JP2022021458A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】基板を公転させながら処理する装置において、基板載置面の周囲の構造をクリーニング可能な技術を提供する。【解決手段】基板を処理する処理室と、非基板載置面と複数の基板載置面とを備える基板載置プレートと、前記基板載置プレートを回転させる回転部と、前記基板載置面上のプラズマ密度よりも前記非基板載置面上のプラズマ密度が高くなるよう構成されたプラズマ生成部と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理室にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記基板載置プレートの下方に配されたヒータとを有する構成。【選択図】図１

Description

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。
スループットと処理品質とを同時に向上させることを目的として、基板を公転させながらガスを供給し、所望の基板処理を行う装置がある。そのような装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。
このような装置では、各基板は板状の基板載置プレートに設けられた基板載置面に支持されている。複数の基板載置面は円周状に設けられる。
基板を処理する際、基板載置プレートを回転させながら、基板載置プレートに向けてガスを供給している。供給されたガスは基板載置面上の基板に供給され、基板上に膜が形成される。
基板載置プレートに向けてガスを供給する際、基板だけでなく、その周囲の構造にもガスが供給される。周囲の構造とは、例えば基板載置プレートのうち、基板載置面の間の部分である。
ガスは周囲の構造にも供給されることから、基板同様膜が形成される。しかしながら、周囲の構造に形成された膜が剥がれてパーティクルとなり、基板上に付着することが考えられる。パーティクルは基板に形成された膜の品質を落とすことになるため、周囲の構造に堆積された膜がパーティクルとならないようにすることが望ましい。
そこで、本開示では基板を公転させながら処理する装置において、基板載置面の周囲の構造をクリーニング可能な技術を提供することを目的とする。
特開２０１６－４２５６１
本開示の一態様によれば、基板を処理する処理室と、非基板載置面と複数の基板載置面とを備える基板載置プレートと、前記基板載置プレートを回転させる回転部と、前記基板載置面上のプラズマ密度よりも前記非基板載置面上のプラズマ密度が高くなるよう構成されたプラズマ生成部と、前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理室にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記基板載置プレートの下方に配されたヒータとを有する構成が提供される。
係る技術によれば、基板載置面の周囲の構造をクリーニング可能な技術を提供できる。
第１の態様に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第１の態様に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第１の態様に係るガス供給部を説明する説明図である。 第１の態様に係る基板載置プレートとスロット板との関係を説明する説明図である。 第１の態様に係るガス供給構造を説明する説明図である。 第１の態様に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。 第１の態様に係る基板処理フローを説明する説明図である。 第２の態様に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第２の態様で係る基板載置プレートとスロット板との関係を説明する説明図である。 第２の態様に係る基板載置プレート、スロット板、移動板との関係を説明する説明図である。 第３の態様に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第３の態様に係る基板載置プレートとスロット板との関係を説明する説明図である。
（第１の態様）
第１の態様を、図面を参照しながら説明する。
本態様に係る基板処理装置の構成について、主に図１、図２、図３を用いて説明する。図１は本態様に係る基板処理装置２００を上方から見た図である。横断面概略図である。図２は本態様に係る基板処理装置２００の縦断面概略図であり、図１に示すチャンバのα－α’線断面図である。なお、α－α’線は、αからチャンバ３０２の中心を通ってα’に向かう線である。図３は基板支持機構を説明する説明図である。
基板処理装置２００の具体的構成を説明する。基板処理装置２００は、後述するコントローラ４００により制御される。
図１および図２に示されているように、基板処理装置２００は、主に円筒状の気密容器であるチャンバ３０２で構成される。チャンバ３０２内には、基板１００を処理する処理室３０１が構成されている。チャンバ３０２にはゲートバルブ３０５が接続されており、ゲートバルブ３０５を介して基板１００が搬入出される。
処理室３０１は、処理ガスを供給する処理領域３０６とパージガスを供給するパージ領域３０７を有する。ここでは処理領域３０６とパージ領域３０７は、円周状に交互に配される。例えば、第１処理領域３０６ａ、第１パージ領域３０７ａ、第２処理領域３０６ｂおよび第２パージ領域３０７ｂの順に配される。後述するように、第１処理領域３０６ａ内には第１ガスが供給され、第２処理領域３０６ｂ内には第２ガスが供給され、また第１パージ領域３０７ａおよび第２パージ領域３０７ｂには不活性ガスが供給される。これにより、それぞれの領域内に供給されるガスに応じて、基板１００に対して所定の処理が施される。
パージ領域３０７は、第１処理領域３０６ａと第２処理領域３０６ｂとを空間的に切り分ける領域である。パージ領域３０７の天井３０８は処理領域３０６の天井３０９よりも低くなるよう構成されている。第１パージ領域３０７ａには天井３０８ａが設けられ、第２パージ領域３０７ｂには天井３０８ｂが設けられる。各天井を低くすることで、パージ領域３０７の空間の圧力を高くする。この空間にパージガスを供給することで、隣り合う処理領域３０６を区画している。なお、パージガスは基板１００上の余分なガスを除去する役割も有する。
チャンバ３０２の中央には、チャンバ３０２の中心に回転軸を有し、回転自在に構成される基板載置プレート３１７が設けられている。基板載置プレート３１７は熱を透過する性質を有し、後述するヒータ３８０から放射される熱を透過させる。透過された熱は基板１００を加熱する。
基板載置プレート３１７は、チャンバ３０２内に、複数枚（例えば５枚）の基板１００を同一面上に、且つ回転方向に沿って同一円周状に配置可能なよう構成される。
基板載置プレート３１７の表面は、基板載置面３１１と非基板載置面３２５とで構成される。基板載置面３１１には基板１００が載置される。基板載置面３１７は、基板載置プレート３１７の中心から同心円状の位置に互いに等間隔（例えば７２°の間隔）で配置されている。なお、図１においては、説明の便宜上図示を省略している。
基板載置面３１１は、凹部３１２の底面に設けられる。それぞれの凹部３１２は、例えば基板載置プレート３１７の上面から見て円形状であり、側面から見て凹形状である。凹部３１２の直径は基板１００の直径よりもわずかに大きくなるように構成することが好ましい。凹部３１２内に基板１００を載置することで、基板１００を基板載置面３１１に載置できる。
基板載置プレート３１７の表面のうち、基板載置面３１１面以外の面を、非基板載置面３２５と呼ぶ。非基板載置面３２５は基板１００が載置されない面であり、例えば複数の凹部３１２の間の面や、凹部３１２から見てチャンバ３０２の中心側の面、凹部３１２から見てチャンバ３０２の外周側の領域を指す。
各凹部３１２には、ピン３２０が貫通する貫通孔３１７ａが複数設けられている。基板載置プレート３１７下方であってゲートバルブ３０５と向かい合う箇所には、図３に記載の基板保持機構３１６が設けられている。基板保持機構３１６は、基板１００の搬入・搬出時に、基板１００を突き上げて、基板１００の裏面を支持するピン３２０を複数有する。ピン３２０は延伸可能な構成であって、例えば基板保持機構３１６の本体に収納可能である。基板１００を移載する際には、ピン３２０が延伸され基板１００を保持する。その後、ピン３２０の先端が下方に移動することで、基板１００は凹部３１２に載置される。基板保持機構３１６は、基板載置時にピン３２０を孔３１７ａに挿入可能な構成であればよい。
基板載置プレート３１７はコア部３２１に固定される。コア部３２１は基板載置プレート３１７の中心に設けられ、基板載置プレート３１７を固定する役割を有する。コア部３２１の下方にはシャフト３２２が配される。シャフト３２２はコア部３２１を支持する。
シャフト３２２の下方は、容器３０２の底部に設けられた孔３２３を貫通し、チャンバ３０２外で気密可能なベローズ３０４で覆われている。また、シャフト３２２の下端には、回転部３１９が設けられる。なお、シャフト３２２を昇降させる機能も有する場合は、昇降回転部と呼んでもよい。回転部３１９はコントローラ４００の指示によって基板載置プレート３１７を回転可能に構成される。
基板載置プレート３１７の下方には、加熱部としてのヒータ３８０を内包するヒータユニット３８１が配される。ヒータ３８０は、基板載置プレート３１７に載置した各基板１００を加熱する。ヒータ３８０は、チャンバ３０２の形状に沿って円周状に配される
ヒータ３８０には、ヒータ制御部３８７が接続される。ヒータ３８０はコントローラ４００に電気的に接続され、コントローラ４００の指示によってヒータ３８０への電力供給を制御し、温度制御を行う。
基板載置プレート３１７の外周には排気構造３８６が配される。排気構造３８６は、排気溝３８８と排気バッファ空間３８９とを有する。排気溝３８８、排気バッファ空間３８９は、チャンバ３０２の形状に沿って円周状に構成される。
排気構造３８６の底には、排気孔３９２が設けられる。排気孔３９２は処理容器３０４内に供給されるガスを排気する。各ガスは排気溝３８８、排気バッファ空間３８９を介して排気孔３９２から排気される。
続いてプラズマ生成部３５０を説明する。プラズマ生成部３５０は、処理領域３０６ｂの上方領域のうち、ゲートバルブ３０５と向かい合う箇所に設けられる。
プラズマ生成部３５０を構成する容器３５１は、天井３０９上に設けられる。容器３５１と基板載置プレート３１７の間には、誘電体板３５２が設けられる。誘電体板３５２は、チャンバ３０２の上壁に孔を設け、その孔を塞ぐよう構成される。誘電体板３５２は、上壁の一部であるフランジ状の支持部３０９ａによって支持される。支持部３０２は円周状に構成される。
誘電体板３５２の上方にはスロット板３５６が設けられる。スロット板３５６には、後述する複数の放射孔３３９が設けられる。放射孔３３９は、後述する領域ごとに開孔面積の和が異なるよう構成される。各領域については後述する。
スロット板３５６の上面と容器３５１内の内壁との間には、空間３５５が設けられる。容器３５１には、導波管３５８が接続される。導波管３５８にはマイクロ波供給部３５７が接続され、マイクロ波供給部３５７から発生されたマイクロ波は導波管３５８を介して空間３５５に供給される。
チャンバ３０２には、誘電体板３５２の下方にガスを供給するよう、ノズル３４６が設けられる。クリーニングガスがノズル３４６から供給される。ノズル３４６の先端には、フランジ３０９ａの形状に沿って設けられた円周状の供給孔３４６ａが設けられる。
ノズル３４６ａを通過したクリーニングガスは、供給孔３４６ａから誘電体板３５２下方に向かって供給される。
続いて、プラズマ生成部３５０がゲートバルブ２０５と隣接する位置に配される理由を説明する。後述するように、ゲートバルブ３０５を介して基板１００が搬入される。その際、リフトピン３２０が昇降されるため、ゲートバルブ２０５に隣接する領域は、他の領域よりも天井を高くする必要がある。
ところで、プラズマ生成部３５０はクリーニングガスのプラズマを生成するが、後述するように、基板載置面３１１をエッチングしない程度のエネルギーが必要である。そこで、本態様においては、天井の高いゲートバルブに隣接した領域にプラズマ生成部を設けることで、誘電体板３５２と基板載置面３１１との距離を離間させ、プラズマによって基板載置面３１１をエッチングしない程度に失活させる。
続いて、図４を用いてスロット板３５６について説明する。図４は基板載置プレート３１７とスロット板３５６との関係を説明する説明図である。線３１７ｂは、後述する領域３５６ｃと領域３５６ｍとの間の境界線であり、それを円周状に延長したものである。線３１７ｃは、後述する領域３５６ｅと領域３５６ｍとの間の境界線であり、それを円周状に延長したものである。
３１８は基板載置プレート３１７上の領域を説明するものである。非基板載置面３２５のうち、線３１７ａから処理容器３０２の中心側の領域をセンター領域３１８ｃと呼び、線３１７ｃから処理容器３０２の外周側の領域をエッジ領域３１８ｅと呼ぶ。また、線３１７ｂと線３１７ｃとの間の領域をミドル領域３１８ｍと呼ぶ。
基板載置面３１１を基準として上記領域を考えると、次のように表現される。センター領域３１８ｃは基板載置面３１１から見て中心側の領域であり、エッジ領域３１８ｅは基板載置面３１１から基板載置プレートのエッジまでを含む領域である。また、ミドル領域は、センター領域３１８はセンター領域３１８ｃよりも外周側であって、エッジ領域３１８ｅよりも中心側といえる。
スロット板３５６は、チャンバ３０２の中心側から外周側にかけて、例えば３つの領域を有する。各領域は、図４に記載のように、チャンバ３０２の中心から領域３５６ｃ、領域３５６ｍ、領域３５６ｅが配される。領域３５６ｍの径方向の長さは、基板載置面３１１の直径と同等程度とする。
領域３５６ｃは、領域３５６ｍから見て、チャンバ３０２の中心側に配される。すなわち、領域３５６ｃは、水平方向において、基板載置面３１１の上方よりも中心側であり、領域３１８ｃ上の一部に配される。
領域３５６ｅは、領域３５６ｍから見て、チャンバ３０２の外周側に配される。すなわち、領域３５６ｅは、水平方向において、基板載置面３１１の上方よりも外周側であり、領域３１８ｅ上の一部に配される。
各領域３３６には、複数の放射孔３３９が配される。各領域における放射孔３３９の単位面積当たりの開孔面積は、領域３５６ｍ＜領域３５６ｃ、領域３５６ｍ＜領域３５６ｅとなるよう構成される。すなわち、放射孔３３９の単位面積当たりの開孔面積は、センター領域３５６ｃが前記ミドル領域よりも広くなるよう、またはエッジ領域３５６ｅがミドル領域よりも広くなるよう構成される。
マイクロ波供給部３５７から発生されたマイクロ波は導波管３５８、空間３５５、放射孔３３９を介して誘電体板３５２に供給され、更に誘電体板３５２下方に供給される。
マイクロ波供給と並行して、ノズル３４６から誘電体板３５２下方にクリーニングガスが供給される。クリーニングガスはマイクロ波によって活性化され、プラズマ状態とされる。
クリーニングガスのプラズマは、照射されるマイクロ波の量に比例することから、各領域においては、放射孔３３９の開孔面積に対応する。そのため、プラズマの量は領域３５６ｍ＜領域３５６ｃ、領域３５６ｍ＜領域３５６ｅとなる。
続いて図５を用いてガス供給部を説明する。
チャンバ３０２にはノズル３４１、ノズル３４２、ノズル３４４、ノズル３４５、ノズル３４６が設けられる。図１のＡは図５（ａ）のＡと接続される。すなわち、ノズル３４１は供給管２４１に接続される。図１のＢは図５（ｂ）のＢと接続される。すなわち、ノズル３４２は供給管２５１に接続される。図１のＣは図５（ｃ）のＣと接続される。すなわち、ノズル３４４、ノズル３４５はそれぞれ供給管２６１に接続される。図２のＤは図５（ｄ）のＤと接続される。すなわち、ノズル３４６は供給管２７１に接続される。
図５（ａ）はガス供給部の一部である第１ガス供給部２４０である。図５（ａ）を用いてその詳細を説明する。第１ガス供給管２４１からは第１ガスが主に供給される。
第１ガス供給管２４１には、上流方向から順に、第１ガス供給源２４２、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４３、及び開閉弁であるバルブ２４４が設けられている。
第１ガス供給管２４１から第１元素を含有するガス（以下、「第１ガス」）が、ＭＦＣ２４３、バルブ２４４、第１ガス供給管２４１を介してノズル３４１に供給される。
第１ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第１元素は、例えばシリコン（Sｉ）である。すなわち、第１ガスは、Sｉガス（Sｉ含有ガスとも呼ぶ）であり、Ｓｉを主成分としたガスである。具体的には、ジクロロシラン（ＤＣＳ、ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスが用いられる。
主に、第１ガス供給管２４１、ＭＦＣ２４３、バルブ２４４、ガス供給構造４１０により第１ガス供給部２４０が構成される。更には、第１ガス供給源２４２を第１ガス供給部２４０に含めて考えてもよい。
続いて図５（ｂ）を用いて、ガス供給部の一部である第２ガス供給部２５０を説明する。
第２ガス供給管２５１には、上流方向から順に、第２ガス供給源２５２、流量制御器であるＭＦＣ２５３、バルブ２５４が設けられる。
そして、第２ガス供給管２５１から、第１ガスと反応する反応ガスがシャワーヘッド２３０内に供給される。反応ガスは第２ガスとも呼ぶ。第２ガスは処理ガスの一つであり、例えば窒素を主成分とした窒素含有ガスである。窒素含有ガスとしては、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスが用いられる。
主に、第２ガス供給管２５１、ＭＦＣ２５３、バルブ２５４、ノズル３４２で第２ガス供給部２５０が構成される。なお、第２ガス供給部２５０は、反応ガスを供給する構成であるので、反応ガス供給部とも呼ぶ。更には、第２ガス供給源２５２を第２ガス供給部２５０に含めてもよい。
続いて図５（ｃ）を用いて、ガス供給部の一部であるパージガス供給部２６０を説明する。
パージガス供給管２６１には、上流方向から順に、パージガス供給源２６２、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２６３、バルブ２６４が設けられる。
そして、パージガス供給管２６１からは、パージガスがシャワーヘッド２３０内に供給される。パージガスは、第１ガスや第２ガスと反応しないガスであり、処理室３０１中の雰囲気をパージするパージガスの一つであり、例えば窒素（Ｎ２）ガスである。
主に、パージガス供給管２６１、ＭＦＣ２６３、バルブ２６４、ノズル３４４、ノズル３４５でパージガス供給部２６０が構成される。パージガス供給源２６２をパージガス供給部２６０に含めてもよい。
第一ガス供給部２４０、第二ガス供給部２５０をまとめて処理ガス供給部と呼ぶ。処理ガス供給部には、パージガス供給部２６０を含めてもよい。
続いて図５（ｄ）を用いて、ガス供給部の一部である第三ガス供給部２７０を説明する。第三ガス供給管２７１には、上流方向から順に、第三ガス供給源２７２、流量制御器であるＭＦＣ２７３、バルブ２７４が設けられる。
そして、第三ガス供給管２７１から、基板載置プレート２１７上に形成された膜を除去するためのクリーニングガスを供給する。クリーニングガスとしては、例えば三フッ化ガス（ＮＦ３）またはフッ素ガス（Ｆ２）を用いる。
主に、第三ガス供給管２７１、ＭＦＣ２７３、バルブ２７４、ノズル３４６で第三ガス供給部２７０が構成される。なお、第三ガス供給部２７０は、クリーニングガスを供給する構成であるので、クリーニングガス供給部とも呼ぶ。更には、第三ガス供給源２７２を第三ガス供給部２７０に含めてもよい。
次に排気部を説明する。
チャンバ３０２の下方には排気孔３９２が設けられる。排気口３９２は処理領域３０６毎に設けられる。第１処理領域３０６ａに対応して排気孔３９２ａが設けられ、第２処理領域３０６ｂに対応して排気孔３９２ｂが設けられる。
排気孔３９２ａと連通するよう、排気部３３４の一部である排気管３３４ａが設けられる。排気管３３４ａには、開閉弁としてのバルブ３３４ｄ、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ３３４ｃを介して、真空排気装置としての真空ポンプ３３４ｂが接続されており、処理室３０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
排気孔３９２ｂも同様に、排気口３９２ａと連通するよう、排気部３３４が接続される。排気管３３４ａ、バルブ３３４ｄ、ＡＰＣバルブ３３４ｃをまとめて排気部３３４と呼ぶ。なお、真空ポンプ３３４ｂを第１の排気部３３４に含めてもよい。
続いて図６を用いてコントローラ４００を説明する。
基板処理装置２００は、マイクロ波供給部、昇降回転部、バルブ、ＭＦＣ等、各部の動作を制御するコントローラ４００を有している。コントローラ４００は、演算部（ＣＰＵ）４０１、一時記憶部４０２、記憶部４０３、送受信部４０４を少なくとも有する。コントローラ４００は、送受信部４０４を介して基板処理装置２００の各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部４０３からプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ４００は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。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（ＵＳＢ Ｆｌａｓｈ Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）４１２を用意し、外部記憶装置４１２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により、本態様に係るコントローラ４００を構成できる。また、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４１２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用いても良いし、上位装置４２０から送受信部４１１を介して情報を受信し、外部記憶装置４１２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置４１３を用いて、コントローラ４００に指示をしても良い。
なお、記憶部４０２や外部記憶装置４１２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、記憶部４０２単体のみを含む場合、外部記憶装置４１２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（基板処理工程）
次に、図７を用い、基板処理工程について説明する。図７は、本態様に係る基板処理工程を示すフロー図である。以下の説明において、基板処理装置２００の構成各部の動作は、コントローラ４００により制御される。
ここでは、第１ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２ガスとしてアンモニアガスを用い、基板１００に薄膜として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成する例について説明する。
基板搬入・載置工程を説明する。図７においては図示を省略する。基板載置プレート３１７を回転させ、凹部３１２をゲートバルブ３０５と隣接する位置に移動さする。次に、リフトピン３２０を上昇させ、基板載置プレート３１７の貫通孔３１７ａに貫通させる。続いて、ゲートバルブ３０５を開いてチャンバ３０２と真空搬送室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いて基板１００をリフトピン３２０上に移載し、その後リフトピン３２０を下降させる。これにより、基板１００は基板載置面３１１上に支持される。
基板１００が基板載置面３１１上に載置されたら、基板１００が載置されていない基板載置面３１１がゲートバルブ３０５と向かい合うよう、基板載置プレート３１７を回転させる。その後、同様に基板載置面３１１に基板を載置する。すべての基板載置面３１１に基板１００が載置されるまで繰り返す。
基板１００を基板載置プレート３１７に載置する際は、予めヒータ３８０に電力を供給し、基板１００の表面が所定の温度となるよう制御する。基板１００の温度は、例えば４００℃以上であって５００℃以下である。ヒータ３８０から放射された熱は、基板載置プレート３１７を介して基板１００の裏面に照射される。ヒータ３８０は、少なくとも基板搬入・載置工程から後述する基板搬出工程が終了するまでの間は、常に通電させた状態とする。
基板載置プレート回転開始工程Ｓ１１０を説明する。基板１００が各凹部３１２に載置されたら、回転部３２４は基板載置プレート３１７をＲ方向に回転させる。基板載置プレート３１７を回転させることにより、基板１００は、第１処理領域３０６ａ、第１パージ領域３０７ａ、第２処理領域３０６ｂ、第２パージ領域３０７ｂの順に移動する。
ガス供給開始工程Ｓ１２０を説明する。基板１００を加熱して所望とする温度に達し、基板載置プレート３１７が所望とする回転速度に到達したら、バルブ２４４を開けて第１処理領域３０６ａ内にシリコン含有ガスの供給を開始する。それと併行して、バルブ２５４を開けて第２処理領域３０６ｂ内にＮＨ３ガスを供給する。
このとき、シリコン含有ガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２４３を調整する。なお、シリコン含有ガスの供給流量は、例えば５０ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下である。
また、ＮＨ３ガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２５３を調整する。なお、ＮＨ３ガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。
なお、基板搬入・載置工程後、継続して、第１の排気部３３により処理室３０１内が排気されるとともに、不活性ガス供給部２６０から第１パージ領域３０７ａ内および第２パージ領域３０７ｂ内にパージガスとしてのＮ２ガスが供給されている。
成膜工程Ｓ１３０を説明する。成膜工程Ｓ１３０では、各基板１００は、第１処理領域３０６ａにてシリコン含有層が形成され、更に回転後の第２処理領域３０６ｂにて、シリコン含有層とＮＨ３ガスとが反応し、基板１００上にシリコン含有膜を形成する。所望の膜厚となるよう、基板載置プレート３１７を所定回数回転させる。このとき、非基板載置面３２５にもガスが供給されるため、非基板載置面３２５上にも膜が形成される。
ガス供給停止工程Ｓ１４０を説明する。所定回数回転させた後、バルブ２４４，バルブ２５４を閉じ、第１処理領域３０６ａへのシリコン含有ガスの供給、第２処理領域３０６ｂへのＮＨ３ガスの供給を停止する。
基板載置プレート回転停止工程Ｓ１５０を説明する。ガス供給停止工程Ｓ１４０の後、基板載置プレート３１７の回転を停止する。
基板搬出工程を説明する。図７では図示を省略している。
ゲートバルブ３０５と隣接する位置に搬出したい基板１００を移動するよう基板載置プレートを回転させる。その後、基板搬入時と逆の方法で基板を搬出する。これらの動作を繰り返し、すべての基板１００を搬出する。
続いてクリーニング工程を説明する。クリーニング工程は、基板処理工程のうちの一工程である。クリーニング工程は、基板１００が基板処理装置２００に存在しない状態で行われる。故に、基板載置面３１１上には基板１００が載置されていない。
成膜工程Ｓ１３０にて非基板載置面３２５表面に形成された膜が剥がれてパーティクルになると、基板１００に悪影響を及ぼす場合がある。例えば、基板１００に剥がれた膜が付着した場合、基板１００に形成されたデバイスの抵抗値が変化する等、品質が低下する。
そこで、本工程では非基板載置面３２５表面をクリーニングし、非基板載置面３２５表面上に形成された膜の膜剥がれを抑制することが考えられる。クリーニング処理では、後述するようにプラズマ状態のクリーニングガスによってクリーニングされる。
ここで比較例を説明する。比較例は、クリーニング処理する際、非基板載置面３２５と基板載置面３１１をクリーニングする例である。前述のようにクリーニング処理は基板１００が無い状態、すなわち基板載置面３１１がむき出しになった状態で行われる。したがって、プラズマ状態のクリーニングガスは基板載置面３１１に照射されてしまう。
プラズマ状態のクリーニングガスは基板載置面３１１をエッチングしてしまうが、その場合ヒータ３８０から放射された熱の屈折率が変化してしまうことが考えられる。屈折率が変化すると、基板１００の裏面全体に放射される熱が、エッチング前に比べて変化してしまう。例えば、屈折率が異なる箇所は、エッチング前に比べて熱を透過しにくくなったり、反射してしまったりする等の異常が発生し、そうなると基板１００を均一に加熱器できなくなってしまう。
そこで本態様では、基板載置面３１１のエッチングを抑制しつつ、非基板載置面をクリーニングする。以下に具体的な方法を説明する。
基板１００が基板処理室２００から搬出されたら、ゲートバルブ３０５を閉じる。その後、マイクロ波供給部３５７がマイクロ波を発生させる。それと並行して、ノズル３４６から誘電体板３５２下方にクリーニングガスを供給する。供給されたクリーニングガスは誘電体板３５２下方に生成される。クリーニングガスはプラズマ状態になる。
領域３５６ｍの開孔面積＜領域３５６ｃの開孔面積であることから、それぞれの領域のプラズマ密度に関しては領域３５６ｃが領域３５６ｍよりも高くなるよう生成される。また、領域３５６ｍの開孔面積＜領域３５６ｅの開孔面積であることから、それぞれの領域のプラズマ密度に関しては領域３５６ｅが領域３５６ｍよりも高くなるよう生成される。
続いて、このような密度の関係でプラズマを生成する理由を説明する。前述のように、成膜工程Ｓ１３０の間、基板１００は基板載置面３１１上に載置されている。そのため、基板載置面３１１はガスに晒されにくく、したがって膜は形成されにくい。
一方、非基板載置面３２５はガスに晒されるため、膜が形成される。すなわち、形成される膜は、基板載置面３１１よりも非基板載置面３２５のほうが厚くなる。
このような状態で、領域３５６ｃ、３５６ｍ、３５６ｅにおいて同密度のプラズマを生成した場合、次の問題がある。一つは、プラズマが基板載置面３１１をエッチングしてしまう点である。例えば、非基板載置面３２５の内、処理チャンバ２０２の中心側の膜を早期に除去するために強いプラズマを用いた場合、領域３５６ｍの下方を通過する基板載置面３１１も強いプラズマに晒される。そのため、強いプラズマによって基板載置面３１１がエッチングされる恐れがある。エッチングされた場合、基板載置面３１１における熱の透過率が変化し、均一に加熱できない。
もう一つは、基板載置面３５５がエッチングしない程度の強さのプラズマとした場合、非基板載置面３２５の中心側と外周側の膜を除去するのに時間がかかり、長時間のダウンタイムが要求される点である。
このような問題があることから、領域３１８ｍ上では、他の領域に比べてプラズマ密度を低くする。それを実現すべく、領域３５６ｍの開孔面積＜領域３５６ｃの開孔面積とした。また、領域３５６ｍの開孔面積＜領域３５６ｅの開孔面積とした。
これにより、基板載置面３１１をエッチングすることなく、短時間で非基板載置面３２５の表面をクリーニングできる。
プラズマが生成されたら、基板載置プレート３１７の回転を開始する。基板載置面３１１が領域３５６ｍ下方を通過する間は回転を継続する。回転する間、領域３５６ｃ、領域３５６ｅ下方の非基板載置面３２５上の膜がクリーニングされる。基板載置面３１１上にクリーニングガスのプラズマが晒されるものの、基板載置プレート３１７が回転しているため、基板載置面３１１上にプラズマが滞留することがない。
また、基板載置面３１１が領域３５６ｍ下方に無い場合、すなわち基板載置面３１１の間の非基板載置面３２５が領域３５６ｍ下方に存在する場合は、回転を停止する。回転を停止することで、基板載置面３１１の間の非基板載置面３２５上をクリーニングする。ここでは、クリーニングガスが非基板載置面３２５上に滞留するため、非基板載置面３２５上の膜がクリーニングされる。
以上のように、基板載置プレート３１７の回転と停止を繰り返すことで、基板載置面３１１をエッチングすることなく、非基板載置面３２５全体をクリーニングできる。したがって、基板１００を均一に加熱できる。
（第２の態様）
続いて、図８から図１０を用いて第２の態様を説明する。図８は図２に相当する図であり、基板処理装置２００を側方から見た図である。図９は、基板載置プレート３１７とスロット板３６１との関係を説明する図である。図１０は基板載置プレート３１７、スロット板３６１、移動板３６２との関係を説明する図である。
第２の態様は、第１の態様と比べて誘電体板３６０、スロット板３６１の形態が異なると共に、スロット板３６１上に、開孔３９１の単位面積当たりの開孔面積を領域ごとに調整可能な移動板３６２が設けられる点が主に異なる。更に、クリーニング工程における具体的な処理が異なる。他は同様の構成である。以下に、相違点を中心に説明する。
誘電体板３６０上にはスロット板３６１が設けられる。図９に記載のように、スロット板３６１は長方形であり、処理容器３０２の中心から外周にかけて配される。スロット板３６１には放射孔３３９が均等に設けられている。誘電体３６０はスロット板３６１と同様に長方形である。上方から見て誘電体３６０とスロット板３６１とは重なるよう構成される。
スロット板３６１上には移動板３６２が配される。移動板３６２は長方形であり、処理容器の中心から外周にかけて稼働可能に構成されている。容器３５１の隣には、移動板３６２が収容される収容容器としての容器３６３が設けられる。容器３６３には空間３６４が設けられ、移動板３６２は図示しない移動機構により容器３６３と容器３５１との間、具体的にはスロット板３６１上の空間との間を往復移動するよう構成される。
図１０に記載のように、移動板３６２は処理容器３０２の中心側である第一部位３６２ａと、それよりも外周側にある第二部位３６２ｂとを有する。第二部位３６２ｂの処理容器３０２の径方向の長さは、基板載置面３１１の径と同等の長さである。第一部位３６２ａのうち、処理容器３０２の径方向の長さは、領域３１８ｃをカバーできる長さである。
第一部位３６２ａは、中央に孔が形成された枠であり、スロット板３６１と移動板３６２とが重なった際には、空間３５５から見て放射孔３３９を露出するよう構成される。第二部位３６２ｂは例えば孔の無い板であり、スロット板３６１と移動板３６２とが重なった際には、空間３５５から見て放射孔３３９を塞ぐよう構成される。
第一部位３６２ａは放射孔３３９を露出させることから、露出部とも呼ぶ。また、孔を有していることから、有孔部とも呼ぶ。第二部位３６２ｂは放射孔３３９を塞ぐことから、塞部とも呼ぶ。また、第二部位は孔を有しないため、無孔部とも呼ぶ。
続いて、本態様におけるクリーニング工程を説明する。第一の態様と同様、クリーニング工程を行う際には、クリーニングガスのプラズマを生成する。それと並行して、基板載置プレート３１７の回転を開始する。
その際、基板載置面３１１がプラズマ生成部３５０の下方を通過する際は、移動板３６２はスロット板３６１上に配される。具体的には、基板載置面３１１上の放射孔３３９を塞ぐよう第二部位３６２ｂが移動する。このとき、第一部位３６２ａも移動するが、第一部位３６２ａには孔が設けられているため、領域３１８ｃ上の放射孔３３９は塞がれることがない。このように移動板３６２を移動することで、図１０のように、領域３１８ｍの放射孔３３９がふさがれると共に、領域３１８ｃ、領域３１８ｅの放射孔３３９が解放される。したがって、基板載置面３１１上にはプラズマが生成されず、非基板載置面３２５上の領域３１８ｃ、領域３１８ｅではプラズマが生成される。このようにして領域３１８ｃ、領域３１８ｅをクリーニングする。
また、非基板載置面３２５のうち、隣接する基板載置面３１１の間の領域をクリーニングする際は、隣接する基板載置面３１１の間の領域が、プラズマ生成部３５０の下方を通過する間、移動板３６２を容器３６３に退避させる。退避させることで、領域３１８ｃ、領域３１８ｍ、領域３１８ｅそれぞれで放射孔が解放される。したがって、非基板載置面３２５のうち、領域３１８ｃ、領域３１８ｅと、隣接する基板載置面３１１の間の領域にプラズマを供給することができる。このようにして、中央領域と外周領域と基板載置面の間の領域とをクリーニングする。
以上のように、基板載置面３１１の移動に合わせて移動板３６２を移動させることで、基板載置面３１１をエッチングすることなく、非基板載置面３２５全体をクリーニングできる。したがって、基板１００を均一に加熱できる。
本態様においては、移動板３６２を処理室３０１の中心側から外周側にかけて稼働するようにしたが、それに限るものではなく、基板載置面３１１上の放射孔を塞ぐ構造であればよい。例えば、移動板３６２を処理室３０１の外周側から中心側にかけて稼働させてもよい。その場合、第一部位３６２ａは処理室３０１の外周側に設けられる。更には、容器３６１が容器３５１の外周側に設けられる。
（第３の態様）
続いて、図１１と図１２とを用いて第３の態様を説明する。図１１は図２に相当する図であり、基板処理装置２００を側方から見た図である。図１２は、基板載置プレート３１７とスロット板３６１との関係を説明する図である。
第３の態様は、第１の態様と比べてスロット板３７１の形状が異なる。以下に、相違点を中心に説明する。
スロット板３７１は、チャンバ３０２の中心側から外周側にかけて設けられる。領域３２５ｂでは、基板載置面３１１と同様の大きさの第一領域３７１ａが形成される。スロット板３７１のうち、領域３７１ｂ以外の第二領域３７１ｂには放射孔３３９が設けられている。領域３７１ａには放射孔３３９は設けられていない。
第一領域３７１ａは孔を有していないので、無孔部とも呼ぶ。第二領域３７１ｂは孔を有していることから、有孔部とも呼ぶ。
続いて、本態様におけるクリーニング工程を説明する。プラズマが生成されたら、基板載置プレート３１７の回転を開始する。基板載置面３１１が領域３７１ａの下方に移動したら、回転を停止する。
回転を停止した状態では、基板載置面３１１が領域３７１ａの下方に配され、非基板載置面３２５の一部が領域３７１ｂの下方に配される。基板載置面３１１にプラズマが晒されず、その外側の非基板載置面３２５にプラズマが晒される。したがって、基板載置面３１１をエッチングせずに、非基板載置面３２５のクリーニングが可能となる。
所定時間経過したら基板載置プレート３１７を回転させる。回転は、隣接する基板載置面３１１が領域３７１ｂの下方に配されるまで継続される。その間、基板載置面３１１間の非基板載置面３２５はプラズマ状態のクリーニングガスに晒され、クリーニングされる。なお、ここでは回転することを記載したが、隣接する基板載置面３１１間の領域がプラズマ生成部３５０の下方に配された状態であればよく、例えば停止した状態であってもよい。
以上のように、基板載置面３１１の移動に合わせてプラズマ処理することで、基板載置面３１１をエッチングすることなく、非基板載置面３２５全体をクリーニングできる。
（他の態様）
以上、本開示の第１の態様から第３の態様を具体的に説明したが、本開示が上述の各態様に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
１００ 基板
２００ 基板処理装置
２４０ 第一ガス供給部
２５０ 第二ガス供給部
２７０ 第三ガス供給部
３０１ 処理室
３０２ チャンバ
３１７ 基板載置プレート
３２４ 回転部
３３４ ガス排気部
３５０ プラズマ生成部
３８０ ヒータ
チャンバ３０２の中央には、チャンバ３０２の中心に回転軸を有し、回転自在に構成される基板載置プレート３１７が設けられている。基板載置プレート３１７は、熱を透過する性質を有し、例えば石英で構成され、後述するヒータ３８０から放射される熱を透過させる。透過された熱は基板１００を加熱する。



Claims (7)

  1. 基板を処理する処理室と、
    非基板載置面と複数の基板載置面とを備える基板載置プレートと、
    前記基板載置プレートを回転させる回転部と、
    前記基板載置面上のプラズマ密度よりも前記非基板載置面上のプラズマ密度が高くなるよう構成されたプラズマ生成部と、
    前記処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
    前記処理室にクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
    前記基板載置プレートの下方に配されたヒータと
    を有する基板処理装置。
  2. 前記処理室は、前記基板載置面よりも中心側の領域であるセンター領域と、前記センター領域よりも外周側であって、前記基板載置面を含むミドル領域と、前記基板載置面から前記基板載置プレートのエッジまでを含むエッジ領域とを有し、
    前記プラズマ生成部は、前記センター領域のプラズマ密度が前記ミドル領域のプラズマ密度よりも高くなるよう、または前記エッジ領域のプラズマ密度が前記ミドル領域のプラズマ密度よりも高くなるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記処理室は、前記基板載置面よりも中心側の領域であるセンター領域と、前記センター領域よりも外周側であって、前記基板載置面を含むミドル領域と、前記基板載置面から前記基板載置プレートのエッジまでを含むエッジ領域とを有し、
    前記プラズマ生成部は、誘電体板と、前記誘電体板上に設けられ複数の放射孔を有するスロット板と、マイクロ波供給部とを有し、
    前記放射孔の単位面積当たりの開孔面積は、前記センター領域が前記ミドル領域よりも広くなるよう、または前記エッジ領域が前記ミドル領域よりも広くなるよう構成される請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記処理室は、前記基板載置面よりも中心側の領域であるセンター領域と、前記センター領域よりも外周側であって、前記基板載置面を含むミドル領域と、前記基板載置面から前記基板載置プレートのエッジまでを含むエッジ領域とを有し、
    前記プラズマ生成部は、誘電体板と、前記誘電体板上に設けられ、複数の放射孔を有するスロット板と、マイクロ波供給部と、
    前記プラズマ生成部に隣接した容器と、
    前記容器内と前記スロット板上の間を移動可能であって、クリーニング処理時には前記センター領域もしくは前記エッジ領域上に配され、前記センター領域もしくは前記エッジ領域の前記放射孔を塞ぐ第一部位と、前記クリーニング処理時には前記ミドル領域上に配され、前記ミドル領域上の放射孔を露出させる第二部位とを有する移動板とを有する請求項１に記載の基板処理装置。
  5. 前記処理室は、前記基板載置面よりも中心側の領域であるセンター領域と、前記センター領域よりも外周側であって、前記基板載置面を含むミドル領域と、前記基板載置面から前記基板載置プレートのエッジまでを含むエッジ領域とを有し、
    前記プラズマ生成部は、誘電体板と、前記誘電体板上に設けられ、複数の放射孔を有するスロット板と、マイクロ波供給部と、を有し
    前記スロット板のうち、前記ミドル領域には前記基板載置面に対応した無孔部が設けられ、前記センター領域および前記エッジ領域には放射孔を有する有孔部が設けられる請求項１に記載の基板処理装置。
  6. 非基板載置面と複数の基板載置面とを備えた基板載置プレートを有する処理室に基板を搬入する工程と、
    前記基板載置面に基板を載置する工程と、
    回転部が前記基板載置プレートを回転させ、処理ガス供給部から処理ガスを供給し、ヒータが前記基板載置プレートの下方から前記基板を加熱して基板を処理する工程と、
    前記基板を搬出する工程と、
    前記処理室に基板が無い状態でクリーニングガスを供給すると共に、プラズマ生成部が前記基板載置面上のプラズマ密度よりも前記非基板載置面上のプラズマ密度が高くなるよう前記クリーニングガスのプラズマを生成する工程と
    を有する半導体装置の製造方法。
  7. 非基板載置面と複数の基板載置面とを備えた基板載置プレートを有する処理室に基板を搬入する手順と、
    前記基板載置面に基板を載置する手順と、
    回転部が前記基板載置プレートを回転させ、処理ガス供給部から処理ガスを供給し、ヒータが前記基板載置プレートの下方から前記基板を加熱して基板を処理する手順と、
    前記基板を搬出する手順と、
    前記処理室に基板が無い状態でクリーニングガスを供給すると共に、プラズマ生成部が前記基板載置面上のプラズマ密度よりも前記非基板載置面上のプラズマ密度が高くなるよう前記クリーニングガスのプラズマを生成する手順と
    をコンピュータによって半導体製造装置に実行させるプログラム。


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