JP2008227033A

JP2008227033A - 基板処理装置

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Publication number: JP2008227033A
Application number: JP2007061280A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Nonaka; 龍野中
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-09-25
Also published as: US20080226518A1

Abstract

【課題】従来に比べて製造コストを低減することができるとともに、基板処理に必要とされるコストの低減を図ることのできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】処理チャンバー２と、処理チャンバー２内で半導体ウエハＷを支持する支持ピン３と、処理ガス供給源１２と、半導体ウエハＷと対向するように設けられ、通電により発熱可能で、かつ、処理ガスと接触することにより触媒作用でラジカルを発生させる触媒発熱部材８と、触媒発熱部材８に通電する直流電源９と、支持ピン３を移動させ、触媒発熱部材８と半導体ウエハＷを近接、離間させて半導体ウエハＷの温度を制御する駆動機構４を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の被処理基板に、触媒作用で発生させた処理ガスのラジカルにより処理を施す基板処理装置に関する。

従来から、半導体装置や液晶表示装置（ＬＣＤ）等の製造分野においては、プラズマを発生させ、このプラズマを被処理基板に作用させてエッチングやＣＶＤ等の処理を行う基板処理装置が使用されている。また、例えば水素ガス等の処理ガスを、加熱した触媒に接触させ、触媒作用によって処理ガスのラジカルを発生させ、このラジカルによって、プラズマを用いることなくアッシング等の処理を行う基板処理装置が知られている。

上記の触媒作用によってラジカルを発生させる基板処理装置では、例えば、Ｗ、ＳｉＣ、Ｐｔ等からなる触媒発熱部材に通電して例えば１０００℃以上に発熱させる。また、被処理基板は、抵抗加熱ヒータを備えた載置台上に載置して所定温度に加熱し、この加熱した被処理基板に上記触媒発熱部材に接触することによって発生したラジカルを作用させてアッシング等の処理を行うようになっている。

また、単に抵抗加熱ヒータで被処理基板を加熱する技術としては、例えば、加熱プレート上に支持ピンでウエハ等を支持し、支持ピンを上下動させることによって加熱プレートとウエハとの距離を調整してウエハの温度を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、熱輻射ランプに被処理基板を近接させて加熱する技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平７−２５４５４５号公報特開２００２−１７６００２号公報

前述したように、触媒作用によってラジカルを発生させる基板処理装置では、被処理基板を載置する基板載置台に抵抗加熱ヒータ等を設けて、被処理基板を加熱するとともに、触媒発熱部材に通電して加熱し、この触媒発熱部材によって処理ガスのラジカルを発生させてアッシング等の処理を行っている。しかしながら、このような基板処理装置においても、さらに製造コストを低減すること及び基板処理に必要とされるコストを低減することが求められる。

本発明は、上記の従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べて製造コストを低減することができるとともに、基板処理に必要とされるコストの低減を図ることのできる基板処理装置を提供することを目的とする。

請求項１の基板処理装置は、被処理基板を収容して処理するための処理チャンバーと、前記処理チャンバー内で前記被処理基板を支持する支持部材と、前記被処理基板を処理するためのラジガルを発生させる処理ガスを前記処理チャンバー内に供給する処理ガス供給機構と、前記被処理基板と対向するように設けられ、通電により発熱可能で、かつ、前記処理ガスと接触することにより触媒作用でラジカルを発生させる触媒発熱部材と、前記触媒発熱部材に通電して当該触媒発熱部材を発熱させる電力供給機構と、前記支持部材を移動させ、前記触媒発熱部材と前記被処理基板を近接、離間させて前記被処理基板の温度を制御する駆動機構とを具備したことを特徴とする。

請求項２の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置であって、前記触媒発熱部材と、前記支持部材との間に、前記触媒発熱部材からの輻射熱を透過させる材料からなり、前記ラジカルが通過可能な複数の透孔を備えた板状部材を配設したことを特徴とする。

請求項３の基板処理装置は、請求項２記載の基板処理装置であって、前記板状部材の前記触媒発熱部材側の前記処理チャンバー内の圧力が、前記板状部材の前記支持部材側の前記処理チャンバー内の圧力より高くされることを特徴とする。

請求項４の基板処理装置は、請求項２又は３記載の基板処理装置であって、前記板状部材が石英からなることを特徴とする。

請求項５の基板処理装置は、請求項１〜４いずれか１項記載の基板処理装置であって、前記触媒発熱部材は、Ｗ、ＳｉＣ、Ｐｔのいずれかから構成されることを特徴とする。

請求項６の基板処理装置は、請求項１〜５いずれか１項記載の基板処理装であって、前記処理ガスが水素ガスであることを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて製造コストを低減することができるとともに、基板処理に必要とされるコストの低減を図ることのできる基板処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置１の断面概略構成を模式的に示すものである。

基板処理装置１は、例えばアルミニウム等からなり円筒形状に成形された処理チャンバー（処理容器）２を有している。処理チャンバー２内には、底部側から立設された基板支持部材としての複数（例えば３本）の支持ピン３が設けられており、この支持ピン３は、処理チャンバー２の外部に設けられた駆動機構４から処理チャンバー２内に延在する駆動軸５に接続されており、駆動機構４によって上下動可能とされている。なお、駆動軸５を処理チャンバー２外に引き出す部分には、ベローズ６が設けられ、駆動軸５と処理チャンバー２との間が気密封止されている。支持ピン３上には、被処理基板、例えば半導体ウエハＷが載置される。

処理チャンバー２内の天井側には、支持ピン３に支持された半導体ウエハＷと対向するように、絶縁性の支持部材７に支持された触媒発熱部材８が設けられている。触媒発熱部材８は、通電により発熱可能で、かつ、触媒作用でラジカルを発生させる材料、例えば、Ｗ、ＳｉＣ、Ｐｔのいずれか等から構成されており、例えば、図２に示すように、ワイヤー状のものを折り返すようにジグザグに配設する等して、処理ガスとの十分な接触面積を確保することができるようになっている。なお、触媒発熱部材８の形状は、例えばメッシュ状にする等どのようにしても良い。

上記触媒発熱部材８は、処理チャンバー２の外部に設けられた電力供給機構としての直流電源９に電気的に接続されている。そして、直流電源９から触媒発熱部材８に直流電流が通電されることによって、触媒発熱部材８は発熱し、触媒発熱部材８の温度を例えば１０００℃以上の高温に設定可能となっている。なお、処理チャンバー２の内側面は、触媒発熱部材８からの輻射熱を反射する反射面とすることが好ましい。このように処理チャンバー２の内側面を反射面とすれば、後述する半導体ウエハＷの加熱を効率良く行うことができるとともに、処理チャンバー２自体の温度が過剰に上昇してしまうことを抑制することができる。この場合、処理チャンバー２を構成する材料として、ステンレス材等も使用可能であるが、半導体ウエハＷの金属汚染等を抑制するという観点からは、ステンレス材の使用は好ましくない。このため、例えば表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）がされていないアルミニウムの無垢材等を使用することが好ましい。

また、処理チャンバー２の天井部には、処理ガス供給部１０が設けられており、この処理ガス供給部１０には、処理ガス供給配管１１の一端が接続されている。処理ガス供給配管１１の他端は、処理ガス供給源１２に接続されており、処理ガス供給源１２の下流側には、マスフローコントローラ１３、開閉弁１４が介挿されている。処理ガス供給源１０は、触媒発熱部材８と接触することによってラジカルを発生して化学的な作用により所定の処理を施すことのできる処理ガス、例えば、水素ガスを供給する。上記の処理ガス供給源１２等によって、処理チャンバー２内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構が構成されている。

一方、処理チャンバー２の底部には、複数の排気口１５ａ，１５ｂが設けられている。排気口１５ａは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１６を介してドライポンプ（ＤＰ）１７に接続されている。一方、排気口１５ｂは、オートプレッシャーコントローラ（ＡＰＣ）１８を介してドライポンプ（ＤＰ）１７に接続されている。また、排気口１５ａとターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１６との間には、開閉弁１９が設けられている。

なお、上記のオートプレッシャーコントローラ（ＡＰＣ）１８とドライポンプ（ＤＰ）１７は、半導体ウエハＷ等の処理を行う際に、処理チャンバー２内を所定の真空雰囲気（例えば、２６．６Ｐａ〜６６５Ｐａ（２００ｍTorr〜５Torr））とする際に使用される。一方、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）１６は、例えばメンテナンス等の際に処理チャンバー２を一旦常圧にして大気開放した後に、基板処理を開始するための準備をする際に、処理チャンバー２内を高真空に排気して処理チャンバー２内壁に吸着した吸着物(例えば水分等)を除去する際に使用する。この際、触媒発熱部材８に通電して処理チャンバー２内の温度を上昇させると、吸着物の除去を速やかに行うことができる。

処理チャンバー２内の触媒発熱部材８と、被処理基板としての半導体ウエハＷとの間には、板状部材２０がこれらの間に介在するように設けられている。この板状部材２０は、触媒発熱部材８からの輻射熱を透過させる材料、例えば、石英等から構成されており、かつ、ラジカルを通過させ、シャワー状に半導体ウエハＷに供給するように複数の透孔２１が形成されている。

上記板状部材２０は、触媒発熱部材８に接触することによって発生したラジカルを含む処理ガスを半導体ウエハＷにシャワー状に均一に供給するとともに、半導体ウエハＷの表面に形成されたレジスト膜から飛散したレジスト等の飛散物が触媒発熱部材８に付着することを防止する作用を有する。また、このような飛散物の付着を防止する作用を高めるため、処理ガス供給源１１から処理チャンバー２内に処理ガスを供給し、ドライポンプ１７によって処理チャンバー２から排気して基板処理を行う際に、板状部材２０の上側（触媒発熱部材８側）の処理チャンバー２内の圧力が、板状部材２０の下側（支持ピン３側）の処理チャンバー２内の圧力より高くなるように、圧損が生じるよう設定されている。

また、処理チャンバー２の側壁部分には、半導体ウエハＷを処理チャンバー２内に搬入、搬出するための開口２２が設けられており、この開口２２には、開口２２を気密に閉塞するためのゲートバルブ２３が設けられている。

上記構成の基板処理装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備え基板処理装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインターフェース部６２と、記憶部６３とが設けられている。

ユーザインターフェース部６２は、工程管理者が基板処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部６３には、基板処理装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、基板処理装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

次に、上記構成の基板処理装置１によって、半導体ウエハＷの処理を行う工程について説明する。まず、半導体ウエハＷは、開口２２のゲートバルブ２３が開放された後、図示しないロードロック室から処理チャンバー２内へと搬入され、支持ピン３上に載置される。次に、ゲートバルブ２３が閉じられ、オートプレッシャーコントローラ（ＡＰＣ）１８及びドライポンプ（ＤＰ）１７によって、処理チャンバー２内が所定の真空度（例えば、２６．６Ｐａ〜６６５Ｐａ（２００ｍTorr〜５Torr）まで真空引きされる。

次に、直流電源９から触媒発熱部材８に直流電流を通電して、触媒発熱部材８の温度を所定温度、例えば１０００℃以上に加熱するとともに、駆動機構４によって支持ピン３を上下動させ、半導体ウエハＷを触媒発熱部材８に対して所定距離に近接させた状態とすることによって、半導体ウエハＷを触媒発熱部材８の放出する熱により所定温度に加熱する。そして、開閉弁１４が開放されて、処理ガス供給源１２から所定の処理ガス（例えば水素ガス）が、マスフローコントローラ１３によってその流量を調整されつつ、処理ガス供給配管１１、処理ガス供給部１０を通って処理チャンバー２内の天井部付近に導入される。この時、処理チャンバー２内の圧力は、所定の圧力に維持される。

処理チャンバー２内の天井部付近に導入された処理ガスは、ここで高温とされた触媒発熱部材８と接触することにより、触媒発熱部材８の触媒作用によってラジカル化される。そして、このラジカルを含む処理ガスが、板状部材２０の透孔２１からシャワー状に均一に半導体ウエハＷに供給され、ラジカルの作用によって、化学的に半導体ウエハＷに所定の処理、例えばアッシング処理が施される。

この時、アッシング処理等が行われると、半導体ウエハＷからレジスト等の飛散物が生じる場合があるが、前述したとおり、板状部材２０の作用によって、このような飛散物が触媒発熱部材８に付着することを防止することができる。これにより、触媒発熱部材８の劣化等を防止することができる。

そして、所定の処理が終了すると、直流電源９からの電力の供給及び処理ガス供給源１２からの処理ガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷが処理チャンバー２内から搬出される。

以上説明したとおり、本実施形態の基板処理装置１によれば、半導体ウエハＷを、触媒発熱部材８が放出する熱によって所定温度に加熱する構成となっているので、従来用いていた半導体ウエハＷ加熱用の抵抗加熱ヒータ（例えばセラミックヒータ等）等を設ける必要がない。このため、基板処理装置１の製造コストを従来に比べて大幅に低減することができる。また、半導体ウエハＷ加熱用の抵抗加熱ヒータ等に電力を供給する必要もないので、従来に比べて省力化を図ることができ、基板処理に必要となるコストを低減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係る基板処理装置の断面概略構成を示す図。図１の基板処理装置の触媒発熱部材の構成を示す図。

符号の説明

１……基板処理装置、２……処理チャンバー、３……支持ピン、４……駆動機構、８……触媒発熱部材、９……直流電源、１２……処理ガス供給源、２０……板状部材、２１……透孔、Ｗ……半導体ウエハ。

Claims

被処理基板を収容して処理するための処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内で前記被処理基板を支持する支持部材と、
前記被処理基板を処理するためのラジガルを発生させる処理ガスを前記処理チャンバー内に供給する処理ガス供給機構と、
前記被処理基板と対向するように設けられ、通電により発熱可能で、かつ、前記処理ガスと接触することにより触媒作用でラジカルを発生させる触媒発熱部材と、
前記触媒発熱部材に通電して当該触媒発熱部材を発熱させる電力供給機構と、
前記支持部材を移動させ、前記触媒発熱部材と前記被処理基板を近接、離間させて前記被処理基板の温度を制御する駆動機構と
を具備したことを特徴とする基板処理装置。
請求項１記載の基板処理装置であって、
前記触媒発熱部材と、前記支持部材との間に、前記触媒発熱部材からの輻射熱を透過させる材料からなり、前記ラジカルが通過可能な複数の透孔を備えた板状部材を配設したことを特徴とする基板処理装置。
請求項２記載の基板処理装置であって、
前記板状部材の前記触媒発熱部材側の前記処理チャンバー内の圧力が、前記板状部材の前記支持部材側の前記処理チャンバー内の圧力より高くされることを特徴とする基板処理装置。
請求項２又は３記載の基板処理装置であって、
前記板状部材が石英からなることを特徴とする基板処理装置。
請求項１〜４いずれか１項記載の基板処理装置であって、
前記触媒発熱部材は、Ｗ、ＳｉＣ、Ｐｔのいずれかから構成されることを特徴とする基板処理装置。
請求項１〜５いずれか１項記載の基板処理装であって、
前記処理ガスが水素ガスであることを特徴とする基板処理装置。