JP2013055129A

JP2013055129A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2013055129A
Application number: JP2011190773A
Authority: JP
Inventors: Motonari Takebayashi; 基成竹林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-03-21

Abstract

【課題】再現性良く良好な膜質を得ることができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置は、加熱部を備えた基板載置部と、前記基板載置部を支持し、前記基板載置部と共に回転可能な回転軸部と、前記加熱部に電力を供給する供給線と、前記供給線の一端に接続され、充電器を内蔵する温度制御部と、前記温度制御部に電力を供給する電力供給部とを有し、前記加熱部を所望の温度まで上昇させる際には、前記温度制御部と前記電力供給部を接続し、前記温度制御部を経由して前記電力供給部から前記加熱部へ電力を供給し、前記所望の温度に到達した後、前記温度制御部と前記電力供給部を切り離し、前記充電器から前記加熱部へ電力を供給するよう制御する制御部を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板上に薄膜を形成、もしくは形成されている膜を改質などする基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

多数の基板上に薄膜を形成するための反応チャンバを有する薄膜蒸着装置として、反応チャンバの一側に基板出入口が形成され、基板出入口から供給された多数の基板が装着されるサセプタには、基板の加熱のためのヒータが取り付けられ、このように構成されたサセプタは、基板のローディング及びアンローディングのために、サセプタの下部に連結されたサセプタ回転軸によって昇降及び回転される基板処理装置が挙げられる（特許文献１参照）。

特表２００８−５２４８４２号公報

再現性良く良好な膜質を得るためには、基板を均一に加熱する必要がある。
しかしながら、サセプタに内蔵されたヒータやその伝達手段が劣化し、または動作が不安定となる等し、その結果ヒータへの電力供給が不安定となることがあった。そのため、基板の加熱そのものも不安定となってしまい、再現性良く良好な膜質を得ることができなかった。

本発明の目的は、再現性良く良好な膜質を得ることができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、加熱部を備えた基板載置部と、前記基板載置部を支持し、前記基板載置部と共に回転可能な回転軸部と、前記加熱部に電力を供給する供給線と、前記供給線の一端に接続され、充電器を内蔵する温度制御部と、前記温度制御部に電力を供給する電力供給部とを有し、前記加熱部を所望の温度まで上昇させる際には、前記温度制御部と前記電力供給部を接続し、前記温度制御部を経由して前記電力供給部から前記加熱部へ電力を供給し、前記所望の温度に到達した後、前記温度制御部と前記電力供給部を切り離し、前記充電器から前記加熱部へ電力を供給するよう制御する制御部を有する基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、加熱部を備えた基板載置部と、前記基板載置部を支持し、前記基板載置部と共に回転可能な回転軸部と、前記加熱部に電力を供給する供給線と、前記供給線の一端に接続され、充電器を内蔵する温度制御部と、前記温度制御部に電力を供給する電力供給部とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、前記温度制御部と前記電力供給部を接続し、前記温度制御部を経由して前記電力供給部から前記加熱部へ電力を供給して前記加熱部を所望の温度まで上昇させる工程と、前記所望の温度に到達した後、前記温度制御部と前記電力供給部を切り離し、前記充電器から前記加熱部へ電力を供給する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

これらの基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、再現性良く良好な膜質を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の上面断面図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置の側面断面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置の排気系統を説明する説明図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置の温度制御部の動作を説明するブロック図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置を用いた場合の（ａ）はヒータ温度と時間の関係を示す図であって、（ｂ）は電力調整器６６の出力率と時間の関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置の制御構成を示す図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置のウエハ搬送の動作を説明する説明図である。比較例に係る基板処理装置の側面断面図である。比較例に係る基板処理装置に用いられるスリップリングの説明図である。

まず、本実施形態に係る基板処理装置１０の構成について説明する。
図１は、基板処理装置１０の上面断面図であり、図２は、側面断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
図４は、基板処理装置１０の排気系統を説明する説明図である。

本実施形態に係る基板処理装置１０は、処理室１２を形成した筐体１４を備えている。筐体１４は円筒形状に形成されており、筒中空部が処理室１２を形成している。処理室１２は、円状の反応室壁１６に囲まれて形成されている。
筺体１４の側壁に入口１３及び出口１５が隣り合わせに開設されている。入口１３はゲート１３Ａによって開閉されるように構成されており、出口１５はゲート１５Ａによって開閉されるように構成されている。

筺体１４の入口１３を有する壁には入口側予備室１７が連結され、出口１５を有する壁には出口側予備室１９が連結されている。両予備室１７，１９は減圧可能に構成されている。
入口側予備室１７には予備室ヒータ１７Ａが設けられ、筺体１４に入る前に、ウエハ２２を加熱する構成としている。また、出口側予備室１９には予備室冷却機構１９Ａが設けられ、筺体１４内で加熱されたウエハ２２を冷却するように構成されている。

処理室１２内には、基板を載置する基板載置部としてのサセプタ１８が設けられている。
サセプタ１８には、サセプタ１８を加熱する加熱部としてのヒータ２０が備えられ、ウエハ２２を間接的に所望の温度まで加熱することが可能となっている。また、サセプタ１８の下面中心には、回転軸部としてのシャフト２４が接続され、このシャフト２４には、駆動部としての回転器２６が連結されている。すなわち、回転器２６がシャフト２４を回転させることでサセプタ１８が回転する。

サセプタ１８のウエハ載置面より上の空間には、中心にガス分配部材２８が設けられた仕切板３０が設けられている。

仕切板３０は、処理室１２を複数の領域、本実施形態においては第一の領域３１、第二の領域３２、第三の領域３３及び第四の領域３４の４つの領域に分割している。

また、ガス分配部材２８は、円形状で構成され、後述する第一のガス用バッファ室３６ｅ、第二のガス用バッファ室３８ｅ、第三のガス用バッファ室４０ｅを構成する。

第一のガス用バッファ室３６ｅの反応室壁１６側のガス分配部材２８には複数の供給孔を有する第一のガス供給孔３６ｆが、第二のガス用バッファ室３８ｅの反応室壁１６側のガス分配部材２８、２８には複数の供給孔を有する第二のガス供給孔３８ｆ、３８ｆが、第三のガス用バッファ室４０ｅの反応室壁１６側のガス分配部材２８には複数の供給孔を有する第三のガス供給孔４０ｆが形成されている。

すなわち、第一のガスが第一のガス供給孔３６ｆから第一の領域３１に、第二のガスが第二のガス供給孔３８ｆ、３８ｆから第二の領域３２、第四の領域３４に、第三のガスが第三のガス供給孔４０ｆから第三の領域３３に、処理室１２の中心から反応室壁１６に向けてそれぞれ供給されるようになっている。

また、サセプタ１８のウエハ載置面より上の空間には、処理室１２内の第一の領域３１へ第一のガスを供給する第一のガス供給部３６、処理室１２内の第二の領域３２及び第四の領域３４へ第二のガスを供給する第二のガス供給部３８、処理室１２内の第三の領域３３へ第三のガスを供給する第三のガス供給部４０が設けられている。

第一のガス供給部３６は、第一のガス供給管３６ａ、第一のガス供給源３６ｂ、第一のガスの流量を調整する流量制御装置としてのマスフローコントローラ３６ｃ、ガス流路を開閉するバルブ３６ｄ、上述した第一のガス供給用バッファ室３６ｅ及び第一のガス供給孔３６ｆから構成される。

第一のガス供給管３６ａは、筺体１４の上面に設けられた第一のガス導入ポート４２に接続され、この第一のガス供給管３６ａの上流から順に、第一のガス供給源３６ｂ、マスフローコントローラ３６ｃ、バルブ３６ｄが設けられ、バルブ３６ｄを開閉することで、第一のガス供給管３６ａから第一のガス導入ポート４２、第一のガス供給用バッファ室３６ｅ、第一のガス供給孔３６ｆを介して処理室１２内の第一の領域３１に第一のガスが供給、又は供給停止される。
第一のガス供給部３６は、第一のガスとして、第一の元素である例えばシリコン（Ｓｉ）を含む例えばトリシリルアミン（ＴＳＡ）を供給する。

第二のガス供給部３８は、第二のガス供給管３８ａ、第二のガス供給源３８ｂ、第二のガスの流量を調整する流量制御装置としてのマスフローコントローラ３８ｃ、ガス流路を開閉するバルブ３８ｄ、上述した第二のガス供給用バッファ室３８ｅ及び第二のガス供給孔３８ｆから構成される。

第二のガス供給管３８ａは、筺体１４の上面に設けられた第二のガス導入ポート４４に接続され、この第二のガス供給管３８ａの上流から順に、第二のガス供給源３８ｂ、マスフローコントローラ３８ｃ、バルブ３８ｄが設けられ、バルブ３８ｄを開閉することで、第二のガス供給管３８ａから第二のガス導入ポート４４、第二のガス供給用バッファ室３８ｅ、第二のガス供給孔３８ｆ、３８ｆを介して処理室１２内の第二の領域３２及び第四の領域３４に第二のガスが供給、又は供給停止される。
第二のガス供給部３８は、第二のガスとして、不活性ガス（パージガス）としての例えば窒素（Ｎ₂）ガスを供給する。

第三のガス供給部４０は、第三のガス供給管４０ａ、第三のガス供給源４０ｂ、第三のガスの流量を調整する流量制御装置としてのマスフローコントローラ４０ｃ、ガス流路を開閉するバルブ４０ｄ、上述した第三のガス供給用バッファ室４０ｅ及び第三のガス供給孔４０ｆから構成される。

第三のガス供給管４０ａは、筺体１４の上面に設けられた第三のガス導入ポート４６に接続され、この第三のガス供給管４０ａの上流から順に、第三のガス供給源４０ｂ、マスフローコントローラ４０ｃ、バルブ４０ｄが設けられ、バルブ４０ｄを開閉することで、第三のガス供給管４０ａから第三のガス導入ポート４６、第三のガス供給用バッファ室４０ｅ、第三のガス供給孔４０ｆを介して処理室１２内の第三の領域３３に第三のガスが供給、又は供給停止される。
第三ガスの供給部４０は、第三のガスとして、第二の元素である例えば酸素含有ガスである酸素（Ｏ₂）ガスを供給する。

第三のガスが供給される第三の領域３３のサセプタ１８のウエハ載置面上方には、プラズマ供給部４１が設けられている。

第一の領域３１のウエハ載置面より下の空間には、処理室１２内の第一の領域３１内のガスを排気する第一の排気部４８が設けられている。
第一の排気部４８は、第一の領域３１内のガスを排気する第一のガス排気管４８ａ、第一の領域３１内の圧力を制御する圧力制御器４８ｂ、ＡＰＣバルブ４８ｃ及び排気ポンプ４８ｄから構成される。
第一のガス排気管４８ａは、第一の領域３１に接続され、上流側から順に、圧力制御器４８ｂ、ＡＰＣバルブ４８ｃ及び排気ポンプ４８ｄが設けられ、ＡＰＣバルブ４８ｃを開閉することで、第一のガス排気管４８ａから第一の領域３１内のガスが排気される。

第三の領域３３のウエハ載置面より下の空間には、処理室１２内の第三の領域３３内のガスを排気する第三の排気部５１が設けられている。
第三の排気部５１は、第三の領域３３内のガスを排気する第三のガス排気管５１ａ、第三の領域３３内の圧力を制御する圧力制御器５１ｂ、ＡＰＣバルブ５１ｃ及び排気ポンプ５１ｄから構成される。
第三のガス排気管５１ａは、第三の領域３３に接続され、上流側から順に、圧力制御器５１ｂ、ＡＰＣバルブ５１ｃ及び排気ポンプ５１ｄが設けられ、ＡＰＣバルブ５１ｃを開閉することで、第三のガス排気管５１ａから第三の領域３３内のガスが排気される。

第二の領域３２及び第四の領域３４のウエハ載置面より下の空間には、処理室１２内の第二の領域３２及び第四の領域３４内のガスを排気する第二の排気部４９が設けられている。
第二の排気部４９は、第二の領域３２内のガスを排気する第二のガス排気管４９ａ、第四の領域３４内のガスを排気する第四のガス排気管５３ａ、第二の領域３２及び第四の領域３４内の圧力を制御する圧力制御器４９ｂ、ＡＰＣバルブ４９ｃ及び排気ポンプ４９ｄから構成される。
第二のガス排気管４９ａは、第二の領域３２に、第四のガス排気管５３ａは第四の領域３４にそれぞれ接続される。第二のガス排気管４９ａと第四のガス排気管５３ａは合流し、上流側から順に、圧力制御器４９ｂ、ＡＰＣバルブ４９ｃ及び排気ポンプ４９ｄが設けられ、ＡＰＣバルブ４９ｃを開閉することで、第二のガス排気管４９ａから第二の領域３２内のガスが排気され、第四のガス排気管５３ａから第四の領域３４内のガスが排気される。

すなわち、第一の領域３１と第二の領域３２と第三の領域３３と第四の領域３４では、ガスを排出する経路が、別個に設けられた構成となっている。このため、第一の領域３１で用いられるガスと、第二の領域３２、第四の領域３４で用いられるガスと、第三の領域３３で用いられるガスとが、混合しない（気相反応しない）ようになっている。

このように、第一の領域３１、第二の領域３２、第三の領域３３及び第四の領域３４はそれぞれ、温度や圧力、供給するガス等が別個に制御されるようになっている。すなわち、サセプタ１８が回転されることで、別個に制御される領域が処理室１２内に複数形成されることとなる。

次に、ヒータ２０へ電力を供給する電力供給手段６２について説明する。

電力供給手段６２は、回転器２６の下面に設けられている。
電力供給手段６２は、ヒータ２０の温度を制御する温度制御部６４と温度制御部６４の動作を切り換える切換部６５から構成される。
また、サセプタ１８には、サセプタ１８の温度を測定する温度センサ６３が設けられている。

温度制御部６４は、ヒータ２０の温度を調節する温度調整器６８と、ヒータ２０への電力を調整する電力調整器６６と、電力供給部としての電源８４からの電力を充電する充電器７０と、スイッチを入れることで電力調整器６６に電源８４を接続させる第一のスイッチ７２と、スイッチを入れることで電力調整器６６に充電器７０を接続させる第二のスイッチ７４と、切換部６５の動作を検知するスイッチ７９と、スイッチ７９からの情報を検知するスイッチ検知器７６と、後述する電力供給接触子８２と接触されることで電源８４からの電力が供給される電力受け端子７８から構成される。

切換部６５は、電源８４と、上述の電力受け端子７８とスイッチ７９とに接触する電力供給接触子８２と、電力供給接触子８２を移動させる駆動シリンダ８０と、から構成されている。ここで、電源８４は、第一の供給線としての供給線８５ａを介して電力供給接触子８２に接続されている。また、充電器７０は、電源８４から供給される電力を供給線８５ａと第三の供給線としての供給線８５ｄを介して充電される。

温度調整器６８は、温度測定子線６９を介して、温度センサ６３に接続されている。
また、この温度調整器６８は、第二の供給線としての供給線８５ｂを介して、ヒータ２０に接続されている。
また、供給線８５ｂには、電力調整器６６が接続されている。

すなわち、図５で示されているように、温度センサ６３で測定された温度信号が温度測定子線６９を介して温度調整器６８に送信され、温度調整器６８から信号線８５ｃを介して、電力調整器６６に電力調整信号が送信される。温度調整器６８と電力調整器６６は、電力調整信号を元にヒータ２０への電力供給を調整する。このように、フィードバック制御を行って、サセプタ１８の温度を所望の温度に保つ。

切換部６５は、温度制御部６４の下方に設けられ、駆動シリンダ８０が上方に動くことにより、切換部６５上方に設けられた電力供給接触子８２がスイッチ７９を押し、さらに電力受け端子７８に接触して電源８４からの電力が電力調整器６６に供給されるようになっている。
また、電力供給接触子８２がスイッチ７９を押すと、スイッチ検知器７６が、第一のスイッチ７２と第二のスイッチ７４を切り替える。

温度制御部６４は、回転器２６によってサセプタ１８と同じように回転する。回転中は駆動シリンダ８０は上昇しない。回転が停止した状態で駆動シリンダ８０が上昇して電力供給接触子８２がスイッチ７９を押し、かつ、電力受け端子７８と接触する。
すなわち、駆動シリンダ８０が下降し、スイッチ７９が押されていない時は、第二のスイッチ７４が配線を接続するように切り替わり、逆に第一のスイッチ７２は配線を接続しないように切り替わって、ヒータ２０への電力供給は充電器７０に充電された電力を使用する。
また、駆動シリンダ８０が上昇し、スイッチ７９が押されている時は、第一のスイッチ７２が配線を接続するように切り替わり、逆に第二のスイッチ７４は配線を接続しないように切り替わって、ヒータ２０への電力供給は電源８４からの電力を使用する。また同時に充電器７０に充電する。

図６の（ａ）にはヒータ温度と時間の関係が、（ｂ）には電力調整器６６の出力率と時間の関係が示されている。
図６に示されているように、ヒータ２０が設定温度に達するまでは電力調整器６６の出力率は高くなっており、大きな電力が必要となっている。しかし、ヒータ２０が設定温度に達すると小さな電力で良いことが分かる。
すなわち、ヒータ２０を設定温度まで昇温させる工程Ａにおいては、駆動シリンダ８０を上昇させて、第一のスイッチ７２が配線を接続するように切り替え、電源８４からヒータ２０に対して電力を供給し、電力調整器６６の出力率を１００％に上げて維持する。そして、設定温度に近づいた工程Ｂにおいては、電力調整器６６の出力率を５％程度にまで徐々に下げる。そして、ヒータ２０が設定温度に達した工程Ｃにおいては、駆動シリンダ８０を下降させて、第二のスイッチ７４が配線を接続するように切り替え、充電器７０からヒータ２０に対して電力を供給する電力調整器６６の出力率を５％程度に維持して、サセプタ１８の回転がなされる。すなわち、充電器７０は、ヒータ２０が設定温度に達した後、必要な電力をヒータ２０が回転している間（工程Ｃ間）は供給可能な性能を有している。

これによりヒータ２０が回転している間もヒータ２０に電力が供給できるため、ウエハ２２やサセプタ１８の温度を所望の温度に保持することが可能となる。

次に、基板処理装置１０の制御構成について説明する。
図７は、基板処理装置１０の制御構成を示すブロック図である。

ヒータ２０、回転器２６、温度センサ６３、電力調整器６６、温度調整器６８、充電器７０、第一のスイッチ７２、第二のスイッチ７４、スイッチ検知器７６、駆動シリンダ８０、電源８４、マスフローコントローラ３６ｃ、３８ｃ、４０ｃ、バルブ３６ｄ、３８ｄ、４０ｄ、ＡＰＣバルブ４８ｃ、４９ｃ、５１ｃ、圧力制御器４８ｂ、４９ｂ、５１ｂ、排気ポンプ４８ｄ、４９ｄ、５１ｄ等は、制御部６０に電気的に接続されている。制御部６０は、これらの構成を制御する。

次に、ウエハ搬送の動作について説明する。なお、後述するウエハ搬送の各部の動作は、制御部６０により制御される。
図８は、ウエハ搬送の動作を説明する説明図を示す。

入口側予備室１７には、ウエハ２２を搬送する搬送装置５８が設けられている。ゲート１３Ａが開かれることで、処理室１２内と入口側予備室１７内とが連通し、搬送装置５８は、外部の装置（非図示）とサセプタ１８の載置部２７との間で、ウエハ２２を搬送する。

図８（ａ）は、サセプタ１８が搬送位置にある状態を示す。
載置部２７にウエハ２２を搬送する際、サセプタ１８は搬送位置に移動される。具体的には、サセプタ１８は、下降した位置（図２に示す位置）となり、載置部２７が、第一の領域３１とは回転方向に対して４５度ずれた位置（対向しない位置）となる。
そして、ゲート１３Ａが開かれ、搬送装置５８によって、入口側予備室１７に近接する載置部２７にウエハ２２が搬送される。

一番目のウエハ２２が載置部２７に搬送されると、サセプタ１８は、反時計方向に９０度回転し、空の載置部２７が入口側予備室１７に近接するように移動する。
そして、搬送装置５８によって、入口側予備室１７に近接する載置部２７に二番目のウエハ２２が搬送される。
この動作を繰り返し、四枚のウエハ２２を四つの載置部２７それぞれに搬送する。

図８（ｂ）は、載置部２７が処理位置にある状態を示す。
ウエハ２２を処理する際、サセプタ１８は処理位置に移動される。
本実施形態においては、搬送位置にあるサセプタ１８が上昇され、サセプタ１８が反時計方向に回転されることで、この載置部２７は第一の領域３１、第二の領域３２、第三の領域３３及び第四の領域３４に移動される。

次に、上述の基板処理装置１０により実施される本実施形態に係る半導体装置（デバイス）の製造工程としての一工程として、基板上に絶縁膜を成膜するシーケンス例について説明する。なお、以下の説明において、上述の半導体製造装置の各部の動作は、制御部６０により制御される。

ここでは、第一の元素をシリコン（Ｓｉ）、第二の元素を酸素（Ｏ）として、第一の元素を含む処理ガスとしてシリコン含有ガスであるトリシリルアミン（ＴＳＡ、(ＳｉＨ₃)３Ｎ）ガス（第一のガス）を、第二の元素を含む処理ガスとして酸素含有ガスである酸素（Ｏ₂）ガス（第三のガス）を用い、ウエハ２２上に絶縁膜としてシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）を形成する例について説明する。

（ウエハ搬入工程）
まず、入口１３のゲート１３Ａを開け、搬送装置５８により処理室１２内に複数のウエハ２２（ここでは４枚）を搬入して、シャフト２４を中心としてサセプタ１８上に載置する。そして、ゲート１３Ａを閉じる。
このとき、駆動シリンダ８０は上昇し、スイッチ７９を押し、電力供給接触子８２が電力受け端子７８に接触して、第一のスイッチ７２が配線を接続するように切り替わり、電源８４からの電力が供給線８５ａを介して電力調整器６６に供給されて、さらに供給線８５ｂを介して、ヒータ２０に電力が供給される（図６、工程Ａ参照）。同時に、電源８４からの電力が供給線８５ａ、８５ｄを介して充電器７０に充電される。

（圧力調整工程）
次に、排気ポンプ４８ｄ、４９ｄ、５１ｄをそれぞれ作動させ、ＡＰＣバルブ４８ｃ、４９ｃ、５１ｃの開度をそれぞれ調整し、処理室１２内が所望の圧力（成膜圧力）になるように制御する。
また、ヒータ２０に電力を投入し、ウエハ２２の温度（成膜温度）を所望の温度（例えば３５０℃）に維持するように制御する。
所定の時間経過後、電力調整器６６の出力率を落としつつ加熱を継続する（図６、工程Ｂ参照）。

基板温度が所望の温度に到達したら、駆動シリンダ８０を下降させ、電源８４と温度制御部６４（供給線８５ａと供給線８５ｄ）を物理的に切り離す。切り離し作業と並行して、第二のスイッチ７４が配線を接続するように切り替わり、充電器７０とヒータ２０を接続し、充電器７０から供給線８５ｂを介してヒータ２０へ電力を供給する（図６、工程Ｃ参照）。
また、加熱しつつ、回転器２６がサセプタ１８を1[回転/秒]で回転させ、更に第二のガス供給孔３８ｆから不活性ガス（ここでは窒素、Ｎ₂）を供給する。

（成膜工程）
サセプタ１８が回転された状態で、第一のガス供給孔３６ｆから第一のガスであるＴＳＡを第一の領域３１に供給する。
ＴＳＡガスの供給により、第一のガス供給孔３６ｆの下を通過するウエハ２２表面の下地膜上に、第一の元素としてのシリコンを含むシリコン含有層が形成される。

また、第三のガス供給孔４０ｆから第三の領域３３に供給される第三のガスであるＯ₂ガスを、プラズマ生成部４１によって活性化する。Ｏ₂ガスは、マスフローコントローラ４０ｃによって流量調整される。
Ｏ₂ガスは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度、処理室内圧力では反応しづらいので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしている。このためウエハ２２の温度は上述のように設定した低い温度範囲のままでよい。そのため、ヒータ２０の温度を変化させる必要がない。
尚、第三のガス供給部４０にリモートプラズマ機構を設けてプラズマを生成しても良い。リモートプラズマ機構を用いることで、処理室１２内にプラズマ生成部を設けることより、処理室１２を小さくすることが可能となる。

なお、Ｏ₂ガスを供給する際にプラズマ励起せず、ヒータ２０の温度を適正に調整してウエハ２２の温度を例えば６００℃以上の温度とし、さらにＡＰＣバルブ５１ｃを適正に調整して処理室１２内の圧力を例えば５０〜３０００Ｐａの範囲内の圧力とすることで、Ｏ₂ガスをノンプラズマで熱的に活性化させたりすることも可能である。
なお、Ｏ₂ガスは熱で活性化させて供給すると、ソフトな反応を生じさせることができるが高温にする必要がある。
また、Ｏ₂ガスを供給して熱的に活性化させたり、プラズマ励起する替わりに、Ｏ₃（オゾン）を供給することで代替することも可能である。

このため、高温処理に弱いウエハを処理する場合は熱による活性化は適さない。ここで、高温処理に弱いウエハとは、例えば、アルミニウム等を含む配線を有するウエハである。このようなウエハの場合、高温処理することで、配線が酸化、あるいは、変形するおそれがある。
また、第一のガスによる処理温度（ウエハ温度）も上昇してしまうため、第一のガスによる処理が所望の温度範囲を超えてしまうことが考えられる。
そのため、熱によって活性化したガスを使用する場合は、高温処理でも可能なウエハであって、更には第一のガス処理が高温でも可能な処理であることが望ましい。

一方、プラズマ生成部４１によりガスを活性化させた場合、次の利点がある。
すなわち、第一のガスと第二のガスで処理するウエハ温度が異なる場合、いずれか低いウエハ温度に合わせてヒータ２０を制御すればよい。
そのため、高温処理に弱いウエハにおいても処理が可能となる。

また、第二のガス供給管３８ａのバルブ３８ｄを開として、第二の領域３２と第四の領域３４へ、マスフローコントローラ３８ｃにより流量調整された窒素（Ｎ₂）を供給する。

第一のガス供給孔３６ｆからガスが供給される第一の領域３１から第三のガス供給孔４０ｆからガスが供給される第三の領域３３へ移動したウエハ２２上にはシリコン含有層が形成されており、活性種となったＯ₂ガスは、シリコン含有層の一部と反応する。
これによりシリコン含有層は酸化されて、シリコン及び酸素を含む層、すなわち、シリコン酸化層（ＳｉＯ層）へと改質される。
このように、第一のガス供給孔３６ｆ及び第三のガス供給孔４０ｆの下をウエハ２２が通過し、シリコン酸化膜が形成される処理をシリコン酸化膜形成処理とする。

サセプタ１８と共にウエハ２２が回転することで、ウエハ２２は第一のガス供給孔３６ｆ、第三のガス供給孔４０ｆ、続いてもう一方の第一のガス供給孔３６ｆ、第三のガス供給孔４０ｆの下を通過する。
このようなウエハ２２上へのシリコン酸化膜形成処理を繰り返すことで、所望の膜厚のシリコン酸化膜を形成する。

所定時間が経過して所望の膜厚のシリコン酸化膜が形成されたら、バルブ３６ｄ及びバルブ４０ｄを閉め、ＴＳＡ及びＯ₂ガスの供給を停止する。

（冷却工程）
第二のガス供給管３８ａのバルブ３８ｄを引き続き開として、マスフローコントローラ３８ｃにより流量調整された窒素（Ｎ₂）を処理室１２内に供給する。
このとき、サセプタ１８も引き続き回転し、各ウエハ２２は窒素にさらされている。
このようにすることで、ウエハ２２を早急に冷却することが可能となる。

（真空引き工程）
第二のガス供給管３８ａのバルブ３８ｄを引き続き開として、マスフローコントローラ３８ｃにより流量調整された窒素（Ｎ₂）を処理室１２内に供給する。
このとき、ＡＰＣバルブ４９ｃは開状態を維持し、排気ポンプ４９ｄにより処理室１２内が２０Ｐａ以下となるよう、残ガスを排気する。
これにより、処理室１２を窒素（N₂）に置換する。

（ウエハ搬出工程）
排気管４８ａ、４９ａ、５１ａ、５３ａに備えられたＡＰＣバルブ４８ｃ、４９ｃ、５１ｃは開状態を維持し、出口側予備室１９と同程度の圧力（例えば、大気圧）に復帰させる。そして、上述の工程の逆工程により処理済のウエハ２２を処理室１２内から搬出する。

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。

前記実施形態においては、半導体装置の製造方法においてウエハ２２にプラズマ処理を施す場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ＬＣＤの製造方法においてガラスパネルにプラズマ処理を施す場合等の基板処理装置全般に適用することができる。

続いて比較例について、説明する。

比較例の基板処理装置３００について、図９及び１０を用いて説明する。なお、他の実施形態と同様の番号は、本実施形態においても同様の機能を有する構成のため、説明を省略する。

図９は、比較例に係る基板処理装置３００の側面断面図である。
図１０は、比較例に係る基板処理装置３００に用いられるスリップリング３０２の説明図である。

比較例に係る基板処理装置３００では、ヒータ２０を加熱する電力供給手段が異なる。

比較例に係る基板処理装置３００においては、サセプタ１８と共に回転するヒータ２０に電力を供給するために、スリップリング３０２を用いる。
スリップリング３０２は、回転器２６に対して同心円状に配置された電路３０４と、電路３０４を収容する容器３０６と、サセプタ１８に設けられた温度センサ６３から電路３０４内にかけて軸方向に設けられた温度測定子線３０８ａ、３０８ｂと、ヒータ２０から電路３０４内にかけて軸方向に設けられた供給線３１０ａ、３１０ｂと、容器３０６を貫通して温度測定子線３０８ａに対して略垂直に電路３０４に押し当てられるブラシ３１２ａを備えた温度測定子線３０８ｃと、容器３０６を貫通して温度測定子線３０８ｂに対して略垂直に電路３０４に押し当てられるブラシ３１２ｂを備えた温度測定子線３０８ｄと、容器３０６を貫通して供給線３１０ａに対して略垂直に電路３０４に押し当てられるブラシ３１２ｃを備えた供給線３１０ｃと、容器３０６を貫通して供給線３１０ｂに対して略垂直に電路３０４に押し当てられるブラシ３１２ｄを備えた供給線３１０ｄから構成される。

温度測定子線３０８ｃと３０８ｄは温度調整器６８に接続され、供給線３１０ｃと３１０ｄは電力調整器６６に接続され、この電力調整器６６と温度調整器６８は電源８４に接続される。

すなわち、サセプタ１８に設けられた温度センサ６３で測定された信号が温度測定子線３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ介して温度調整器６８に送信され、温度調整器６８から供給線３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ａ、３１０ｂを介して、ヒータ２０の温度が設定温度となるように、温度調整器６８と電力調整器６６の作用でヒータ２０の電力供給を調節し、フィードバック制御を行って、サセプタ１８の温度を所望の温度に保つ。

つまり、スリップリング３０２は、回転側にある回転器２６に対して同心円状に配置された環状の電路３０４に、固定側にあるブラシ３０６を押し当てて電力や信号を伝達するが、スリップリング３０２は劣化が生じ定期的に交換の必要がある。またスリップリング３０２は振動に弱くスパークするなどして、温度制御性に問題が出る恐れがある。

それに対して、本発明によれば、スリップリング３０２を使用せずに、安定してヒータに電力を供給することができる。

［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

本発明の一態様によれば、加熱部を備えた基板載置部と、前記基板載置部を支持し、前記基板載置部と共に回転可能な回転軸部と、前記加熱部に電力を供給する供給線と、前記供給線の一端に接続され、充電器を内蔵する温度制御部と、前記温度制御部に電力を供給する電源とを有し、前記加熱部を所望の温度まで上昇させる際には、前記温度制御部と前記電源を接続し、前記温度制御部を経由して前記電源から前記加熱部へ電力を供給し、前記所望の温度に到達した後、前記温度制御部と前記電源を切り離し、前記充電器から前記加熱部へ電力を供給するよう制御する制御部を有する基板処理装置が提供される。

好ましくは、前記回転軸部は、所望の温度に到達した後、回転器により回転される。

好ましくは、前記供給線は、前記電源と前記温度制御部の間に配設される第一の供給線と、前記温度制御部と前記加熱部の間に配設される第二の供給線と、前記温度制御部内に配設される第三の供給線を有し、前記制御部は、前記所望の温度に到達する前は、前記第一の供給線と前記第三の供給線を物理的に接続し、前記所望の温度に到達した後は前記第一の供給線と前記第三の供給線を物理的に切断するよう制御する。

好ましくは、前記温度制御部は、前記第一の供給線が前記第三の供給線と接続されていることを検知する検知部を有する。

本発明の他の態様によれば、回転する加熱部に対してスリップリングを使用せず電力を供給するため充電器を配置し、その充電器の電力を用いて基板を所望の温度に保持することが可能な基板処理装置が提供される。

好ましくは、前記加熱部の回転の有無に応じて電力供給源を切り替える機能を有する。

好ましくは、前記加熱部が回転していないときは充電器に電力を充電できる機能を有する。

１０基板処理装置
１２処理室
１４筺体
１８サセプタ（基板載置部）
２０ヒータ（加熱部）
２２ウエハ（基板）
２４シャフト（回転軸部）
２６回転器（駆動部）
６０制御部
６２電力供給手段
６３温度センサ
６４温度制御部
６５切換部
６６電力調整器
６８温度調整器
７０充電器
７２第一のスイッチ
７４第二のスイッチ
７６スイッチ検知器
８０駆動シリンダ
８４電源（電力供給部）

Claims

加熱部を備えた基板載置部と、
前記基板載置部を支持し、前記基板載置部と共に回転可能な回転軸部と、
前記加熱部に電力を供給する供給線と、
前記供給線の一端に接続され、充電器を内蔵する温度制御部と、
前記温度制御部に電力を供給する電力供給部とを有し、
前記加熱部を所望の温度まで上昇させる際には、前記温度制御部と前記電力供給部を接続し、前記温度制御部を経由して前記電力供給部から前記加熱部へ電力を供給し、前記所望の温度に到達した後、前記温度制御部と前記電力供給部を切り離し、前記充電器から前記加熱部へ電力を供給するよう制御する制御部を有する基板処理装置。
前記回転軸部は、所望の温度に到達した後、回転器により回転される請求項１記載の基板処理装置。
加熱部を備えた基板載置部と、前記基板載置部を支持し、前記基板載置部と共に回転可能な回転軸部と、前記加熱部に電力を供給する供給線と、前記供給線の一端に接続され、充電器を内蔵する温度制御部と、前記温度制御部に電力を供給する電力供給部とを有する基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記温度制御部と前記電力供給部を接続し、前記温度制御部を経由して前記電力供給部から前記加熱部へ電力を供給して前記加熱部を所望の温度まで上昇させる工程と、
前記所望の温度に到達した後、前記温度制御部と前記電力供給部を切り離し、前記充電器から前記加熱部へ電力を供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。