JP2014204030A - Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device and program to be executed by computer - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波等の電磁波を用いて半導体ウェハ(本明細書では、半導体基板とも称する)を加熱する半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及びコンピュータに実行させるプログラムに関わり、特に、電磁波の影響を受けない温度センサの取付け構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a program executed by a computer for heating a semiconductor wafer (also referred to as a semiconductor substrate in this specification) using electromagnetic waves such as microwaves. The present invention relates to a temperature sensor mounting structure that is not affected by electromagnetic waves.
半導体装置を製造する際、所望の温度に加熱された半導体ウェハ(以下、単に、ウェハまたは基板と称する)等をガスに晒すことによって、ウェハに酸化、拡散、アニール、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の処理がなされる。これらの処理では、ウェハを1枚ずつ処理する枚葉式装置や、ウェハを多数枚ずつ処理するバッチ式装置があり、ウェハは、これらの装置内に設置されている処理室環境内で加熱される。加熱方式としては、例えば、抵抗加熱、ランプ加熱、光加熱、またはマイクロ波等の電磁波加熱を用いている。 When a semiconductor device is manufactured, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer or a substrate) heated to a desired temperature is exposed to gas, thereby oxidizing, diffusing, annealing, CVD (Chemical Vapor Deposition), etc. on the wafer. Is processed. In these processes, there are a single wafer type apparatus for processing wafers one by one and a batch type apparatus for processing many wafers one by one, and the wafers are heated in the processing chamber environment installed in these apparatuses. The As the heating method, for example, resistance heating, lamp heating, light heating, or electromagnetic wave heating such as microwaves is used.
WLP(Wafer Level Package)は、IC(Integrated Circuit)を形成したウェハ(基板)上に、半導体パッケージとして必要な配線、封止樹脂、はんだバンプを形成し個片化する。このWLPでは、ICのチップサイズと同じ大きさまでパッケージを小型化することができる。
なお、通常のLSIの製造では、前工程が終わってからは、後工程に進む。後工程では、まず、ウェハを研磨して薄くするバックグラインド、ウェハを個片(チップ)に切断するダイシング、チップをパッケージに接着及び接続するボンディング、パッケージを封止するモールド、仕上げプロセス、テス卜等の工程がある。
In WLP (Wafer Level Package), wiring, sealing resin, and solder bumps necessary for a semiconductor package are formed on a wafer (substrate) on which an IC (Integrated Circuit) is formed, and separated into individual pieces. With this WLP, the package can be downsized to the same size as the chip size of the IC.
In normal LSI manufacturing, after the previous process is completed, the process proceeds to the subsequent process. In the post-process, first, the back grind that polishes and thins the wafer, the dicing that cuts the wafer into individual pieces (chips), the bonding that bonds and connects the chips to the package, the mold that seals the package, the finishing process, the test There are processes such as.
SiP(System in Package)等のWLPの製造では、前工程と後工程の間に新しい中間工程が必要となる。中間工程では、前工程のウェハを受け取ってから、後工程のバックグラインドの間に、チップの配線を形成し、その先端にはんだボールを搭載する。または、中間工程では、ウェハ状態のままで配線を行い、接続端子としてはんだボールを形成する。
その後、ウェハは、薄くするために裏面を研磨され、ダイシングされるので、ウェハの厚さや反りなどに注意が必要となる。
In manufacturing WLP such as SiP (System in Package), a new intermediate process is required between a pre-process and a post-process. In the intermediate process, after receiving the wafer in the previous process, the wiring of the chip is formed during the back grinding in the subsequent process, and a solder ball is mounted on the tip. Alternatively, in the intermediate process, wiring is performed in the wafer state, and solder balls are formed as connection terminals.
Thereafter, in order to make the wafer thinner, the back surface is polished and diced, so that attention must be paid to the thickness and warpage of the wafer.
従来、チップの配線に使用されるポリイミド樹脂の加熱や硬化には、抵抗加熱型ヒータが使用されて来た。しかし、近年、低温化及びウェハの反りの低減を目的として、マイクロ波等の電磁波を用いる方法が試されている。また、ゲー卜絶縁膜として使用されるZrO2(酸化ジルコニウム)の低温結晶化などにも応用範囲が広まりつつある。 Conventionally, resistance heaters have been used for heating and curing polyimide resins used for chip wiring. However, in recent years, methods using electromagnetic waves such as microwaves have been tried for the purpose of lowering the temperature and reducing the warpage of the wafer. Further, the application range is expanding to low temperature crystallization of ZrO 2 (zirconium oxide) used as a gate insulating film.
マイクロ波等の電磁波を用いて加熱処理する装置において、ウェハの温度を正確に測定する手段として熱電対では無く、放射温度計(基板の放射温度を測定する温度センサ)が用いられてきている(特許文献1参照。)。 In an apparatus that performs heat treatment using electromagnetic waves such as microwaves, a radiation thermometer (a temperature sensor that measures the radiation temperature of a substrate) has been used instead of a thermocouple as a means for accurately measuring the temperature of a wafer ( (See Patent Document 1).
上述したように、電磁波による真空処理(加熱処理)を行う場合には、キャビティーを電磁波の漏洩防止も兼ねた真空容器とする必要がある。しかしながら、半導体製造装置特有の要件として、キャビティーの密閉部分にはOリングを装着して、金属同士の接触を避けることが、通常、実施され、温度測定ユニットにおいても同様である。
Oリングの材質として、非導電性のバイトン(登録商標)などのフッ素ゴムを採用すると、電磁波の印加により、焼損してしまう。フッ素ゴムに金属製のコンパウンドを混入させた導電性のOリングが存在する。導電性のOリングを用いることによって、電磁波の漏洩を防止しつつOリングの焼損を防止することができる。しかしながら、金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生するという課題が存在する。導電性のOリングに混ぜる金属製のコンパウンドの量を減らせば、パーティクルの発生量を減らせるが、導電率が低下し、電磁波の漏洩抑止効果が薄れ、また焼損が発生してしまう課題が有る。この導電率低下に伴うOリングの焼損とコンパウンド混入量によるパーティクル発生がトレードオフ(二律背反の関係)になっている。しかし、半導体装置におけるキャビティーにおいては、Oリングの焼損を避け、かつパーティクルの発生、蓄積を阻止する構造が求められる。
また、電磁波の伝播によって温度測定ユニットが加熱され、温度上昇によって温度センサが誤動作する恐れがある。従って、温度測定ユニット中を伝播する電磁波の量をできるだけ少なくする必要がある。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、マイクロ波等の電磁波を用いてウェハを加熱する半導体装置の製造装置において、Oリングの焼損を避け、かつパーティクルの発生及び蓄積を阻止し、さらに温度測定ユニット中を伝搬する電磁波の量が少ない温度センサの取付け構造(温度測定ユニット)を備えた基板処理装置及び半導体装置の製造方法並びにコンピュータに実行させるプログラムを提供することにある。
As described above, when vacuum treatment (heat treatment) using electromagnetic waves is performed, the cavity needs to be a vacuum container that also serves to prevent leakage of electromagnetic waves. However, as a requirement unique to the semiconductor manufacturing apparatus, it is usually performed to attach an O-ring to the sealed portion of the cavity to avoid contact between metals, and the same applies to the temperature measurement unit.
If fluorine rubber such as non-conductive Viton (registered trademark) is used as the material of the O-ring, it is burned out by application of electromagnetic waves. There is a conductive O-ring in which a metal compound is mixed with fluororubber. By using a conductive O-ring, it is possible to prevent the O-ring from burning out while preventing leakage of electromagnetic waves. However, there is a problem that particles are generated due to metal compounds. If the amount of metal compound mixed in the conductive O-ring is reduced, the amount of particles generated can be reduced, but there is a problem that the conductivity is lowered, the electromagnetic wave leakage suppression effect is diminished, and burnout occurs. . There is a trade-off (a trade-off relationship) between O-ring burnout due to this decrease in conductivity and particle generation due to the amount of compound mixture. However, the cavity in the semiconductor device is required to have a structure that avoids burning of the O-ring and prevents generation and accumulation of particles.
Further, the temperature measurement unit is heated by the propagation of electromagnetic waves, and the temperature sensor may malfunction due to a temperature rise. Therefore, it is necessary to reduce the amount of electromagnetic waves propagating through the temperature measurement unit as much as possible.
In view of the above problems, the object of the present invention is to avoid the burning of the O-ring and prevent the generation and accumulation of particles in a semiconductor device manufacturing apparatus that heats a wafer using electromagnetic waves such as microwaves, It is another object of the present invention to provide a substrate processing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a program to be executed by a computer, which are provided with a temperature sensor mounting structure (temperature measurement unit) with a small amount of electromagnetic waves propagating in the temperature measurement unit.
上記の目的を達成するために、本発明の一態様によれば、基板を収容する処理容器と、前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下となっている温度測定ユニット取付け部と、前記温度測定ユニット取付け部に設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサとを有する基板処理装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a processing container that houses a substrate, an electromagnetic wave irradiation unit that irradiates the substrate with electromagnetic waves, and a wall of the processing container, the processing container A temperature measurement unit mounting part in which the diameter of the opening to the electromagnetic wave is ¼ or less of the wavelength of the electromagnetic wave, and a temperature sensor that is provided in the temperature measurement unit mounting part and measures the radiation temperature of the substrate A substrate processing apparatus is provided.
また、本発明の他の態様によれば、処理容器に収容された基板に電磁波を照射する工程と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定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。 According to another aspect of the present invention, the step of irradiating the substrate accommodated in the processing container with electromagnetic waves, the wall of the processing container is provided, and the diameter of the opening to the processing container is the wavelength of the electromagnetic waves And a step of measuring the radiation temperature of the substrate with a temperature sensor attached to the temperature measurement unit attachment portion that is less than or equal to one-fourth of the above.
さらに、本発明の他の態様によれば、処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順とをコンピュータに実行させるプログラムが提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, a procedure for irradiating a substrate accommodated in a processing container with an electromagnetic wave, and a diameter of an opening provided on the processing container wall, the diameter of the opening to the processing container being the wavelength of the electromagnetic wave There is provided a program for causing a computer to execute a procedure for measuring the radiation temperature of the substrate with a temperature sensor that measures the radiation temperature attached to the temperature measurement unit attachment portion that is less than or equal to one fourth of the above.
本発明によれば、温度測定ユニット取付け部を通過して処理室外へ伝搬するマイクロ波等の電磁波の量を少なくすることができる。また、本発明の別の効果によれば、温度測定ユニット取付け部の加温を防止し、温度センサ及びOリング等のシーリング材を保護することで、半導体装置の製造過程で発生抑制が求められるパーティクルの発生を防止することができる。更に、本発明の他の効果によれば、処理室内及び温度センサ取付け部内を真空状態にすることを可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of electromagnetic waves such as microwaves that pass through the temperature measurement unit mounting portion and propagate outside the processing chamber. In addition, according to another effect of the present invention, it is required to suppress generation in the manufacturing process of the semiconductor device by preventing the temperature measurement unit mounting portion from being heated and protecting the sealing material such as the temperature sensor and the O-ring. Generation of particles can be prevented. Furthermore, according to the other effect of this invention, it becomes possible to make a vacuum state in a process chamber and the inside of a temperature sensor attachment part.
以下、以下に本発明の一実施形態について、図面等を用いて説明する。
なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避ける。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the following description is for describing one embodiment of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ embodiments in which these elements or all of the elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
In the description of each drawing, the same reference numerals are assigned to components having a common function, and the description is not repeated as much as possible.
図1を用いて、本発明の第1の実施形態の基板処理装置について簡単に説明する。図1は、本発明の一実施例に係る基板処理装置の概略構成例を示す断面図である。
図1では、半導体製造装置の処理室環境(処理容器)内での加熱方式として、マイクロ波等の電磁波を使用する基板処理装置を例にとっている。
基板処理装置100は、処理室(キャビティー)11と搬送室(図示しない)と電磁波照射部としてのマイクロ波供給部19とを備える。ウェハ(基板)1は、処理室11内にて処理される。マイクロ波供給部19は、電磁波発生部としてのマイクロ波発生部20と導波路21と導波口22とを備える。
A substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration example of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a substrate processing apparatus using an electromagnetic wave such as a microwave is taken as an example as a heating method in a processing chamber environment (processing container) of a semiconductor manufacturing apparatus.
The
(マイクロ波発生部)
マイクロ波発生部20は、例えば、固定周波数マイクロ波または可変周波数マイクロ波を発生する。マイクロ波発生部20としては、例えばマイクロトロン、クライストロン、ジャイロトロン等が用いられる。マイクロ波発生部20で発生したマイクロ波は、導波路21を介して、処理室11内に連通する導波口22から処理室11内に輻射される。これにより、誘電加熱の効率をあげることができる。導波路21には、導波路21内部の反射電力を少なくするマッチング機構26が設けられる。
マイクロ波発生部20、導波路21、導波口22、及びマッチング機構26でマイクロ波供給部19が構成される。
(Microwave generator)
The
A
(処理室)
処理室11を形成する処理容器18は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス鋼(SUS)など金属材料により構成されており、処理室11と外部とを電磁的に遮蔽する構造となっている。
処理室11内に供給されたマイクロ波は、処理容器18の内壁面に対して反射を繰り返す。従ってマイクロ波は、処理室11内でいろいろな方向へ反射するので、処理室11内はマイクロ波で満たされる。さらに、処理室11内のウェハ1に当たったマイクロ波はウェハ1に吸収され、ウェハ1はマイクロ波により誘電加熱される。
マイクロ波発生部20、導波路21、導波口22、及びマッチング機構26でマイクロ波供給部19が構成される。
(Processing room)
The
The microwave supplied into the
A
処理容器18の側壁には、例えば窒素(N2)等のガスを供給するガス供給管52が設けられている。ガス供給管52には、上流から順に、ガス供給源55、ガス流量を調整する流量制御装置54、ガス流路を開閉する開閉バルブ53が設けられており、この開閉バルブ53を開閉することで、処理室11内にガス供給管52からガスが供給、または供給停止される。ガス供給管52から供給されるガスは、ウェハ1を冷却したり、パージガスとして処理室11内のガスや雰囲気を押し出したりするのに用いられる。
ガス供給管52と流量制御装置54と開閉バルブ53から、ガス供給部50が構成される。流量制御装置54と開閉バルブ53は、制御部80と電気的に接続されており、制御部80により制御される。なお、ガス供給部50に、ガス供給源55を設けても良い。
A
The
処理容器18の側壁には、処理室11内のガスを排気するためのガス排出管62が設けられている。ガス排出部60のガス排出管62には、上流から順に、排気装置としての真空ポンプ64と、圧力調整バルブ63が設けられており、この圧力調整バルブ63の開度を調整することで、処理室11内の圧力が所定の値に調整される。
ガス排出管62と圧力調整バルブ63とで、ガス排出部60が構成される。圧力調整バルブ63と真空ポンプ64は、コントローラ80と電気的に接続されており、コントローラ80により圧力調整制御される。なお、ガス排出部60に、真空ポンプ64を設けても良い。
A
The
また、処理容器18の側壁には、処理室11の内外にウェハ1を搬送するためのウェハ搬送口71が設けられている。ウェハ搬送口71には、密閉部としての例えばOリング等のシール部74を介して開閉部としてのゲートバルブ72が設けられている。ゲートバルブ72には、ゲートバルブ駆動部73が接続されている。ゲートバルブ駆動部73は、コントローラ80と電気的に接続されており、ゲートバルブ72は、コントローラ80により開閉される。ゲートバルブ72が開閉されることで、処理室11内と搬送室(図示しない)内とが連通するように構成されている。
ウェハ搬送口71、ゲートバルブ72、ゲートバルブ駆動部73でウェハ搬送部が構成される。
搬送室内には、ウェハ1を搬送する搬送ロボット(図示しない)が設けられている。搬送ロボットには、ウェハ1を搬送する際にウェハ1を支持する搬送アームが備えられている。ゲートバルブ72を開くことによって、搬送ロボットにより処理室11内と搬送室内との間で、ウェハ1が搬送される。ゲートバルブ72が閉じることで処理室11内は密閉される。
A
The
A transfer robot (not shown) for transferring the wafer 1 is provided in the transfer chamber. The transfer robot is provided with a transfer arm that supports the wafer 1 when the wafer 1 is transferred. By opening the
(基板支持部)
処理室11内には、ウェハ1を載置する基板支持部としてのサセプタ25が設けられている。サセプタ25は、ウェハ1をその上端13aで支持する基板支持機構としてのリフトピン(ウェハ突上げピン)13を備える。
リフトピン13は、例えば石英やセラミックス、サファイア、またはフッ素樹脂等、伝熱性が低く、電気的に絶縁性が良好な材質で形成される。このような材質とすることで、リフトピン13そのものが加熱されることを抑制し、更にはウェハ1から基板支持ピン13への熱逃げを抑制することができる。熱逃げを抑制することができるため、基板面内を均一に加熱することが可能となる。また、リフトピン13の加熱を防ぐことで、リフトピン13の熱変形を防ぐことができ、その結果、熱変形によるウェハ高さを一定にすることができる。従って、1スロット辺りのウェハ加熱を再現性良く加熱することが可能となる。また、リフトピン13は、複数(本実施形態においては3本)で構成される。
(Substrate support part)
In the
The lift pins 13 are formed of a material with low heat conductivity and good electrical insulation, such as quartz, ceramics, sapphire, or fluororesin. By using such a material, it is possible to suppress the lift pins 13 themselves from being heated, and further to suppress the heat escape from the wafer 1 to the substrate support pins 13. Since heat escape can be suppressed, the inside of the substrate can be heated uniformly. Further, by preventing the lift pins 13 from being heated, thermal deformation of the lift pins 13 can be prevented, and as a result, the wafer height due to the thermal deformation can be made constant. Accordingly, it becomes possible to heat the wafer around one slot with good reproducibility. The lift pins 13 are composed of a plurality (three in this embodiment).
図1においては、導波口22を処理容器18の上壁、即ち、ウェハ1の処理面の上方に設けている。基板処理時には、ウェハ1は、サセプタ25のリフトピン13によって上方に支持され、導波口22とウェハ1の表面との間の距離を、供給されるマイクロ波の1波長よりも短い距離としている。また、使用するマイクロ波の周波数を5.8[GHz]とし、そのマイクロ波の波長λ(=51.7[mm])よりも短い距離としている。
導波口22から1波長よりも短い距離の範囲では、導波口22から発射された直接波が支配的であると考えられる。上記のようにすると、ウェハ1に照射されるマイクロ波は、導波口22から直接発射された直接波が支配的となり、処理容器18内の定在波の影響を相対的に小さくすることができ、導波口22の近辺のウェハ1を急速加熱することができる。
一般に、ウェハ1の温度は、マイクロ波のパワーが小さければ温度が低く、パワーが大きければ温度が高くなる。なお、基板温度は、処理容器18の大きさや形状、マイクロ波の導波口22の位置、ウェハ1の位置によって変わるが、マイクロ波パワーを大きくすると、基板温度が高くなるという相関関係が崩れることはない。
In FIG. 1, the
It is considered that the direct wave emitted from the
In general, the temperature of the wafer 1 is low when the microwave power is low, and the temperature is high when the power is high. The substrate temperature varies depending on the size and shape of the
サセプタ25は、例えばアルミニウム(Al)等の導体である金属材料により構成される。
サセプタ25は金属製であるため、サセプタ25表面においては、マイクロ波の電位がゼロとなる。仮にウェハ1をサセプタ25に直接置いた場合、マイクロ波の電界強度が弱い状態となり、加熱されない。そこで、図1では、サセプタ25の表面からおよそマイクロ波の1/4波長(λ/4)の位置、もしくはおよそλ/4の奇数倍の位置にウェハ1を載置するようにする。ここでいうサセプタ25の表面とは、サセプタ25を構成する面の内、ウェハ1の裏面(下面)と対向する面(上面)を言う。
λ/4の奇数倍の位置では電界が強いため、ウェハ1を効率よくマイクロ波で加熱することができる。本実施形態では、例えば、5.8[GHz]に固定したマイクロ波を使用し、マイクロ波の波長が51.7[mm]であるので、サセプタ25の表面からウェハ1までの高さを12.9[mm]としている。
なお、マイクロ波の周波数が時間とともに変化(可変)する形態も可能である。
また、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切り替えて供給し、処理するようにしても良い。
The
Since the
Since the electric field is strong at an odd multiple of λ / 4, the wafer 1 can be efficiently heated by microwaves. In this embodiment, for example, a microwave fixed at 5.8 [GHz] is used, and the wavelength of the microwave is 51.7 [mm]. Therefore, the height from the surface of the
A form in which the microwave frequency changes (varies) with time is also possible.
Alternatively, a plurality of fixed-frequency power sources may be provided, and microwaves having different frequencies may be switched and supplied from each.
マイクロ波の周波数が時間と共に変化(可変)する形態も可能である。その場合、サセプタ25の表面からウェハ1までの高さは、変化する周波数帯の代表周波数の波長から求めれば良い。たとえば5.8[GHz]〜7.0[GHz]まで変化する場合、代表周波数を変化する周波数帯のセンタ周波数とし、代表周波数6.4[GHz]の波長46[mm]より、基板載置部25の表面からウェハ1までの高さを11.5[mm]とすれば良い。
また、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切り替えて供給し、処理するようにしても良い。
A form in which the frequency of the microwave changes (varies) with time is also possible. In this case, the height from the surface of the
Alternatively, a plurality of fixed-frequency power sources may be provided, and microwaves having different frequencies may be switched and supplied from each.
サセプタ25の側面には、溝部としてのチョーク部(図示しない)が側面全面にわたって形成されている。そして、このチョーク部が、基板載置部25の上面25aとシール部74(ウェハ搬入口71)との間に配置された状態で、マイクロ波が供給される。この結果、サセプタ25の下方へのマイクロ波の漏洩を防止することができ、導電性のシール部を用いる必要がなくなる。また、サセプタ25上方の空間にマイクロ波を閉じ込めることができ、処理効率が向上する。また、シール部の焼損を防止することができる。
チョーク部の深さは、例えばマイクロ波の1/4波長(λ/4)以下となるようにする。これにより、チョーク部端でのマイクロ波打消しが最大となり、マイクロ波の漏洩防止効果を高めることができる。
また、チョーク部には、誘電体を充填するとよい。これにより、装置を小型化しつつ、チョーク部へのパーティクルの進入と堆積を防止できる。チョーク部に充填する誘電体として、例えばSiO2(二酸化珪素)、Al2O3(酸化アルミニウム)、SiN(窒化珪素)、AlN(窒化アルミニウム)等の誘電率の高い材料が挙げられる。
On the side surface of the
For example, the depth of the choke portion is set to be equal to or less than a quarter wavelength (λ / 4) of the microwave. Thereby, the microwave cancellation at the end of the choke portion is maximized, and the microwave leakage prevention effect can be enhanced.
The choke portion may be filled with a dielectric. Thereby, it is possible to prevent particles from entering and accumulating into the choke portion while downsizing the apparatus. Examples of the dielectric filled in the choke portion include materials having a high dielectric constant such as SiO 2 (silicon dioxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), SiN (silicon nitride), and AlN (aluminum nitride).
サセプタ25は、下面を回転軸23で支持されて昇降回転機構24に接続されている。昇降回転機構24は、コントローラ80と電気的に接続されており、サセプタ25は、コントローラ80により回転軸23を中心に水平方向に回転され、垂直方向に昇降される。サセプタ25を回転させることで、ウェハ1を水平方向に回転して、ウェハ1の表面側に均一にマイクロ波を照射することができる。
また、通常、サセプタ25を搬送室から処理室11へウェハ1を搬入する基板搬入位置から垂直方向に上昇させた位置でマイクロ波が照射される。
なお、サセプタ25とリフトピン13と回転軸23と昇降回転機構24で、基板支持部27が構成される。
The lower surface of the
Further, the microwave is usually irradiated at a position where the
The
導波口22付近は、電界が強いのでマイクロ波によって急速に加熱されるが、導波口22付近から離れると電界が弱くなり加熱されにくい。そこで、導波口22の位置を導波口22の中心位置とウェハ1の中心位置までの距離を90[mm]偏心させる。これにより、電界の強い部分がウェハ1の中心からずれる。そこで、ウェハ1を回転させ、ウェハ1の表面の各部を万遍なく、導波口22付近を通過させることでウェハ1全面の膜に対して均一に加熱処理される。
The vicinity of the
(温度測定機構)
次に、基板処理装置100における処理室(キャビティー)11内の温度測定機構について説明する。
通常、マイクロ波等の電磁波による真空処理において、処理容器であるキャビティー(空洞共振器)11内の処理物の温度を温度センサ等の温度測定機器により測定する必要がある。図1では、キャビティー内に載置された処理物(ウェハ1)の温度を、温度測定ユニット331で測定し、その測定結果をコントローラ80に出力している。
図2は、従来の温度測定ユニットの構造の一例について説明するための断面図である。この例では、図1の基板処理装置100の温度測定ユニット331の替りに、従来の温度測定ユニット31が取付けられた一例について説明する。
図2において、処理容器18のウェハ1の近傍の上壁(厚さ:L1)には、直径D1の貫通孔が開いており、当該貫通孔に嵌合するように、温度センサ取付け部33の下部が設けられる。この温度センサ取付け部33の上部には、温度センサ32が取付けられる。
温度センサ取付け部33の下方には、ネジ37で温度センサ取付け部33に固定されるアダプタ36があり、アダプタ36と温度センサ取付け部33とは、真空シール35によって結合される。またアダプタ36の上方、温度センサ取付け部33の下側部分は、誘電体39を含んでおり、真空シール34によって、上方の接続部として真空容器部分を密閉している。アダプタ36は、使用する電磁波の周波数に応じた穴径(測定窓径)D0の異なるものを複数用意して、処理に使用する電磁波の周波数に応じて交換する。なお、センサ32の下方の穴径(測定器径)D0’は、取付けられるセンサ32によって定まる。なお、距離L2は、処理容器18の上壁に設けられた貫通孔の入口(キャビティ内側)から温度センサ32の前面までの距離を示す。
処理容器18の上壁(外側)と温度センサ取付け部33とは、真空シール34によって結合され、上から押え金具38を図示しないネジでネジ止めすることによって更に押えを強化して密封性を確保する。
なお、図2を適用した場合の図1の温度測定ユニットは、温度センサ32、温度センサ取付け部33、真空シール34及び35、アダプタ36、ネジ37、並びに押え金具38から構成される。
真空シール34及び35は、例えば、バイトン(登録商標)のOリングを用いるが、マイクロ波等の電磁波の漏えいを防ぐための導電性のOリングを使用しても良い。
(Temperature measurement mechanism)
Next, a temperature measurement mechanism in the processing chamber (cavity) 11 in the
Usually, in vacuum processing using electromagnetic waves such as microwaves, it is necessary to measure the temperature of a processed material in a cavity (cavity resonator) 11 that is a processing container by a temperature measuring device such as a temperature sensor. In FIG. 1, the temperature of the processing object (wafer 1) placed in the cavity is measured by the
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining an example of the structure of a conventional temperature measurement unit. In this example, an example in which a conventional
In FIG. 2, a through hole having a diameter D1 is formed in the upper wall (thickness: L1) of the
Below the temperature
The upper wall (outside) of the
The temperature measurement unit shown in FIG. 1 when FIG. 2 is applied includes a
For example, Viton (registered trademark) O-rings are used as the vacuum seals 34 and 35, but conductive O-rings for preventing leakage of electromagnetic waves such as microwaves may be used.
上述の温度測定ユニット31による温度測定は、電磁波処理プロセスの制御に使われるのは勿論であるが、電磁波処理プロセス中における状況の確認や、電磁波の異常の検知としても、非常に重要である(特許文献1参照。)。
また電磁波による真空処理を行う場合には、キャビティーを電磁波の漏洩防止も兼ねた真空容器とする必要がある。しかしながら、半導体製造装置特有の要件として、キャビティーの密閉部分にはOリング等の真空シールを装着して、通常、金属同士の接触を避けるようにしており、温度センサ32を取り付けた温度測定ユニット31についても同様である。
The temperature measurement by the above-described
Further, when performing vacuum processing using electromagnetic waves, the cavity needs to be a vacuum container that also serves to prevent leakage of electromagnetic waves. However, as a requirement specific to semiconductor manufacturing equipment, a vacuum seal such as an O-ring is attached to the sealed portion of the cavity so that contact between metals is usually avoided, and a temperature measurement unit with a
(温度測定ユニットの構造)
本発明は、図1によって説明したように、マイクロ波放射機構(マイクロ波供給部19)とキャビティー(処理室)11を備えた半導体装置であって、キャビティー11内に配置されたウェハ1の温度を計測するための温度測定ユニット及び温度測定ユニット取付け部を有する。
図3は、本発明の基板処理装置における温度測定ユニットおよび温度測定ユニット取付け部の構造の一実施例について説明するための断面図である。
図3において、処理容器203のウェハ1の近傍の上壁(厚さ:L1)には、直径Dの貫通孔(開口部)341が開いており、当該貫通孔341に嵌合するように、温度センサ取付け下部333が設けられる。温度センサ取付け下部333の上側には温度センサ取付け上部332が設けられる。温度センサ取付け下部333と温度センサ取付け上部332との間の真空容器密閉部分には、真空シールとしてOリング334及び335が装着され、また、処理容器203と温度センサ取付け下部333とはネジ337で固定される。
更に、温度センサ取付け下部333の上方、温度センサ取付け上部332の下側部分には、温度センサ取付け下部333の直径C1の円筒状の空洞部分に接して、誘電体336が取付けられる。誘電体336は、温度センサ取付け下部333の空洞部分と温度センサ取付け上部332の直径D’の円筒状の空洞部分との密閉性を保持するため、Oリング335によってシーリングされている。また、温度センサ取付け上部332と温度センサ取付け下部333は、ネジ338で固定されている。
(Structure of temperature measurement unit)
As described with reference to FIG. 1, the present invention is a semiconductor device including a microwave radiation mechanism (microwave supply unit 19) and a cavity (processing chamber) 11, and includes a wafer 1 disposed in the
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of the structure of the temperature measurement unit and the temperature measurement unit mounting portion in the substrate processing apparatus of the present invention.
In FIG. 3, a through hole (opening) 341 having a diameter D is opened on the upper wall (thickness: L1) of the
Furthermore, a dielectric 336 is attached above the temperature sensor attachment
温度センサ取付け下部333と温度センサ取付け上部332は、どちらも、例えばアルミニウム(Al)やステンレス鋼(SUS)など金属材料により構成されている。
半導体製造装置特有の要件として、真空容器密閉部分には、通常、Oリングを装着して金属同士の接触を避けるようにしている。このため、Oリング334及び335の材質は、非導電性のバイトン(登録商標)などを採用する。しかし、マイクロ波等の電磁波の漏洩を防ぐために、導電性のOリングを採用しても良い。
Oリング334、335によって真空容器密閉された温度センサ取付け下部333と温度センサ取付け上部332は、温度センサ31を取付ける温度センサ取付けアダプタを構成している。そして、温度センサ32は、温度センサ取付け上部332の上部の椀上の部分の内側にその下部が入るように構成され、温度センサ取付けアダプタに温度センサ32を取付けることによって、図5の如く温度測定ユニット331が構成される。
The temperature sensor mounting
As a requirement specific to a semiconductor manufacturing apparatus, an O-ring is usually attached to a vacuum container sealing portion so as to avoid contact between metals. For this reason, non-conductive Viton (registered trademark) or the like is adopted as the material of the O-
The temperature sensor mounting
上述のように、温度センサ取付け下部333は、処理容器203の上壁に設けられた貫通孔341に嵌合して取付けられる。温度センサ取付け下部333と処理容器203の上壁間の真空容器密閉部分には、真空シールとしてOリング339が装着され、真空シール339によって結合され、上から押え金具をネジ337でネジ止めすることによって更に押えを強化して密封性を確保している。即ち、温度センサ取付け下部333は、処理容器203の上壁にネジ337で固定され、その接続部の真空容器密閉部分には、真空シールとしてOリング339が装着される。
なお、温度センサ取付け下部333と処理容器203は、どちらも、例えばアルミニウム(Al)やステンレス鋼(SUS)など金属材料により構成されている。
従って、上述した理由により、Oリング339の材質は、非導電性のバイトン(登録商標)などを採用する。なお、マイクロ波等の電磁波の漏洩を防ぐために、導電性のOリングを採用しても良い。
As described above, the temperature sensor attachment
Note that the temperature sensor mounting
Therefore, non-conductive Viton (registered trademark) or the like is adopted as the material of the O-
次に、貫通孔341は円筒状に形成され、その円筒の中心軸は、温度センサ取付け下部333及び温度センサ取付け上部332の中心軸と一致している。またそれらの中心軸は、温度センサ32のセンシング面の中心を通るように構成される。
また温度センサ取付け下部333の中心の円筒状の空洞部分の直径C1は、測定窓径Dより大である(D<C1)。
Next, the through-
Further, the diameter C1 of the cylindrical hollow portion at the center of the temperature sensor mounting
温度センサ取付け下部333の上部の図示しない内径C2は、上述の直径C1の円筒状の空洞部分より直径が大(C2>C1)の円形の椀状であり、その椀内に、温度センサ取付け上部332の下部が入れ子状に嵌る構造となっている。温度センサ取付け上部332の下側部分は、誘電体336を含んでおり、下方のOリング338と情報のOリング334によって、接続部の真空容器部分を密閉している。なお、ネジ338によって、温度センサ取付け下部333と温度センサ取付け上部332とが固定されている。即ち、温度測定窓(貫通穴341)は真空シール構造を有する。
この温度センサ32のセンサ面の下の空洞の直径D’は、温度センサ32が図2と同じものであれば、図2の直径D0’以下に構成することが好ましい。更に好ましくは、直径D’は直径Dと同じ直径に構成する。
An inner diameter C2 (not shown) of the upper portion of the temperature sensor mounting
The diameter D ′ of the cavity below the sensor surface of the
さて、マイクロ波減衰構造の基本構造について説明する。図4は、本発明の基本原理を説明するための模式図である。図4のように、マイクロ波は、測定窓(穴径)Dとその板厚(深さ)Lにより減衰する。
αT=8.686(2πL/λ)√{(λ/λc)^2−1} ・・・式(1)
λ =299.8/f√{1+(D’/D)^2(εr−1)}・・・式(2)
λC=1.706D ・・・式(3)
で与えられる。(αT:減衰量[dB]、D:測定窓、D’:測定器径、λ:誘電体中の自由空間波長、λC:遮断波長)
測定窓径Dをできるだけ小さくし、窓径深さL(または、L+α)を長くする(L>λ/4)ことにより、減衰量αTを大きくすることができる。これらは、一般的なチョーク機構に基づくものである。
Now, the basic structure of the microwave attenuation structure will be described. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the basic principle of the present invention. As shown in FIG. 4, the microwave is attenuated by the measurement window (hole diameter) D and its plate thickness (depth) L.
αT = 8.686 (2πL / λ) √ {(λ / λc) ^ 2-1} Equation (1)
λ = 299.8 / f√ {1+ (D ′ / D) ^ 2 (εr−1)} (2)
λC = 1.706D Formula (3)
Given in. (ΑT: attenuation [dB], D: measurement window, D ′: diameter of measuring device, λ: free space wavelength in dielectric, λC: cutoff wavelength)
The attenuation αT can be increased by reducing the measurement window diameter D as much as possible and increasing the window diameter depth L (or L + α) (L> λ / 4). These are based on a general choke mechanism.
上述の穴径と板厚の関係からは、計算結果の一例を示す図5のように、最適な寸法関係を見出すことができる。図5は、本発明の基本原理により計算した計算結果の一実施例を示す図である。図5は、横軸が穴部厚みL[mm]、縦軸が減衰量1 αT1[dB]、減衰量2 αT2[dB]及び減衰量12 αT12[dB]である。図5においては、マイクロ波の周波数が5850〜6650[MHz]、穴径Dは20[mm]と10[mm]である。
実施例1では、例えば、穴径Dを5〜40[mm]程度とし、好ましくは、周波数が2.45[GHz]のときは、波長が122.4[mm]なので、このλ/4の長さの30.6[mm]以下が好ましい。
また例えば、マイクロ波の周波数が5850[MHz]の場合、波長(λ)は51.3[mm]なので、このλ/4の長さの12.9[mm]以下が好ましく、例えば、10[mm]とする。
λ/4[mm]以下の穴径であれば、板厚(深さ)Lが20[mm]の時、およそ60[dB]減衰させることができる。
また、穴径Dを10[mm]などに小さくできない場合は、厚みLを厚くすることで、マイクロ波を減衰させることができる。例えば、穴径Dが20[mm]で、厚みLを約50[mm]とした場合に、穴径Dを10[mm]、厚みLを20[mm]としたときと同等の効果が得られる。このように、実施例1では、厚みLは10[mm]〜60[mm]程度としている。なお、厚みLを大きくできない場合には、温度センサの取付け位置をできるだけ遠ざけるようにする。例えば、アダプタを長くするか、アダプタ取付け部分だけ厚くする)ことにより同じ効果が得られる。
半導体製造装置特有の用件として、パーティクルの蓄積を防止する構造が求められる。一方、チョーク構造は、この用件を自から満たしおらず、また、波長に依存するため、小型化の限界も存在する。
ところで、誘電体内の電磁波の伝播速度を考えた場合、誘電体の比誘電率をεr、真空中の誘電率をε0、透磁率μ0とした場合、伝播速度は、
1/√(Vε0μ0) ・・・式(4)
となる。従って、誘電体内では、真空中に比べ、1√εrだけ伝播速度が低下し、波長も同様の比率で短くなる。
From the above relationship between the hole diameter and the plate thickness, an optimal dimensional relationship can be found as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of a calculation result calculated according to the basic principle of the present invention. In FIG. 5, the horizontal axis represents the hole thickness L [mm], and the vertical axis represents the attenuation 1 αT1 [dB], the attenuation 2 αT2 [dB], and the attenuation 12 αT12 [dB]. In FIG. 5, the microwave frequency is 5850-6650 [MHz], and the hole diameter D is 20 [mm] and 10 [mm].
In Example 1, for example, the hole diameter D is set to about 5 to 40 [mm]. Preferably, when the frequency is 2.45 [GHz], the wavelength is 122.4 [mm]. A length of 30.6 [mm] or less is preferable.
For example, when the frequency of the microwave is 5850 [MHz], the wavelength (λ) is 51.3 [mm]. Therefore, the length of λ / 4 is preferably 12.9 [mm] or less, for example, 10 [ mm].
When the hole diameter is λ / 4 [mm] or less, when the plate thickness (depth) L is 20 [mm], it can be attenuated by about 60 [dB].
Further, when the hole diameter D cannot be reduced to 10 [mm] or the like, the microwave can be attenuated by increasing the thickness L. For example, when the hole diameter D is 20 [mm] and the thickness L is about 50 [mm], the same effect as when the hole diameter D is 10 [mm] and the thickness L is 20 [mm] is obtained. It is done. Thus, in Example 1, thickness L is about 10 [mm] -60 [mm]. If the thickness L cannot be increased, the temperature sensor mounting position should be as far as possible. For example, the same effect can be obtained by making the adapter longer or thickening only the adapter mounting portion.
As a requirement unique to semiconductor manufacturing equipment, a structure that prevents accumulation of particles is required. On the other hand, the choke structure does not satisfy this requirement by itself and also depends on the wavelength, so there is a limit to miniaturization.
By the way, when the propagation speed of the electromagnetic wave in the dielectric is considered, when the relative permittivity of the dielectric is εr, the permittivity in vacuum is ε0, and the permeability μ0, the propagation speed is
1 / √ (Vε0μ0) (4)
It becomes. Therefore, in the dielectric, the propagation speed is reduced by 1√εr and the wavelength is shortened at the same ratio as compared to the vacuum.
従って、図3にも示すように、本発明の実施例1では、温度測定窓の穴(貫通孔341)をチョーク機構となるような形状とした。そして、
(i)貫通孔341の穴径をマイクロ波発生部19が出力する電磁波の波長λのλ/4以下の長さとした。この結果、マイクロ波等の電磁波を強制的に減衰させることができる。
(ii)チャンバー蓋(処理容器203の上壁)の厚さLを厚くする(例えば、L+α)。好ましくは、厚さLは、マイクロ波発生部19が出力する電磁波の波長λのλ/4以上の長さとする。この結果、マイクロ波等の電磁波の減衰量を増やすことができ、温度測定器の誤動作の防止、Oリングの加熱防止、及びマイクロ波等の電磁波の漏れの防止ができる。
Therefore, as shown in FIG. 3, in the first embodiment of the present invention, the hole (through hole 341) of the temperature measurement window is shaped to be a choke mechanism. And
(I) The diameter of the through
(Ii) The thickness L of the chamber lid (the upper wall of the processing container 203) is increased (for example, L + α). Preferably, the thickness L is a length equal to or longer than λ / 4 of the wavelength λ of the electromagnetic wave output from the
次に、制御部80は、基板処理装置を構成するガス供給部やガス排気部や励起部等の基板処理装置の各機器を制御する。
例えば、流量制御装置54と開閉バルブ53は、制御部80と電気的に接続されており、制御部80により制御される。また例えば、圧力調整バルブ63と真空ポンプ64は、制御部80と電気的に接続されており、制御部80により圧力調整制御される。また例えば、ゲートバルブ駆動部73は、制御部80と電気的に接続されており、制御部80によりゲートバルブ72は開閉される。また例えば、サセプタ25は回転軸23を中心に水平方向に回転され、垂直方向に昇降される。さらに昇降回転機構24は、制御部80と電気的に接続されており、制御部80により基板載置部25は回転軸23を中心に水平方向に回転され、垂直方向に昇降される。
Next, the
For example, the
図6に、図1の基板処理装置100に係る制御部80の構成例を示す。図6は、図1の基板処理装置100に係る制御部80の構成の一実施例を示す図である。図6に示すように、制御手段であるコントローラ(制御部)80は、演算装置であるCPU(Central Processing Unit)102、記憶装置104、I/Oポート106を備えたコンピュータとして構成されている。記憶装置104、I/Oポート106は、内部バス108を介して、CPU102とデータ交換可能なように構成されている。コントローラ80には、例えばマウス、キーボード、ディスプレイを備えた入出力装置204、あるいはタッチパネル等として構成された入出力装置204が接続されている。また、入出力装置204を、コントローラ80と一体の構造となるように構成しても良い。
FIG. 6 shows a configuration example of the
記憶装置104は、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置104内には、基板処理装置100の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各手順をコントローラ80に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。
なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等を一時的に保持するためのメモリ領域(ワークエリア)をRAM(Random Access Memory)等に別に構成しても良い。
また、プログラムは、初めから、記憶装置104内に設けられた内部記録媒体に記録されていても良く、外部記憶装置206内の外部記録媒体に記録されたプログラムを内部記録媒体に移動させ内部記録媒体のプログラムを上書きしても良い。
I/Oポート106は、温度測定ユニット331、ゲートバルブ72、サセプタの昇降回転機構24、サセプタ25のヒータ、ガス供給部50、バルブ53、流量制御装置54、圧力センサ、真空ポンプ64、高周波電源等の基板処理装置100の各機器と接続され、各機器の動作を制御するか、または各部の動作状況を受信するようにしている。
The
When the term “program” is used in this specification, it may include only a process recipe alone, may include only a control program alone, or may include both. In addition, a memory area (work area) for temporarily storing programs and data read by the CPU 121a may be separately configured in a RAM (Random Access Memory) or the like.
The program may be recorded on an internal recording medium provided in the
The I /
CPU102は、記憶装置104から制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置204からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置104からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU102は、読み出したプロセスレシピの内容(基板処理の手順や条件など)に沿うように、各機器を制御するように構成されている。
The
なお、コントローラ80は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置(例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、CDやDVD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリやメモリカード等の半導体メモリ)206を用意し、係る外部記憶装置206を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ80を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置206を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク110や専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置206を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置104や外部記憶装置206は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置106単体のみを含む場合、外部記憶装置206単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
The
次に、基板処理装置100における本実施形態の基板処理動作について説明する。基板処理装置100の各部の動作は、制御装置80によって制御される。
本発明の基板処理装置の一実施例の処理動作は、以下のステップS10〜S16の手順(手順(1)〜手順(7))で実行される。
Next, the substrate processing operation of this embodiment in the
The processing operation of one embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention is executed in the following steps S10 to S16 (procedure (1) to procedure (7)).
手順(1)基板搬入ステップS10
基板搬入ステップS10では、ウェハ1を処理室11に搬入する基板搬入工程において、まず、ゲートバルブ72を開き、処理室11と搬送室とを連通させる。次に、処理対象(被処理基板)のウェハ1を、搬送ロボットにより、搬送室内から処理室11内へウェハ搬入口71を介して搬入する。
Procedure (1) Board loading step S10
In the substrate loading step S10, in the substrate loading step of loading the wafer 1 into the
手順(2)基板載置ステップS11
基板載置ステップS11では、処理室11内に搬入されたウェハ1は、搬送ロボットによりリフトピン13の上端13aに載置され、リフトピン13に支持される。次に、搬送ロボットが処理室11内から搬送室内へ戻ると、ゲートバルブ72が閉じられる。
Procedure (2) Substrate Placement Step S11
In the substrate placement step S <b> 11, the wafer 1 loaded into the
手順(3)窒素ガス供給ステップS12
次に、窒素ガス供給ステップS12では、処理室11内を窒素(N2)雰囲気に置換する。ウェハ1を搬入すると処理室11の外の大気雰囲気が巻き込まれるので、この大気雰囲気中の水分や酸素がプロセスに影響しないように処理室11内をN2雰囲気に置き換える。
Procedure (3) Nitrogen gas supply step S12
Next, in the nitrogen gas supply step S12, the inside of the
手順(4)ガス排気ステップS13
ガス排気ステップS13では、開閉バルブ53を開いて、処理室11内にガス供給管52からN2ガスを供給するとともに、圧力調整バルブ63により処理室11内の圧力を所定の値に調整しつつ、ガス排出管62から、真空ポンプ64により処理室11内のガス(雰囲気)を排出する。
Procedure (4) Gas exhaust step S13
In the gas exhaust step S13, the open /
手順(5)加熱処理(マイクロ波供給開始)ステップS14
次に、加熱処理ステップS14では、サセプタ25が上昇され、チョーク部が、サセプタ25の上面25aとシール部74(ウェハ搬入口71)との間に配置される位置まで移動する。そして、ウェハ1を回転させ、マイクロ波発生部20で発生させたマイクロ波を、導波口22から処理室11内に供給し、ウェハ1の表面に照射する。
Procedure (5) Heat treatment (start of microwave supply) Step S14
Next, in the heat treatment step S14, the
マイクロ波発生部20で発生させたマイクロ波を、導波口22から処理容器18内に導入し、ウェハ11の表面に照射する。本実施形態では、このマイクロ波照射により、ウェハ11表面上のHigh−k膜を100[℃]〜600[℃]に加熱し、High−k膜の改質処理、つまり、High−k膜からCやH等の不純物を離脱させて、緻密化し安定した絶縁体薄膜に改質する処理を行う。
High−k膜等の誘電体は、誘電率に応じてマイクロ波の吸収率が異なる。誘電率が高いほどマイクロ波を吸収しやすい。我々の研究によれば、ハイパワーのマイクロ波をウェハに照射し処理すると、ウェハ上の誘電体膜が加熱され改質されることが分かっている。また、マイクロ波による加熱の特徴は、誘電率εと誘電正接tanδによる誘電加熱で、この物性値が異なる物質を同時に加熱すると、加熱され易い物質、即ち、誘電率が高い方の物質だけ選択的により高温に加熱できることが分かっている。
このように、誘電率の高い物質は急速に加熱され、それ以外の物質は加熱されるのに比較的時間がかかることを利用し、ハイパワーのマイクロ波を照射する。これにより、誘電体に対し所望の加熱をするためのマイクロ波の照射時間を短くすることができるので、それ以外の物質は加熱される前にマイクロ波の照射を終えることにより、誘電率が高い物質を選択的に加熱することができる。
Microwaves generated by the
A dielectric such as a high-k film has a different microwave absorption rate depending on the dielectric constant. The higher the dielectric constant, the easier it is to absorb microwaves. Our research has shown that when a wafer is irradiated with high-power microwaves, the dielectric film on the wafer is heated and modified. The feature of heating by microwave is dielectric heating by dielectric constant ε and dielectric loss tangent tan δ. When materials having different physical properties are heated at the same time, only a material that is easily heated, that is, a material having a higher dielectric constant is selectively used. It has been found that it can be heated to higher temperatures.
In this way, a substance having a high dielectric constant is heated rapidly, and other substances are used to take a relatively long time to be heated, and high-power microwaves are irradiated. As a result, the microwave irradiation time for performing desired heating on the dielectric can be shortened, so that other substances have a high dielectric constant by ending the microwave irradiation before being heated. The material can be selectively heated.
以下にHigh−k膜のアニールについて説明する。ウェハの基板材料であるシリコンに比べ、High−k膜は誘電率εが高い。例えば、シリコンの比誘電率εrは3.9であるが、High−k膜であるHfO膜の比誘電率εrは25であり、ZrO膜の比誘電率εrは35である。よって、High−k膜を成膜したウェハにマイクロ波を照射すると、High−k膜が選択的により高温に加熱される。
即ち、実験的に、ハイパワーのマイクロ波を照射する方が膜の改質効果が大きい。ハイパワーのマイクロ波を照射すると、急速にHigh−k膜の温度を上昇させることができる。
Hereinafter, annealing of the high-k film will be described. A high-k film has a higher dielectric constant ε than silicon, which is the substrate material of the wafer. For example, although the relative dielectric constant εr of silicon is 3.9, the relative dielectric constant εr of the HfO film that is a high-k film is 25, and the relative dielectric constant εr of the ZrO film is 35. Therefore, when the wafer on which the High-k film is formed is irradiated with microwaves, the High-k film is selectively heated to a higher temperature.
That is, experimentally, the effect of film reforming is greater when high-power microwaves are irradiated. When the high-power microwave is irradiated, the temperature of the High-k film can be rapidly increased.
前述に対して、比較的低パワーのマイクロ波を長時間照射した場合には、改質プロセス中に基板全体の温度が高くなってしまう。時間が経過すると、シリコン自身がマイクロ波により誘電加熱されるのと、マイクロ波が照射される基板表面のHigh−k膜から基板裏面側のシリコンへの熱伝導により、シリコンの温度も上昇してしまうからである。ハイパワーのマイクロ波を照射する場合に膜の改質効果が大きい理由は、基板全体が温度上昇し上限温度に達するまでの時間内に、誘電体を誘電加熱により高い温度まで加熱することができるためと考えられる。
そこで、本実施形態では、High−k膜の形成された基板表面側にエネルギーの強い直接波を照射し、誘電体と基板との加熱差をより大きくするようにした。
On the other hand, when a relatively low power microwave is irradiated for a long time, the temperature of the whole substrate becomes high during the modification process. As time elapses, the temperature of the silicon rises due to heat conduction from the high-k film on the substrate surface irradiated with microwaves to the silicon on the back side of the substrate due to the dielectric heating of the silicon itself. Because it ends up. The reason why the film modification effect is large when irradiating high-power microwaves is that the dielectric can be heated to a high temperature by dielectric heating within the time until the temperature of the entire substrate rises and reaches the upper limit temperature. This is probably because of this.
Therefore, in this embodiment, a direct wave with strong energy is irradiated to the substrate surface side on which the High-k film is formed so as to increase the heating difference between the dielectric and the substrate.
また、マイクロ波を照射中に、ウェハ1を冷却することで、ウェハ1の温度上昇を抑制することが出来る。ウェハ1を冷却するには、例えば、処理容器18内に導入する不活性ガス(例えばN2ガス)の流量を多くする、そしてその流量制御することで、ウェハ1の温度制御を行うこともできる。
また、積極的にN2ガスの冷却効果を使用する場合は、ガス供給管をサセプタ25に設け、ウェハ1とサセプタ25の間にガスを流すことにより、ガスによる冷却効果向上を図ることもできる。このガスの流量を制御することにより、ウェハ1の温度制御を行うこともできる。
また本実施形態ではN2ガスを使用しているが、プロセス的、安全性に問題がなければ、熱伝達率の高い他のガス、たとえば希釈HeガスなどをN2ガスに追加し、基板冷却効果を向上することもできる。
また、サセプタ25内に冷却水流量計、開閉バルブ、冷却水経路のような冷媒を循環させる冷却流路を設けるようにしても良い。
Moreover, the temperature rise of the wafer 1 can be suppressed by cooling the wafer 1 during the microwave irradiation. In order to cool the wafer 1, for example, the temperature of the wafer 1 can be controlled by increasing the flow rate of an inert gas (for example, N 2 gas) introduced into the
Further, when the cooling effect of N 2 gas is positively used, the cooling effect by the gas can be improved by providing a gas supply pipe in the
In this embodiment, N2 gas is used. However, if there is no problem in process and safety, another gas having a high heat transfer coefficient, for example, diluted He gas, is added to the N2 gas, thereby improving the substrate cooling effect. It can also be improved.
Further, a cooling flow path for circulating a coolant such as a cooling water flow meter, an on-off valve, and a cooling water path may be provided in the
手順(6)マイクロ波供給停止ステップS15
マイクロ波供給停止ステップS15では、以上のようにして、所定時間、マイクロ波を供給して基板加熱処理を行った後、マイクロ波の供給を停止する。
Procedure (6) Microwave supply stop step S15
In the microwave supply stop step S15, as described above, the microwave is supplied for a predetermined time to perform the substrate heating process, and then the supply of the microwave is stopped.
手順(7)基板搬出ステップS16
基板搬出ステップS16では、加熱処理工程が終了すると、上述した基板搬入ステップS10に示した手順とは逆の手順により、加熱処理したウェハ1を処理室11から搬送室内へ搬出する。
Procedure (7) Substrate Unloading Step S16
In the substrate carry-out step S16, when the heat treatment process is completed, the heat-treated wafer 1 is carried out from the
実施例1によれば、マイクロ波等の電磁波の伝播防止により、温度センサを電磁波から保護することができ、電磁波の影響による温度センサの誤検知を防止することができる。また、伝播防止により、シール材を保護することが出来るため、パーティクルを発生しないようにすることができる。 According to the first embodiment, by preventing propagation of electromagnetic waves such as microwaves, the temperature sensor can be protected from electromagnetic waves, and erroneous detection of the temperature sensor due to the influence of electromagnetic waves can be prevented. Further, since the sealing material can be protected by preventing propagation, particles can be prevented from being generated.
次に、本発明の第2の実施形態を、以下に説明する。本実施例2は、実施例1の図3を図7に替えた実施例である。即ち、図7は、図3と同様に、本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
図7は、図3の貫通孔341の処理容器203の内側(キャビティ側)に、第2の開口部としての面取部342を設けたものである。第2の開口部としての面取り部342は、基板処理装置300において、放電発生防止部として機能する。また、第2の開口部の直径は、第1の開口部(貫通孔(開口部)341)の直径よりも大きく形成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described below. The second embodiment is an embodiment in which FIG. 3 of the first embodiment is replaced with FIG. That is, FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an embodiment of the structure of the temperature measurement unit in the substrate processing apparatus of the present invention, as in FIG.
FIG. 7 shows a chamfered
実施例2によれば、第2の開口部としての放電発生防止部を備えたことにより、実施例1の効果に加え、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。 According to the second embodiment, by providing the discharge generation preventing section as the second opening, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to prevent the occurrence of an arc due to the concentration of electromagnetic waves.
なお本実施例では、単純に角を削除した例を示したが、これに限らず、R(カーブ)を設けても良い。 In the present embodiment, an example in which corners are simply deleted is shown, but the present invention is not limited to this, and an R (curve) may be provided.
次に、本発明の第3の実施形態を、以下に説明する。本実施例3は、実施例1の図3を図8に替えた実施例である。即ち、図8は、図3と同様に、本発明の基板処理装置における温度測定ユニットの構造の一実施例について説明するための断面図である。
図8は、図3の貫通孔341内に、誘電体251を充填したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described below. The third embodiment is an embodiment in which FIG. 3 of the first embodiment is replaced with FIG. That is, FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining an example of the structure of the temperature measurement unit in the substrate processing apparatus of the present invention, as in FIG.
FIG. 8 shows a case where the dielectric 251 is filled in the through
誘電体251は、基板から放射される放射熱を透過しつつ、電磁波を減衰し易くする材料が好ましい。例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物の少なくとも何れかを含むように構成される。 The dielectric 251 is preferably made of a material that easily attenuates electromagnetic waves while transmitting radiant heat radiated from the substrate. For example, it is configured to include at least one of silicon oxide, aluminum oxide, and aluminum nitride.
実施例3によれば、誘電体251を充填したことによって、実施例1の効果に加え、パーティクルの侵入を防止することができる。また、溝を小型化できる。
なお、実施例2に本実施例3を適用することによって、上述の効果に加え、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
According to the third embodiment, since the dielectric 251 is filled, in addition to the effects of the first embodiment, intrusion of particles can be prevented. Further, the groove can be reduced in size.
In addition, by applying the third embodiment to the second embodiment, it is possible to prevent the occurrence of arc due to the concentration of electromagnetic waves in addition to the above effects.
次に、本発明の第4の実施形態を、図9を用いて以下に説明する。本実施例4は、本発明の半導体製造装置の別の実施例である。図9は、本発明の半導体製造装置としてのICP(Inductively Coupled Plasma)方式プラズマ処理装置の構成を示す垂直断面図である。従って、図1を図9に替えただけで、他は、実施例1乃至実施例3のいずれの温度測定ユニットでも適用可能である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The fourth embodiment is another embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 9 is a vertical sectional view showing a configuration of an ICP (Inductively Coupled Plasma) type plasma processing apparatus as a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. Accordingly, only the temperature measurement unit of the first to third embodiments can be applied except that FIG. 1 is replaced with FIG.
第4の実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第1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。また、ガス供給部についても図示を省略している。
また、基板処理装置に係るコントローラの構成例は、図6と同様である。
また、温度測定ユニットは、図1の温度測定ユニット331と同様であるので、図9では図示しない。要するに、温度測定ユニット331は、キャビティー内に載置された処理物(ウェハ1)の温度を測定し、その測定結果をコントローラ80に出力する機能を満足すれば良い。従って、温度測定ユニットの設置場所は、処理容器18の上壁に限らず、側壁に設けられても良い。
第4の実施形態に係るICP方式プラズマ処理装置300は、整合器272a、272b、高周波電源273a、273b及び誘電コイル315a、315bを介してそれぞれ電力が供給されることで、プラズマが生成される。誘電コイル315aは、処理容器203の天井側の外側に敷設されている。誘電コイル315bは、処理容器203の外周壁の外側に敷設されている。
In the detailed description of the configuration according to the fourth embodiment, constituent elements having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and omitted. Also, the gas supply unit is not shown.
The configuration example of the controller according to the substrate processing apparatus is the same as that shown in FIG.
Further, since the temperature measurement unit is the same as the
The ICP
第4の実施形態においても、金属除去処理や製品用基板処理において、水素原子や窒素原子等を含む処理ガスをガス供給管232から、ガス導入口234を経由して処理室201内へ供給する。また、ガス供給と前後して、励起部である誘電コイル315a、315b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、供給された処理ガスをプラズマ状態として励起させて、活性種を生成することができる。
そして、ダミーウェハをサセプタ上面から浮かせた状態で、本発明の金属除去処理を行う。
Also in the fourth embodiment, a processing gas containing hydrogen atoms, nitrogen atoms and the like is supplied from the
And the metal removal process of this invention is performed in the state which floated the dummy wafer from the susceptor upper surface.
(2‐1)基板の本処理工程
まず、製品用基板処理工程としての基板の本処理工程について説明する。製品用基板処理工程は、以下に説明する(A)基板搬入工程、(B)基板昇温工程、(C)基板移載工程、(D)処理ガス供給工程、(E)プラズマ処理工程、(F)排気工程、(G)基板搬出工程から構成される。
(2-1) Substrate Main Processing Step First, the main substrate processing step as a product substrate processing step will be described. The substrate processing process for products includes the following (A) substrate loading process, (B) substrate heating process, (C) substrate transfer process, (D) processing gas supply process, (E) plasma processing process, ( F) It is composed of an exhaust process and (G) a substrate carry-out process.
まずは、処理室201内を基板搬送室内の圧力と同じ圧力(50[Pa]〜300[Pa])、例えば、100[Pa]にした後、酸化膜が表面に形成されたウェハ1を基板搬送室から処理室201内に搬入する。具体的には、真空ポンプ246を用いて処理室201内を真空排気すると共に、ウェハ1及びウェハ1に施す処理に対して不活性なガス、例えばN2ガスを供給し、圧力を調整する。
次に、ウェハ1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にウェハ突上げピン(リフトピン)266を貫通させる。その結果、ウェハ突上げピン266が、サセプタ217上面よりも所定の高さ分だけ例えば、0.5[mm]〜3.0[mm]程度、突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送機構を用いて処理室201に隣接する基板搬送室(図示しない)から処理室201内にウェハ1を搬入する。その結果、ウェハ1は、サセプタ217の上面から突出したウェハ突上げピン266上に水平姿勢で支持される。処理室201内にウェハ1を搬入した後、搬送機構を処理室201外へ退避させ、ゲートバルブ244を閉じて処理室201内を密閉する。
First, after the inside of the
Next, the
Subsequently, the gate valve 244 is opened, and the wafer 1 is loaded into the
ヒータ217cには予め電力が供給され、ヒータ271c及びサセプタ217は、例えば25[℃]以上700[℃]以下の範囲内の所定温度に加熱されている。ここで、搬入したウェハ1を直ちにサセプタ217上に移載すると、ウェハ1のサセプタ217との接触面の方が加熱され易く、ウェハ1の反対側の面との昇温速度に差が生じてしまう。その結果、ウェハ1両面の熱膨張の差によりウェハ1が反ってしまうおそれがある。ウェハ1の反りは、例えばヒータ設定温度が700[℃]以上で起こり易い。
そこで本実施形態においては、ウェハ1をサセプタ217に移載する前に以下の基板昇温工程を実施することで、ウェハ1の反りを抑制する。
Electric power is supplied to the
Therefore, in the present embodiment, warping of the wafer 1 is suppressed by performing the following substrate temperature raising step before the wafer 1 is transferred to the
(B)基板昇温工程
基板昇温工程では、処理室201内に搬入したウェハ1の昇温を行う。具体的には、例えば25[℃]以上900[℃]以下の範囲内の所定温度に加熱されたサセプタ217の上方に、ウェハ突上げピン266によりウェハ1をサセプタ217から離して支持させる。また、真空ポンプ246によりガス排気管231aを介して処理室201内を排気し、処理室201内の圧力を例えば0.1[Pa]以上266[Pa]以下の範囲内の所定値とする。真空ポンプ246は、少なくとも後述の(G)基板搬出工程が終了するまで作動させておく。
(B) Substrate temperature raising step In the substrate temperature raising step, the temperature of the wafer 1 carried into the
上記の状態を所定時間、例えば40[秒]間〜60[秒]間保つことで、サセプタ217からの熱の輻射により、ウェハ1は、サセプタ217側の面から徐々に昇温されて所定温度となる。このとき、ウェハ1をサセプタ217から離して支持させているので、ウェハ1のサセプタ217側の面が急激に昇温されてしまうことを抑制し、ウェハ1のサセプタ217側の面(以降、下面ともいう)と反対側の面(以降、上面ともいう)との昇温速度の差を低減して、ウェハ1の反りを抑制することができる。
By maintaining the above state for a predetermined time, for example, for 40 [seconds] to 60 [seconds], the wafer 1 is gradually heated from the surface on the
また、ウェハ1とサセプタ217との距離は、搬入時のウェハ1の温度(例えば常温)と所定温度に加熱されたサセプタ217の温度との差に応じて調整することが好ましい。即ち、ウェハ1の温度とサセプタ217の温度との差が大きいときは、ウェハ1とサセプタ217との距離を大きく取ることで、ウェハ1の下面が急激に昇温されて上面との昇温速度差が生じることを抑制する。また、ウェハ1の温度とサセプタ217の温度との差が小さいときは、ウェハ1とサセプタ217との距離を小さく取ることで、ウェハ1の昇温を加速し、ウェハ1が所定温度に到達するまでの時間を短縮することができる。ウェハ1とサセプタ217との距離は、例えばサセプタ昇降機構268によるサセプタ217の昇降により調整することができる。
Further, the distance between the wafer 1 and the
(C)基板移載工程
所定時間が経過した後に、所定温度まで昇温されたウェハ1をウェハ突上げピン(リフトピン)266からサセプタ217へと移載する。つまり、サセプタ昇降機構268によってサセプタ217を上昇させ、ウェハ1をサセプタ217の上面に支持させる。その後、ウェハ1を所定の処理位置まで上昇させる。
(C) Substrate Transfer Process After a predetermined time has elapsed, the wafer 1 heated to a predetermined temperature is transferred from the wafer push-up pins (lift pins) 266 to the
(D)処理ガス供給工程
次に、ウェハ1表面の酸化膜を窒化させるための改質処理ガスとしての窒素含有ガス(本実施形態ではN2ガス)と水素(H2)ガスとを、処理室201内へ供給する。水素ガスは、前述したように、処理室201内の窒素濃度の調整や、ウェハ1表面の酸化膜の窒化効率を向上させるために用いられる。
具体的には、開閉バルブ(図1の開閉バルブ53参照)を開け、図示しないマスフローコントローラにて流量制御しながら、バッファ室等を介して処理室201内に、H2ガスとN2ガスを供給する。このとき、H2ガスとN2ガスの流量をそれぞれ、例えば50[sccm]以上2000[sccm]以下の範囲内の所定値とする。また、処理室201内の圧力が、例えば1[Pa]以上266[Pa]以下の範囲内の所定圧力となるように、APC242の開度を調整して処理室201内を排気する。このように、処理室201内を適度に排気しつつ、後述のEプラズマ処理工程の終了時までH2ガスとN2ガスの供給を継続する。
なお、(D)処理ガス供給工程において、ガスの種類ごとに開閉バルブを設け、必要に応じて、この複数の開閉バルブの開閉を制御し、マスフローコントローラにて流量制御しても良い。例えば、H2ガスとN2ガスの他に、Arガスを供給するためのバルブを設け、H2ガスとN2ガスを流しながら、Arガスを供給して、改質処理ガスを希釈するようにしても良い。
(D) Process gas supply process Next, a nitrogen-containing gas (N 2 gas in the present embodiment) and hydrogen (H 2 ) gas as a modified process gas for nitriding the oxide film on the surface of the wafer 1 are processed. Supply into the
Specifically, the opening / closing valve (see the opening / closing
In the process gas supply step (D), an opening / closing valve may be provided for each type of gas, and the opening / closing of the plurality of opening / closing valves may be controlled as necessary, and the flow rate may be controlled by a mass flow controller. For example, in addition to H 2 gas and N 2 gas, a valve for supplying Ar gas is provided, and Ar gas is supplied while H 2 gas and N 2 gas are supplied to dilute the reforming process gas. Anyway.
(E)プラズマ処理工程
処理室201内の圧力が安定した後、電極215に対して高周波電源273a、273bから整合器272a、272bを介して、例えば150[W]以上1000[W]以下の範囲内の所定の出力値の高周波電力の印加を開始する。このとき、図示しないインピーダンス可変機構274によって予め所定のインピーダンス値に制御し、サセプタ217のバイアス電圧を所定の値に制御しておく。これにより、処理室201内、より具体的にはウェハ1の上方の第1のプラズマ生成領域224内にプラズマ放電を起こしてN2ガス及びH2ガスを励起する。N2ガス及びH2ガスは例えばプラズマ化されて解離し、窒素(N2)を含む窒素活性種等の反応種を生成する。N2ガスが励起して生じた窒素活性種により、ウェハ1の表面に改質処理である窒化処理が施される。
その後、所定の処理時間(5[秒]〜120[秒])、例えば45[秒]間が経過した後、高周波電源273からの電力の印加を停止して、処理室201内のプラズマ放電を停止する。また、バルブを閉めて、H2ガスとN2ガスの処理室201内への供給を停止する。以上により、Eプラズマ処理工程が終了する。
(E) Plasma processing step After the pressure in the
Thereafter, after a predetermined processing time (5 [seconds] to 120 [seconds]), for example, 45 [seconds] has elapsed, the application of power from the high
(F排気工程)
H2ガスとN2ガスの供給を停止した後、ガス排気管231aを用いて処理室201内を排気する。これにより、処理室201内のH2ガスとN2ガスや、N2ガスが反応した後のガス等を処理室201外へと排気する。その後、APC242の開度を調整し、処理室201内の圧力を処理室201に隣接する基板搬送室(ウェハ1の搬出先。図示せず)と同じ圧力(例えば100[Pa])に調整する。
(F exhaust process)
After the supply of H 2 gas and N 2 gas is stopped, the inside of the
(G)基板搬出工程
処理室201内が所定の圧力となった後、サセプタ217をウェハ1の搬送位置まで下降させ、ウェハ突上げピン(リフトピン)266上にウェハ1を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、図中省略の搬送機構を用いてウェハ1を処理室201外へ搬出する。以上により、製品用基板処理工程を終了する。
(G) Substrate Unloading Step After the inside of the
(2‐2)金属除去工程
次に、金属除去工程は、本処理工程としての製品用基板処理工程において、製品用ウェハが処理室201内で金属汚染されないよう、特に、サセプタ217や処理室201内壁の石英材料から出てくるナトリウム(Na)等の金属により汚染されないよう、製品用基板処理工程の前段階や後段階で行うものである。例えば、製品用基板処理工程を所定回数行った後に行う。
金属除去工程においては、ダミーウェハをサセプタ217上面から浮かせた状態、即ち、ダミーウェハとサセプタ217との間に空間を形成する。この状態でプラズマ処理することにより、形成された空間(第2のプラズマ生成領域)にプラズマを発生させ、サセプタ217中や処理室201内壁中に存在するナトリウム等の金属を叩き出し、該叩き出した金属を、主にダミーウェハ200の裏面に付着させる。ダミーウェハの裏面とは、サセプタ217に対向する面であり、ダミーウェハの下面のことである。そして、金属を付着させたダミーウェハを回収することにより、処理室201内の金属を除去し、もって、製品用基板処理工程における製品用基板の金属汚染を抑制することができる。
金属除去用のダミーウェハとしては、表面や裏面に成膜がなされていないベアウェハを用いる。好ましくは、新品のウェハ、又は管理された装置にて洗浄された金属汚染の少ない状態のベアウェハが良い。
なお、金属除去工程においては、サセプタ217中や処理室201内壁中に存在するナトリウム等の金属を叩き出す上で、第2のプラズマ生成領域に第1のプラズマ生成領域224よりも強いプラズマを発生させることが望ましい。なお、上述の第2のプラズマ生成領域に第1のプラズマ生成領域224よりも強いプラズマを発生させるとは、第1のプラズマ生成領域224の電荷密度よりも第2のプラズマ生成領域の電荷密度が高い(イオンやラジカルの量が多い)ことを意味する。
(2-2) Metal Removal Step Next, the metal removal step is performed in order to prevent the product wafer from being contaminated with metal in the
In the metal removal step, a space is formed between the dummy wafer and the
As a dummy wafer for removing metal, a bare wafer having no film formed on the front surface or the back surface is used. Preferably, a new wafer or a bare wafer cleaned with a controlled apparatus and having little metal contamination is preferable.
In the metal removal process, a stronger plasma than the first
以上のように、実施例4においても、実施例2または実施例3を適用することによって、実施例1と同様の効果を得ることができる。
即ち、マイクロ波伝播防止により温度センサを保護し、誤検知を防止できる。また、伝播防止により通常のシール材を保護し、パーティクル発生がしないようにできる。また、シール剤に金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生したとしてもパーティクルを除去することができる。さらに、本技術を用いることにより真空容器にも対応することができる。
As described above, also in the fourth embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained by applying the second or third embodiment.
That is, it is possible to protect the temperature sensor by preventing microwave propagation and prevent erroneous detection. Further, by preventing propagation, a normal sealing material can be protected so that particles are not generated. Moreover, even if particles resulting from a metal compound are generated in the sealing agent, the particles can be removed. Furthermore, it can respond also to a vacuum vessel by using this technique.
次に、本発明の第5の実施形態を、図10を用いて以下に説明する。本実施例5は、本発明の半導体製造装置の別の実施例である。図10は、本発明の半導体製造装置としてのECR(Electron Cyclotron Resonance)方式プラズマ処理装置の構成を示す垂直断面図である。従って、図1を図10に替えただけで、他は、実施例1及び実施例4の如く、実施例2または実施例3のいずれの温度測定ユニットでも適用可能である。第5実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第1実施形態乃至第4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。また、ガス供給部についても図示を省略している。
また、基板処理装置400に係るコントローラの構成例は、図6と同様である。
また、温度測定ユニットは、図1の温度測定ユニット331と同様であるので、図10では図示しない。要するに、温度測定ユニット331は、キャビティー内に載置された処理物(ウェハ1)の温度を測定し、その測定結果をコントローラ80に出力する機能を満足すれば良い。従って、温度測定ユニットの設置場所は、処理容器18の上壁に限らず、側壁に設けられても良い。
第5実施形態に係るECR方式プラズマ処理装置400は、マイクロ波を供給してプラズマを生成する整合器272b、高周波電源273b、マイクロ波導入管415a及び誘電コイル415bを備えている。マイクロ波導入管415aは、処理容器203の天井壁に敷設されている。誘電コイル415bは、処理容器203の外周壁の外側に敷設されている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The fifth embodiment is another embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 10 is a vertical sectional view showing a configuration of an ECR (Electron Cyclotron Resonance) type plasma processing apparatus as a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. Accordingly, only the temperature measurement unit of Example 2 or Example 3 can be applied as in Example 1 and Example 4 except that FIG. 1 is replaced with FIG. In the detailed description of the configuration according to the fifth embodiment, constituent elements having the same functions as those of the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals and omitted. Also, the gas supply unit is not shown.
A configuration example of the controller according to the
Further, since the temperature measurement unit is the same as the
The ECR
第5実施形態においても、金属除去処理や製品用基板処理において、水素原子や窒素原子等を含む処理ガスをガス供給管232から、ガス導入口234を経由して処理室201内へ供給する。また、ガス供給と前後して、マイクロ波導入管415aへマイクロ波418aを導入し、マイクロ波418aを処理室201へ放射させる。このマイクロ波418aと、誘電コイル415bからの高周波電力とにより、供給された処理ガスをプラズマ状態として励起させ、活性種を生成することができる。なお、マイクロ波として、例えば可変周波数マイクロ波(VFM)、固定周波数マイクロ波(FFM)等を用いることができる。
そして、ダミーウェハをサセプタ上面から浮かせた状態で、本発明の金属除去処理を行う。
Also in the fifth embodiment, in the metal removal process and the product substrate process, a processing gas containing hydrogen atoms, nitrogen atoms, and the like is supplied from the
And the metal removal process of this invention is performed in the state which floated the dummy wafer from the susceptor upper surface.
以上のように、実施例5においても、実施例2または実施例3の温度測定ユニットを適用することによって、実施例1または実施例4と同様の効果を得ることができる。
即ち、マイクロ波伝播防止により温度センサを保護し、誤検知を防止できる。また、伝播防止により通常のシール材を保護し、パーティクル発生がしないようにできる。また、シール剤に金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生したとしてもパーティクルを除去することができる。さらに、本技術を用いることにより真空容器にも対応することができる。
As described above, also in the fifth embodiment, the same effects as those of the first or fourth embodiment can be obtained by applying the temperature measurement unit according to the second or third embodiment.
That is, it is possible to protect the temperature sensor by preventing microwave propagation and prevent erroneous detection. Further, by preventing propagation, a normal sealing material can be protected so that particles are not generated. Moreover, even if particles resulting from a metal compound are generated in the sealing agent, the particles can be removed. Furthermore, it can respond also to a vacuum vessel by using this technique.
次に、本発明の第6の実施形態を、以下説明する。
実施例6は、図1を図11に替えただけで、他は、実施例1、実施例4、または実施例5の如く、実施例2または実施例3のいずれの温度測定ユニットでも適用可能である。第6実施形態にかかる構成の詳細な説明は、第1実施形態、第4実施形態、及び第5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。また、ガス供給部についても図示を省略している。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described below.
In the sixth embodiment, only the temperature measurement unit of the second or third embodiment is applicable as in the first, fourth, or fifth embodiment, except that FIG. It is. In the detailed description of the configuration according to the sixth embodiment, constituent elements having the same functions as those of the first embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals and omitted. Also, the gas supply unit is not shown.
(1)基板処理装置の構成
図11によって、基板処理装置の構成について説明する。
図11は、本発明の基板処理装置の一実施例のMMT方式プラズマ処理装置を説明するための垂直断面図である。本発明の基板処理装置の1つであるMMT方式プラズマ処理装置は、電界と磁界とにより高密度プラズマを生成する変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用いて、シリコン(Si)基板等のウェハ1をプラズマ処理する変形マグネトロン型プラズマ処理装置(以下、MMT装置と記載)である。MMT装置500は、気密性を保持した処理室201内に1枚のウェハ1を搬入し、処理室201内に供給した各種のガスに、一定の圧力下で高周波電圧をかけてマグネトロン放電を起こすように構成されている。MMT装置500によれば、係る機構により例えば処理ガス等を励起させて、ウェハ1に酸化、窒化等の拡散処理を行なったり、薄膜を形成したり、またはウェハ1の表面をエッチングする等の各種プラズマ処理を施すことができる。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus The configuration of the substrate processing apparatus will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a vertical sectional view for explaining an MMT type plasma processing apparatus according to an embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention. An MMT type plasma processing apparatus, which is one of the substrate processing apparatuses of the present invention, uses a modified magnetron type plasma source that generates high density plasma by an electric field and a magnetic field, and uses a silicon (Si) substrate. A modified magnetron type plasma processing apparatus (hereinafter, referred to as an MMT apparatus) for plasma processing the wafer 1. The
(処理室)
MMT装置500は、ウェハ1をプラズマ処理する処理炉202を備えている。処理炉202には、処理室201を構成する処理容器203が設けられている。即ち、処理容器203を形成する壁の内部が処理室201である。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。上側容器210が下側容器211の上を被うことにより、処理室201が形成される。上側容器210は、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)または石英(SiO2)等の非金属材料で形成されており、下側容器211は、例えばアルミニウム(Al)で形成されている。処理室201の内側には、金属汚染防止用の石英板(図示しない)が設置されている。
(Processing room)
The
また、下側容器211の下部側壁には、ゲートバルブ244が設けられている。ゲートバルブ244は、開いているときには、搬送機構(図示せず)を用いて搬送室(図示せず)から処理室201内へウェハ1を搬入し、または処理室201から搬送室へウェハ1を搬出することができるように構成されている。また、ゲートバルブ244は、閉まっているときには、処理室201内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。
A gate valve 244 is provided on the lower side wall of the
(サセプタ)
処理室201内の底側中央には、処理基板としてのウェハ1を支持するサセプタ217が配置されている。サセプタ217は、例えば窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されており、ウェハ1上に形成される膜等への金属汚染を低減することができるように構成されている。
サセプタ217の内部には、加熱機構としてのヒータ217cが一体的に埋め込まれている。ヒータ217cは、電力が供給されると、ウェハ1表面を例えば25[℃]〜700[℃]程度に加熱することができるように構成されている。
(Susceptor)
A
A
サセプタ217は、下側容器211とは電気的に絶縁されている。サセプタ217内部にはインピーダンス調整電極217bが装備されている。インピーダンス調整電極217bは、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構274を介して接地されている。インピーダンス調整電極217bは、第1の電極としての筒状の電極215に対する第2の電極として機能する。インピーダンス可変機構274は、コイルや可変コンデンサから構成されており、コイルのインダクタンス及び抵抗並びに可変コンデンサの容量値を制御することにより、インピーダンス調整電極217b及びサセプタ217を介して、ウェハ1の電位(バイアス電圧)を制御できるように構成されている。このように、インピーダンス可変機構274は、ウェハ1の電位を変更する基板電位変更部を構成する。
The
(基板電位変更部)
サセプタ217は、基板載置台であり、ウェハ1を載置する。サセプタ217には、サセプタ217を昇降させるサセプタ昇降機構268が設けられている。また、サセプタ217には貫通孔217aが設けられ、一方、下側容器211の底面には、ウェハ突上げピン266が設けられている。貫通孔217aとウェハ突上げピン266とは互いに対向する位置に、少なくとも各3箇所ずつ設けられている。図11に示すように、サセプタ昇降機構268によりサセプタ217が下降させられたときには、ウェハ突上げピン266がサセプタ217とは非接触な状態で貫通孔217aを突き抜けることで、ウェハ突上げピン266により、処理室201内に搬入されたウェハ1を一時的に支持するように構成されている。また、サセプタ昇降機構268によりサセプタ217が上昇させられたときには、ウェハ突上げピン266からサセプタ217へとウェハ1を移載するように構成されている。
また、ウェハ突上げピン266は、金属除去処理において、ダミーウェハ(後述する)を支持する基板支持部として機能する。
上述した基板載置台(サセプタ217)の上面は、略平坦としても良く、上面に突起物(エンボス)を1つ以上設けた構造であっても良く、座繰りを設けた構造でも良い。また、基板載置台の上面に基板載置台を覆うカバーを設けても良い。
なお、基板載置台の上面に座繰りやエンボスを設け複雑な構造にした場合には、従来の金属除去方法では金属除去が困難になるが、金属除去工程を行うことにより、効率良く金属除去を行うことができる。
(Substrate potential changing part)
The
The wafer push-up
The upper surface of the substrate mounting table (susceptor 217) described above may be substantially flat, may have a structure in which one or more protrusions (embosses) are provided on the upper surface, or may have a structure in which countersinks are provided. Further, a cover that covers the substrate mounting table may be provided on the upper surface of the substrate mounting table.
In addition, when a countersink or emboss is provided on the upper surface of the substrate mounting table to form a complicated structure, it is difficult to remove the metal by the conventional metal removal method. However, the metal removal process can be performed efficiently. It can be carried out.
(ガス供給部)
処理室201の上方、つまり上側容器210の上部には、ガス供給管232やシャワーヘッド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、開口部238と、遮蔽プレート240と、ガス吹出口239とを備え、各種のガスを処理室201内へ供給できるように構成されている。バッファ室237は、ガス導入口234より導入されるガスを分散する分散空間として構成されている。
(Gas supply part)
A
ガス供給管232には、水素含有ガスとしての水素(H2)ガスを供給する水素含有ガス供給管232aの下流端と、窒素含有ガスとしての窒素(N2)ガスを供給する232bの下流端と、酸素含有ガスとしての酸素(O2)ガスを供給する酸素含有ガス供給管232cの下流端と、希ガス含有ガスとしてのアルゴン(Ar)ガスを供給する希ガス含有ガス供給管232dの下端とが合流するように接続されている。
水素含有ガス供給管232aには、上流側から順にH2ガス供給源250a、流量制御装置としてのマスフローコントローラ252a、開閉弁としてのバルブ253aが設けられている。
窒素含有ガス供給管232bには、上流側から順にN2ガス供給源250b、流量制御装置としてのマスフローコントローラ252b、開閉弁としてのバルブ253bが設けられている。
酸素含有ガス供給管232cには、上流側から順にO2ガス供給源250c、流量制御装置としてのマスフローコントローラ252c、開閉弁としてのバルブ253cが設けられている。
希ガス含有ガス供給管232dには、上流側から順にArガス供給管250d、流量制御装置としてのマスフローコントローラ252d、開閉弁としてのバルブ253dが設けられている。
The
The hydrogen-containing
The nitrogen-containing
The oxygen-containing
The rare gas-containing
水素含有ガス供給管232aと窒素含有ガス供給管232bと酸素含有ガス供給管232cと希ガス含有ガス供給管232dとが合流した下流側には、バルブ254が設けられ、ガスケット203bを介してガス導入口234に接続されている。バルブ253a、253b、253c、253d、254を開くことによって、マスフローコントローラ252a、252b、252c、252dによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、ガス供給管232a、232b、232c、232dを介して、水素含有ガス、窒素含有ガス、酸素含有ガス、及び希ガス含有ガスを処理室201内へ供給できるように構成されている。
A
主に、ガス導入口234、ガス供給管232、マスフローコントローラ252a、252b、252c、252d、及びバルブ253a、253b、253c、253d、254により、図11のガス供給部が構成されている。なお、シャワーヘッド236(蓋体233、バッファ室237、開口部238、遮蔽プレート240及びガス吹出口239)、水素含有ガス供給管232a、窒素含有ガス供給管232b、酸素含有ガス供給管232c、H2ガス供給源250a、N2ガス供給源250b、O2ガス供給源250c、希ガス含有ガス供給源250dを、ガス供給部に含めても良い。
The gas supply unit of FIG. 11 is mainly configured by the
(ガス排気部)
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、ガス排気管231aの上流端が接続されている。ガス排気口235には、例えばキャパシタンスマノメータ等の圧力制御センサとしてのダイアフラムゲージ245が設けられている。ダイアフラムゲージ245は、例えば上限の圧力として2[Torr](266[Pa])まで計測可能に構成されている。
ガス排気管231aには、上流側から順に、圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)242、真空排気装置(真空ポンプ)としてのターボ分子ポンプ246a、開閉弁としての主要バルブ243a、真空排気装置としてのドライポンプ246bが設けられている。
(Gas exhaust part)
A gas exhaust port 235 for exhausting gas from the
The
APC242は、弁を開閉することで真空排気や排気停止ができ、更に、真空計としてのダイアフラムゲージ245により計測された圧力情報に基づき弁を開度調節することで、処理室201内圧力の調整が可能な開閉弁である。MMT装置400を用いた基板処理は、例えば240[Pa]以下の圧力下で実施される。ダイアフラムゲージ245の上限の圧力を例えば2[Torr](266[Pa])とすることで、基板処理の圧力領域での計測精度が向上し、基板処理時に高い圧力制御性及び分解能を得ることができる。
なお、ここでは、ダイアフラムゲージについて示したが、ピラニゲージまたはイオンゲージなどでも良い。
The
Here, a diaphragm gauge is shown, but a Pirani gauge or an ion gauge may be used.
ターボ分子ポンプ246aには、例えば広帯域型を用いることができ、その場合、ターボ分子ポンプ246aの上流側、すなわち、ターボ分子ポンプ246aの1次側の最大圧力として400[Pa]まで対応可能に構成されている。
ターボ分子ポンプ246aの下流側、即ち、ターボ分子ポンプ246aの2次側には、スロー排気ラインを構成するガス排気管231bが設けられている。具体的には、ガス排気管231aのターボ分子ポンプ246aと主要バルブ243aとの間には、ガス排気管231bの上流端が接続されている。また、ガス排気管231aの主要バルブ243aとドライポンプ246bとの間には、ガス排気管231bの下流端が接続されている。ガス排気管231bには、例えば3/8[インチ]配管が用いられ、開閉弁としてのスロー排気バルブ243bが設けられている。
主に、ガス排気口235、真空計245、ガス排気管231a、APC242により、本実施形態に係るガス排気部が構成されている。なお、ターボ分子ポンプ246a、主要バルブ243a、ドライポンプ246b、ガス排気管231b、スロー排気バルブ243bを、ガス排気部に含めても良い。
For example, a broadband type can be used as the turbo molecular pump 246a. In this case, the maximum pressure on the upstream side of the turbo molecular pump 246a, that is, the primary side of the turbo molecular pump 246a can be set up to 400 [Pa]. Has been.
A gas exhaust pipe 231b constituting a slow exhaust line is provided on the downstream side of the turbo molecular pump 246a, that is, on the secondary side of the turbo molecular pump 246a. Specifically, the upstream end of the gas exhaust pipe 231b is connected between the turbo molecular pump 246a and the
The gas exhaust port according to the present embodiment is mainly configured by the gas exhaust port 235, the
(励起部)
次に、励起部としてのプラズマ生成部を説明する。
処理室201の外周部、即ち上側容器210の側壁の外側には、処理室201を囲うように、第1の電極としての筒状の電極215が設けられている。電極215は、筒状、例えば円筒状に形成されている。電極215は、インピーダンスの整合を行なう整合器272を介して、高周波電力を印加する、例えば周波数が13.56[MHz]の高周波電源273に接続されている。
電極215の外側表面の上下端部には、上側磁石216a及び下側磁石216bが
それぞれ取り付けられている。上側磁石216aおよび下側磁石216bは、どちらも筒状、例えば円筒状に形成された永久磁石により構成されている。上側磁石216aおよび下側磁石216bは、処理室201に向いた面側とその反対の面側とに磁極を有している。上側磁石216aおよび下側磁石216bの磁極の向きは、逆向きになるよう配置されている。即ち、上側磁石216aおよび下側磁石216bの処理室201に向いた面側の磁極同士は互いに異極となっている。これにより、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る。
(Excitation part)
Next, a plasma generation unit as an excitation unit will be described.
A
Upper and
上側磁石216aおよび下側磁石216bにより磁界を発生させ、更に処理室201内に各種のガスを導入した後、電極215に高周波電力を供給して電界を形成することで、処理室201内の第1のプラズマ生成領域224にマグネトロン放電プラズマが生成されるように構成されている。放出された電子を上述の電界と磁界が周回運動させることによって、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、電極215、上側磁石216aおよび下側磁石216bの周囲には、これらが形成する電界や磁界が他の装置や外部環境に悪影響を及ぼさないように、電界や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、第1の電極(電極215)、整合器272、高周波電源273、上側磁石216aおよび下側磁石216bにより、本実施形態に係る励起部としてのプラズマ生成部が構成されている。
A magnetic field is generated by the
The
The first electrode (electrode 215), the
(制御部)
制御部としてのコントローラ80は、基板処理装置500を構成するガス供給部やガス排気部や励起部等の基板処理装置の各機器を制御する。例えば、コントローラ80は、信号線Aを通じて、ダイアフラムゲージ245、APC242、ターボ分子ポンプ246a、ドライポンプ246b、主要バルブ243a、及びスロー排気バルブ243bを制御する。また例えば、コントローラ80は、信号線Bを通じてサセプタ昇降機構268を制御し、信号線Cを通じてヒータ217c及びインピーダンス可変機構274を制御する。また例えば、コントローラ80は、信号線Dを通じてゲートバルブ244を制御し、信号線Eを通じて整合器272及び高周波電源273を制御する。また例えば、コントローラ80は、信号線Fを通じてマスフローコントローラ252a、252b、252c及びバルブ253a、253b、253c、254を制御し、信号線Gを通じてランプ加熱ユニット280を制御する。また例えば、コントローラ80は、信号線Hを通じて温度測定ユニット31の温度センサ331から温度情報を取得し、取得した温度情報に基づいて、各機器を制御する。
図11の基板処理装置500に係るコントローラの構成例は、図6と同様である。
また、温度測定ユニットは、図1の温度測定ユニット331と同様であるので、図11では図示しない。要するに、温度測定ユニット331は、キャビティー内に載置された処理物(ウェハ1)の温度を測定し、その測定結果をコントローラ80に出力する機能を満足すれば良い。従って、温度測定ユニットの設置場所は、処理容器18の上壁に限らず、側壁に設けられても良い。
(Control part)
The
A configuration example of a controller according to the
Further, since the temperature measurement unit is the same as the
(基板搬送室)
またMMT装置400には、ゲートバルブ244を介し処理室201に隣接して、基板搬送室(図示しない)が設けられている。基板搬送室には搬送機構(図示しない)が設けられ、基板を処理炉202に搬入及び搬出自在に構成されている。なお、基板搬送室内の温度は室温であり、圧力は、0.1[Pa]以上、266[Pa]以下、例えば100[Pa]程度に保たれており、基板搬送室内にパーティクルが発生したとしても、搬送機構の動作により、パーティクルが舞うことの無いように構成されている。
(Substrate transfer chamber)
Further, the
(2)基板処理工程
次に、本発明の基板処理装置500を用いた基板の処理工程について説明する。基板の処理工程は、製品用基板を処理する(2−1)基板の本処理工程と、例えば製品用基板でないダミー基板(ダミーウェハ)を用いる(2−2)金属除去工程と、から構成される。この基板処理工程は、例えば半導体装置の製造工程の一工程として、上述のMMT装置300により実施される。製品用基板処理工程においては、半導体チップ生産用の処理基板(製品用基板)、例えば、シリコン(Si)からなるウェハ1の表面に形成された酸化膜に改質処理としての窒化処理を施す。なお以下の説明において、MMT装置300を構成する各機器の動作は、コントローラ80により制御される。
(2) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step using the
以上のように、実施例6においても、実施例2または実施例3を適用することによって、実施例1、実施例4、または実施例5と同様の効果を得ることができる。
即ち、マイクロ波伝播防止により温度センサを保護し、誤検知を防止できる。また、伝播防止により通常のシール材を保護し、パーティクル発生がしないようにできる。また、シール剤に金属製のコンパウンドに起因するパーティクルが発生したとしてもパーティクルを除去することができる。さらに、本技術を用いることにより真空容器にも対応することができる。
As described above, also in the sixth embodiment, by applying the second or third embodiment, the same effects as those of the first, fourth, or fifth embodiment can be obtained.
That is, it is possible to protect the temperature sensor by preventing microwave propagation and prevent erroneous detection. Further, by preventing propagation, a normal sealing material can be protected so that particles are not generated. Moreover, even if particles resulting from a metal compound are generated in the sealing agent, the particles can be removed. Furthermore, it can respond also to a vacuum vessel by using this technique.
この様に、上述のような様々な形態の電磁波を用いる処理装置において、上述の温度測定ユニット取付け部を構成することで、温度センサを電磁波から保護することができ、電磁波の影響による温度センサの誤検知を防止することができる。また、伝播防止により、シール材を保護することができるため、パーティクルを発生しないようにすることができる。また、プラズマを用いる装置においては、上述の金属除去工程を実施することにより、パーティクルが発生したとしても、パーティクルや金属汚染を除去することができる。 In this manner, in the processing apparatus using various forms of electromagnetic waves as described above, the temperature sensor can be protected from electromagnetic waves by configuring the above-described temperature measurement unit mounting portion. False detection can be prevented. Further, since the sealing material can be protected by preventing propagation, particles can be prevented from being generated. In the apparatus using plasma, even if particles are generated by performing the above-described metal removal step, particles and metal contamination can be removed.
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
(付記1)
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下となっている温度測定ユニット取付け部と、
前記温度測定ユニットに設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサと、
を有する基板処理装置が提供される。
この結果、開口部の直径をλ/4以下にすることによって、温度センサに到達する電磁波を減衰させ、温度センサ取付け部に設けられたOリングの加熱による劣化や温度センサの誤動作を防止することができる。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention,
A processing container for containing a substrate;
An electromagnetic wave irradiation unit for irradiating the substrate with an electromagnetic wave;
A temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing container, wherein a diameter of an opening to the processing container is equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave;
A temperature sensor provided in the temperature measurement unit for measuring a radiation temperature of the substrate;
A substrate processing apparatus is provided.
As a result, by reducing the diameter of the opening to λ / 4 or less, the electromagnetic wave reaching the temperature sensor is attenuated, and deterioration due to heating of the O-ring provided in the temperature sensor mounting portion and malfunction of the temperature sensor are prevented. Can do.
(付記2)
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、
前記開口部の処理室内側には、放電発生防止部が設けられている。
このように、放電発生防止部を設けることによって、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
(Appendix 2)
The substrate processing apparatus according to appendix 1, preferably,
A discharge generation prevention unit is provided on the processing chamber side of the opening.
As described above, by providing the discharge generation preventing unit, it is possible to prevent the generation of arc due to the concentration of electromagnetic waves.
(付記3)
付記1と付記2のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記開口部は前記電磁波の波長λの4分の1以下の長さの直径を有する第1の開口部と、前記第1の開口部よりも大きい第2の開口部を有する。
この結果、開口部の直径をλ/4以下にすることによって、温度センサに到達する電磁波を減衰させ、温度センサ取付け部に設けられたOリングの加熱による劣化や温度センサの誤動作を防止することができ、しかも、電磁波の集中が抑制され、電磁波の集中によるアークの発生を防止することができる。
(Appendix 3)
The substrate processing apparatus according to any one of Supplementary Note 1 and Supplementary Note 2, wherein the opening preferably has a first opening having a diameter of ¼ or less of a wavelength λ of the electromagnetic wave, and the first The second opening is larger than the first opening.
As a result, by reducing the diameter of the opening to λ / 4 or less, the electromagnetic wave reaching the temperature sensor is attenuated, and deterioration due to heating of the O-ring provided in the temperature sensor mounting portion and malfunction of the temperature sensor are prevented. Moreover, the concentration of electromagnetic waves can be suppressed, and arcing due to the concentration of electromagnetic waves can be prevented.
(付記4)
付記1乃至付記3のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記温度測定ユニットが設けられる前記処理容器の壁の厚さが前記電磁波の波長の4分の1以上になっている。
この結果、処理容器の壁の厚さ(壁の内側から温度センサまでの距離)を電磁波の波長λのλ/4以上にすることによって、温度測定ユニットに設けられたOリングの加熱や温度センサの誤動作を防止することができる。
(Appendix 4)
The substrate processing apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 3, wherein
The thickness of the wall of the processing vessel in which the temperature measurement unit is provided is equal to or more than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave.
As a result, the thickness of the wall of the processing container (distance from the inside of the wall to the temperature sensor) is set to λ / 4 or more of the wavelength λ of the electromagnetic wave, thereby heating the O-ring provided in the temperature measurement unit and the temperature sensor. Can be prevented from malfunctioning.
(付記5)
付記1乃至付記4のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記開口部には、誘電体が充填される。
(Appendix 5)
The substrate processing apparatus according to any one of supplementary notes 1 to 4, preferably,
The opening is filled with a dielectric.
(付記6)
付記5の基板処理装置であって、好ましくは、
前記誘電体は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物の少なくとも何れかを含む。
(Appendix 6)
The substrate processing apparatus according to
The dielectric includes at least one of silicon oxide, aluminum oxide, and aluminum nitride.
(付記7)
付記1乃至付記6のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記開口部よりも外側にシール部材を有する。
(Appendix 7)
The substrate processing apparatus according to any one of supplementary notes 1 to 6, preferably,
A seal member is provided outside the opening.
(付記8)
更に他の態様によれば、
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する工程と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
According to yet another aspect,
Irradiating the substrate accommodated in the processing container with electromagnetic waves;
A temperature sensor for measuring a radiation temperature attached to a temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing vessel and having a diameter of an opening to the processing vessel being equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave. Measuring the radiation temperature of the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
(付記9)
付記8の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記開口部は、前記電磁波の波長の4分の1以下の長さの直径を有する第1の開口部と、
前記第1の開口部よりも大きい第2の開口部を有する。
(Appendix 9)
A method for manufacturing a semiconductor device according to
The opening has a first opening having a diameter that is not more than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave;
A second opening larger than the first opening;
(付記10)
付記8及び付記9のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記開口部の処理室側に放電発生防止部が設けられている。
(Appendix 10)
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of
A discharge generation prevention unit is provided on the processing chamber side of the opening.
(付記11)
付記8乃至付記10のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記温度測定ユニット取付け部が設けられる前記処理容器の壁の厚さが前記電磁波の波長の4分の1以上である。
(Appendix 11)
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
The thickness of the wall of the processing container provided with the temperature measurement unit mounting portion is not less than one quarter of the wavelength of the electromagnetic wave.
(付記12)
付記8乃至付記11のいずれかの半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記開口部には、誘電体を有する。
(Appendix 12)
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
The opening has a dielectric.
(付記13)
付記12の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記誘電体は、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物の少なくとも何れかを含む。
(Appendix 13)
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 12, preferably,
The dielectric includes at least one of silicon oxide, aluminum oxide, and aluminum nitride.
(付記14)
更に他の態様によれば、
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
(Appendix 14)
According to yet another aspect,
A procedure of irradiating the substrate contained in the processing container with electromagnetic waves;
A temperature sensor for measuring a radiation temperature attached to a temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing vessel and having a diameter of an opening to the processing vessel being equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave. Measuring the radiation temperature of the substrate;
A program for causing a computer to execute is provided.
(付記15)
更に他の態様によれば、
処理容器に収容された基板に電磁波を照射する手順と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
(Appendix 15)
According to yet another aspect,
A procedure of irradiating the substrate contained in the processing container with electromagnetic waves;
A temperature sensor for measuring a radiation temperature attached to a temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing vessel and having a diameter of an opening to the processing vessel being equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave. Measuring the radiation temperature of the substrate;
A recording medium on which a program for causing a computer to execute is recorded is provided.
1:ウェハ、 11:キャビティー(空洞共振器)、 13:リフトピン、 13a:上端、 17:サセプタ、 18:処理容器、 19:マイクロ波供給部、 20:マイクロ波発生部、 21:導波路、 22:導波口、 23:回転軸、 24:昇降回転機構、 25:サセプタ、 26:マッチング機構、 27:基板支持部、 31:温度測定ユニット、 33:温度センサ取付け部、 34、35:真空シール、 36:アダプタ、 37:ネジ、 38:押え金具、 52:ガス供給管、 53:開閉バルブ、 53:流量制御装置、 55:ガス供給源、 60:ガス排出部、 62:ガス排出管、 63:圧力調整バルブ、 64:真空ポンプ、 71:ウェハ搬送口、 72:ゲートバルブ、 73:ゲートバルブ駆動部、 74:シール部、 80:コントローラ(制御部)、 100、200、300、400、500:基板処理装置、 102:CPU、 104:記憶装置、 106:I/Oポート、 108:内部バス、 204:入出力装置、 206:外部記憶装置、 331:温度測定ユニット、 332:温度センサ取付け上部、 333:温度センサ取付け下部、 334、335、339:Oリング、 336:誘電体、 337、338:ネジ、 341:貫通孔、 342:面取部、 D0:測定窓径、 D0’:測定器径、 L1:処理容器の上壁の厚さ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Wafer 11: Cavity (cavity resonator) 13: Lift pin 13a: Upper end 17: Susceptor 18: Processing container 19: Microwave supply part 20: Microwave generation part 21: Waveguide 22: Waveguide opening, 23: Rotating shaft, 24: Lifting / rotating mechanism, 25: Susceptor, 26: Matching mechanism, 27: Substrate support section, 31: Temperature measurement unit, 33: Temperature sensor mounting section, 34, 35: Vacuum Seal: 36: Adapter, 37: Screw, 38: Presser fitting, 52: Gas supply pipe, 53: Open / close valve, 53: Flow control device, 55: Gas supply source, 60: Gas discharge section, 62: Gas discharge pipe, 63: Pressure adjustment valve, 64: Vacuum pump, 71: Wafer transfer port, 72: Gate valve, 73: Gate valve drive unit, 74: Seal unit, 80: Controller Control unit), 100, 200, 300, 400, 500: substrate processing apparatus, 102: CPU, 104: storage device, 106: I / O port, 108: internal bus, 204: input / output device, 206: external storage device 331: Temperature measurement unit, 332: Temperature sensor mounting upper part, 333: Temperature sensor mounting lower part, 334, 335, 339: O-ring, 336: Dielectric, 337, 338: Screw, 341: Through hole, 342: Chamfering Part, D 0 : measurement window diameter, D 0 ′: measurement instrument diameter, L 1 : thickness of the upper wall of the processing container.
Claims (3)
前記基板に電磁波を照射する電磁波照射部と、
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下となっている温度測定ユニット取付け部と、
前記温度測定ユニット取付け部に設けられ、前記基板の放射温度を測定する温度センサと、
を有する基板処理装置。 A processing container for containing a substrate;
An electromagnetic wave irradiation unit for irradiating the substrate with an electromagnetic wave;
A temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing container, wherein a diameter of an opening to the processing container is equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave;
A temperature sensor provided at the temperature measurement unit mounting portion and measuring a radiation temperature of the substrate;
A substrate processing apparatus.
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 Irradiating the substrate accommodated in the processing container with electromagnetic waves;
A temperature sensor for measuring a radiation temperature attached to a temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing vessel and having a diameter of an opening to the processing vessel being equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave. Measuring the radiation temperature of the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記処理容器の壁に設けられ、前記処理容器への開口部の直径が前記電磁波の波長の4分の1以下になっている温度測定ユニット取付け部に取り付けられた放射温度を測定する温度センサで、前記基板の放射温度を測定する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 A procedure of irradiating the substrate contained in the processing container with electromagnetic waves;
A temperature sensor for measuring a radiation temperature attached to a temperature measurement unit mounting portion provided on a wall of the processing vessel and having a diameter of an opening to the processing vessel being equal to or less than a quarter of the wavelength of the electromagnetic wave. Measuring the radiation temperature of the substrate;
A program that causes a computer to execute.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111385915A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Plasma reactor and heating device thereof |
CN112420472A (en) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate processing apparatus, method of manufacturing substrate processing apparatus, and method of maintaining substrate processing apparatus |
CN114258478A (en) * | 2019-08-20 | 2022-03-29 | 应用材料公司 | Method and apparatus for processing a substrate using non-contact temperature measurement |
JP2023016719A (en) * | 2021-07-21 | 2023-02-02 | セメス カンパニー,リミテッド | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
-
2013
- 2013-04-08 JP JP2013080485A patent/JP2014204030A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111385915A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Plasma reactor and heating device thereof |
KR20200083328A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-08 | 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나 | Plasma reactor and heating apparatus therefor |
KR102286863B1 (en) * | 2018-12-27 | 2021-08-10 | 어드밴스드 마이크로 패브리케이션 이큅먼트 인코퍼레이티드. 차이나 | Plasma reactor and heating apparatus therefor |
CN111385915B (en) * | 2018-12-27 | 2022-04-26 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Plasma reactor and heating device thereof |
TWI780386B (en) * | 2018-12-27 | 2022-10-11 | 大陸商中微半導體設備(上海)股份有限公司 | Plasma reactor and its heating device |
CN114258478A (en) * | 2019-08-20 | 2022-03-29 | 应用材料公司 | Method and apparatus for processing a substrate using non-contact temperature measurement |
CN114258478B (en) * | 2019-08-20 | 2024-03-12 | 应用材料公司 | Method and apparatus for processing a substrate using non-contact temperature measurement |
CN112420472A (en) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate processing apparatus, method of manufacturing substrate processing apparatus, and method of maintaining substrate processing apparatus |
JP2021034564A (en) * | 2019-08-23 | 2021-03-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing apparatus, manufacturing method of substrate processing apparatus, and maintenance method |
JP7278175B2 (en) | 2019-08-23 | 2023-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, MANUFACTURING METHOD AND MAINTENANCE METHOD FOR SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS |
JP2023016719A (en) * | 2021-07-21 | 2023-02-02 | セメス カンパニー,リミテッド | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
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