velocity distribution of the processing gas flowing along the surface of the
前記ガス排気手段が排気ガスを所定の流量で排気すると共に、前記バッファプレート22によって排気抵抗が調整されることによって、前記反応室19及び前記処理室21の圧力は所定の処理圧に調整される。尚、図3中、矢印28は上記のガスの流れを示す。
The gas exhaust means exhausts exhaust gas at a predetermined flow rate, and the exhaust resistance is adjusted by the
処理ガス中のラジカル酸素がウェーハ20に接触し、ラジカル酸素によってウェーハ20上のレジストが酸化され、レジストは二酸化炭素、水等となり、ウェーハ20上から除去され、排気ガスと共に前記処理室21より排気される。
The radical oxygen in the processing gas comes into contact with the
尚、上述したアッシングに於ける処理室温度、ガス流量、処理室圧力の一例としては、処理室温度250℃、ガス流量は常温常圧状態で3L/min以上、好ましくは8L/min〜13L/min、処理室圧力は200Pa〜600Paである。 As an example of the processing chamber temperature, gas flow rate, and processing chamber pressure in the above-described ashing, the processing chamber temperature is 250 ° C., and the gas flow rate is 3 L / min or more, preferably 8 L / min to 13 L / min. min, the processing chamber pressure is 200 Pa to 600 Pa.
尚、前記バッファプレート22に穿設される通気孔23の大きさ、密度(単位面積当りに穿設される数)は適宜変更可能であり、又流れの状況に合せて場所により密度を異ならせてもよい。
It should be noted that the size and density (the number of holes per unit area) of the vent holes 23 formed in the
1 反応管
2 チャンバ
5 処理ガス導入孔
6 コイル
8 サセプタ
9 基板加熱部
19 反応室
20 ウェーハ
21 処理室
22 バッファプレート
25 第1排気室
26 第2排気室
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