JP2014060191A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】各部品の破壊や接触不良等による不安定な加熱を無くし、安定で信頼性の高い基板処理装置を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために、基板を処理する処理室と、基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包し、前記処理室内に設けられた基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】上記課題を解決するために、基板を処理する処理室と、基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包し、前記処理室内に設けられた基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、基板支持台に設けた加熱機構によって基板を処理する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
基板を処理する過程では、基板を所定の温度に加熱して、基板を処理する。
枚葉装置の場合、例えば、基板を支持する基板支持部近辺にランプや抵抗加熱などの加熱機構を設けて、基板を加熱する方法が知られている。
WO2004/95560号パンフレット
枚葉装置の場合、例えば、基板を支持する基板支持部近辺にランプや抵抗加熱などの加熱機構を設けて、基板を加熱する方法が知られている。
抵抗加熱機構の場合、電源からある程度の電力を供給することで抵抗加熱機構そのものを加熱し、加熱された抵抗加熱機構からの熱伝導により基板を加熱している。ところが、装置を稼動し続けることで、抵抗加熱機構や、それまでに経由する部品が破壊もしくは劣化し、接触不良となってしまうことがあった。それにより、基板を所望の温度に加熱できない、もしくは加熱そのものができないなど、装置の信頼性を著しく低下させてしまうという問題がある。
以上の問題を解決するために、各部品の破壊や接触不良等による不安定な加熱を無くし、安定で信頼性の高い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を目的とする。
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包し、前記処理室内に設けられた基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部と、前記各構成を制御する制御部と、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、基板を処理室内に設けられた基板支持台に載置する工程と、前記基板支持台に内包されたヒータに、前記基板支持台を支持するシャフト内に挿通されたヒータ配線及び前記ヒータ配線に接続された電力供給線から電力を供給し、前記基板を加熱する工程と、前記加熱する工程の間、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構の抵抗値を検出する工程と、前記処理室から基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
各部品の破壊や接触不良等による不安定な加熱を無くし、安定で信頼性の高い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ができる。
前述のように、装置を稼動し続けることで、抵抗加熱機構や、それまでに経由する部品が破壊もしくは接触不良となってしまうことがあった。これは、熱による部品の変形、部品の経時劣化などによるものと考えられる。
以下に、熱や経時劣化による部品の変形が起きても、安定した信頼性の高い基板処理装置について説明する。
(1)基板処理装置の構成
まず、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、かかる基板処理装置としてのMMT装置の断面構成図である。MMT装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用い、例えばシリコンウエハ等のシリコン基板200をプラズマ処理する装置である。
まず、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、かかる基板処理装置としてのMMT装置の断面構成図である。MMT装置とは、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用い、例えばシリコンウエハ等のシリコン基板200をプラズマ処理する装置である。
基板処理装置100は、基板としてのシリコン基板200をプラズマ処理する処理炉202を備えている。そして、処理炉202は、処理室201を構成する処理容器203と、サセプタ217と、ゲートバルブ244と、シャワーヘッド236と、ガス排気口235と、プラズマ生成機構(筒状電極215、上部磁石216a及び下部磁石216b)と、コントローラ121とを備えている。
処理室201を構成する処理容器203は、第1の容器であるドーム型の上側容器210と、第2の容器である碗型の下側容器211とを備えている。そして、上側容器210が下側容器211の上に被せられることにより、処理室201が形成される。なお、上側容器210は、酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料で形成されており、下側容器211はアルミニウムで形成されている。
下側容器211の側壁には、仕切弁となるゲートバルブ244が設けられている。ゲートバルブ244が開いている時には、搬送部(図中省略)を用いて処理室201内へシリコン基板200を搬入し、または処理室201外へとシリコン基板200を搬出することができるようになっている。ゲートバルブ244を閉めることにより、処理室201内を気密に閉塞することができるようになっている。
処理室201の底側中央には、シリコン基板200を保持する基板保持部としてのサセプタ217が配置されている。サセプタ217は、シリコン基板200上に形成する膜の金属汚染を低減することが出来るように、例えば、窒化アルミニウム、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。サセプタ217は、基板を水平姿勢で下方から支持する平板状の基板支持台500(図5参照)と、基板支持台500を水平姿勢で下方から支持する筒状、例えば円筒状のシャフト268(図2参照)と、を主に備えている。
サセプタ217の内部(具体的には図5における基板支持台500の内部)には、加熱部としてのヒータ217bが内包され一体的に埋め込まれており、シリコン基板200を加熱できるようになっている。ヒータ217bには、ヒータ配線217cの一端が接続されている。ヒータ配線217cの他端は、ヒータ電力供給線219、インピーダンス整合装置274を経由してヒータ用電源218に接続されている。ヒータ電力供給線219及びヒータ配線217cを経由してヒータ用電源218から電力が供給されると、ヒータ217bが加熱される。加熱されたヒータ217bは、輻射熱によりシリコン基板200表面を、たとえば450℃〜900℃程度にまで加熱できるようにしている。ヒータ217b、ヒータ配線217c及びヒータ電力供給線219の詳細は後述する。
サセプタ217は下側容器211と電気的に絶縁されている。サセプタ217の内部には、インピーダンスを変化させる電極としての第2の電極(図中省略)が装備されている。この第2の電極は、インピーダンス整合装置274を介して接地されている。インピーダンス整合装置274は、コイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第2の電極(図中省略)及びサセプタ217を介してシリコン基板200の電位を制御できるようになっている。
サセプタ217には、サセプタ217を昇降させる図示しないサセプタ昇降部が設けられている。サセプタ217には、貫通孔217aが設けられている。前述の下側容器211底面には、シリコン基板200を突上げるウエハ突上げピン266が、少なくとも3箇所設けられている。そして、貫通孔217a及びウエハ突上げピン266は、サセプタ昇降部によりサセプタ217が下降させられた時にウエハ突上げピン266がサセプタ217とは非接触な状態で貫通孔217aを突き抜けるように、互いに配置されている。
処理室201の上部には、処理室201内へ供給するガスを分散させるシャワーヘッド236が設けられている。シャワーヘッド236は、キャップ状の蓋体233と、ガス導入口234と、バッファ室237と、開口238と、遮蔽プレート240と、ガス吹出口239と、を備えている。
ガス導入口234には、バッファ室237内へガスを供給するガス供給管232が接続されている。バッファ室237は、ガス導入口234より導入される反応ガス230を分散する分散空間として機能する。
尚、ガス供給管232は、開閉弁であるバルブ243aと、流量制御器であるマスフローコントローラ241とを介して、窒素含有ガス(反応ガス)としての窒素(N2)ガスを供給するN2ガスボンベ(図示しない)に接続されている。また、ガス供給管232は、処理室201内に水素含有ガス(反応ガス)を供給するように、水素含有ガスとしての水素(H2)ガスを供給するH2ガスボンベ(図示しない)にも接続されている。また、同様に、ガス供給管232は、処理室201内に希釈ガスとしての希ガスを供給するように、希ガス用ガスボンベ(図示しない)にも接続されている。それぞれのガスボンベは、それぞれ開閉弁であるバルブを備えている。これらのバルブ及びバルブ243aを開閉させることにより、ガス供給管232を介して処理室201内へ反応ガス及び/又は希ガスをそれぞれ供給自在に構成されている。主に、ガス供給管232、バルブ243a、マスフローコントローラ241により、ガス供給部が構成されている。
ここではN2ガス、H2ガス、希ガスごとにガスボンベを用いることを記載したが、それに限るものではなく、替わりにアンモニア(NH3)のガスボンベを設けても良い。また、反応ガスにおいて窒素の割合を多くする場合、更に窒素ガスのガスボンベを設けても良い。
下側容器211の側壁には、処理室201内からガスを排気するガス排気口235が設けられている。ガス排気口235には、ガスを排気するガス排気管231が接続されている。ガス排気管231には、上流側から順に、圧力調整器であるAPC(auto pressure controller)242、開閉弁であるバルブ243b、排気装置である真空ポンプ246が設けられている。主に、ガス排気管231、APC242、バルブ243bにより、排気部が構成されている。尚、真空ポンプ246を排気部に含めても良い。
処理容器203(上側容器210)の外周には、処理室201内のプラズマ生成領域224を囲うように、第1の電極としての筒状電極215が設けられている。筒状電極215は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極215は、インピーダンスの整合を行う整合器272を介して、高周波電力を印加する高周波電源273に接続されている。筒状電極215は、処理室201に供給される反応ガスをプラズマ励起させる放電部として機能する。
筒状電極215の外側表面の上下端部には、上部磁石216a及び下部磁石216bがそれぞれ取り付けられている。上部磁石216a及び下部磁石216bは、それぞれ筒状、例えばリング状に形成された永久磁石として構成されている。
上部磁石216a及び下部磁石216bは、処理室201の半径方向に沿った両端(すなわち内周端と外周端)にそれぞれ磁極を有している。上部磁石216a及び下部磁石216bの磁極の向きは、上下で互いに逆向きになるよう配置されている。すなわち、上部磁石216a及び下部磁石216bの内周部の磁極同士は異極となっている。これにより、筒状電極215の内側表面に沿って、円筒軸方向の磁力線が形成されている。
処理室201内に反応ガスを導入した後、筒状電極215に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、上部磁石216a及び下部磁石216bを用いて磁界を形成することにより、処理室201内にマグネトロン放電プラズマが生成される。この際、放出された電子を上述の電磁界が周回運動させることにより、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命かつ高密度のプラズマを生成させることができる。
なお、筒状電極215、上部磁石216a及び下部磁石216bの周囲には、これらが形成する電磁界が外部環境や他の処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電磁界を有効に遮蔽する金属製の遮蔽板223が設けられている。
主に、筒状電極215、整合器272、上部磁石216a、下部磁石216bにより、本実施形態に係るプラズマ生成部が構成されている。尚、プラズマ生成部として高周波電源273を含めても良い。
また、制御部としてのコントローラ121は、信号線Aを通じてAPC242、バルブ243b、及び真空ポンプ246を、信号線Bを通じてサセプタ昇降部を、信号線Cを通じてゲートバルブ244を、信号線Dを通じて整合器272、及び高周波電源273を、信号線Eを通じてマスフローコントローラ241、及びバルブ243aを、さらに図示しない信号線を通じてヒータ用電源218やインピーダンス整合部274、抵抗センサ101(計測部)を、それぞれ制御するように構成されている。
ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続部の端子部は、酸化すること及び電流が多く流れることで抵抗値が上昇することを過去の実験より確認している。この抵抗値の上昇値を監視することにより、ヒータ等の異常の事前検知が可能となる。抵抗値である閾値は2種類以上設け、第1の閾値では警告を表示あるいは発報し、現在処理中の生産ロットの処理を中断する。第2の閾値では、警告を表示あるいは発報し、ヒータ用電源の電力を低下させつつ、高周波電源から筒状電極への電力供給を継続し、現在処理中の生産ロットの処理が完了したら、基板処理装置100の動作を停止する。
続いて、図2、3、4、5を用いて、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続部、及びその周辺の構成について説明する。図2は、シャフト268の垂直断面図であり、図3は、シャフト268の水平断面図である。なお、図3は、図2のF−Fの水平断面図であり、図2は、図3のG−Gの垂直断面図である。図4は、ヒータ端子接続部、すなわち、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続部の部分拡大図である。図5は、基板支持台500内に配設されたヒータ217b及びその周辺を説明する図である。
図5に示すように、基板支持台500内に配設されたヒータ217bは、第一のヒータとしての外側ヒータ501と、他のヒータとしての内側ヒータ504とを備えている。外側ヒータ501及び内側ヒータ504はそれぞれ環状に構成され、外側ヒータ501が外側に、内側ヒータ504が内側になるように、互いに同心円状に配置されている。外側ヒータ501の両端には、電力が入力される入力端子502及び電力を出力する出力端子503が設けられる。また、内側ヒータ504の両端には、電力が入力される入力端子505及び電力を出力する出力端子506が設けられる。入力端子から出力端子に向けてそれぞれ電力を供給することで、各ヒータは加熱される。
ヒータ配線217cは、外側ヒータ501用のヒータ配線307と、内側ヒータ504用のヒータ配線308と、を有する。各ヒータ配線307,308は、それぞれ、入力側のヒータ配線307a,308aと、出力側のヒータ配線307b,308bと、を有する。また、ヒータ電力供給線219は、外側ヒータ電力供給線(入力)321、外側ヒータ電力供給線(出力)322、内側ヒータ電力供給線(入力)323、内側ヒータ電力供給線(出力)324を有する。ヒータ配線307の内、入力側のヒータ配線307aは、一端が外側ヒータ501の入力端子502に接続され、他端が外側ヒータ電力供給線(入力)321に接続されている。ヒータ配線307の内、出力側のヒータ配線307bは、一端が外側ヒータ501の出力端子503に接続され、他端が外側ヒータ電力供給線(出力)322に接続されている。ヒータ配線308の内、入力側のヒータ配線308aは、一端が内側ヒータ504の入力端子505に接続され、他端が内側ヒータ電力供給線(入力)323に接続されている。ヒータ配線308の内、出力側のヒータ配線308bは、一端が内側ヒータ504の出力端子506に接続され、他端が内側ヒータ電力供給線(出力)324に接続されている。ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構の構成については後述する。
主に、ヒータ配線217c、ヒータ電力供給線219、及びこれらの接続機構(後述)により、シャフト268内に挿通された配線が構成される。また、主に、ヒータ配線307(ヒータ配線307a,307b)、外側ヒータ電力供給線321、外側ヒータ電力供給線322、及びこれらの接続機構(後述)により、第一のヒータとしての外側ヒータ501に電力を供給する第一の配線が構成される。また、主に、ヒータ配線308(ヒータ配線308a,308b)、内側ヒータ電力供給線323、内側ヒータ電力供給線324、及びこれらの接続機構(後述)により、他のヒータとしての内側ヒータ504に電力を供給する他の配線が構成される。
図2に示すように、ヒータ配線217c(図2では307a,308aも示されている)は、上述のシャフト268が備える円筒状のシャフトトップ301の内側に配設されている。また、ヒータ電力供給線219(図2では321,323も示されている)は、シャフト268が備える円筒状のシャフトベース302の内側に配設されている。シャフトトップ301はシャフトベース302上に配置され、シャフト固定部材303がシャフトトップ301のフランジ311に固定されることで、シャフトトップ301がシャフトベース302に固定されている。主に、シャフトトップ301、シャフトベース302、シャフト固定部材303及びフランジ311により、シャフト268が構成されている。
各配線(ヒータ配線217c、ヒータ電力供給線219、及びこれらの接続機構)は、保持部としての保持具306によって保持される。具体的には、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構が保持具306によって保持される。保持具306は、シャフト268の内部、具体的には、シャフトトップ301とシャフトベース302との接続部の内部に設けられており、各配線の延伸方向に延伸されている。
保持具306が設けられたシャフト268の内壁(具体的にはシャフトベース302の内壁)と保持具306との間であり、外側ヒータ501用のヒータ配線307a,307bに接続される外側ヒータ電力供給線321と外側ヒータ電力供給線322の近傍には、ガス供給部としてのパージガス供給部を備えるパージガス供給管314が配設されている。具体的には、図3に示すように、パージガス供給管314は、内側ヒータ電力供給線323、内側ヒータ電力供給線324から見て、外側ヒータ電力供給線321と外側ヒータ電力供給線322を介した位置に設けられている。言い換えるならば、パージガス供給管314と、内側ヒータ電力供給線323、内側ヒータ電力供給線324との間に、外側ヒータ電力供給線321と外側ヒータ電力供給線322とが設けられている。
パージガス供給管314の上端には、パージガスを噴射するガス供給機構としてのパージガス供給孔314aが開設されている。外側ヒータ501に接続された接続機構(外側ヒータ電力供給線321,322とヒータ配線307a,307bとの接続機構)とパージガス供給孔314aとの距離は、内側ヒータ504に接続された接続機構(内側ヒータ電力供給線323,324とヒータ配線308a,308bとの接続機構)とパージガス供給孔314aとの距離より短くなるよう構成されている。従って、パージガス供給孔314aから噴射されたパージガスは、外側ヒータ電力供給線321,322側から、内側ヒータ電力供給線323,324側に向かって流れる。すなわち、パージガス供給孔314aから噴射されたパージガスは、外側ヒータ電力供給線321,322とヒータ配線307a,307bとの接続機構の周辺を先にパージした後、内側ヒータ電力供給線323,324側に向かって流れ、内側ヒータ電力供給線323,324とヒータ配線308a,308bとの接続機構の周辺をパージする。このようにパージガスを供給することで、各配線や接続機構が冷却されると共に、接続機構の酸化が防止される。前記パージガスは、前記内側ヒータ電力供給線323及び/又は前記外側ヒータ電力供給線321から各ヒータに電力を供給する間不活性ガスを供給する。ここでは供給される不活性ガスをパージガスと呼んだが、各配線や接続機構を冷却する役割があることから、冷却ガスと呼んでも良い。
ところで、前述のように、外側ヒータ501と内側ヒータ504とは石英製の基板支持台500に内包されている。外側ヒータ501は、基板支持台500の側面から近い位置にあるため、基板支持台500の側面から熱が逃げやすく、温度が上昇し難い。基板処理装置においては、シリコン基板200の面内加熱を均一とすることが求められているが、外側ヒータ501は上述のように熱逃げが発生するため、内側ヒータ504と外側ヒータ501の電力を一定(同一の電力)とした場合、シリコン基板200の外側(外周側)の温度が内側(中央側)より低くなる、という問題が起きる。そこで、本実施形態では、外側ヒータ501の電力を、内側ヒータ504の電力よりも高くする。これにより、基板支持台500側面からの熱逃げを補填でき、その結果、シリコン基板200の面内加熱を均一にすることができる。
外側ヒータ501の電力を内側ヒータ504の電力より高くした場合、外側ヒータ501に接続された各配線(ヒータ配線307a,307b、外側ヒータ電力供給線321,322)が、内側ヒータ504に接続された各配線(ヒータ配線308a,308b、内側ヒータ電力供給線323,324)と比較して、熱的負荷が高くなる。更には、その熱負荷によって、外側ヒータ501に接続された各配線の破損率が高くなる。特に、後述するように、外側ヒータ電力供給線321,322とヒータ配線307a,307bとの接続機構では、温度が上昇し易く、破損率が顕著に高くなる。そこで、上述のように、外側ヒータ電力供給線321,322側から、内側ヒータ電力供給線323,324側に向けてパージガスを流す。外側ヒータ電力供給線321,322とヒータ配線307a,307bとの接続機構の周辺を先にパージし、内側ヒータ電力供給線323,324とヒータ配線308a,308bとの接続機構の周辺を後でパージすることで、外側ヒータ501に接続される各配線や接続機構を優先的に冷却することができる。その結果、外側ヒータ501に接続された各配線の破損率を低下させることができる。
ところで、外側ヒータ501や内側ヒータ504の温度を上昇させると、熱伝導や輻射によって保持具306の温度も上昇する。装置のメンテナンスを行わずに長期運用することで、保持具306は熱により酸化が進む。特に後述するワッシャ407が酸化することで、酸化炭素へ化学変化を起こし、カーボンワッシャ407自体が薄くなってしまう。そのため、ヒータ配線接続端子217dと電源線219の接続部では局部的な接触となり、異常発熱が発生すると推測される。また、局部的な異常発熱が継続的に発生することにより、ヒータ配線接続端子217dの破損に至ることとなる。更に、ワッシャ407の酸化により、接続部の緩みが発生し、緩みによる異常放電、異常加熱が発生すると推測される。局部的な異常発熱は、ヒータ配線217cとヒータ配線接続端子217dとの間で温度差を引き起こし、それがSiCで構成されているヒータ配線217c中に微小なクラックの発生の原因となることが考えられる。
そこで、本実施形態では、 図1に示すように、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構部に抵抗センサ(例えばクランプセンサ等)101を設け、この接続機構部の抵抗値を間接的に検出するようにし、係る抵抗値が所定の抵抗値を超えた場合に、内側ヒータ504、外側ヒータ501への電力供給量を調整する。このように調整することで、ワッシャ407に過度の熱負荷が加わるのを回避するようにしている。
抵抗センサ101によって検出された電流値、電圧値は、コントローラ121に送信される。コントローラ121は、受信した電流値、電圧値から保持具306の抵抗値を算出する。すなわち、間接的に検出されたヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構の抵抗値、或いは間接的に検出された外側ヒータ501や内側ヒータ504の抵抗値が所定の値を超えた場合に、その抵抗値を下げるよう、内側ヒータ504及び外側ヒータ501への電力供給量を調整する。ここでいう所定の値とは、後述するようにヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構が破損しない抵抗値であり、または内側ヒータ504、外側ヒータ501が破損しない程度の抵抗値を言う。かかる制御については後述する。
また、図3に示すように、本実施形態に係る保持具306では、各ヒータ電力供給線219の間に、仕切りを設けている。具体的には、外側ヒータ電力供給線321、322と内側ヒータ電力供給線323、324との間に仕切り327を設けている。更に、仕切り327と交差するように、外側ヒータ電力供給線321と外側ヒータ電力供給線322との間、及び内側ヒータ電力供給線323と内側ヒータ電力供給線324との間に仕切り326を設けている。言い換えるならば、電力供給線の入力側配線と出力側配線の間に仕切り326を設けている。これらの仕切りによって、たとえ配線や接続機構が破損したとしても、隣接する配線との接触を防止することができる。即ち、配線が接触した場合の更なる電気的な悪影響(過電流による故障など)を防止することができる。
また、図2に示すように、シャフト268内には、シャフトベース302とシャフト固定部材303とにより構成された空間C1が、保持具306を囲むように設けられている。空間C1内には、保持具306、各配線、更には接続機構が所定以上の温度にならないよう冷却する冷却剤が流れるように構成されている。
続いて、図2と図4を用いて、ヒータ配線217c(ヒータ配線307a,307b,308a,308b)とヒータ電力供給線219(外側ヒータ電力供給線321、外側ヒータ電力供給線322、内側ヒータ電力供給線323、内側ヒータ電力供給線324)との接続機構の構成について説明する。
ヒータ配線217cの端部(ヒータ電力供給線219との接続箇所)は、平板状のヒータ配線接続端子217dを有している。ヒータ配線接続端子217dには、止め孔401が設けられている。ヒータ配線217c及びヒータ配線接続端子217dはそれぞれ耐酸化性、導電性を有する材料で形成することが好ましく、例えば炭化珪素(SiC)で形成されている。シャフトベース302内は酸素成分が含まれた雰囲気であり、またシャフトトップ301内も完全に気密にすることは難しく、同様に酸素成分が含まれた雰囲気である。そこで、ヒータ配線217c及びヒータ配線接続端子217dは、前述のように酸化し難い導電性材料から構成することが望ましい。仮に酸化してしまうと、それにより劣化が起こり、ヒータ217bへの電力供給が不十分となる。その結果、シリコン基板200に対して十分な加熱ができなくなってしまう。
ヒータ電力供給線219の端部(ヒータ配線接続端子217dとの接続箇所)は、平板状の接続端子402を有している。接続端子402には固定孔403が設けられている。
ヒータ電力供給線219及び接続端子402は、それぞれ耐酸化性、導電性を有し、且つ安価な材料で形成することが好ましく、例えば鉄やニッケルなどの材料を用いて形成されている。
ヒータ電力供給線219及び接続端子402は、それぞれ耐酸化性、導電性を有し、且つ安価な材料で形成することが好ましく、例えば鉄やニッケルなどの材料を用いて形成されている。
接続端子402とヒータ配線接続端子217dとの接触面には、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402とを接続する熱膨張率吸収部材としてのワッシャ407が配置されている。ワッシャ407は、導電性、耐熱性を有する材料で形成することが好ましく、例えばカーボン材を用いて形成されている。接続端子402、ワッシャ407、ヒータ配線接続端子217dを重ね合わせた状態で、締結ボルト406の軸部を、接続端子402の固定孔403側からヒータ配線接続端子217dの止め孔401側へと貫通させ、ワッシャ405を介してナット404と締結させることで、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402とが電気的に、且つ物理的に接続される。主に、接続端子402、ワッシャ407、ヒータ配線接続端子217d、締結ボルト406、ワッシャ405、ナット404により、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構が構成される。
上述の構成により、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402とが違う材料、すなわち熱膨張率の異なる材料から形成されていても、ワッシャ407がそれらの熱膨張差を吸収し、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402との電気的接続を維持し、常に所望の電力を供給することができる。また、ヒータ配線接続端子217dや接続端子402の熱応力による破損を回避することができる。
ただし、ワッシャ407はカーボン材から形成されているため、酸化してしまうことが考えられる。ワッシャ407が酸化した場合、過度の熱負荷がかかるとワッシャ407そのものの劣化や変形が起き、その結果、接続端子402からヒータ配線接続端子217dに、所望の電力を供給できなくなってしまう。また、接触不良等により、ワッシャ407近辺で急激に温度が上昇し、周囲の機器に悪影響を与える可能性がある。
そこで、本実施形態では、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構部に抵抗センサ(例えばクランプセンサ等)101を設け、この接続機構部の抵抗値を間接的に検出するようにし、係る抵抗値が所定の抵抗値を超えた場合に、内側ヒータ504、外側ヒータ501への電力供給量を調整する。このように調整することで、ワッシャ407に過度の熱負荷が加わるのを回避するようにしている。
尚、本実施例のサセプタは、平板状の基板支持台500(図5参照)と、基板支持台500を水平姿勢で下方から支持する筒状、例えば円筒状のシャフト268(図2参照)、を主に備えていることを記載したが、それに限らず、ヒータやヒータ配線、電力供給線、ヒータ配線と電力供給線を接続する接続機構部、センサ101を含めても良い。
(2)半導体装置の製造方法
次に、本発明の基板処理装置における半導体装置の製造方法の一工程として、シリコン基板200上に形成されているゲート絶縁膜の窒化処理の方法を例に説明する。なお、以下の説明において、MMT装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。ここでは、キャパシタのゲート絶縁膜を一例とし、説明する。
次に、本発明の基板処理装置における半導体装置の製造方法の一工程として、シリコン基板200上に形成されているゲート絶縁膜の窒化処理の方法を例に説明する。なお、以下の説明において、MMT装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。ここでは、キャパシタのゲート絶縁膜を一例とし、説明する。
(シリコン基板の搬入工程)
シリコン基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させて、サセプタ217の貫通孔217aにウエハ突上げピン266を貫通させる。その結果、突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。搬入されるシリコン基板には、他のCVD装置やALD装置を用いて、CVD法やALD法によって、キャパシタのゲート絶縁膜が予め形成されている。ゲート絶縁膜は例えばシリコン酸化膜によって形成されている。
シリコン基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させて、サセプタ217の貫通孔217aにウエハ突上げピン266を貫通させる。その結果、突き上げピン266が、サセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。搬入されるシリコン基板には、他のCVD装置やALD装置を用いて、CVD法やALD法によって、キャパシタのゲート絶縁膜が予め形成されている。ゲート絶縁膜は例えばシリコン酸化膜によって形成されている。
次に、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送部を用いて、サセプタ217の表面から突出させたウエハ突上げピン266上に、シリコン基板200を支持させる。続いて、搬送部を処理室201の外へ退避させ、ゲートバルブ244を閉じて処理室201を密閉する。続いて、シャフト268を、図示しないモータ等のサセプタ昇降部を用いてサセプタ217を上昇させる。その結果、サセプタ217の上面にシリコン基板200を配置させる。その後、シリコン基板200をその処理位置まで上昇させる。
(シリコン基板の加熱工程)
続いて、サセプタの内部に埋め込まれたヒータ217bに電力を供給し、シリコン基板200の表面を加熱する。シリコン基板200の表面温度は、室温より高く、例えば750℃(デバイスの性能を劣化させる温度)より低い温度とすることが好ましい。より好ましくは、200℃以上であって700℃未満の温度が望ましい。
続いて、サセプタの内部に埋め込まれたヒータ217bに電力を供給し、シリコン基板200の表面を加熱する。シリコン基板200の表面温度は、室温より高く、例えば750℃(デバイスの性能を劣化させる温度)より低い温度とすることが好ましい。より好ましくは、200℃以上であって700℃未満の温度が望ましい。
なお、ヒータ217bに電力を供給すると、ヒータ配線217c、ヒータ電力供給線219、及びこれらの接続機構である保持具306の温度も上昇する。また、ヒータ217bの温度を上昇させると、熱伝導や輻射によって保持具306の温度も上昇する。クランプセンサ101によって検出された保持具306の電流及び電圧データは、コントローラ121によって受信される。コントローラ121は、クランプセンサ101から受信した電流及び電圧データより検出される抵抗値に応じて、基板処理装置の動作を以下のように制御する。
(第一レベル)
第一レベルとは、クランプセンサ101によって検出された保持具306の抵抗値が「第一の値」以上であった場合に実施される制御である。
第一レベルとは、クランプセンサ101によって検出された保持具306の抵抗値が「第一の値」以上であった場合に実施される制御である。
ここで、「第一の値」とは、外側ヒータ501、内側ヒータ504、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構(保持具306)の少なくともいずれかが破損する可能性のある値をいう。なお、「第一の値」とは、外側ヒータ501、内側ヒータ504、接続部自体の温度ではなく、あくまでも、これらの温度変化をリニアに伝達する保持具306の温度に相当する抵抗値である。この「第一の値」は、実験的に求めることができる。例えば、発明者等の実験によれば、SiCにより形成された外側ヒータ501や内側ヒータ504は、保持具306の抵抗値がA以上となった場合に破損してしまう可能性があることが分かったとする。この時の保持具306の抵抗値を「第一の値」とする。また、例えば、発明者等の実験によれば、カーボン材から形成されたワッシャ407は、保持具306の抵抗値がB以上となると破損してしまう可能性があることが分かった場合、実験的に求めた抵抗値のうち、最も低い抵抗値に相当する抵抗値を「第一の値」とすればよい。
保持具306の抵抗値が「第一の値」以上であった場合、コントローラ121は、基板処理装置が備える表示装置や警報装置を用いてアラームを発信し(例えばDANGER等と表示し)、オペレータに注意を促す。その際パージガス供給管314からはパージガスを供給し続けてもよい。そして、コントローラ121は、外側ヒータ501、内側ヒータ504への電力供給と、高周波電源273から筒状電極215への電力供給を停止してプラズマ生成とをそれぞれ停止し、現在進行中の生産ロットの処理を中断する。そして、基板処理装置を停止する。
このように、保持具306の抵抗値が「第一の値」以上となった場合に基板処理装置を停止する制御を行うことで、外側ヒータ501や内側ヒータ504、ワッシャ407の破損を回避することができ、基板処理装置の故障やメンテナンス周期を伸ばすことが出来る。また、「第一の値」を、外側ヒータ501や内側ヒータ504が破損する可能性の抵抗値、或いはヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構が破損する可能性のある抵抗値のうち、最も低い抵抗値とすることで、外側ヒータ501、内側ヒータ504、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219の全ての破損を回避することが出来る。
また、抵抗値が所定の値以上になると、ヒータ等の破損を防止するため、ヒータへの電力供給を停止し、更にアラームを発信する。アラームを発信した後、継続してパージガス供給孔314aより窒素ガスを供給し続ける。
ここで、ヒータへの電力供給を停止した後も窒素ガスを供給し続ける理由を説明する。ヒータへの電力供給を停止した場合、ヒータが停止した状態にあるので、ヒータやヒータの周囲が冷却される。ところで、基板支持台500は、材質が石英であり、ヒータの材質は例えば、ニッケル、白金、SiCのいずれかから構成されている。そのため、ヒータへの電力供給を停止した場合、基板支持台500(石英製)の熱は処理室201に拡散し、基板支持台500の温度は低下する。一方、、ヒータ501、504は抵抗加熱であるため、基板支持台500よりも温度が下がりにくい性質を有する。従って、基板支持台500とヒータ501、504の間で温度差が発生する。その温度差に起因して、基板支持台500とヒータ501、504の間で熱膨張差が発生する。そのため、ヒータ501或いは504と基板支持台500が接触し、石英やヒータの破損につながってしまうことが考えられる。
以上の問題点から、、所定の値以上の抵抗値が検出されたら、換言すれば接続機構が破損する可能性があると判断されたら、ヒータへの電力供給を停止すると共に、ヒータへの電力供給を停止した後も、シャフト268内に不活性ガスを供給し、ヒータ冷却を継続する。
このようにパージガスを供給し続けることで、ヒータやサセプタが破損するのを防止できるという効果がある。
ここで、ヒータへの電力供給を停止した後も窒素ガスを供給し続ける理由を説明する。ヒータへの電力供給を停止した場合、ヒータが停止した状態にあるので、ヒータやヒータの周囲が冷却される。ところで、基板支持台500は、材質が石英であり、ヒータの材質は例えば、ニッケル、白金、SiCのいずれかから構成されている。そのため、ヒータへの電力供給を停止した場合、基板支持台500(石英製)の熱は処理室201に拡散し、基板支持台500の温度は低下する。一方、、ヒータ501、504は抵抗加熱であるため、基板支持台500よりも温度が下がりにくい性質を有する。従って、基板支持台500とヒータ501、504の間で温度差が発生する。その温度差に起因して、基板支持台500とヒータ501、504の間で熱膨張差が発生する。そのため、ヒータ501或いは504と基板支持台500が接触し、石英やヒータの破損につながってしまうことが考えられる。
以上の問題点から、、所定の値以上の抵抗値が検出されたら、換言すれば接続機構が破損する可能性があると判断されたら、ヒータへの電力供給を停止すると共に、ヒータへの電力供給を停止した後も、シャフト268内に不活性ガスを供給し、ヒータ冷却を継続する。
このようにパージガスを供給し続けることで、ヒータやサセプタが破損するのを防止できるという効果がある。
(第二レベル)
第二レベルとは、保持具306の抵抗値が「第一の値」未満であって「第二の値」以上であった場合に実施される制御である。
第二レベルとは、保持具306の抵抗値が「第一の値」未満であって「第二の値」以上であった場合に実施される制御である。
ここで、「第二の値」とは、「第一の値」より低い抵抗値であって、次の抵抗値を言う。即ち、外側ヒータ501、内側ヒータ504、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構が即座に破損する可能性は低いものの、その抵抗値で連続して使用すると劣化が進んでしまい、消耗を促してしまうような抵抗値であり、或いは、既に消耗が進んでおり、次の生産ロットの開始前にはメンテナンスが必要な抵抗値をいう。なお、「第二の値」とは、外側ヒータ501、内側ヒータ504、接続部自体の温度ではなく、あくまでも、これらの温度変化を伝達する保持具306の抵抗値である。「第二の値」は「第一の値」から所定抵抗値を差し引くことで求めることが出来る。所定温度としてどの程度差し引くかは実験的に求めてもよい。
保持具306の抵抗値が「第一の値」未満であって「第二の値」以上であった場合、コントローラ121は、基板処理装置が備える表示装置や警報装置を用いてアラームを発信し(例えばWARNING、Information等と表示し)、オペレータに注意を促す。そして、コントローラ121は、外側ヒータ501、内側ヒータ504の温度を低下させるように、ヒータ用電源218の電力を低下させつつ、高周波電源273から筒状電極215への電力供給を継続し、以後の基板処理動作を継続する。そして、現在進行中の生産ロットの処理が完了したら、基板処理装置を停止する。
このように、保持具306で計測される抵抗値が「第一の値」未満であって「第二の値」以上であった場合に第二レベルの制御を実施することで、外側ヒータ501、内側ヒータ504、ワッシャ407の消耗が進んでいることをオペレータに速やかに通知することができ、メンテナンスを促すことが出来る。また、基板処理装置を即座に停止するわけではないので、現在進行中の生産ロットの無駄を回避できる。
(反応ガスの供給)
ここでは、反応ガスとして、アンモニア及び窒素の混合ガスを例として説明する。
ガス噴出孔234aから処理室201内へアンモニア及び窒素の混合ガスを導入する。このとき、例えばアンモニアガスの供給量を300sccm、窒素ガスの供給量を300sccmとする。
ここでは、反応ガスとして、アンモニア及び窒素の混合ガスを例として説明する。
ガス噴出孔234aから処理室201内へアンモニア及び窒素の混合ガスを導入する。このとき、例えばアンモニアガスの供給量を300sccm、窒素ガスの供給量を300sccmとする。
アンモニアガスと窒素ガスと混合ガスの導入後は、真空ポンプ246及びAPC242を用いて、処理室201内の圧力が0.1〜300Paの範囲内、例えば30Paになるように調整する。
(アンモニアガス及び窒素ガスの混合ガスの励起)
アンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを導入後、筒状電極215に対して、整合器272を介して高周波電源273から高周波電力を印加するとともに、上部磁石216a及び下部磁石216bによる磁力を処理室201内に発生させることにより、処理室201内にマグネトロン放電を発生させる。その結果、シリコン基板200の上方のプラズマ発生領域に高密度プラズマが発生する。なお、筒状電極215に印加する電力は例えば100〜1000W程度の範囲内とし、例えば800Wとする。このときのインピーダンス整合部274は予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
アンモニアガスと窒素ガスとの混合ガスを導入後、筒状電極215に対して、整合器272を介して高周波電源273から高周波電力を印加するとともに、上部磁石216a及び下部磁石216bによる磁力を処理室201内に発生させることにより、処理室201内にマグネトロン放電を発生させる。その結果、シリコン基板200の上方のプラズマ発生領域に高密度プラズマが発生する。なお、筒状電極215に印加する電力は例えば100〜1000W程度の範囲内とし、例えば800Wとする。このときのインピーダンス整合部274は予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
(ゲート絶縁膜の窒化処理)
上述のようにプラズマ状態とすることにより、処理室201内に供給されたアンモニアガスや窒素ガスが活性化され、励起される。そして生成された窒素ラジカル(N*)及び水素ラジカル(H*)がシリコン基板200上に形成されたゲート絶縁膜と反応する。
この反応では、水素による還元効果とシリコン酸化膜表面に対する窒素原子の衝突と補充が行なわれる。その結果、酸素成分が反応して水蒸気(H2O)が形成され、更に窒素がゲート絶縁膜に導入されることにより、リーク電流の少ない良質なゲート絶縁膜が形成される。
上述のようにプラズマ状態とすることにより、処理室201内に供給されたアンモニアガスや窒素ガスが活性化され、励起される。そして生成された窒素ラジカル(N*)及び水素ラジカル(H*)がシリコン基板200上に形成されたゲート絶縁膜と反応する。
この反応では、水素による還元効果とシリコン酸化膜表面に対する窒素原子の衝突と補充が行なわれる。その結果、酸素成分が反応して水蒸気(H2O)が形成され、更に窒素がゲート絶縁膜に導入されることにより、リーク電流の少ない良質なゲート絶縁膜が形成される。
(残留ガスの排気)
シリコン酸化膜の窒化が終了したら、筒状電極215に対する電力供給と、処理室201内へのガス供給を停止する。そして、ガス排気管231を介して、処理室201内の残留ガスを排気する。そして、サセプタ217をシリコン基板200の搬送位置まで下降させ、サセプタ217の表面から突出させたウエハ突上げピン266上にシリコン基板200を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送部を用いてシリコン基板200を処理室201の外へ搬出し、本実施形態にかかる半導体装置の製造を終了する。
シリコン酸化膜の窒化が終了したら、筒状電極215に対する電力供給と、処理室201内へのガス供給を停止する。そして、ガス排気管231を介して、処理室201内の残留ガスを排気する。そして、サセプタ217をシリコン基板200の搬送位置まで下降させ、サセプタ217の表面から突出させたウエハ突上げピン266上にシリコン基板200を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送部を用いてシリコン基板200を処理室201の外へ搬出し、本実施形態にかかる半導体装置の製造を終了する。
(3)本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
(a)本実施形態によれば、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構を、保持具306によって支持している。そして、保持具306を、温度をリニアに伝達する材質、例えばセラミック等で構成している。そのため、保持具306の電流及び電圧を検出することにより抵抗値を算出することで、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219の間に設けられた接続機構の酸化状態を確実に検出することが可能となる。
(b)本実施形態によれば、コントローラ121は、クランプセンサ101により検出された保持具306の抵抗値、すなわち、間接的に検出されたヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構の抵抗値が所定の抵抗値を超えた場合に、ヒータ温度を下げるよう、内側ヒータ504及び外側ヒータ501への電力供給量を調整する。具体的には、コントローラ121は、受信した抵抗値(保持具306の温度)に応じて、基板処理装置の動作を第一レベルから第二レベルに振分けて制御する。
上述したように、保持具306の電気抵抗値が「第一の値」以上となった場合に、コントローラ121が第一レベルの制御を実施することで、外側ヒータ501や内側ヒータ504、ワッシャ407の破損を回避することができ、基板処理装置の故障やメンテナンス周期を延ばすことが出来る。また、「第一の値」を、外側ヒータ501や内側ヒータ504が破損する可能性の温度、或いはヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構が破損する可能性のある温度のうち、最も低い温度とすることで、外側ヒータ501、内側ヒータ504、及びこれらの接続機構の全ての破損を回避することが出来る。
また、上述したように、保持具306の電気抵抗値が「第一の値」未満である「第二の値」以上であった場合に、コントローラ121が上述の第二レベルの制御を実施することで、外側ヒータ501、内側ヒータ504、ワッシャ407の消耗が進んでいることをオペレータに速やかに通知することができ、メンテナンスを促すことが出来る。また、基板処理装置を即座に停止するわけではないので、現在進行中の生産ロットの無駄を回避できる。
(c)本実施形態によれば、保持具306が設けられたシャフト268の内壁(具体的にはシャフトベース302の内壁)と保持具306との間に、パージガス供給管314を配設している。パージガス供給管314から噴射されたパージガスは、外側ヒータ電力供給線321,322とヒータ配線307a,307bとの接続機構の周辺を先にパージした後、内側ヒータ電力供給線323,324側に向かって流れ、内側ヒータ電力供給線323,324とヒータ配線308a,308bとの接続機構の周辺をパージする。その結果、各配線や接続機構を冷却でき、接続機構の酸化を防止できる。また、外側ヒータ501に接続される各配線や接続機構を優先的に冷却することで、外側ヒータ501の電力を内側ヒータ504の電力より高くした場合であっても、外側ヒータ501に接続される各配線や接続機構の破損率を低下させることができる。
(d)本実施形態に係る保持具306は、各ヒータ電力供給線219の間に、仕切り323,324を備えている。これらの仕切り323,324によって、たとえ配線や接続機構が破損したとしても、隣接する配線との接触を防止することができる。即ち、配線が接触した場合の更なる電気的な悪影響(過電流による故障など)を防止することができる。
(e)本実施形態によれば、パージガスの流れに対して対向するよう構成された仕切り327を、交差する仕切り326より短く構成している。これにより、パージガス供給孔314aから供給されるパージガスの流れを阻害せず、内側ヒータ電力供給線326、内側ヒータ電力供給線327に効率よくパージガスを供給することができる。
(f)本実施形態によれば、接続端子402とヒータ配線接続端子217dとの接触面には、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402とを接続する熱膨張率吸収部材としてのワッシャ407が配置されている。これにより、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402とが違う材料、すなわち熱膨張率が異なる材料から形成されていても、ワッシャ407がそれらの熱膨張差を吸収し、ヒータ配線接続端子217dと接続端子402との電気的接続を維持し、常に所望の電力を供給することができる。また、ヒータ配線接続端子217dや接続端子402の熱応力による破損を回避することができる。
(g)基板支持台500内に配設されたヒータ217bは、第一のヒータとしての外側ヒータ501と、他のヒータとしての内側ヒータ504とを備えている。外側ヒータ501及び内側ヒータ504はそれぞれ環状に構成され、外側ヒータ501が外側に、内側ヒータ504が内側になるように、同心円状に配置されている。外側ヒータ501は、基板支持台500の側面から近い位置にあるため、基板支持台500の側面から熱が逃げやすいが、外側ヒータ501の電力を内側ヒータ504の電力よりも高くすることで、基板支持台500側面からの熱逃げを補填でき、その結果、シリコン基板200の面内加熱を均一にすることができる。
(h)本実施形態によれば、シャフトベース302とシャフト固定部材303とにより構成された空間C1が、保持具306を囲むように設けられている。空間C1内に冷却剤を流すことで、配線、更には接続機構が所定以上の温度にならないよう冷却することができる。
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の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変更可能である。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の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変更可能である。
例えば、上述の実施形態ではヒータ217bが外側ヒータ501と内側ヒータ504との2つより構成される場合について説明したが、本発明は係る形態に限定されず、ヒータ217bは3つ以上のヒータにより構成されていてもよい。
また例えば、ヒータ配線217cとヒータ電力供給線219との接続機構は、保持具306内にて保持される場合に限らず、保持具306から上下方向に所定離れた場所にて保持されていてもよい。ヒータ配線217c及びヒータ電力供給線219はそれぞれ熱伝導率の高い金属材料により構成されているため、係る場合であっても、保持具306の電流値及び電圧値を検出することにより、抵抗値を判定でき、その結果、接続機構の温度を間接的に検出することが可能となる。
また、上述の実施形態では、MMT装置を用いて実施する場合を説明したが、本発明は、それに限らずその他の装置、例えばICP(Inductively Coupled Plasma)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)装置を用いても実施可能である。
図6は本発明の他の実施形態に係る基板処理装置であるICP方式プラズマ処理装置を示している。本実施の形態にかかる構成の詳細な説明は、上述の実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一の符号を付して省略する。
本実施形態に係るICP方式プラズマ処理装置10Aは、電力を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としての誘導コイル15Aを備えており、誘導コイル15Aは処理容器203の天井壁の外側に敷設されている。本実施の形態においても、窒素ガスと希ガスとの混合ガスをガス供給管232から、ガス吹出口239を経由して処理容器203内へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部である誘導コイル15Aへ高周波電力を流すと、電磁誘導により電界が生じる。この電界をエネルギーとして、供給されたガスはプラズマ化され、このプラズマにより窒素活性種が生成され、シリコン基板200上のゲート絶縁膜を窒化する。
サセプタ217の内部には、加熱部としてのヒータ217bが内包され一体的に埋め込まれており、シリコン基板200を加熱できるようになっている。ヒータ217bには、ヒータ配線217cの一端が接続されている。ヒータ配線217cの他端は、ヒータ電力供給線219、インピーダンス整合装置274を経由してヒータ用電源218に接続されている。ヒータ電力供給線219及びヒータ配線217cを経由してヒータ用電源218から電力が供給されると、ヒータ217bが加熱される。加熱されたヒータ217bは、輻射熱によりシリコン基板200表面を、たとえば450℃〜900℃程度にまで加熱できるようにしている。
サセプタ217は下側容器211と電気的に絶縁されている。サセプタ217の内部には、インピーダンスを変化させる電極としての第2の電極(図中省略)が装備されている。この第2の電極は、インピーダンス整合装置274を介して接地されている。インピーダンス整合装置274は、コイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第2の電極(図中省略)及びサセプタ217を介してシリコン基板200の電位を制御できるようになっている。
図7は本発明の更に他の実施形態に係る基板処理装置であるECR方式プラズマ処理装置を示している。本実施の形態にかかる構成の詳細な説明は、上述の実施形態と同様の機能を有する構成要件に同一符号を付して省略する。
本実施形態に係るECR方式プラズマ処理装置10Bは、マイクロ波を供給してプラズマを生成するプラズマ生成部としてのマイクロ波導入管l7Bを備えている。本実施の形態においても、窒素ガスと希ガスとの混合ガスをガス供給管232から、ガス吹出口239を経由して処理容器203内へ供給する。また、ガス供給と前後して、プラズマ生成部であるマイクロ波導入管17Bへマイクロ波18Bを導入し、その後、マイクロ波18Bを処理室201内へ放射させる。供給されたガスは、このマイクロ波18Bによりプラズマ化され、このプラズマにより窒素活性種が生成され、シリコン基板200上のゲート絶縁膜を窒化する。
サセプタ217の内部には、加熱部としてのヒータ217bが内包され一体的に埋め込まれており、シリコン基板200を加熱できるようになっている。ヒータ217bには、ヒータ配線217cの一端が接続されている。ヒータ配線217cの他端は、ヒータ電力供給線219、インピーダンス整合装置274を経由してヒータ用電源218に接続されている。ヒータ電力供給線219及びヒータ配線217cを経由してヒータ用電源218から電力が供給されると、ヒータ217bが加熱される。加熱されたヒータ217bは、輻射熱によりシリコン基板200表面を、たとえば450℃〜900℃程度にまで加熱できるようにしている。
サセプタ217は下側容器211と電気的に絶縁されている。サセプタ217の内部には、インピーダンスを変化させる電極としての第2の電極(図中省略)が装備されている。この第2の電極は、インピーダンス整合装置274を介して接地されている。インピーダンス整合装置274は、コイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第2の電極(図中省略)及びサセプタ217を介してシリコン基板200の電位を制御できるようになっている。
<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。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
(付記1)
本発明の一態様によれば、 基板を処理する処理室と、基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包し、前記処理室内に設けられた基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
本発明の一態様によれば、 基板を処理する処理室と、基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包し、前記処理室内に設けられた基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部と、前記各構成を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
(付記2)
好ましくは、前記シャフトの内壁と前記接続機構との間にはガス供給機構を有し、前記制御部は前記電力供給線からヒータに電力を供給する間、前記ガス供給機構から不活性ガスを供給する付記1記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、前記シャフトの内壁と前記接続機構との間にはガス供給機構を有し、前記制御部は前記電力供給線からヒータに電力を供給する間、前記ガス供給機構から不活性ガスを供給する付記1記載の基板処理装置が提供される。
(付記3)
また好ましくは、前記制御部は、前記計測部が所定の値を検出した後、前記ガス供給機構から不活性ガスを供給する付記2記載の基板処理装置が提供される。
また好ましくは、前記制御部は、前記計測部が所定の値を検出した後、前記ガス供給機構から不活性ガスを供給する付記2記載の基板処理装置が提供される。
(付記4)
また好ましくは、基板を処理室内に設けられた基板支持台に載置する工程と、前記基板支持台に内包されたヒータに、前記基板支持台を支持するシャフト内に挿通されたヒータ配線及び前記ヒータ配線に接続された電力供給線から電力を供給し、前記基板を加熱する工程と、前記加熱する工程の間、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構の抵抗値を検出する工程と、前記処理室から基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
また好ましくは、基板を処理室内に設けられた基板支持台に載置する工程と、前記基板支持台に内包されたヒータに、前記基板支持台を支持するシャフト内に挿通されたヒータ配線及び前記ヒータ配線に接続された電力供給線から電力を供給し、前記基板を加熱する工程と、前記加熱する工程の間、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構の抵抗値を検出する工程と、前記処理室から基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
(付記5)
本発明の一態様によれば、 基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包する基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部とを有するサセプタが提供される。
本発明の一態様によれば、 基板を加熱するヒータと、前記ヒータを内包する基板支持台と、前記基板支持台を支持するシャフトと、前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、前記接続機構の抵抗値を計測する計測部とを有するサセプタが提供される。
100 基板処理装置
101 抵抗センサ(クランプセンサ)
121 コントローラ(制御部)
200 シリコン基板(基板)
201 処理室
217 サセプタ
217b ヒータ
217c ヒータ配線
218 ヒータ用電源
219 ヒータ電力供給線
268 シャフト
274 インピーダンス整合装置
306 保持具
314 パージガス供給管
500 基板支持台
501 外側ヒータ
504 内側ヒータ
101 抵抗センサ(クランプセンサ)
121 コントローラ(制御部)
200 シリコン基板(基板)
201 処理室
217 サセプタ
217b ヒータ
217c ヒータ配線
218 ヒータ用電源
219 ヒータ電力供給線
268 シャフト
274 インピーダンス整合装置
306 保持具
314 パージガス供給管
500 基板支持台
501 外側ヒータ
504 内側ヒータ
Claims (4)
- 基板を処理する処理室と、
基板を加熱するヒータと、
前記ヒータを内包し、前記処理室内に設けられた基板支持台と、
前記基板支持台を支持するシャフトと、
前記シャフト内に挿通されたヒータ配線と、
前記ヒータに電力を供給する電力供給線と、
前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構と、
前記接続機構の抵抗値を計測する計測部と、
前記各構成を制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 - 前記シャフトの内壁と前記接続機構との間にはガス供給機構を有し、
前記制御部は前記電力供給線からヒータに電力を供給する間、前記ガス供給機構から不活性ガスを供給する
請求項1記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記計測部が所定の値を検出した後、前記ガス供給機構から不活性ガスを供給する請求項2記載の基板処理装置。
- 基板を処理室内に設けられた基板支持台に載置する工程と、
前記基板支持台に内包されたヒータに、前記基板支持台を支持するシャフト内に挿通されたヒータ配線及び前記ヒータ配線に接続された電力供給線から電力を供給し、前記基板を加熱する工程と、
前記加熱する工程の間、前記ヒータ配線と前記電力供給線を接続する接続機構の抵抗値を検出する工程と、
前記処理室から基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012202710A JP2014060191A (ja) | 2012-09-14 | 2012-09-14 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012202710A JP2014060191A (ja) | 2012-09-14 | 2012-09-14 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
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JP2014060191A true JP2014060191A (ja) | 2014-04-03 |
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ID=50616430
Family Applications (1)
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JP2012202710A Pending JP2014060191A (ja) | 2012-09-14 | 2012-09-14 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2014060191A (ja) |
-
2012
- 2012-09-14 JP JP2012202710A patent/JP2014060191A/ja active Pending
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