JP2015056624A - Substrate temperature control device and substrate processor using the same device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の温度を相対的に低温の第1の温度と相対的に高温の第2の温度に調節可能な基板温調装置およびそれを用いた基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate temperature adjusting device capable of adjusting a substrate temperature to a relatively low temperature first temperature and a relatively high temperature second temperature, and a substrate processing apparatus using the same.
半導体ウエハ等の基板の処理には、異なる温度の複数の工程を経るものがある。例えば、低温でエッチングを行った後、高温でエッチング残渣除去を行う処理や、基板上に形成された膜を加熱した後、急速に冷却する処理等が知られている。 Some processing of a substrate such as a semiconductor wafer undergoes a plurality of processes at different temperatures. For example, a process of performing etching removal at a low temperature and then removing an etching residue at a high temperature, a process of heating a film formed on a substrate, and then rapidly cooling the film are known.
このような2種類の温度の工程を経る処理においては、従来、同一のチャンバで行うと温度調整に時間がかかりスループットが低下するため、それぞれの温度に設定された別々のチャンバを用いることが一般的であった。 In such a process through two kinds of temperature steps, conventionally, if the same chamber is used, temperature adjustment takes time and throughput is lowered. Therefore, it is common to use separate chambers set at respective temperatures. It was the target.
しかし、このように別々のチャンバを用いる場合には、装置のフットプリントが大きくなり、またコストも高くなってしまう。 However, when separate chambers are used in this way, the footprint of the apparatus is increased and the cost is increased.
このため、昇降温を短時間で行えて同一チャンバで高温工程と低温工程を行える処理装置が検討されている。例えば、特許文献1には、チャンバ内に設けられた冷却機能を有する基板支持台と、チャンバの上方に設けられたハロゲンランプと、チャンバの上部に設けられた石英窓とを有し、基板を加熱する際には、基板を基板支持台から上昇させた加熱位置に静止させ、基板を冷却する際には基板支持台上の冷却位置に静止させる加熱冷却装置が開示されている。 For this reason, a processing apparatus that can increase and decrease the temperature in a short time and perform a high-temperature process and a low-temperature process in the same chamber has been studied. For example, Patent Document 1 includes a substrate support base having a cooling function provided in a chamber, a halogen lamp provided above the chamber, and a quartz window provided in the upper portion of the chamber. A heating / cooling device is disclosed in which, when heating, the substrate is stopped at a heating position raised from the substrate support, and when the substrate is cooled, the substrate is stopped at a cooling position on the substrate support.
しかしながら、特許文献1に開示された加熱冷却装置は、チャンバの上部に加熱するための機構が設けられているため、チャンバの上部にガスを導入するためのシャワーヘッドを設けたり、チャンバの上部にプラズマ源を設けたりすることが困難であり、基板処理の自由度が低いものとなる。 However, since the heating / cooling device disclosed in Patent Document 1 is provided with a mechanism for heating at the upper part of the chamber, a shower head for introducing gas is provided at the upper part of the chamber, or at the upper part of the chamber. It is difficult to provide a plasma source and the degree of freedom in substrate processing is low.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、基板処理装置のチャンバ内で基板の温度の変更を短時間で行うことができ、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる基板温調装置およびそれを用いた基板処理装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can change the temperature of the substrate in the chamber of the substrate processing apparatus in a short time, and increase the degree of freedom of substrate processing in the chamber. It is an object of the present invention to provide a substrate temperature control apparatus capable of performing the above and a substrate processing apparatus using the same.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、基板処理装置のチャンバ内で基板を相対的に低温の第1の温度と相対的に高温の第2の温度に温調可能な基板温調装置であって、内部に温調媒体流路が形成された、基板を載置する載置台と、基板を、前記載置台上の第1の位置および前記載置台の上方へ離隔した第2の位置の間で昇降させる基板昇降機構と、前記温調媒体流路に温調媒体を供給し、前記第1の位置において基板を前記第1の温度に温調する第1の温調ユニットと、前記載置台側から基板に吸収可能な波長の光を射出し、その光で前記第2の位置にある基板を加熱して前記第2の温度に温調する第2の温調ユニットと、前記載置台に設けられ、前記第2の温調ユニットから射出された光を透過する光透過窓とを具備することを特徴とする基板温調装置を提供する。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a substrate capable of adjusting the temperature of the substrate to a relatively low temperature and a relatively high temperature in the chamber of the substrate processing apparatus. A temperature control device, in which a temperature control medium channel is formed, a mounting table on which a substrate is mounted, and a first position on the mounting table and a first position above the mounting table are spaced apart from each other. A substrate raising / lowering mechanism that raises and lowers between two positions, and a first temperature adjustment unit that supplies a temperature adjustment medium to the temperature adjustment medium flow path, and adjusts the temperature of the substrate to the first temperature at the first position. And a second temperature control unit that emits light of a wavelength that can be absorbed by the substrate from the mounting table side, heats the substrate at the second position with the light, and controls the temperature to the second temperature. A light transmission window provided on the mounting table and transmitting light emitted from the second temperature control unit. Providing a substrate temperature control apparatus according to claim.
上記第1の観点に係る基板温調装置において、前記第2の温調ユニットは、前記載置台の下方に設けられ、前記光透過窓は、前記載置台の表面から裏面へ貫通する透孔に光透過部材が嵌め込まれるように構成することができる。この場合に、前記光透過窓を構成する光透過部材は、上部側の第1の光透過部材と下部側の第2の光透過部材とを有し、前記第1の光透過部材と前記第2の光透過部材との間の空間が、前記温調媒体流路の一部として機能する構成とすることができる。このような構成において、前記温調媒体は、前記第2の温調ユニットから射出される光を透過する液体であることが好ましい。このような温調媒体としては、フッ素系冷媒または水を挙げることができる。基板を第1の温度に効果的に温調するためには、前記第1の光透過部材の表面は、前記載置台の表面と面一に設けられていることが好ましく、前記第1の光透過部材はサファイアで形成されていることがより好ましい。一方、第2の光透過部材は石英で形成されていることが好ましい。前記載置台は少なくともその表面がアルミニウムで構成されていることが好ましい。 In the substrate temperature adjustment apparatus according to the first aspect, the second temperature adjustment unit is provided below the mounting table, and the light transmission window is a through-hole penetrating from the front surface to the back surface of the mounting table. The light transmission member can be configured to be fitted. In this case, the light transmissive member constituting the light transmissive window includes a first light transmissive member on the upper side and a second light transmissive member on the lower side, and the first light transmissive member and the first light transmissive member. The space between the two light transmission members can function as a part of the temperature control medium flow path. In such a configuration, it is preferable that the temperature adjustment medium is a liquid that transmits light emitted from the second temperature adjustment unit. Examples of such a temperature control medium include a fluorine-based refrigerant or water. In order to effectively control the temperature of the substrate to the first temperature, the surface of the first light transmitting member is preferably provided flush with the surface of the mounting table. More preferably, the transmission member is made of sapphire. On the other hand, the second light transmission member is preferably made of quartz. It is preferable that at least the surface of the mounting table is made of aluminum.
前記第2の温調ユニットは、支持体上に複数の発光素子を搭載した発光素子アレイと、前記発光素子アレイを支持し、前記発光素子を冷却する冷却プレートと、前記発光素子に給電する給電部とを有している構成とすることができる。 The second temperature control unit includes a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are mounted on a support, a cooling plate that supports the light emitting element array and cools the light emitting elements, and a power supply that supplies power to the light emitting elements. It can be set as the structure which has a part.
本発明の第2の観点では、基板に対して相対的に低温の第1の温度での第1の処理と相対的に高温の第2の温度での第2の処理とを行う基板処理装置であって、基板を収容するチャンバと、前記チャンバの底部に設けられた、上記第1の観点の基板温調装置とを具備し、前記基板温調装置は、前記第1の処理の際に基板を前記第1の温度に温調し、前記第2の処理の際に基板を前記第2の温度に温調することを特徴とする基板処理装置を提供する。 In a second aspect of the present invention, a substrate processing apparatus that performs a first process at a relatively low first temperature and a second process at a relatively high second temperature with respect to the substrate. And a substrate temperature control device according to the first aspect, provided at a bottom portion of the chamber, and the substrate temperature control device is configured to perform the first processing. There is provided a substrate processing apparatus, wherein the temperature of a substrate is adjusted to the first temperature, and the temperature of the substrate is adjusted to the second temperature during the second processing.
上記第2の観点の基板処理装置は、前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記チャンバ内を排気する排気部とをさらに具備するものであってよく、また、このような基板処理装置として、前記チャンバの上部に設けられた、処理ガスを前記チャンバ内に導入するためのシャワーヘッドをさらに具備するもの、または前記チャンバの上部に設けられた、前記チャンバ内で処理ガスをプラズマ化するプラズマ源をさらに具備するものを例示することができる。 The substrate processing apparatus according to the second aspect may further include a processing gas supply system that supplies a processing gas to the chamber, and an exhaust unit that exhausts the inside of the chamber. A processing apparatus further comprising a shower head provided at the upper part of the chamber for introducing a processing gas into the chamber, or a processing gas within the chamber provided at the upper part of the chamber. What further has a plasma source to be converted can be exemplified.
本発明によれば、基板を相対的に低温の第1の温度に温調する際には、基板を載置台上の第1の位置に位置させ、第1の温調ユニットにより、載置台の温調媒体流路に温調媒体を通流させて伝熱により温調し、基板を相対的に高温の第2の温度に温調する際には、基板を載置台の上方へ離隔した第2の位置に位置させ、載置台側の第2の温調ユニットから基板に吸収可能な波長の光を射出し、載置台に設けられた光透過窓を透過させて、その光で基板を加熱する。このため、第1の温調ユニットと第2の温調ユニットとが相互に熱影響を及ぼすことなく基板を温調することができ、一つのチャンバ内で第1の温度と第2の温度との間の温度変更を極めて短時間で行うことができる。このため、処理のスループットを高めることができる。また、第1の温調ユニットおよび第2の温調ユニットをいずれも載置台側に設けることができるため、基板温調装置を処理装置のチャンバに設置した場合に、チャンバの上部を基板処理のために自由に使うことができ、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる。 According to the present invention, when the temperature of the substrate is adjusted to the relatively low first temperature, the substrate is positioned at the first position on the mounting table, and the first temperature control unit allows the mounting table to When the temperature adjustment medium is passed through the temperature adjustment medium flow path to adjust the temperature by heat transfer, and the temperature of the substrate is adjusted to a relatively high second temperature, the substrate is separated from the upper side of the mounting table. Positioned at position 2, emits light of a wavelength that can be absorbed by the substrate from the second temperature control unit on the mounting table side, transmits the light through a light transmission window provided on the mounting table, and heats the substrate with the light To do. For this reason, the first temperature control unit and the second temperature control unit can control the temperature of the substrate without affecting each other, and the first temperature and the second temperature in one chamber. The temperature can be changed in a very short time. For this reason, the throughput of processing can be increased. In addition, since both the first temperature control unit and the second temperature control unit can be provided on the mounting table side, when the substrate temperature control device is installed in the chamber of the processing apparatus, the upper portion of the chamber is used for substrate processing. Therefore, the degree of freedom of substrate processing in the chamber can be increased.
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<基板温調装置の構成>
図1は本発明の一実施形態に係る基板温調装置の概略構成を示す断面図、図2は図1の基板温調装置に用いられる冷却加熱部を拡大して示す断面図、図3は図1の基板温調装置の分解斜視図である。
<Configuration of substrate temperature control device>
1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a substrate temperature control apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a cooling and heating unit used in the substrate temperature control apparatus of FIG. 1, and FIG. It is a disassembled perspective view of the board | substrate temperature control apparatus of FIG.
本実施形態の基板温調装置100は、基板処理装置のチャンバの底部に設けられ、基板を相対的に低温である第1の温度および相対的に高温である第2の温度に温調するためのものであり、基板処理装置は、第1の温度で第1の処理を行い、第2の温度で第2の処理を行う。基板処理は特に限定されるものではなく、例えば第1の処理であるエッチングを行った後、第2の処理である残渣除去を行うものを例示することができる。また、基板も特に限定されるものではなく、半導体基板(半導体ウエハ)、フラットパネルディスプレイ(FPD)基板、太陽電池用基板等、種々の基板に適用可能である。
The substrate
基板温調装置100は、基板Sを載置する載置台10と、基板Sを載置台上の第1の位置とその上方へ離隔した第2の位置との間で昇降させる基板昇降ユニット20と、載置台10の下方に設けられ、基板Sを光により加熱する加熱ユニット30と、載置台10内に冷媒を流して基板を冷却する冷却ユニット40と、載置台10に設けられ、加熱ユニット30からの光を透過する複数の光透過窓50とを有する。載置台10は、円筒状の支持部材60によりチャンバの底部に支持されるようになっている。
The substrate
載置台10は、基板Sの載置面を有する上部プレート11と、その下に配置された下部プレート12との二層構造となっている。上部プレート11は熱伝導性が良好な金属材料、例えばアルミニウムで構成されており、下部プレート12は、例えばステンレス鋼で構成されている。載置台10の内部には、冷媒流路41および光透過窓50に対応する位置に設けられた透孔51とが形成されている。
The mounting table 10 has a two-layer structure of an
基板昇降ユニット20は、載置台10に形成された孔13に挿通され、基板Sを支持する3本(図1では2本のみ図示)の支持ピン21と、3本の支持ピンを支持する支持プレート22と、支持プレート22を介して支持ピン21を昇降駆動する駆動機構23とを有する。そして、駆動機構23により支持ピン21を載置台10内に没した状態にすることにより基板Sが載置台10上の第1の位置に位置され、駆動機構23により支持ピン21を突出することにより基板Sが載置台10から上方へ離隔した第2の位置に位置される。また、支持ピン21は基板Sの受け渡しの際にも用いられる。なお、支持ピン21は3本に限らず、基板Sの大きさに応じて必要な数設ければよい。
The substrate lifting / lowering
加熱ユニット30は、発光素子である発光ダイオード(LED)から放射する光により基板Sを加熱するものであり、複数のLEDが搭載された複数のLEDアレイ31と、これら複数のLEDアレイ31を支持するとともにLEDを冷却する冷却プレート32と、各LEDアレイ31に給電する給電部33とを有する。LEDに限らず他の発光素子、例えば半導体レーザー等を用いてもよい。LEDのような発光素子による光加熱は、加熱源の黒体輻射ではなく、電子とホールの再結合による電磁輻射を利用しているため、その波長の光を吸収する物質のみを加熱することができ、また、基板を加熱する際に昇温および降温速度が速い。LEDとしては、射出される光の波長が紫外光〜近赤外光の範囲、例えば0.36〜1.0μmの範囲のものを用いることができ、GaN、GaAs、GaP等をベースとした化合物半導体を挙げることができる。このような波長の範囲から、基板Sを透過しない波長のものが選択される。このような観点からは、0.8〜1.0μmの近赤外光のものが好ましい。特に、基板Sがシリコン製の場合には、このような近赤外光により効率良く加熱することができる。
The
複数のLEDアレイ31は、それぞれ載置台10の光透過窓50と対応する位置に設けられており、LEDアレイ31から射出された光が光透過窓50を透過して基板Sに照射され、第2の位置にある基板Sを相対的に高温である第2の温度、例えば200℃程度に加熱するようになっている。
Each of the plurality of
LEDアレイ31は、絶縁性を有する高熱伝導性材料、例えばAlNセラミックスからなる支持体上に多数のLEDが搭載されており、支持体は熱伝導性の高い接合材を介して全面が冷却プレート32に接触するようになっている。冷却プレート32は高熱伝導性を有する金属材料、例えば銅またはアルミニウムにより構成され、内部に冷媒流路34が設けられている。冷媒流路34には冷媒供給配管35および冷媒排出配管36が接続されており、図示しない冷媒循環機構により冷媒流路34に、例えば、水またはフッ素系液体(商品名フロリナート、ガルデン等)からなる冷媒が通流されて冷却プレート32が冷却され、その冷熱によりLEDアレイ31の支持体を介してそこに搭載されたLEDを冷却するようになっている。これにより、LED自体の温度上昇による発光量の低下を抑制する。
The
冷却プレート32と載置台10との間には、例えばPTFEのような樹脂からなる断熱プレート38が設けられており、冷却プレート32および載置台10と断熱プレート38との間は密着されている。断熱プレート38には、LEDアレイ31に対応する領域に穴38aが形成されている。
A
冷却ユニット40は、載置台10内に形成された冷媒流路41に接続された冷媒供給配管42および冷媒排出配管43と、冷媒供給配管42および冷媒排出配管43を介して冷媒流路41に冷媒を循環供給する冷媒循環機構44とを有している。冷媒としては、例えば、フッ素系液体(商品名フロリナート、ガルデン等)や、水等の、LEDが射出する波長の光が透過するものが好ましい。このように載置台10内の冷媒流路41に冷媒が供給されることにより、載置台10を相対的に低温である第1の温度、例えば25℃程度に保って、基板Sが載置台10上の第1の位置に位置された際に基板をその温度に保持するようになっている。
The cooling
光透過窓50は、載置台10のLEDアレイ31に対応する位置に設けられ、載置台10の表面から裏面へ貫通する透孔51と、透孔51に嵌め込まれた第1の光透過部材52および第2の光透過部材53とを有している。透孔51は、上部プレート11に形成された上部孔51aと、下部プレート12に形成された下部孔51bとからなっており、第1の光透過部材52は、上部孔51aの上部に、その表面が上部プレート11の表面と面一になるように嵌め込まれており、第2の光透過部材53は下部孔51bに嵌め込まれている。透孔51の第1の光透過部材52と第2の光透過部材53との間には空間54が形成されており、この空間54は冷媒流路41の一部として機能する。冷媒流路41は、この空間54を含めて一筆書き上に構成されており、その中を通流する冷媒の冷熱は、空間54では第1の光透過部材52を介して基板Sに供給され、空間54以外の部分では上部プレート11を介して基板Sに供給される。
The
第1の光透過部材52の表面および上部プレート11の表面の温度を冷媒温度に近付けて基板Sの温度を高精度で制御するためには、第1の光透過部材52および上部プレート11として熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。このため、第1の光透過部材52としては、可視光領域から赤外領域までの広い範囲で透過率が高く、熱伝導率が42W/m・Kのサファイアを好適に用いることができ、上部プレート11として、上述したように、アルミニウムを好適に用いることができる。
In order to control the temperature of the substrate S with high accuracy by bringing the surface temperature of the first
一方、第2の光透過部材53および下部プレート12は、下方の加熱ユニット30と冷媒流路41(空間54)内の冷媒とを極力断熱する観点から、熱伝導率が比較的低い材料を用いることが好ましい。このため第2の光透過部材53としては、同じく可視光領域から赤外領域までの広い範囲で透過率が高いが、熱伝導率が1.4W/m・Kとサファイアよりも低い石英を好適に用いることができ、下部プレート12として、上述したように、ステンレス鋼を好適に用いることができる。また、第2の光透過部材53として石英を用いることにより、コストの点からも有利である。
On the other hand, the second
図2に拡大して示すように、第1の光透過部材52は上面側が小径で底面側が大径となるテーパ52aを有しており、上部孔51aもテーパ52aに対応した形状の周面51cが形成されている。周面51cにはシールリング55が嵌め込まれており、上部プレート11と第1の光透過部材52とは気密にシールされるようになっている。第1の光透過部材52は、上部孔51aに嵌め込まれた状態で、ストッパ56により位置決めされている。また、下部孔51bは円周状の段部59を有しており、段部59により第2の光透過部材53が下部孔51b内で位置決めされる。第2の光透過部材53はその上面の周縁に円周状の切り欠き部53aを有し、切欠部53aにはシールリング58が嵌め込まれており、さらに、下部プレート12における下部孔51b上部の外周部分に対応する部分には、シールリング58を押さえつけるための押圧部材57がねじ止めされるようになっている。これにより、下部プレート12と第2の光透過部材53が、気密にシールされるようになっている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the first
本実施形態の基板温調装置100においては、例えば図3の分解斜視図に示すように、加熱ユニット30のLEDアレイ31は六角状をなしており、7個設けられている。その内の6個は冷却プレート32上に円周状に配置され、他の1個は冷却プレート32の中央に配置されている。そして、載置台10を構成する上部プレート11および下部プレート12には、それぞれ7つの上部孔51aおよび下部孔51bがLEDアレイ31に対応するように設けられている。組み立てに際しては、上部プレート11の上部孔51aに第1の光透過部材52を下方から嵌め込み、下部プレート12の下部孔51bに第2の光透過部材53を上方から嵌め込み、その後、上部プレート11と下部プレート12とを一体化させて、載置台10を構成するとともに、載置台10に7つの光透過窓50を形成し、載置台10の下方から断熱部材38を介して加熱ユニット30を取り付ける。
In the substrate
<基板温調装置の動作>
次に、以上のように構成される基板温調装置の動作について図4の概略図を参照して説明する。
基板処理装置の処理チャンバ内で基板Sを低温である第1の温度(例えば25℃)に温調して第1の処理を行う場合には、基板昇降ユニット20の支持ピン21を上昇させて図示しない搬送装置から基板Sを支持ピン21上に受け取った後、支持ピン21を下降させて、図4(a)に示すように、基板Sを第1の位置である載置台10上に載置する。このとき、載置台10の温度は、冷却ユニット40により第1の温度の近傍温度に調節されている。具体的には、載置台10内の冷媒流路41に常時冷媒が循環供給されており、これにより光透過窓50の第1の光透過部材52、および上部プレート11を介して、基板Sが第1の温度に温調される。
<Operation of substrate temperature controller>
Next, the operation of the substrate temperature control apparatus configured as described above will be described with reference to the schematic diagram of FIG.
In the case of performing the first process by adjusting the temperature of the substrate S to a low temperature (for example, 25 ° C.) in the processing chamber of the substrate processing apparatus, the support pins 21 of the
第1の温度による第1の処理が終了後、図4(b)に示すように、支持ピン21を上昇させて基板Sを載置台10から離隔した第2の位置に位置させ、加熱ユニット30の給電部33から、LEDアレイ31に搭載されたLEDに給電してLEDからの光照射を開始する。LEDとしては光透過窓50の第1の光透過部材52および第2の光透過部材53を透過し、基板Sには吸収される波長、例えば0.8〜1.0μmの近赤外光を射出するものが用いられ、LEDから射出された光は、光透過窓50を透過して基板Sに照射され、基板Sが急速に加熱される。そして、極めて短時間で第2の温度、例えば200℃に達し、その温度で第2の処理が行われる。このとき、載置台10の冷媒流路41を流れる冷媒は、光透過窓50内の空間54にも流れ、そこに流れる冷媒にLEDからの光が照射されるが、冷媒としてLEDから射出される光の波長を透過する液体、例えばフッ素系液体(商品名フロリナート、ガルデン等)や、水等を用いることにより、光照射による冷媒の温度変化は生じない。
After the first processing at the first temperature is completed, as shown in FIG. 4B, the support pins 21 are raised to position the substrate S at the second position separated from the mounting table 10, and the
このようにして基板Sを第2の温度に保持して第2の処理を行った後、図4(c)に示すように、給電部33によりLEDへの給電をオフにし、基板Sの加熱を停止し、支持ピン21を下降させて基板Sを第1の位置である載置台10上に位置させ、基板Sを第1の温度に温調する。その後、図示しない搬送機構により、基板Sをチャンバ外へ搬出する。このとき、基板Sは電磁輻射を利用して加熱されていたため、このようにLEDへの給電をオフにすることにより急速に冷却され、基板Sを載置台10上に載置した時点で速やかに第1の温度に温調される。
After the substrate S is thus maintained at the second temperature and the second process is performed, the power supply to the LEDs is turned off by the
以上のように、本実施形態によれば、基板Sを相対的に低温の第1の温度に温調する場合には、基板Sを載置台10に載置する第1の位置に位置させ、載置台10内に冷媒を通流させて、冷媒の冷熱を基板Sに伝熱させることにより行い、相対的に高温の第2の温度に温調する場合には、基板Sを載置台10から離隔した第2の位置に位置させて、載置台10に熱影響を及ぼすことなく、基板Sのみを載置台10側からのLEDの光により電磁輻射を利用して加熱する。このため、冷却ユニット40および加熱ユニット30が相互に熱影響をおよぼすことなく温調することができ、一つのチャンバ内で第1の温度と第2の温度との間の温度変更を極めて短時間で行うことができる。このため、処理のスループットを高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the temperature of the substrate S is adjusted to the relatively low first temperature, the substrate S is positioned at the first position on the mounting table 10, When the refrigerant is passed through the mounting table 10 and the cold heat of the refrigerant is transferred to the substrate S, and the temperature is adjusted to a relatively high second temperature, the substrate S is removed from the mounting table 10. Only the board | substrate S is heated using electromagnetic radiation by the light of LED from the mounting
また、基板Sを第1の温度に温調する冷却ユニット40および第2の温度に温調する加熱ユニット30がいずれも載置台10側にあるため、基板温調装置100を処理装置のチャンバに設置した場合に、チャンバの上部を基板処理のために自由に使うことができる。例えば、チャンバの上部にガスを導入するためのシャワーヘッドを設けたり、チャンバの上部にプラズマ源を設けたりすることが可能となる。つまり、チャンバ内での基板処理の自由度を高くすることができる。
Further, since both the
<基板温調装置を備えた基板処理装置の例>
次に、本実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の例について説明する。
<Example of substrate processing apparatus provided with substrate temperature control apparatus>
Next, an example of a substrate processing apparatus provided with the substrate temperature control apparatus according to the present embodiment will be described.
(第1の例)
まず、第1の例では、基板Sにノンプラズマエッチングを施した後、基板Sを加熱して基板に存在する残渣除去を行う基板処理装置について説明する。
(First example)
First, in the first example, a substrate processing apparatus that performs non-plasma etching on a substrate S and then removes residues present on the substrate by heating the substrate S will be described.
図5は、本実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の第1の例を示す断面図である。本例の基板処理装置200は、真空排気可能なチャンバ110を有し、チャンバ110の底部に前述した構成を有する基板温調装置100を有している。さらに、基板処理装置200は、チャンバ110の底部に設けられた排気部120と、チャンバ110の上部に設けられたシャワーヘッド130と、シャワーヘッド130に処理ガスを供給する処理ガス供給系140とを有する。チャンバ110の側壁には、基板Sを搬入出するための搬入出口111が設けられており、搬入出口111はゲートバルブ112により開閉されるようになっている。また、基板温調装置100の支持部材60は、シールリング61を介してチャンバ110の底部に取り付けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first example of a substrate processing apparatus provided with a substrate temperature adjusting apparatus according to the present embodiment. The
排気部120は、チャンバ110の底部に接続された排気管121と、排気管121に設けられた圧力制御バルブ(APC)122と、排気管121を介してチャンバ110内を排気するための真空ポンプ123とを有している。
The
シャワーヘッド130は、チャンバ110の天壁に取り付けられており、その上部にガス導入口131を有し、その内部にガス拡散空間132が形成されており、その底面には多数のガス吐出孔133が形成されている。
The
また、処理ガス供給系140は、基板S上の所定の膜にノンプラズマエッチングを施すためのエッチングガス、ならびに熱により残渣除去を行う際、およびチャンバ110内のパージに用いる不活性ガスを、配管141を介してガス導入口131からシャワーヘッド130内へ供給するようになっている。エッチングガスとしては、例えばHFガス、F2ガス、NH3ガス等を挙げることができ、不活性ガスとしてはN2ガスやArガスを挙げることができる。
Further, the processing
このように構成される基板処理装置200においては、ゲートバルブ112を開けて、図示しない搬送装置により搬入出口111を介して基板Sを搬入し、上述したように、基板温調装置100の載置台10の上(第1の位置)に載置した後、排気部120によりチャンバ110内を所定の真空度に調整する。載置台10上の基板Sは、冷却ユニット40に通流された冷媒により、第1の温度、例えば25℃に温調される。
In the
この状態で、処理ガス供給系140からシャワーヘッド130へ、所定のエッチングガスを供給し、シャワーヘッド130を介してチャンバ110内に導入する。これにより、基板Sの所定の膜がエッチングされる。
In this state, a predetermined etching gas is supplied from the processing
エッチング終了後、シャワーヘッド130を介してチャンバ110内に不活性ガスを導入してパージした後、さらに不活性ガスの導入を継続してチャンバ110内を不活性ガス雰囲気とした後、上述したように、基板温調装置100における基板昇降ユニット20の支持ピン21を上昇させて、基板Sを第2の位置に位置させ、加熱ユニット30におけるLEDアレイ31のLEDから光を照射し、基板Sを第2の温度、例えば200℃に加熱し、エッチング後の残渣除去を行う。
After the etching is completed, an inert gas is introduced into the
残渣除去終了後、基板Sを第1の位置である載置台10上に戻して冷却し、その後、ゲートバルブ112を開けて、図示しない搬送装置により冷却された基板を搬入出口111から搬出する。
After the residue removal is completed, the substrate S is returned to the
このように、基板処理装置200においては、上述した基板温調装置100を用いるので、ノンプラズマエッチングと残渣除去の温度の切替を極めて短時間で行って、処理のスループットを高めることができる。また、基板温調装置100がチャンバ110内の底部に収まっており、チャンバ110の上部には基板温調装置100の構成部は存在しないので、チャンバ110の上部にシャワーヘッド130を設けることができ、処理ガスの均一供給が可能となる。
Thus, since the substrate
(第2の例)
次に、第2の例として、基板Sにノンプラズマエッチングを施した後、基板Sを加熱するとともにプラズマを生成して基板のアッシングを行う基板処理装置について説明する。
(Second example)
Next, as a second example, a substrate processing apparatus will be described that performs non-plasma etching on the substrate S, then heats the substrate S and generates plasma to ash the substrate.
図6は、本実施形態に係る基板温調装置を備えた基板処理装置の第2の例を示す断面図である。本例の基板処理装置300は、基本構成は基板処理装置200と共通であるため、基板処理装置200と同じ部分には同じ符号を付して説明を簡略化する。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a second example of the substrate processing apparatus including the substrate temperature adjusting apparatus according to the present embodiment. Since the basic configuration of the
本例では、シャワーヘッドを設けず、チャンバ110の上部に、プラズマ源として複数のマイクロ波放射機構210を設けるとともに、チャンバ110の側壁上部にリング状のガス導入部220を設け、処理ガス供給系140からの処理ガスがガス導入部220を介してチャンバ110内に導入されるようになっている点が図5の基板処理装置200とは異なっている。
In this example, a shower head is not provided, a plurality of
マイクロ波照射機構210は、図示しないマイクロ波生成部からのマイクロ波を伝送する筒状の同軸構造からなる導波管と、その先端に設けられた平面アンテナと、導波管を移動可能に設けられたチューナとを有し、平面アンテナの先端側に設けられた誘電体窓からマイクロ波を放射し、チャンバ内にマイクロ波プラズマを生成するようになっている。
The
このように構成される基板処理装置300においては、基板処理装置200と同様、基板温調装置100の上に基板Sを載置し、基板Sを第1の温度、例えば25℃に温調した状態で、処理ガス供給系140から所定のエッチングガスをガス導入部220を介してチャンバ110内に導入し、基板Sの所定の膜をエッチングする。
In the
その後、チャンバ110内をパージした後、基板Sを第2の位置に上昇させ、加熱ユニット30におけるLEDアレイ31のLEDから光を照射し、基板Sを第2の温度、例えば200℃に加熱するともに、処理ガス供給系140からガス導入部220を介してチャンバ110内にプラズマガスとして例えばArガスを導入しつつ、マイクロ波放射機構210からチャンバ110内にマイクロ波を照射してチャンバ110内にマイクロ波プラズマを生成する。これにより、基板Sに存在するフォトレジストおよびエッチング残渣がアッシング除去される。
Thereafter, after purging the
アッシング終了後、マイクロ波の照射を停止し、基板Sを第1の位置である載置台10上に戻して冷却し、その後、ゲートバルブ112を開けて、図示しない搬送装置により冷却された基板を搬入出口111から搬出する。
After the ashing is finished, the microwave irradiation is stopped, the substrate S is returned to the mounting table 10 which is the first position and cooled, and then the
基板処理装置300においても、基板温調装置100により、ノンプラズマエッチングとアッシングの残渣除去の温度の切替を極めて短時間で行って、処理のスループットを高めることができる。また、基板温調装置100がチャンバ110内の底部に収まっており、チャンバ110の上部には基板温調装置100の構成部は存在しないので、チャンバ110の上部にマイクロ波放射機構210を設けることができ、効果的にアッシング処理を行うことができる。なお、マイクロ波放射機構210は1つであってもよく、また、プラズマ源としては、このようなマイクロ波放射機構210に限らず他のプラズマ源であってもよい。
Also in the
<他の適用>
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、第1の温度および第2の温度として25℃および200℃の例を示したが、これに限らず、種々の温度とすることができる。したがって、上記実施形態では、第1の温度に制御する場合に冷媒を用いたが、第1の温度が常温よりも高い場合は、冷媒の代わりに加熱媒体を用いることができる。つまり第1の温度に応じて適宜の温調媒体を用いることができる。
<Other applications>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. For example, in the said embodiment, although the example of 25 degreeC and 200 degreeC was shown as 1st temperature and 2nd temperature, not only this but various temperature can be set. Therefore, in the said embodiment, although the refrigerant | coolant was used when controlling to 1st temperature, when 1st temperature is higher than normal temperature, a heating medium can be used instead of a refrigerant | coolant. That is, an appropriate temperature control medium can be used according to the first temperature.
また、光透過窓やLEDアレイの数についても、特に限定されるものではなく、基板の大きさ等に応じて、適宜設定することができる。また、加熱ユニットの構成も上記実施形態に限らず、基板を加熱することができる波長の光を照射できるものであればよい。 Further, the number of light transmission windows and LED arrays is not particularly limited, and can be set as appropriate according to the size of the substrate. Further, the configuration of the heating unit is not limited to the above embodiment, and any unit that can irradiate light having a wavelength capable of heating the substrate may be used.
さらに、上記実施形態では、基板処理装置のチャンバの上部にシャワーヘッドを設けた例、およびプラズマ源を設けた例を示したが、これに限らず、処理に応じて、種々の部材をチャンバの上部に設けることができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which a shower head is provided in the upper part of the chamber of the substrate processing apparatus and an example in which a plasma source is provided have been shown. It can be provided on the top.
さらにまた、上記実施形態では、基板処理装置として相対的に低温の第1の温度でエッチングを行った後に、相対的に高温の第2の温度で残渣除去またはアッシングを行う処理を行うものを例示したが、これに限らず、基板に対して相対的に低温の第1の温度での第1の処理と相対的に高温の第2の温度での第2の処理とを行うものであればこれに限定されるものではなく、また、最初に第2の温度で第2の処理を行った後に、第1の温度で第1の処理を行うものであってもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the substrate processing apparatus performs an etching process at a relatively low first temperature and then performs a process of removing a residue or ashing at a relatively high second temperature. However, the present invention is not limited to this, as long as the first treatment at the relatively low first temperature and the second treatment at the relatively high second temperature are performed on the substrate. The present invention is not limited to this, and the first process may be performed at the first temperature after the second process is performed at the second temperature first.
さらにまた、上記実施形態では、基板を第1の温度に温調する際に、基板を載置台に載置する例を示したが、基板を載置台に近接させてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the substrate is placed on the mounting table when the temperature of the substrate is adjusted to the first temperature has been described. However, the substrate may be brought close to the mounting table.
10;載置台
11;上部プレート
12;下部プレート
20;基板昇降ユニット
21;支持ピン
23;駆動機構
30;加熱ユニット
31;LEDアレイ
32;冷却プレート
33;給電部
40;冷却ユニット
41;冷媒流路
44;冷媒循環機構
50;光透過窓
51;透孔
52;第1の光透過部材
53;第2の光透過部材
54;空間
60;支持部材
110;チャンバ
120;排気部
130;シャワーヘッド
140;処理ガス供給系
200,300;基板処理装置
210;マイクロ波放射機構
220;ガス導入部
S;基板
10; mounting table 11;
Claims (14)
内部に温調媒体流路が形成された、基板を載置する載置台と、
基板を、前記載置台上の第1の位置および前記載置台の上方へ離隔した第2の位置の間で昇降させる基板昇降機構と、
前記温調媒体流路に温調媒体を供給し、前記第1の位置において基板を前記第1の温度に温調する第1の温調ユニットと、
前記載置台側から基板に吸収可能な波長の光を射出し、その光で前記第2の位置にある基板を加熱して前記第2の温度に温調する第2の温調ユニットと、
前記載置台に設けられ、前記第2の温調ユニットから射出された光を透過する光透過窓と
を具備することを特徴とする基板温調装置。 A substrate temperature adjustment device capable of adjusting the temperature of a substrate to a relatively low temperature first temperature and a relatively high temperature second temperature in a chamber of the substrate processing apparatus,
A mounting table on which a substrate is mounted, in which a temperature control medium flow path is formed;
A substrate lifting mechanism that lifts and lowers the substrate between a first position on the mounting table and a second position spaced above the mounting table;
A first temperature control unit that supplies a temperature control medium to the temperature control medium flow path and controls the temperature of the substrate to the first temperature at the first position;
A second temperature control unit that emits light of a wavelength that can be absorbed by the substrate from the mounting table side, heats the substrate at the second position with the light, and controls the temperature to the second temperature;
A substrate temperature control apparatus comprising: a light transmission window provided on the mounting table and configured to transmit light emitted from the second temperature control unit.
基板を収容するチャンバと、
前記チャンバの底部に設けられた、請求項1から請求項10のいずれかに記載の基板温調装置と
を具備し、
前記基板温調装置は、前記第1の処理の際に基板を前記第1の温度に温調し、前記第2の処理の際に基板を前記第2の温度に温調することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus for performing a first process at a first temperature relatively low on a substrate and a second process at a second temperature relatively high,
A chamber for receiving a substrate;
The substrate temperature adjusting device according to any one of claims 1 to 10, provided at the bottom of the chamber,
The substrate temperature control device adjusts the temperature of the substrate to the first temperature during the first processing, and adjusts the temperature of the substrate to the second temperature during the second processing. Substrate processing apparatus.
前記チャンバ内を排気する排気部とをさらに具備することを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。 A processing gas supply system for supplying a processing gas to the chamber;
The substrate processing apparatus according to claim 11, further comprising an exhaust unit that exhausts the inside of the chamber.
Priority Applications (4)
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