JP2009295905A - Substrate treatment device - Google Patents
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Description
本発明は基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に処理を施すものに関する。
The present invention relates to a substrate processing apparatus.
For example, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC) that performs processing on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which an IC is fabricated.
ICの製造方法において、ウエハにプラズマ処理を施す基板処理装置としては、枚葉式プラズマ処理装置がある。
従来の枚葉式プラズマ処理装置は、ウエハを一枚ずつ処理する処理室と、処理室内を減圧する排気管と、処理室内のサセプタ上に設けられた光吸収板と、光吸収板に載置されたウエハを下方から加熱するランプヒータと、処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成装置と、を備えており、減圧下の処理室でウエハをランプヒータによって加熱しつつ一枚ずつプラズマ処理している。
In the IC manufacturing method, there is a single-wafer type plasma processing apparatus as a substrate processing apparatus for performing plasma processing on a wafer.
A conventional single-wafer plasma processing apparatus includes a processing chamber for processing wafers one by one, an exhaust pipe for decompressing the processing chamber, a light absorption plate provided on a susceptor in the processing chamber, and a light absorption plate. A lamp heater for heating the wafer from below and a plasma generator for generating plasma in the processing chamber, and plasma processing is performed one by one while the wafer is heated by the lamp heater in the processing chamber under reduced pressure. Yes.
しかしながら、前述した枚葉式プラズマ処理装置においては、ウエハの加熱はランプヒータの発する光エネルギーを光吸収板に吸収させ、光吸収板の発熱をウエハに伝達させて行うため、次のような問題点がある。
1) ランプヒータの発する光を光吸収板に均一に集光するのが難しいため、ウエハを均一に加熱することが難しい。
2) ランプの発する光の一部は光吸収板以外の部材に吸収され、その部材を加熱するため、加熱源としての効率が悪い。
However, in the above-described single wafer plasma processing apparatus, the heating of the wafer is performed by absorbing the light energy emitted from the lamp heater by the light absorption plate and transmitting the heat generated by the light absorption plate to the wafer. There is a point.
1) It is difficult to uniformly heat the light emitted from the lamp heater to the light absorption plate, so it is difficult to heat the wafer uniformly.
2) A part of the light emitted by the lamp is absorbed by a member other than the light absorbing plate and heats the member, so that the efficiency as a heating source is poor.
本発明の目的は、被処理基板を均一かつ効率よく加熱することができる基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of heating a substrate to be processed uniformly and efficiently.
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)減圧下の処理室で基板を1枚ずつ処理する基板処理装置であって、
前記処理室内の前記基板の加熱をマイクロ波を用いて行う基板処理装置。
(2)前記マイクロ波を前記基板の裏側から照射する前記(1)の基板処理装置。
(3)前記マイクロ波を導入するキャビティを前記基板の下方に設けた前記(1)の基板処理装置。
(4)前記キャビティを形成した壁の一部を、該壁と垂直方向に可動に構成し、前記キャビティ内における前記マイクロ波の定在波状態を変化させる前記(3)の基板処理装置。
(5)前記キャビティ内にスタラファンを設けて、前記キャビティ内におけるマイクロ波の定在波状態を連続的に変化させる前記(3)の基板処理装置。
Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) A substrate processing apparatus for processing substrates one by one in a processing chamber under reduced pressure,
A substrate processing apparatus for heating the substrate in the processing chamber using a microwave.
(2) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the microwave is irradiated from the back side of the substrate.
(3) The substrate processing apparatus according to (1), wherein a cavity for introducing the microwave is provided below the substrate.
(4) The substrate processing apparatus according to (3), wherein a part of the wall in which the cavity is formed is configured to be movable in a direction perpendicular to the wall, and the standing wave state of the microwave in the cavity is changed.
(5) The substrate processing apparatus according to (3), wherein a stirrer fan is provided in the cavity to continuously change the standing wave state of the microwave in the cavity.
前記した手段によれば、被処理基板を均一かつ効率よく加熱することができる。 According to the above-described means, the substrate to be processed can be heated uniformly and efficiently.
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態において、本発明に係る基板処理装置は、図1に示されているように、枚葉式プラズマ処理装置10として構成されており、被処理基板であるウエハを減圧下の処理室で1枚ずつ処理するものとして構成されている。
In this embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is configured as a single wafer
図1に示された枚葉式プラズマ処理装置10は筐体11を備えており、筐体11は処理室12を誘電体ドーム13とともに構成している。処理室12は気密に構成されている。
誘電体ドーム13の外側には、処理室12内にプラズマを生成するためのコイル14が設けてられており、コイル14には高周波電源15と整合器16とが接続されている。高周波電源15の出力する高周波電力が整合器16を介してコイル14に供給されることにより、処理室12内でプラズマ17を生成する構造となっている。
筐体11は略二重円筒形状に形成されており、内側円筒と外側円筒との間の空間がバッファ室18を形成している。筐体11の外側円筒下端部には排気口19がバッファ室18に連通するように開設されており、排気口19には排気管20の一端が接続されている。排気管20の他端はポンプ21に接続されており、ポンプ21はバッファ室18を排気管20および排気口19を経由して排気する。
筐体11にはガス導入管22の一端が接続されており、ガス導入管22の他端はガス供給装置(図示せず)に接続されている。ガス導入管22はガス供給装置からのガスを処理室12に導入する。ガス導入管22から処理室12へ導入されたガスは、処理室12内でプラズマ化され、プラズマ17およびプラズマ17で生成された活性種によりウエハ1をプラズマ処理する。
The single-wafer
A
The housing 11 is formed in a substantially double cylindrical shape, and a space between the inner cylinder and the outer cylinder forms a
One end of a gas introduction pipe 22 is connected to the housing 11, and the other end of the gas introduction pipe 22 is connected to a gas supply device (not shown). The gas introduction pipe 22 introduces the gas from the gas supply device into the
処理室12内にはサセプタ23が内側円筒上端に設けられている。サセプタ23は石英(SiO2 )が使用されて略円板形状に形成されている。サセプタ23上にはマイクロ波吸収板24が載置されている。マイクロ波吸収板24は2.45GHzのマイクロ波を吸収する材料(例えば、シリコン)が使用されてウエハ1よりも若干大きめの円板形状に形成されている。
サセプタ23の外側にはカバーリング25が設けられている。カバーリング25は内径がウエハ1の外径よりも大きく、外径がサセプタ23の外径よりも大きい円形リング形状に形成されており、プラズマ17に晒されるウエハ1近傍の部材からの汚染物質の発生を抑制する構造となっている。
A
A
筐体11の内側円筒中空部はマイクロ波を導入するキャビティ26を構成しており、キャビティ26の底には仕切り板27が昇降可能に配置されている。
筐体11の仕切り板27下方にはエレベータ28が設置されており、エレベータ28のシャフト29には支持台30が水平に固定されている。支持台30上にはマイクロ波電源31が設置されており、マイクロ波電源31には導波管32を介してアイソレータ33が接続されている。アイソレータ33には導波管34を介して整合器35が接続されている。整合器35は導波管36を介して、仕切り板27に開設されたマイクロ波導入口37に接続されている。
エレベータ28は支持台30をシャフト29によって昇降させることにより、仕切り板27を昇降させることができるようになっており、仕切り板27の昇降により、キャビティ26内に導入されたマイクロ波の定在波の状態を変更させる。
An inner cylindrical hollow portion of the housing 11 constitutes a
An
The
次に、以上の構成に係る枚葉式プラズマ処理装置の作用を説明する。 Next, the operation of the single wafer plasma processing apparatus according to the above configuration will be described.
バッファ室18内および処理室12内はポンプ21により排気管20および排気口19を経由して排気されて、所定の圧力に減圧される。
その後に、ウエハ1がマイクロ波吸収板24上にウエハ移載装置(図示せず)によって載置される。このとき、マイクロ波吸収板24はマイクロ波によって所定の温度に保持されている。
一例として、ウエハ1の温度を900℃に加熱する場合について説明する。
ウエハ1の搬送時はマイクロ波吸収板24の温度が300℃になるように、マイクロ波電源31の出力を制御し、ウエハ搬送終了後、30秒程度待機してウエハ1の温度がマイクロ波吸収板24の温度とほぼ同じになった後に、マイクロ波電力の投入量を増やしてマイクロ波吸収板24の温度を上昇させる。
このとき、マイクロ波はキャビティ26内の導電性の壁で反射され、マイクロ波電力の多くはマイクロ波吸収板24に吸収されるため、これを効率良く加熱する。
マイクロ波の周波数として、2.45GHzを用いると、マイクロ波のエネルギの高い部分が局在化し、マイクロ波吸収板24における吸収が偏り、ウエハ1の加熱が不均一になる可能性がある。
マイクロ波をキャビティ26内に投入する場合は、整合器35によって反射が極少になるように調整する。
しかし、その調整が困難な場合は、キャビティ26の壁の一部である仕切り板27をエレベータ28によって上下に移動させることにより、反射波電力が0ワット[W]となる最適な位置を見出す。
The inside of the
Thereafter, the wafer 1 is placed on the
As an example, a case where the temperature of the wafer 1 is heated to 900 ° C. will be described.
When the wafer 1 is transported, the output of the
At this time, the microwave is reflected by the conductive wall in the
When 2.45 GHz is used as the frequency of the microwave, the high energy portion of the microwave is localized, the absorption in the
When the microwave is introduced into the
However, when the adjustment is difficult, the
ガス導入管22から一定流量の反応性ガスが導入され、処理室12内の圧力が所定値に設定された後に、高周波電源15の出力する高周波電力がコイル14に整合器16を介して印加されると、処理室12内でプラズマ17が生成され、このプラズマ17および活性種がウエハ1に供給されるため、所定のプラズマ処理がウエハ1に施される。
After a constant flow of reactive gas is introduced from the gas introduction pipe 22 and the pressure in the
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。 According to the embodiment, the following effects can be obtained.
1) マイクロ波を用いることにより、ウエハを効率的に加熱することができる。 1) The wafer can be efficiently heated by using the microwave.
2) キャビティの底壁を構成する仕切り板を垂直方向に移動させてキャビティの構造を変化させることにより、マイクロ波源への反射波電力の戻りを最小限に抑制することができる。 2) The return of the reflected wave power to the microwave source can be minimized by moving the partition plate constituting the bottom wall of the cavity in the vertical direction to change the structure of the cavity.
図2は本発明の他の実施形態に係る枚葉式プラズマ処理装置を示している。
本実施形態が前記実施形態と異なる点は、キャビティ26内のマイクロ波の定在波の状態を代えるために、モータ38によって回転されるスタラファン39を、キャビティ26の底壁を構成する仕切り板27に設置した点である。
マイクロ波の周波数として、2.45GHzを用いると、マイクロ波のエネルギの高い部分が局在化し、マイクロ波吸収板24における吸収が偏り、ウエハ1の加熱が不均一になる可能性がある。
これを改善するために、モータ38によってスタラファン39を回転させることにより、定在波の状態を経時変化させて、マイクロ波吸収板24に吸収されるマイクロ波の不均一さを改善する。
スタラファン39を回転させることにより、定在波の状態を短時間に周期的に変化させることができるので、キャビティ26内のマイクロ波エネルギの分布を素早く均一化することができる。
FIG. 2 shows a single wafer plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the above-described embodiment in that a stirrer fan 39 rotated by a motor 38 is replaced with a
When 2.45 GHz is used as the frequency of the microwave, the high energy portion of the microwave is localized, the absorption in the
In order to improve this, the stirrer fan 39 is rotated by the motor 38, thereby changing the standing wave state with time and improving the non-uniformity of the microwave absorbed by the
By rotating the star fan 39, the standing wave state can be periodically changed in a short time, so that the distribution of the microwave energy in the
なお、本発明は前記実施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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary.
例えば、スタラファンを設けた場合には、エレベータは省略してもよい。 For example, when a stirrer fan is provided, the elevator may be omitted.
前記実施形態では枚葉式プラズマ処理装置について説明したが、本発明はこれに限らず、熱化学反応を使用した熱処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。 Although the single-wafer plasma processing apparatus has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to general substrate processing apparatuses such as a heat treatment apparatus using a thermochemical reaction.
被処理基板はシリコンウエハに限らず、化合物半導体ウエハ、液晶パネル、磁気ディスク、光学ディスク等の基板全般を含む。 The substrate to be processed is not limited to a silicon wafer, but includes all substrates such as compound semiconductor wafers, liquid crystal panels, magnetic disks, and optical disks.
1…ウエハ(被処理基板)、
10…基板処理装置(枚様式プラズマ処理装置)、11…筐体、12…処理室、
13…誘電体ドーム、14…コイル、15…高周波電源、16…整合器、17…プラズマ、
18…バッファ室、19…排気口、20…排気管、21…ポンプ、
22…ガス導入管、
23…サセプタ、24…マイクロ波吸収板、25…カバーリング、
26…キャビティ、27…仕切り板、28…エレベータ、29…シャフト、30…支持台、31…マイクロ波電源、32…導波管、33…アイソレータ、34…導波管、35…整合器、36…導波管、37…マイクロ波導入口、
38…モータ、39…スタラファン。
1 ... wafer (substrate to be processed),
DESCRIPTION OF
13 ... Dielectric dome, 14 ... Coil, 15 ... High frequency power supply, 16 ... Matching device, 17 ... Plasma,
18 ... buffer chamber, 19 ... exhaust port, 20 ... exhaust pipe, 21 ... pump,
22: Gas introduction pipe,
23 ... Susceptor, 24 ... Microwave absorber, 25 ... Covering,
26 ... Cavity, 27 ... Partition plate, 28 ... Elevator, 29 ... Shaft, 30 ... Support base, 31 ... Microwave power source, 32 ... Waveguide, 33 ... Isolator, 34 ... Waveguide, 35 ... Matching device, 36 ... waveguide, 37 ... microwave inlet,
38 ... motor, 39 ... star fan.
Claims (1)
前記処理室内の前記基板の加熱をマイクロ波を用いて行う基板処理装置。 A substrate processing apparatus for processing substrates one by one in a processing chamber under reduced pressure,
A substrate processing apparatus for heating the substrate in the processing chamber using a microwave.
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