JP4436098B2 - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、例えばプラズマを用いて基板を処理する半導体製造装置に係り、特にその基板処理室の構造に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that processes a substrate using, for example, plasma, and more particularly to the structure of the substrate processing chamber.
近年、各種半導体デバイスや液晶ディスプレイ、太陽電池等の製造工程においてプラズマを利用した処理が盛んに行われている。例えば、シリコン半導体上に形成した酸化シリコン膜のエッチングでは、ドライエッチングの手法の一つとして、プラズマ中で生成される活性種やイオンの作用を利用してエッチングをすることが行われている。また、半導体デバイスの高集積化に伴って配線も多層配線になり、配線と配線の間に絶縁膜(層間絶縁膜)を設けなければならない。プロセスを行う反応室の中に反応性ガスを導入し、熱を加えてガスを反応させ、基板表面に成膜する方法もあるが、この方法は、比較的に高い温度を必要とするのでデバイスに不具合も多く、最近は反応の活性化に必要なエネルギーはグロー放電を通じて生ずるプラズマによって与えられるプラズマCVD法が広く使われている。さらに、太陽電池などの成膜にもプラズマCVD法が使われている。 In recent years, processing using plasma has been actively performed in the manufacturing processes of various semiconductor devices, liquid crystal displays, solar cells, and the like. For example, in the etching of a silicon oxide film formed on a silicon semiconductor, etching is performed by utilizing the action of active species or ions generated in plasma as one of dry etching techniques. Further, as the integration of semiconductor devices becomes higher, the wiring also becomes multilayer wiring, and an insulating film (interlayer insulating film) must be provided between the wirings. There is also a method of introducing a reactive gas into the reaction chamber where the process is performed, applying heat to react the gas, and forming a film on the substrate surface. However, this method requires a relatively high temperature, so the device Recently, a plasma CVD method in which energy necessary for activation of reaction is given by plasma generated through glow discharge has been widely used. Furthermore, the plasma CVD method is also used for film formation of solar cells and the like.
従来のプラズマを用いて基板を処理する半導体製造装置としては、反応室のチャンバを形成する真空容器の外に筒状の電極を配置した変形マグネトロン高周波放電型のプラズマ処理装置が注目されている。 As a conventional semiconductor manufacturing apparatus for processing a substrate using plasma, a modified magnetron high-frequency discharge type plasma processing apparatus in which a cylindrical electrode is disposed outside a vacuum vessel forming a chamber of a reaction chamber has attracted attention.
このプラズマ処理装置は、変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用いたプラズマ処理炉であり、気密性を確保した処理室に半導体ウェハなどの基板を設置し、反応ガスを処理室に導入する。処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、磁界をかけてマグネトロン放電を起こしてプラズマを発生させ、このプラズマを用いて基板を処理するようになっている。 This plasma processing apparatus is a plasma processing furnace using a modified magnetron type plasma source, and a substrate such as a semiconductor wafer is installed in a processing chamber that ensures airtightness, and a reactive gas is supplied to the processing chamber. Introduce. Maintaining the processing chamber at a certain pressure, supplying high frequency power to the discharge electrode to form an electric field, applying a magnetic field to generate a magnetron discharge to generate plasma, and processing the substrate using this plasma It has become.
図7はこの従来のプラズマ処理装置の断面を示す。反応室のチャンバを形成する処理容器10は、金属製の下容器1と、絶縁材(ここではアルミナ)から成るドーム状の上容器2とから構成され、内部の部品交換や洗浄のため開閉できる構造となっている。通常、この開閉される上容器2の下部と下容器1との間には、シール部材としてOリングが介設され、これにより処理容器10が密閉されて内部が真空に保持可能とされ、処理容器10の内部にプラズマ処理領域である反応室(処理室)20が形成される。
FIG. 7 shows a cross section of this conventional plasma processing apparatus. The
上容器2は上部に反応ガスをシャワー状に供給するシャワー板3を備えており、この上容器2の上にOリングを介して、金属製の上蓋4が設置される。この上蓋4は電極としても使用でき、高周波が供給できるようになっている。2種類以上のガスを使用する場合は、上容器2のシャワー板3と上蓋4の間に形成されるガス分散室12でガスが混合できる。
The
処理容器10の外側壁には、マグネトロン放電用の高周波電界を形成して、処理容器10内に給気されるガスを放電させる、例えば円筒状の放電用電極15が設けられる。この放電用電極15は高周波電源に接続されており、電極に高周波が供給されるようになっている。
On the outer wall of the
同じく処理容器10の外側壁にはリング状に形成された上下一対の永久磁石16が設けられる。この永久磁石16は、円筒状放電用電極15を囲むようにリング状に配設される。一対の永久磁石16は、その径方向に着磁され、互いに逆向きに着磁されている。これにより、円筒状の放電用電極15の軸方向にほぼ平行な成分の磁界を有するような磁力線を、円筒状放電用電極15内面に沿って円筒軸方向に形成するようになっている。
Similarly, a pair of upper and lower
上記構成の装置により、チャンバ内真空状態で所定のガスを導入し円筒状の電極15に高周波を印加することで、ドーム状の上容器2内部にプラズマができる。下容器1内には基板載置台たるサセプタ5が配置され、この上にシリコンウェハなどの被処理基板6が設置される。上容器2内部に生成されたプラズマは拡散され、被処理基板6上においてほぼ均一なプラズマ密度となり、均一な処理が可能となる。
Plasma is generated inside the dome-shaped
このプラズマ処理炉では、シャワー板3に電界の集中しやすい金属の角部をもつガス吹出口があると、シャワー板3に向かう電界がシャワー板3に設けたガス吹出口の丸孔の角部に集中するため、プラズマ中のイオンが丸孔の角部に衝突し、角部がイオンによりスパッタされ、はじきだされた物質がパーティクルとしてウェハ上に降って来て、ウェハを金属汚染するという問題がある。そこで、シャワー板3を、金属ではなく、石英等の誘電体で構成して、ガス吹出口のスパッタを軽減することも考えられている(例えば、特許文献1参照)。
In this plasma processing furnace, if the
上記のように基板処理室たる反応室20は、金属製の下容器1、その上の絶縁材のドーム状上容器2、上容器2の上からガスを導入するためのシャワー板3、上容器2上の真空を保持するための上蓋4で真空を保つ構造になっている。
As described above, the
反応室20内には、シリコンウェハなどの被処理基板6を設置する載置部を有する基板載置台たるサセプタ5、基板搬送時に基板をサセプタ5から離間させるリフトピン(基板昇降ピン)8、これらのリフトピン8を下容器1に固定するためのブロック7が配置されている。サセプタ5はヒータ内蔵のものとなっており、基板を処理する場合400〜600℃程度の温度になっている。
In the
一方、基板をサセプタ5から離間させるリフトピン8は通常3本から成り、ブロック7を介して下容器1に固定されている。そして、サセプタ5は昇降可能に設けられており、その基板を載置する載置部には上記3本のリフトピン8を挿通させるための貫通孔5aが3箇所に設けられている。そして、基板搬送時にはサセプタ5が図示の如く下降せられ、これによりリフトピン8がサセプタ5と非接触な状態で貫通孔5aを突き抜けて、基板をサセプタ5上面から押し上げるという位置関係になっている。
ところで、同じ反応炉を、例えば直径200mmと直径300mmのウェハの間で切り換えて使用する場合がある。かかる場合、現状では、直径200mmウェハ用と直径300mmウェハ用のサセプタを交換しなければならず、リフトピン位置もそれぞれ別の位置に変更する必要がある。具体的には、直径200mmウェハ用サセプタでは134mmで3個円周等配置、直径300mmウェハ用サセプタでは280mm3個円周等配置とする。ブロック7は下容器1にネジで止められており、その止め穴に余裕があるため、リフトピンとサセプタが干渉しないように、リフトピン(ブロック共)の位置を調整する。
By the way, the same reactor may be used by switching between wafers having a diameter of 200 mm and a diameter of 300 mm, for example. In such a case, at present, the susceptors for the 200 mm diameter wafer and the 300 mm diameter wafer must be exchanged, and the lift pin positions need to be changed to different positions. Specifically, for a susceptor for a 200 mm diameter wafer, three circumferences are arranged at 134 mm, and for a susceptor for a 300 mm diameter wafer, three circumferences are arranged at 280 mm. Since the
ここで、リフトピン8を支持するブロック7は石英またはアルミナ製であり、リフトピン8の材料は石英またはアルミナである。また、サセプタ5の材料は、窒化アルミ又は石英である。
Here, the
しかしながら、下容器1はサセプタ5の輻射熱によって約80℃程度の温度になっているが、サセプタ5の熱膨張と下容器1の熱膨張の大きさが違うため、常温での組立て時に、サセプタリフトピン穴(貫通孔5a)の中央にリフトピン8が来るように調整しても、真空時にサセプタ5の温度を上げた場合、リフトピン8がサセプタ5に干渉してしまうという問題があった。
However, although the temperature of the
サセプタのリフトピン穴を大きくすることも考えられるが、リフトピン穴を大きくすると基板の温度が面内で不均一になり、成膜に影響してしまうので、リフトピン穴をむやみに大きくはできない。 Although it is conceivable to increase the lift pin hole of the susceptor, if the lift pin hole is enlarged, the temperature of the substrate becomes non-uniform in the surface and affects the film formation, and therefore the lift pin hole cannot be increased excessively.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、基板処理装置のリフトピンとサセプタの干渉を簡単に確認でき、装置組立が簡単に行える基板処理室(反応室)の構造を持った半導体製造装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to easily check interference between a lift pin and a susceptor of a substrate processing apparatus, and to form a semiconductor processing apparatus having a structure of a substrate processing chamber (reaction chamber) that can be easily assembled. Is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の半導体製造装置は、基板を処理する基板処理室と、該基板処理室には、基板を載置する載置部に貫通孔が設けられた基板載置台と、前記貫通孔に挿通される基板昇降ピンとを設け、少なくとも前記基板処理室上壁に透明部を配置し、前記貫通孔が処理室外側から見通せるようにした構成のものである。 In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes a substrate processing chamber for processing a substrate, and a substrate mounting table in which a through hole is provided in a mounting portion for mounting the substrate. And a substrate raising / lowering pin inserted into the through hole, and a transparent portion is disposed at least on the upper wall of the substrate processing chamber so that the through hole can be seen from the outside of the processing chamber.
本発明によれば、処理室を真空にしてサセプタを昇温させた実際の環境下において、リフトピンとサセプタを視認し、両者の干渉を容易に確認することができるので、リフトピンとサセプタの相互の正しい位置決めを、時間を費やすことなく容易に行うことができる。 According to the present invention, in an actual environment where the temperature of the susceptor is raised by evacuating the processing chamber, the lift pin and the susceptor can be visually confirmed and the interference between the two can be easily confirmed. Correct positioning can be easily performed without spending time.
以下に本発明の実施の形態を説明する。実施の形態の半導体製造装置を構成するプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源を用いて、ウェハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉(以下、MMT装置と称する)である。 Embodiments of the present invention will be described below. The plasma processing furnace constituting the semiconductor manufacturing apparatus according to the embodiment is a substrate processing furnace (hereinafter referred to as an MMT apparatus) that performs plasma processing on a substrate such as a wafer using a modified magnetron type plasma source capable of generating high-density plasma by an electric field and a magnetic field. Called).
[実施形態1]
本発明の実施形態1の概略構成を、図1に示す。このMMT装置は、上蓋4の代わりに、一時的な治具として上蓋12を設けた構造となっている。図2は前提となる本来のMMT装置の構造を示したものであり、上蓋4の構造を除き、基本的に図7の装置と同じ構成となっている。
[Embodiment 1]
A schematic configuration of
まず、前提となる本来のMMT装置を図2を用いて説明する。このMMT装置は、第1の容器と第2の容器とから構成された処理容器10を備える。第2の容器である下容器1と、該下容器1の上に被せられる第1の容器である上容器2とから内部に基板6を処理する処理室(反応室)20が形成されている。上容器2は窒化アルミニウムや酸化アルミニウム又は石英の誘電体でドーム型をして形成されており、下容器1はアルミニウムで形成されている。また後述するヒーター体型の基板保持手段であるサセプタ5を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
First, a basic MMT apparatus as a premise will be described with reference to FIG. The MMT apparatus includes a
上容器2の上部には、シャワーヘッド236が設けられる。シャワーヘッド236の上部にはガス導入用の導入口であるガス導入口234が設けられ、シャワーヘッドの下部には処理室20内へガスを吹き出す噴出孔であるガス吹出口239が設けられる。前記ガス導入口234は、ガスを供給する供給管であるガス供給管232により開閉弁であるバルブ243a、流量制御手段であるマスフローコントローラ241を介して反応ガス230のガスボンベ(図中省略)に繋がっている。
A
前記シャワーヘッド236は、バッファ室237と、開口238と、遮蔽プレート240と、ガス吹出口239とを備えている。バッファ室237は、処理室20の上部にガスが導入されるガス分散空間として設けられる。バッファ室237は、開口238を塞ぐキャップ状の上蓋4と、開口周辺部229と、開口238を覆う遮蔽プレート240とから構成される。バッファ室237内には、遮蔽プレート240が設けられるので、実質的にガス分散空間は、上蓋4と遮蔽プレート240との間に形成される空間となる。上蓋4は、誘電体で構成される上容器2とは別体のアルミニウムで構成され、プラズマ安定化のために接地電位とされる。開口238は、基板6の主面と対向する処理室20の天井に設けられ、バッファ室237と処理室20とを連通するように構成される。開口径は、基板6と略同径か、またはそれより大きくするとよい。なお、詳細は後述する。
The
上述したシャワーヘッド236から反応ガス230が処理室20に供給され、またサセプタ5の周囲から処理室20の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下容器1の側壁にガスを排気する排気口であるガス排気口235が設けられている。ガス排気口235はガスを排気する排気管であるガス排気管231により圧力調整器であるAPC(Automatic Pressure Controller)242、開閉弁であるバルブ243bを介して排気装置である真空ポンプ246に接続されている。
Exhaust gas is supplied to the
なお、上述したマスフローコントローラ241、バルブ243a、ガス供給管232、ガス導入口234、シャワーヘッド236からガス供給部251が構成される。ガス排気口235、ガス排気管231、APC242、バルブ243b、真空ポンプ246からガス排気部252が構成される。
The above-described
処理室20内にプラズマ生成領域224を形成するプラズマ生成手段280は、供給される反応ガスを励起させる放電手段と、電子をトラップする磁界形成手段とから構成される。放電手段は、筒状電極15、整合器272、高周波電源273から構成される。磁界形成手段は、筒状磁石16から構成される。筒状電極15は、断面が筒状であり、好適には円筒状の第1の電極で構成される。筒状電極15は処理室20の外周に設置されて処理室20内の筒状電極15近傍のプラズマ生成領域224を囲んでいる。筒状電極15にはインピーダンスの整合を行う整合器272を介して高周波電力を印加する高周波電源273が接続されている。上述した整合器272と高周波電源273とから筒状電極15に高周波電力を印加する高周波電力印加手段を構成する。
The plasma generation means 280 that forms the
また、筒状磁石16は、断面が筒状であり、好適には円筒状の筒状磁石16で構成される。筒状磁石16は、筒状の永久磁石で構成される。永久磁石の材質は、例えばネオジム系希土類コバルト磁石である。筒状磁石16は、筒状電極15の外表面の筒軸方向の上下端近傍2段に配置される。上下の筒状磁石16,16は、処理室20の半径方向に沿った両端(内周端と外周端)に磁極を持ち、上下の筒状磁石16,16の磁極の向きが逆向きに設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極15の内周面に沿って筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。また、筒状磁石16は2段設けているので、処理容器10内の中央まで磁力線を伸ばすことができ、基板6の中心部にプラズマを効率よく拡散することができる。
The
処理室20の底側中央には、基板である基板6を保持するための基板保持手段として、基板載置台たるサセプタ5が配置されている。サセプタ5は基板6を加熱できるようになっている。サセプタ5は、例えば窒化アルミニウムで構成され、内部に加熱手段としてのヒータ(図中省略)が一体的に埋め込まれている。ヒータは高周波電力が印加されて基板6を600℃程度にまで加熱できるようになっている。
In the center of the bottom side of the
また、サセプタ5の内部には、さらにインピーダンスを可変するための電極である第2の電極も装備されており、この第2の電極がインピーダンス可変機構274を介して接地されている。インピーダンス可変機構274は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ5を介して基板6の電位を制御できるようになっている。上述したサセプタ5の内部に装備された第2の電極、及びインピーダンス可変機構274も上述した放電手段に含まれる。
The
マグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により基板6を処理するための処理炉202は、少なくとも前記処理室20、サセプタ5、筒状電極15、筒状磁石16、シャワーヘッド236、及び排気口235から構成されており、処理室20で基板6をプラズマ処理することが可能となっている。
A
筒状電極15及び筒状磁石16の周囲には、この筒状電極15及び筒状磁石16で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置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遮蔽ボックス223が設けられている。
An electric field is formed around the
サセプタ5は、接地された下容器1と絶縁され、サセプタ5を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構268が設けられている。また基板載置台たるサセプタ5の基板載置部には貫通孔5aが設けられ、下容器1の底面には基板6を突上げるための基板突上手段であるリフトピン(基板昇降ピン)8が3箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構268によりサセプタ5が下降させられた時にはリフトピン8がサセプタ5と非接触な状態で貫通孔5aを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔5a及びリフトピン8が設けられる。
The
また、下容器1の側壁には仕切弁となるゲートバルブ244が設けられ、開いている時には図中省略の搬送手段により処理室20へ基板6が搬入、または搬出され、閉まっている時には処理室20を気密に閉じることができるようになっている。
In addition, a
また、制御手段であるコントローラ121は、高周波電源273の電力ON・OFF、整合器272、274の調整、バルブ243aの開閉、マスフローコントローラ241の流量、APC242の弁開度、バルブ243bの開閉、真空ポンプ246の起動・停止、サセプタ昇降機構268の昇降動作、ゲートバルブ244の開閉、サセプタに埋め込まれたヒータに高周波電力を印加する高周波電源(図示せず)への電力ON・OFFをそれぞれを制御している。
The
上記のような構成をしたプラズマ処理炉において、基板6表面、又は基板6上に形成された下地膜の表面に対して所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。
基板6は処理炉202を構成する処理室20の外部からウェハを搬送する図中省略の搬送手段によって処理室20に搬入され、サセプタ5上に搬送される。この搬送動作の詳細は、まずサセプタ5が下った状態になっており、リフトピン8の先端がサセプタ5の貫通孔5aを通過してサセプタ5表面よりも所定の高さ分だけ突き出された状態で、下容器1に設けられたゲートバルブ244が開き、図中省略の搬送手段によって基板6をリフトピンの先端に載置し、搬送手段は処理室20外へ退避すると、ゲートバルブ244が閉まり、サセプタ5がサセプタ昇降機構268により上昇すると、サセプタ5上面に基板6を載置することができ、更に基板6を処理する位置まで上昇する。
コントローラ121により、サセプタ5に埋め込まれたヒータは予め加熱されており、搬入された基板6を室温〜600℃の範囲内でウェハ処理温度に加熱する。真空ポンプ246、及びAPC242を用いて処理室20の圧力を1〜260Paの範囲内に維持する。
A method for performing a predetermined plasma process on the surface of the
The
The
この実施の形態での処理室での成膜条件は、SiN膜の成膜で例示すれば、次の通りである。
ウェハ温度300〜500℃、
ガス種A N2 500〜1000sccm、
処理圧力 10Pa〜260Pa、
印加高周波電力 0.1〜0.5kW、
チャンバ内壁温度 約80℃。
The film forming conditions in the processing chamber in this embodiment are as follows, for example, in the case of forming a SiN film.
Wafer temperature 300-500 ° C,
Gas type A N2 500-1000 sccm,
Processing
Applied high frequency power 0.1-0.5kW,
The chamber inner wall temperature is about 80 ° C.
筒状磁石16,216の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、基板6の上方空間に電荷がトラップされ、プラズマ生成領域224に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ5上の基板6の表面にプラズマ処理が施される。表面処理が終わった基板6は、図示略の搬送手段を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室20外へ搬送される。
Magnetron discharge is generated under the influence of the magnetic field of the
ところで、上述したMMT装置にとって、処理室にガスを供給するシャワーヘッド236はプラズマ処理するうえで重要であり、特に、本実施の形態では、このシャワーヘッド236を次のように構成している。シャワーヘッド236は、バッファ室237と、開口238と、開口238を覆う遮蔽プレート240と、ガス吹出口239とを備える。このうち遮蔽プレート240は図3に示すように上下面が平滑な円板状をしている。直径はバッファ室237内に嵌まるように、バッファ室237の内径よりもやや小さく形成する。遮蔽プレート240は、プラズマ雰囲気によるスパッタの影響をできるだけ受けないように、金属ではなく石英などの誘電体で形成する。円板状の遮蔽プレート240の外周の上下面に、貫通しない一対の切欠き301を設ける。上面の切欠き301は、遮蔽プレート240の上面に沿って径方向外方に流れて来たガスを溜めるようになっている。下面の切欠き301は、上面の切欠き301に溜まって、遮蔽プレート240の側面を通って流下して来たガスを開口238から処理室20内に吹き出すようになっている。一対の切欠き301は遮蔽プレート240の周方向に等間隔に複数設ける。切欠き形状は、図示例では略半円状をしているが、これに限定されない。ガス吹出口が形成されるガス流路が形成されれば、切欠きの形状は任意である。なお、切欠き301は、図示例では、上面と下面の両方に一対設けているが、下面だけに設けるようにしてもよい。また切欠き301は、上面と下面とで周方向の位置を相互にずらせて設けても良い。
By the way, for the MMT apparatus described above, the
このような遮蔽プレート240で開口238を覆うには、次のようにする。図4に示すように、処理室20の天井には、略ウェハ径と同径ないしウェハ径よりも大径の開口238が設けられる。開口周辺部229には、処理室の天井壁を削って処理室20側に凹んだ遮蔽プレート支持用段部302が形成されている。遮蔽プレート240を、上蓋4で塞がれる前の開口238に向かって落とし込み、切欠き301の形成されていない遮蔽プレート240の外周部分を遮蔽プレート支持用段部302の底面302bで支持させることで、開口238を遮蔽プレート240で覆っている。このとき遮蔽プレート240の下面の切欠き301の一部が遮蔽プレート支持用段部302からはみ出して、遮蔽プレート240と開口周辺部229との間にガスが流れる隙間ができるようにする。この隙間がガス吹出口239となる。ガス吹出口239の個数は遮蔽プレート下面の切欠き数と一致する。開口238を遮蔽プレート240で覆った後、上蓋4で開口238を塞ぐ。
In order to cover the
ガス吹出口239は、プラズマにさらされる開口238の開口面よりも奥まったバッファ室237内に配置されて、開口238の周辺に沿って複数個形成される。ガス吹出口239から遮蔽プレート240によって開口周辺部229へ流れるガスを処理室20内に噴出させる。ガス吹出口239を開口面よりも奥まった場所に形成するために、開口周辺部229を径方向内方へ突出させ必要があり、そのために開口周辺部229を、処理室20側に凹んだ遮蔽プレート支持用段部302として、径方向内方へ突出させるようにしている。
A plurality of
キャップ状をした上蓋4は、その内側壁233aを遮蔽プレート支持用段部302の内側壁302aと面一になるように位置合わせして、処理室20の天井に被せて、開口238を塞ぐ。これにより処理室20上に、キャップ状の上蓋4と遮蔽プレート240とで処理室20と仕切られたバッファ室237が形成される。処理室天井の開口238は遮蔽プレート240で覆われているので、バッファ室237に導入されるガスは、開口238の主な開口領域からは処理室20内へは供給されない。バッファ室237に導入されるガスは、ガス吹出口239が設けられた開口238の周辺領域からのみ供給される。
The cap-shaped
上記構成によれば、従来例のものと比べて、パーティクルの発生が少なく、ウェハ上にパーティクルが降る確率を低減できる。即ち、実施の形態では、開口238を覆う遮蔽プレート240が石英などの誘電体で構成されているうえ、切欠き301で形成されるガス吹出口239が開口238の周辺部のみに設けられて、遮蔽プレート240によってプラズマ生成領域224からガス吹出口239を通して接地された上蓋4が見通せないようになっている。この場合でも、プラズマ生成領域224で生成されたプラズマを構成するイオンは、遮蔽プレート240の外側に、遮蔽プレートと対面して配置される接地上蓋4に向かって移動する。しかし、プラズマ生成領域224からガス吹出口239を通して接地された上蓋4が見通せないので、ガス吹出口239へのイオン衝撃は抑制される。このとき、プラズマ生成領域224と接する遮蔽プレート240の下面がイオンによってスパッタされるとしても、遮蔽プレート240の下面は平滑面であるため、均一にスパッタされるだけである。したがって、遮蔽プレート240の全面に多数の角部をもつガス吹出口が存在する場合に比べて、遮蔽プレート240は全体でスパッタされにくくなり、それほど大量にはパーティクルは発生しない。またパーティクルは誘電体であるので、金属汚染源とはならない。
According to the said structure, compared with the thing of a prior art example, there are few generation | occurrence | production of a particle and it can reduce the probability that a particle will fall on a wafer. That is, in the embodiment, the shielding
また、遮蔽プレート240を誘電体で構成したので、遮蔽プレート240を金属で構成したものと比べて、筒状電極15から上方向に向かう電気力線Eの本数よりも、基板6の載置されるサセプタ5に向かう下方向の電気力線Eの本数を増加することができる。したがって、基板6上でのプラズマ生成効率が増加するため、プラズマ処理速度を向上できる。また、バッファ室内側から遮蔽プレート240で開口238を覆うようにしているので、遮蔽プレート240を開口に向かって落とし込むという簡単な作業によって、遮蔽プレート240をバッファ室237内に取り付けることができるので、遮蔽プレート240の取付けが容易になる。
Further, since the shielding
また、図3(b)に示すように、遮蔽プレート240の上面にも切欠き301を設けているので、遮蔽プレート240に沿って流れてきたガスを上面の切欠き301に溜めることができ、その上面の切欠きに対応する下面の切欠き301へとガスを乱れさせずスムーズに流すことができる。したがって、ウェハのプラズマ処理の面内均一性を向上できる。
Further, as shown in FIG. 3B, since the
図1に戻り、実施形態1について説明する。図1のMMT装置は、上蓋4の代わりに、一時的な治具として上蓋12を設けた構造となっている。この上蓋12には、内部のサセプタ5の貫通孔5aとリフトピンの位置関係を容易に視認し得るようにするため、透明部たる窓11をできるだけ大きな面積で設けてある。窓11は石英やサファイア等の透明な絶縁材から成り、蓋12はこの窓11を保持する部材として、ドーム状上容器2の上に設置される。
Returning to FIG. 1,
既に述べたように、反応炉を、例えば直径200mmと直径300mmのウェハの間で切り換えて使用する場合、現状では、サセプタ5を交換し、リフトピン8の位置もそれぞれ別の位置に変更しなければならない。そこで、一旦装置組立て時に、図1に示すような治具である窓11の付いた蓋12を載せ、反応室上部からリフトピン8が貫通孔5a中に存在してサセプタ5に干渉していないか確認するようにしたものである。
As already described, when the reactor is used by switching between wafers having a diameter of 200 mm and a diameter of 300 mm, for example, at present, the
通常の使用状態まで昇温させた後、この窓11を通してリフトピン8の位置を視認しながら、ブロック7をずらせて位置決めすることにより、極めて容易に正しく位置決めすることができる。
After the temperature is raised to the normal use state, the
[実施形態2]
図1では、反応炉を、直径200mmと直径300mmのウェハの間で切り換える場合、治具である窓11の付いた蓋12を載せ、処理室20の上部からリフトピン(基板昇降ピン)8が貫通孔5a中に存在してサセプタ5に干渉していないかを確認した。
しかし、リフトピン8の干渉確認は、治具をセットした後、チャンバ内を真空に引き、サセプタ5を昇温し確認する作業である。従って、治具を取り外すためには、再度サセプタ温度を降温し、処理室20内を大気開放する。そして、シャワー板3又は遮蔽プレート240と上蓋4を設置する、という作業が必要になる。この一連の作業は、セラミックヒータの昇温速度や降温速度が5〜10℃/min程度なので、多大な時間を費やしてしまう。よって、図1の装置では更なるスループット的な技術課題がある。
[Embodiment 2]
In FIG. 1, when the reactor is switched between wafers having a diameter of 200 mm and a diameter of 300 mm, a
However, the confirmation of the interference of the lift pins 8 is an operation for checking the temperature of the
図5〜図6に、この問題を解決した本発明の実施形態2を示す。このMMT装置の構成は、基本的には図3について説明したところと同じであるが、上蓋4の部分の構成について異なっている。
5 to 6 show a second embodiment of the present invention that solves this problem. The configuration of this MMT apparatus is basically the same as that described with reference to FIG. 3, but the configuration of the
すなわち、図2と同様に、上容器2の上部にシャワーヘッド236を有し、該シャワーヘッド236は、バッファ室237と、開口238と、遮蔽プレート240と、ガス吹出口239とを備えている。バッファ室237は、開口238を塞ぐキャップ状の上蓋4と、開口周辺部229と、開口238を覆う遮蔽プレート240とから構成される。
上蓋4は、誘電体で構成される上容器2とは別体のアルミニウムで構成され、プラズマ安定化のために接地電位とされる。開口238が、基板6の主面と対向する処理室20の天井に設けられ、バッファ室237と処理室20とを連通するように構成される点も、図2の装置と同じである。
That is, similarly to FIG. 2, a
The
しかし、図2の場合と異なり、図5の装置では、遮蔽プレート240が透明な石英板から成ると共に、上蓋4には、内部のサセプタ5の貫通孔5aとリフトピン8の位置関係を容易に視認し得るようにするため、透明部たる窓13が設けてある。
However, unlike the case of FIG. 2, in the apparatus of FIG. 5, the shielding
この窓13は石英やサファイア等の透明な絶縁材から成り、その下の遮蔽プレート240も透明な石英やサファイアでできている。図5の装置では、遮蔽プレート240は透明な石英板から成る。この石英板には、図3に示すように、ガス供給孔が周辺にしか存在しない。つまり、石英板の中央部分は単なる板状体であり、透き通っている。よって、窓13から、遮蔽プレート240(透明な石英板)を通して、リフトピン8を見ることができる。
The
図6は、この窓13の部分の拡大詳細図であり、アルミニウム製の上蓋4に窓孔(開口)を設け、これに断面T字状の透明部材14をはめ込み、その周囲を窓枠17で押さえ、窓枠17を上蓋4にネジ18で止めた構造になっている。ネジ18による締付方向にみて、窓部材たる透明部材14を、金属の上蓋4に強く接触させないようにするため、上蓋4の窓孔内の段差部と、透明部材14のT字断面の外周下面との間には、Oリング40及びテフロン(登録商標)41を設け、また窓枠17と透明部材14の上面外周縁との間にはテフロン(登録商標)42を設けている。
FIG. 6 is an enlarged detailed view of the
上記したように本発明の基板処理装置では、基板処理室の上部のシャワー板又は遮蔽プレートが透明な材質からできていて、その上の蓋に透明な材質からできた窓を備えているため、基板処理装置のリフトピンとサセプタの干渉を簡単に確認することができ、装置組立を簡単に行うことができる。 As described above, in the substrate processing apparatus of the present invention, the shower plate or the shielding plate at the upper part of the substrate processing chamber is made of a transparent material, and the upper cover is provided with a window made of a transparent material. The interference between the lift pins of the substrate processing apparatus and the susceptor can be easily confirmed, and the apparatus can be easily assembled.
リフトピン8は3本であり、従って、窓13はリフトピン8の真上近傍に設けるのが好ましい。例えば直径200mmと直径300mmウェハを切り換えて使用する場合には、これに合わせてリフトピン8の取付け位置を変えることとなるので、相互のピン位置の中間付近に窓13を設けておくと良い。
しかし上蓋4に最低限小さい窓13を1個以上設けておけば、窓13からリフトピン8の位置を視認できるという効果を得ることができる。
The number of lift pins 8 is three. Therefore, it is preferable that the
However, if at least one
1 下容器
2 上容器
4 上蓋
5 サセプタ
5a 貫通孔
6 基板
7 ブロック
8 リフトピン
10 処理容器
11 窓
12 上蓋
13 窓
14 透明部材
15 電極
16 磁石
17 窓枠
18 ネジ
20 反応室(処理室)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板処理室内に設けられ、前記基板を載置する載置部に貫通孔が設けられた基板載置台と、
前記貫通孔に挿通される基板昇降ピンと、
前記基板処理室の上部に設けられた開口を塞ぐアルミニウム製の上蓋と、
前記上蓋に設けられガス供給管が接続されるガス導入口と、
前記上蓋の内側に、バッファ室を形成すべく透明の遮蔽プレートを有し、前記ガス導入口から導入されるガスを前記遮蔽プレートで分散させて、前記開口の開口周辺部から前記基板処理室内に吹き出すシャワーヘッドと、
前記上蓋の少なくとも前記貫通孔の真上近傍位置に設けられる透明窓と
を備えた半導体製造装置。 A substrate processing chamber for processing the substrate;
A substrate mounting table provided in the substrate processing chamber and having a through hole in a mounting portion for mounting the substrate;
A substrate lifting pin inserted through the through hole ;
An upper lid made of aluminum that closes an opening provided in the upper portion of the substrate processing chamber;
A gas inlet provided in the upper lid and connected to a gas supply pipe;
A transparent shielding plate is formed inside the upper lid to form a buffer chamber, and a gas introduced from the gas introduction port is dispersed by the shielding plate, so that the opening peripheral portion of the opening enters the substrate processing chamber. A shower head that blows out,
A transparent window provided at a position near at least the through hole of the upper lid;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
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