JP4948088B2 - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は半導体製造装置、特に複数の基板を同時にプラズマ処理する半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a semiconductor manufacturing apparatus that performs plasma processing on a plurality of substrates simultaneously.
従来、複数の基板、例えばシリコンウェハを保持したボートを処理室に搬入して、複数のウェハに対して同時にプラズマ処理をする半導体製造装置としてのバッチ式プラズマ処理装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a batch type plasma processing apparatus is known as a semiconductor manufacturing apparatus that carries a plurality of substrates, for example, a boat holding silicon wafers into a processing chamber and performs plasma processing on the plurality of wafers simultaneously (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されたバッチ式プラズマ処理装置を構成する熱処理炉の一例を図6及び図7に示す。図7は図6のX−X面断面図である。図6及び図7に示すように、従来例の熱処理炉は、プロセスチューブ7の内壁面に沿うように一対の電極保護管8が垂直に設けられている。電極保護管8は、下方でプロセスチューブ7の外側へ向けて屈曲してプロセスチューブ7を貫通し、両方の電極保護管8には一対の電極9がプロセスチューブ7の下方から挿入されている。
また、プロセスチューブ7の内周には、プラズマ室10を形成する樋形状の隔壁11が両方の電極保護管8を気密に取り囲むように設置されている。隔壁11には、複数の吹出口である貫通孔12が、プロセスチューブ7内の上下に積載されているウェハ6の間に向くように配列されている。
An example of a heat treatment furnace constituting the batch type plasma processing apparatus described in Patent Document 1 is shown in FIGS. FIG. 7 is a sectional view taken along the line XX of FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, in the heat treatment furnace of the conventional example, a pair of electrode protection tubes 8 are provided vertically along the inner wall surface of the process tube 7. The electrode protection tube 8 is bent downward toward the outside of the process tube 7 and penetrates the process tube 7, and a pair of electrodes 9 are inserted into both the electrode protection tubes 8 from below the process tube 7.
Further, on the inner periphery of the process tube 7, a bowl-shaped partition wall 11 that forms the plasma chamber 10 is installed so as to airtightly surround both electrode protection tubes 8. In the partition wall 11, through holes 12 as a plurality of air outlets are arranged so as to face between the wafers 6 stacked vertically in the process tube 7.
このような従来の熱処理炉では、処理ガス(プロセスガス)をプラズマ室10に供給し、プラズマ室10を所定の圧力に維持した後に、高周波電源13によって高周波電力が一対の電極9の間に供給される。これにより、プラズマ14がプラズマ室10に形成され、処理ガスは活性化され、活性種(ラジカル)15が生成される。電気的に中性の活性種15は、隔壁11に形成された貫通孔12から吹き出して処理室16aに供給されることにより、ボート3に保持された各ウェハ6に接触する。ウェハ6に接触した活性種15は、ウェハ6の表面に成膜等のウェハ処理を行う。 In such a conventional heat treatment furnace, a processing gas (process gas) is supplied to the plasma chamber 10, and after maintaining the plasma chamber 10 at a predetermined pressure, high-frequency power is supplied between the pair of electrodes 9 by the high-frequency power source 13. Is done. Thereby, plasma 14 is formed in the plasma chamber 10, the processing gas is activated, and active species (radicals) 15 are generated. The electrically neutral active species 15 are blown out from the through holes 12 formed in the partition wall 11 and supplied to the processing chamber 16 a, thereby contacting the wafers 6 held in the boat 3. The active species 15 in contact with the wafer 6 performs wafer processing such as film formation on the surface of the wafer 6.
しかし、上述した一対の電極9からなるプラズマ源を用いた従来の熱処理炉では、ウェハ6の周辺部でプラズマを生成させるため、ウェハ6面内で均一性の高いプラズマ密度を確保することが困難である。また、プラズマ室10からウェハ6までの距離が遠いため、プロセスガス種によっては、折角発生した活性種が供給途中で消失して失活してしまう場合があり、このために活性種濃度が低下してウェハ処理効率が良くないという問題もある。また、プラズマ中の高エネルギーイオンにより電極保護管8の表面部や、プラズマ室10内壁がスパッタされてパーティクルの原因となってしまうという懸念もある。 However, in the conventional heat treatment furnace using the plasma source composed of the pair of electrodes 9 described above, since plasma is generated in the peripheral portion of the wafer 6, it is difficult to ensure a highly uniform plasma density in the wafer 6 plane. It is. In addition, since the distance from the plasma chamber 10 to the wafer 6 is long, depending on the process gas type, the active species generated at the corner may disappear during the supply and be deactivated, and the concentration of the active species is lowered for this reason. There is also a problem that the wafer processing efficiency is not good. Further, there is a concern that the surface portion of the electrode protection tube 8 and the inner wall of the plasma chamber 10 are sputtered by high energy ions in the plasma and cause particles.
また、特許文献1には熱処理炉の他の例として、一対の電極に代えて平行平板電極からなるプラズマ源を用いた熱処理炉が開示されている。平行平板電極からなるプラズマ源は、一対の電極を用いたプラズマ源よりも、電子密度1011〜1013cm-3程度の高密度プラズマを生成可能である。その構成は、反応管外部に平行平板電極を設置して、これらの電極に高周波を印加することにより、容量性結合型プラズマ(CCP)を発生させて、処理室内に活性種を送り込む方法である。同様の手法は、特許文献2においても見ることができる。特許文献2に記載のものは、図8に示すように、処理容器42に隣接したプラズマ発生部68に2枚の平行平板電極76を設け、これらの平行平板電極76間に給電ライン80を介して高周波電源78からの高周波電力を加え、容量性結合型プラズマを発生させて処理容器42内に活性種を送り込む方法である。 Patent Document 1 discloses a heat treatment furnace using a plasma source including parallel plate electrodes instead of a pair of electrodes as another example of the heat treatment furnace. A plasma source composed of parallel plate electrodes can generate a high-density plasma having an electron density of about 10 11 to 10 13 cm −3 than a plasma source using a pair of electrodes. The configuration is a method in which parallel plate electrodes are installed outside the reaction tube, and by applying a high frequency to these electrodes, capacitively coupled plasma (CCP) is generated and active species are sent into the processing chamber. . A similar method can also be seen in Patent Document 2. As shown in FIG. 8, the device described in Patent Document 2 is provided with two parallel plate electrodes 76 in a plasma generation unit 68 adjacent to the processing vessel 42, and a power supply line 80 is interposed between these parallel plate electrodes 76. In this method, a high frequency power from a high frequency power supply 78 is applied to generate a capacitively coupled plasma to send active species into the processing vessel 42.
この容量性結合型プラズマ(CCP)によれば、近年、ますます厳しくなってきている半導体デバイスの高集積化や、高性能化のための微細化プロセスへの要求に応えることができ、デバイス特性の向上の観点から半導体デバイスの製造工程における熱履歴の低減も実現することが可能である。 According to this capacitively coupled plasma (CCP), it is possible to meet the demand for higher integration of semiconductor devices and miniaturization processes for higher performance, which have become increasingly severe in recent years. From the viewpoint of improvement, it is also possible to reduce the thermal history in the semiconductor device manufacturing process.
しかし、容量性結合型プラズマ(CCP)ではプラズマ中のイオン温度が高く、高エネルギーを持ったイオンが処理室を構成する石英壁に衝突し、石英内壁の膜や、さらには石英内壁をスパッタしてしまう恐れがある。しかも、ウェハ中心部に高密度のプラズマを発生させる為に、高周波電力の出力を上げると、必然的にウェハ周辺、すなわち処理室石英壁近傍のプラズマ密度(=イオン密度)が高くなり、石英内壁をスパッタする確率もさらに高まるという問題がある。 However, in capacitively coupled plasma (CCP), the ion temperature in the plasma is high, and ions with high energy collide with the quartz wall that constitutes the processing chamber, and sputter the film on the quartz inner wall or even the quartz inner wall. There is a risk that. Moreover, if high-frequency power output is increased to generate high-density plasma in the center of the wafer, the plasma density (= ion density) inevitably increases around the wafer, that is, near the quartz wall of the processing chamber, and the inner wall of the quartz. There is a problem that the probability of sputtering is further increased.
そこで、電子ビーム励起プラズマ(EBEP:Electron-Beam-Excited-Plasma)源を用いて一連の反応プロセスを行う基板処理装置が提案されるにいたっている。これは、処理容器内の基板保持具(ボート)の側面にプラズマ生成室を設け、このプラズマ生成室に処理ガスを供給して、プラズマを生成する。また、プラズマ生成室にアノードとグリッドを有する電子供給装置を設け、この電子供給装置を用いて、プラズマ生成室内のプラズマから電子を処理室に引き出し、基板保持具に保持された複数のウェハ間に供給して、基板をプラズマ処理するようにしたものである。これによれば、上述した基板面内のプラズマ密度の均一化が図れる。
しかしながら、上述した電子供給装置を用いた従来技術では、なおスパッタの問題が解消されないという問題があった。すなわち、プラズマ生成室内でイオンが加速され、壁に衝突してスパッタが起こり、パーティクルが発生して、基板を汚染するという問題があった。特に、複数の基板を製造する装置にあっては、汚染が複数の基板に及ぶので大きな問題となっていた。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、スパッタが起こるのを抑制してパーティクルの発生を防止することが可能な半導体製造装置を提供することにある。
However, the conventional technique using the above-described electron supply device still has a problem that the problem of sputtering cannot be solved. That is, there is a problem that ions are accelerated in the plasma generation chamber, collide with the walls, cause sputtering, generate particles, and contaminate the substrate. In particular, an apparatus for manufacturing a plurality of substrates has been a big problem because contamination reaches a plurality of substrates.
An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of solving the above-described problems of the prior art and suppressing the occurrence of sputtering to prevent the generation of particles.
本発明の態様によれば、複数の基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に収容されて前記複数の基板を多段に保持する基板保持具と、前記基板保持具の側面に設けられるプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に第一のガスを供給する第一のガス供給部と、前記基板保持具に保持される複数の基板の間に第二のガスを供給する第二のガス供給部と、前記処理容器の外に設けられ、前記プラズマ生成室内に供給される前記第一のガスを誘導結合により励起してプラズマを生成する電極と、前記電極と前記プラズマ生成室との間に接地して設けられたシールドと、前記プラズマ生成室内に設けられ、該プラズマ生成室内で生成されたプラズマのうちの電子を前記処理容器内の前記複数の基板の間に発射して、前記基板間に供給された前記第二のガスをプラズマ励起する電子供給装置とを備えた半導体製造装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, a processing container that processes a plurality of substrates, a substrate holder that is accommodated in the processing container and holds the plurality of substrates in multiple stages, and plasma provided on a side surface of the substrate holder A second gas supply for supplying a second gas between the generation chamber, a first gas supply unit for supplying a first gas into the plasma generation chamber, and a plurality of substrates held by the substrate holder; And an electrode that is provided outside the processing vessel and excites the first gas supplied into the plasma generation chamber by inductive coupling to generate plasma, and between the electrode and the plasma generation chamber A shield provided in contact with the ground, and provided in the plasma generation chamber, emits electrons of the plasma generated in the plasma generation chamber between the plurality of substrates in the processing container, and between the substrates Supplied to the first The semiconductor manufacturing apparatus and an electronic supply device for plasma-exciting gas is provided.
本発明によれば、スパッタが起こるのを抑制してパーティクルの発生を抑制することができる。 According to the present invention, generation of particles can be suppressed by suppressing the occurrence of sputtering.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図5は、本発明の半導体製造装置の一実施形態の全体斜視図である。図5に示すように、半導体製造装置Aはバッチ式プラズマ装置を構成する。バッチ式プラズマ装置は、筐体101を有する。その筐体101の内部の前面側に、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット100の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ105が設けられ、カセットステージ105の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ115が設けられ、カセットエレベータ115には搬送手段としてのカセット移載機114が取り付けられている。又、カセットエレベータ115の後側には、カセット100の載置手段としてのカセット棚109が設けられると共にカセットステージ105の上方にも予備カセット棚110が設けられている。予備カセット棚110の上方にはクリーンユニット118が設けられクリーンエアを筐体101の内部を流通させるように構成されている。 FIG. 5 is an overall perspective view of an embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. As shown in FIG. 5, the semiconductor manufacturing apparatus A constitutes a batch type plasma apparatus. The batch type plasma apparatus has a housing 101. A cassette stage 105 is provided on the front side of the inside of the casing 101 as a holder transfer member for transferring the cassette 100 as a substrate storage container to and from an external transfer device (not shown). Is provided with a cassette elevator 115 as an elevating means, and a cassette transfer machine 114 as a conveying means is attached to the cassette elevator 115. A cassette shelf 109 as a means for placing the cassette 100 is provided on the rear side of the cassette elevator 115, and a spare cassette shelf 110 is also provided above the cassette stage 105. A clean unit 118 is provided above the spare cassette shelf 110 so that clean air is circulated inside the housing 101.
筐体101の後部上方には、熱処理炉5が設けられ、熱処理炉5の下方には被処理基板としての半導体シリコンウェハ(以下、単にウェハ6という)を水平姿勢で多段に保持する基板保持具としてのボート3を熱処理炉5に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ121が設けられている。ボートエレベータ121に取り付けられた昇降部材122の先端部には蓋体としてのシールキャップ125が取り付けられボート3を垂直に支持している。ボートエレベータ121とカセット棚109との間には、昇降手段としての移載エレベータ113が設けられ、移載エレベータ113には搬送手段としてのウェハ移載機112が取り付けられている。又、ボートエレベータ121の横には、開閉機構を持ち熱処理炉5の下側のウェハ搬入出口131を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ116が設けられている。 A heat treatment furnace 5 is provided above the rear portion of the casing 101, and a substrate holder that holds a semiconductor silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer 6) as a substrate to be processed in a horizontal posture in multiple stages below the heat treatment furnace 5. A boat elevator 121 is provided as an elevating means for elevating and lowering the boat 3 as a heat treatment furnace 5. A seal cap 125 as a lid is attached to the tip of the elevating member 122 attached to the boat elevator 121 to support the boat 3 vertically. Between the boat elevator 121 and the cassette shelf 109, a transfer elevator 113 as an elevating means is provided, and a wafer transfer machine 112 as a transfer means is attached to the transfer elevator 113. Next to the boat elevator 121, a furnace port shutter 116 having an opening / closing mechanism and closing means for closing the wafer loading / unloading port 131 on the lower side of the heat treatment furnace 5 is provided.
ウェハ6が装填されたカセット100は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ105にウェハ6が上向き姿勢で搬入され、ウェハ6が水平姿勢となるようカセットステージ105で90°回転させられる。更に、カセット100は、カセットエレベータ115の昇降動作、横行動作及びカセット移載機114の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ105からカセット棚109又は予備カセット棚110に搬送される。 The cassette 100 loaded with the wafer 6 is loaded into the cassette stage 105 from an external transfer device (not shown) in an upward posture, and is rotated by 90 ° on the cassette stage 105 so that the wafer 6 is in a horizontal posture. Further, the cassette 100 is transported from the cassette stage 105 to the cassette shelf 109 or the spare cassette shelf 110 by cooperation of the raising / lowering operation of the cassette elevator 115, the transverse operation, the advance / retreat operation of the cassette transfer machine 114, and the rotation operation.
カセット棚109にはウェハ移載機112の搬送対象となるカセット100が収納される移載棚123があり、ウェハ6の移載に供されるカセット100はカセットエレベータ115、カセット移載機114により移載棚123に移載される。 The cassette shelf 109 has a transfer shelf 123 in which the cassette 100 to be transferred by the wafer transfer device 112 is stored. The cassette 100 used for transferring the wafer 6 is transferred by the cassette elevator 115 and the cassette transfer device 114. Transferred to the transfer shelf 123.
カセット100が移載棚123に移載されると、ウェハ移載機112の進退動作、回転動作及び移載エレベータ113の昇降動作の協働により移載棚123から降下状態のボート3にウェハ6を移載する。 When the cassette 100 is transferred to the transfer shelf 123, the wafers 6 are transferred from the transfer shelf 123 to the lowered boat 3 by the cooperation of the forward / backward movement operation, the rotation operation of the wafer transfer device 112, and the lifting / lowering operation of the transfer elevator 113. Is transferred.
ボート3に所定枚数のウェハ6が移載されるとボートエレベータ121によりボート3が熱処理炉5に挿入され、シールキャップ125により熱処理炉5のウェハ搬入出口131が気密に閉塞される。気密に閉塞された熱処理炉5内ではウェハ6が加熱されると共に処理ガスが熱処理炉5内に供給され、ウェハ6に処理がなされる。 When a predetermined number of wafers 6 are transferred to the boat 3, the boat 3 is inserted into the heat treatment furnace 5 by the boat elevator 121, and the wafer loading / unloading port 131 of the heat treatment furnace 5 is airtightly closed by the seal cap 125. In the heat treatment furnace 5 that is hermetically closed, the wafer 6 is heated and a processing gas is supplied into the heat treatment furnace 5 so that the wafer 6 is processed.
ウェハ6への処理が完了すると、ウェハ6は上記した作動の逆の手順により、ボート3から移載棚123のカセット100に移載され、カセット100はカセット移載機114により移載棚123からカセットステージ105に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体101の外部に搬出される。 When the processing on the wafer 6 is completed, the wafer 6 is transferred from the boat 3 to the cassette 100 of the transfer shelf 123 by the reverse procedure of the above-described operation, and the cassette 100 is transferred from the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 114. It is transferred to the cassette stage 105 and carried out of the housing 101 by an external transfer device (not shown).
炉口シャッタ116は、ボート3が降下状態の際に熱処理炉5のウェハ搬入出口131を気密に閉塞し、外気が熱処理炉5内に巻き込まれるのを防止している。 The furnace port shutter 116 hermetically closes the wafer loading / unloading port 131 of the heat treatment furnace 5 when the boat 3 is in the lowered state, and prevents outside air from being caught in the heat treatment furnace 5.
カセット移載機114等の搬送動作は、搬送制御手段124により制御される。 The transport operation of the cassette transfer machine 114 and the like is controlled by the transport control means 124.
図1は、上述した熱処理炉5の構成を示す縦断面図であり、図2は図1におけるY矢視図であり、図3は、図1におけるX−X線断面図である。
図1及び図3に示すように、熱処理炉5は、従来の半導体製造装置と同様に、上部が閉じた円筒状の排気可能な処理容器としてのプロセスチューブ7の内壁面に、上下に延びた隔壁11が設けられている。この隔壁11とプロセスチューブ7の内壁とにより、プロセスチューブ7内に区画されたプラズマ生成室17が形成されている。
隔壁11は、プロセスチューブ7と同心円状で、各ウェハ6の外周に沿った断面円弧状の中心壁11aと、この中心壁11aをプロセスチューブ7の内壁に連結する接続壁11bとから構成されている。
ウェハ6は、ボート3の各載置部4に、上下に表裏面が向くように複数並べて載置されている。より詳しくいうと、プロセスチューブ7の中心軸上に各ウェハ6の中心が並ぶように、ボート3がプロセスチューブ7の中心に配置されている。前述したプラズマ生成室17はこのボート3の側面に設けられる。
上述したプロセスチューブ7、隔壁11、及びボート3は、例えば、石英などで構成される。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the heat treatment furnace 5 described above, FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow Y in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line XX in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 3, the heat treatment furnace 5 extends vertically on the inner wall surface of the process tube 7 as a cylindrical evacuable processing container with a closed top, as in the conventional semiconductor manufacturing apparatus. A partition wall 11 is provided. A plasma generation chamber 17 partitioned in the process tube 7 is formed by the partition wall 11 and the inner wall of the process tube 7.
The partition wall 11 is concentric with the process tube 7, and includes a central wall 11 a having a circular arc shape along the outer periphery of each wafer 6, and a connection wall 11 b that connects the central wall 11 a to the inner wall of the process tube 7. Yes.
A plurality of wafers 6 are placed side by side on the respective placement portions 4 of the boat 3 so that the front and back surfaces face each other. More specifically, the boat 3 is arranged at the center of the process tube 7 so that the centers of the wafers 6 are aligned on the central axis of the process tube 7. The aforementioned plasma generation chamber 17 is provided on the side surface of the boat 3.
The process tube 7, the partition wall 11, and the boat 3 described above are made of, for example, quartz.
プロセスチューブ7のプラズマ生成室17に対応する位置の外側には、第一のプラズマ源が設けられている。この第一のプラズマ源は、例えば、図2に示すプラズマ生成室17の外壁に、金属や炭素の棒等からなるループ状の電極22を設けた誘導結合型プラズマ(ICP:Inductivecoupled plasma)源で構成されている。ループ状の電極22とプロセスチューブ7の外壁との間には、接地された金属製のシールド23が介設されている。ループ状の電極22の両端は高周波電源13に接続されている。このICPプラズマ源により、第一のガス供給部としてのガス供給管31からプラズマ生成室17内に供給された第一のガス(処理ガス)を励起して、プラズマ生成室17内に第一のプラズマを生成するようになっている。ICPプラズマ源により生成される電子の密度は例えば実測値で約1010〜1012/cm3である。 A first plasma source is provided outside the process tube 7 at a position corresponding to the plasma generation chamber 17. The first plasma source is, for example, an inductive coupled plasma (ICP) source in which a loop electrode 22 made of a metal or carbon rod is provided on the outer wall of the plasma generation chamber 17 shown in FIG. It is configured. A grounded metal shield 23 is interposed between the loop-shaped electrode 22 and the outer wall of the process tube 7. Both ends of the loop electrode 22 are connected to the high frequency power supply 13. The ICP plasma source excites the first gas (processing gas) supplied from the gas supply pipe 31 serving as the first gas supply unit into the plasma generation chamber 17, and the first gas is supplied into the plasma generation chamber 17. Plasma is generated. The density of electrons generated by the ICP plasma source is, for example, about 10 10 to 10 12 / cm 3 in actual measurement.
本実施の形態のICPプラズマ源の構成は、主に高周波電源13に接続されたICP用の電極22、接地されたシールド23からなる。 The configuration of the ICP plasma source according to the present embodiment mainly includes an ICP electrode 22 connected to a high-frequency power source 13 and a grounded shield 23.
本実施の形態では、縦型のバッチプラズマ処理装置における第二のプラズマ源としてEBEP方式を用いる。EBEP方式は、電子供給装置としての電子銃41によって電子を直接ウェハ6の間に照射し、処理ガスをウェハ6の直近でイオン化して第二のプラズマを生成する方式である。 In this embodiment, the EBEP method is used as the second plasma source in the vertical batch plasma processing apparatus. The EBEP method is a method in which electrons are directly irradiated between the wafers 6 by an electron gun 41 serving as an electron supply device, and a processing gas is ionized in the immediate vicinity of the wafers 6 to generate second plasma.
プラズマ生成室17を構成する隔壁11の中心壁11aには、電子を吹き出させる複数の貫通孔12が配列されている。貫通孔12は、上下に多段に積層された複数のウェハ6の間であって、ウェハ6の表面に沿う方向、例えば表面と平行に電子ビームを噴出できるように、隣接する各ウェハ6の間の高さの位置に、上下に並んで等間隔に配列されている。貫通孔12は、電子ビームがウェハ6間の中心を通過するように配置されているが、ウェハ6の中心から多少ずれた向きに電子ビームが通過するように配置されていてもよい。なお、隔壁11は、貫通孔12を除いて、プロセスチューブ7内に形成される処理室29とプラズマ生成室17とを気密に区画している。 A plurality of through holes 12 through which electrons are blown out are arranged in the central wall 11 a of the partition wall 11 constituting the plasma generation chamber 17. The through-hole 12 is between a plurality of wafers 6 stacked in multiple stages in the vertical direction, and between adjacent wafers 6 so that an electron beam can be ejected in a direction along the surface of the wafer 6, for example, parallel to the surface. Are arranged at equal intervals in the vertical direction. The through hole 12 is arranged so that the electron beam passes through the center between the wafers 6, but may be arranged so that the electron beam passes in a direction slightly deviated from the center of the wafer 6. The partition 11 hermetically partitions the processing chamber 29 and the plasma generation chamber 17 formed in the process tube 7 except for the through hole 12.
プラズマ生成室17の中には、上下に延びた平板状のグリッド電極19とアノード電極20とが設けられている。グリッド電極19とアノード電極20とは、互いに対面して配置され、また、アノード電極20は、隔壁11のうち熱処理炉5の中心側の壁に対面して設けられている。グリッド電極19及びアノード電極20は、共に貫通孔12に対応して図4に記載のように電子通過孔19a,20aが形成されている。グリッド電極19は、直流電源21の負極側に接続され、アノード電極20は、直流電源21の陽極側に接続されている。従って、グリッド電極19とアノード電極20との間に直流電源21で電圧を印加すれば、電子通過孔19aから電子通過孔20aの間で電子を加速するための電界が発生する。
これらのグリッド電極19、アノード電極20、直流電源21から電子供給装置(電子銃)41が主に構成される。
A flat grid electrode 19 and an anode electrode 20 extending in the vertical direction are provided in the plasma generation chamber 17. The grid electrode 19 and the anode electrode 20 are arranged to face each other, and the anode electrode 20 is provided to face the wall on the center side of the heat treatment furnace 5 in the partition wall 11. Both the grid electrode 19 and the anode electrode 20 have electron passage holes 19a and 20a corresponding to the through holes 12 as shown in FIG. The grid electrode 19 is connected to the negative electrode side of the DC power source 21, and the anode electrode 20 is connected to the anode side of the DC power source 21. Therefore, when a voltage is applied between the grid electrode 19 and the anode electrode 20 by the DC power source 21, an electric field for accelerating electrons is generated between the electron passage hole 19a and the electron passage hole 20a.
These grid electrode 19, anode electrode 20, and DC power supply 21 mainly constitute an electron supply device (electron gun) 41.
プロセスチューブ7には、第一のガス(処理ガス)をプラズマ生成室17内に供給するための第一のガス供給部としてのガス供給管31と、プロセスチューブ7内を排気する排気管32が設けられている。また、図示しないが、プラズマを用いないプロセスを確保するために、第二のガス(処理ガス)を直接処理室29内に供給するための第二のガス供給部としてのガス供給管も設けられている。なお、プラズマガスのみを用いるプロセスの場合には、第二のガス供給部は第一のガス供給部と同じとなる。
ガス供給管31はプラズマ生成室17を介して処理室29内に処理ガスを供給する。このガス供給管31には、処理ガスを供給するため、ガス供給源、配管及びバルブなどからなるガス供給系33が接続されている。このガス供給管31、ガス供給系33から処理ガス供給装置が構成される。排気管32には自動圧力制御バルブ、配管を通じてポンプ34が接続され、プロセスチューブ7を排気可能としている。
The process tube 7 includes a gas supply pipe 31 as a first gas supply section for supplying a first gas (processing gas) into the plasma generation chamber 17 and an exhaust pipe 32 for exhausting the inside of the process tube 7. Is provided. Although not shown, a gas supply pipe is also provided as a second gas supply unit for supplying a second gas (processing gas) directly into the processing chamber 29 in order to ensure a process that does not use plasma. ing. In the case of a process using only plasma gas, the second gas supply unit is the same as the first gas supply unit.
The gas supply pipe 31 supplies a processing gas into the processing chamber 29 through the plasma generation chamber 17. A gas supply system 33 including a gas supply source, piping and valves is connected to the gas supply pipe 31 in order to supply a processing gas. The gas supply pipe 31 and the gas supply system 33 constitute a processing gas supply apparatus. A pump 34 is connected to the exhaust pipe 32 through an automatic pressure control valve and piping so that the process tube 7 can be exhausted.
ボート3は、ウェハ6の中心を回転中心として回転できるように、軸受35により支持されている。ボート3は、回転装置としての回転駆動機構36により回転させられる。 The boat 3 is supported by bearings 35 so that the boat 3 can rotate around the center of the wafer 6. The boat 3 is rotated by a rotation drive mechanism 36 as a rotation device.
電極22は、ボート3にその高さ方向に載置された複数のウェハ6の全部を、均一にプラズマ処理するために、ボート3の高さ全域を略カバーするのに十分な高さのU字型のループアンテナを用いる。実施の形態では、ループアンテナとしての電極22は、プロセスチューブ7のプラズマ生成室17に対応する位置の外側に、長方形にループさせた構造を持っている。プラズマはICP(誘導結合型プラズマ)であり、CCP(容量結合型プラズマ)と比較して、圧力1〜100Paという低圧領域において容易にプラズマを発生させることができる。電極22は、プロセスチューブ7の外部に設置しているので、プロセスチューブ7内部に設置する場合に必要としていた電極保護管を必要としない。 The electrode 22 has a height U sufficient to substantially cover the entire height of the boat 3 in order to uniformly plasma process all of the plurality of wafers 6 mounted on the boat 3 in the height direction. A letter-shaped loop antenna is used. In the embodiment, the electrode 22 as a loop antenna has a rectangular loop structure outside the position corresponding to the plasma generation chamber 17 of the process tube 7. The plasma is ICP (inductively coupled plasma), and plasma can be easily generated in a low pressure range of 1 to 100 Pa compared to CCP (capacitively coupled plasma). Since the electrode 22 is installed outside the process tube 7, it does not require an electrode protection tube that is necessary when the electrode 22 is installed inside the process tube 7.
電極22に高周波を印加するための高周波電源13は、電子ビームを取り出すためだけにプラズマ生成室17内で第一のプラズマを発生させればよいので、電極22に高出力の高周波電力を印加する必要がない。例えば、ウェハ処理条件にもよるが、圧力1Paの条件において、数十mAの電子ビームを取り出すのであれば、電極22に印加する電力は100W以下の低出力で十分である。したがって、プラズマ生成室17の内壁を構成する石英等がスパッタされる懸念が少ない。 The high frequency power supply 13 for applying a high frequency to the electrode 22 only needs to generate the first plasma in the plasma generation chamber 17 only for taking out the electron beam, so that a high output high frequency power is applied to the electrode 22. There is no need. For example, depending on the wafer processing conditions, a low output of 100 W or less is sufficient as the power applied to the electrode 22 if an electron beam of several tens of mA is taken out under a pressure of 1 Pa. Therefore, there is little concern that quartz or the like constituting the inner wall of the plasma generation chamber 17 is sputtered.
シールド23は金属製であり、U字型の電極22と、プラズマ生成室17を構成するプロセスチューブ7の一部の外壁7aとの間に設けられる。このシールド23は、プラズマ生成室17の内部のどこの位置からU字型の電極22を見ても、この電極22を隠すような形状をしている。図示例では、シールド23の全体形状は、U字型の電極22の外縁からはみ出した矩形状をしている。シールド23の全体形状は、矩形状に限定されず、長円形状でもよい。また、シールド23は、一枚の大きなシールド板から構成されているのではなく、例えば、大きなシールド板を四角形状に細分化した複数のピース23aから構成されて配列されている。図示例では、ピース23aは13行×3列=39枚が配列されている。全てのピース23aは、ピース23aの幅よりも幅の狭い接続部30で電気的につないで接地してある。ピース23aの形状は、三角形状でも五角以上の多角形状または円形状でも良い。 The shield 23 is made of metal and is provided between the U-shaped electrode 22 and a part of the outer wall 7 a of the process tube 7 constituting the plasma generation chamber 17. The shield 23 is shaped so as to hide the U-shaped electrode 22 from any position inside the plasma generation chamber 17 when viewed from the U-shaped electrode 22. In the illustrated example, the overall shape of the shield 23 is a rectangular shape protruding from the outer edge of the U-shaped electrode 22. The overall shape of the shield 23 is not limited to a rectangular shape, and may be an oval shape. The shield 23 is not composed of a single large shield plate, but is composed of, for example, a plurality of pieces 23a obtained by subdividing the large shield plate into a square shape. In the illustrated example, the pieces 23a are arranged in 13 rows × 3 columns = 39 pieces. All the pieces 23a are grounded by being electrically connected by a connecting portion 30 that is narrower than the width of the piece 23a. The shape of the piece 23a may be a triangular shape, a pentagonal polygonal shape or a circular shape.
以上のように構成された熱処理炉5の動作について説明する。
ボート3が熱処理炉5から下降して、ウェハ移載機112によりボート3に複数のウェハ6が積載される。ウェハ6が積載されたボート3は、熱処理炉5内に挿入され、シールキャップ125により熱処理炉5が気密に閉塞される。
そして、ガス供給管31からプラズマ生成室17を介して処理ガスが処理室29に供給されつつ、ポンプ34で真空排気を行い、プラズマ処理に適したガス、圧力の雰囲気にする。
The operation of the heat treatment furnace 5 configured as described above will be described.
The boat 3 descends from the heat treatment furnace 5, and a plurality of wafers 6 are loaded on the boat 3 by the wafer transfer device 112. The boat 3 loaded with the wafers 6 is inserted into the heat treatment furnace 5, and the heat treatment furnace 5 is hermetically closed by the seal cap 125.
Then, while the processing gas is supplied from the gas supply pipe 31 to the processing chamber 29 through the plasma generation chamber 17, vacuum evacuation is performed by the pump 34, so that an atmosphere of gas and pressure suitable for plasma processing is obtained.
ヒータ16によりプロセスチューブ7を加熱してウェハを処理温度に維持しつつ、高周波電源13を作動させてループ状の電極22に大電流を流す。ガス供給管31からプラズマ生成室17へArガスを供給する。プラズマ生成室17内に高周波電磁誘導が発生して第一のプラズマが形成される。このとき、高密度で大面積のプラズマができる。直流電源21を作動させて、グリッド電極19,20間に直流電圧を印加する。すると次に説明するようにICPプラズマ源で作られた第一のプラズマから電子が引き出される。 While the process tube 7 is heated by the heater 16 to maintain the wafer at the processing temperature, the high frequency power supply 13 is operated to flow a large current to the loop electrode 22. Ar gas is supplied from the gas supply pipe 31 to the plasma generation chamber 17. High frequency electromagnetic induction is generated in the plasma generation chamber 17 to form a first plasma. At this time, high-density and large-area plasma can be generated. The DC power supply 21 is operated to apply a DC voltage between the grid electrodes 19 and 20. Then, as will be described below, electrons are extracted from the first plasma produced by the ICP plasma source.
図4に示すように、プラズマ生成室17において発生したプラズマ中には、イオン25(図3ではA+イオン)と電子26(図3ではe)が混在して、全体として中性を保っている。そして、直流電源21によりグリッド電極19とアノード電極20の間に電圧を印加すると、プラズマ中の電子26はグリッド電極19に印加された負の電圧で作られた電界により、軌道修正を受けて電子通過孔19aに集束する。そして、アノード電極20に印加された正の電圧(加速電圧)により作られた電界によりアノード電極20の電子通過孔20aに向かって加速される。加速された電子は、電子の束、すなわち電子ビーム(Electron-beam)24となって隔壁11の貫通孔12から処理室29内に引き出されて、ウェハ6、6の間に発射される。発射された電子ビーム24により、ウェハ6の表面の直ぐ近くにおいて、ある確率でプラズマガス28(図3ではB分子)が励起、もしくはイオン化される。励起もしくはイオン化された第二のプラズマガス27(図3ではB+)は、ウェハ6の表面を処理する。 As shown in FIG. 4, ions 25 (A + ions in FIG. 3) and electrons 26 (e in FIG. 3) are mixed in the plasma generated in the plasma generation chamber 17, and the neutrality is maintained as a whole. Yes. When a voltage is applied between the grid electrode 19 and the anode electrode 20 by the DC power source 21, the electrons 26 in the plasma are subjected to trajectory correction by an electric field created by the negative voltage applied to the grid electrode 19. It converges on the passage hole 19a. Then, the electric field generated by the positive voltage (acceleration voltage) applied to the anode electrode 20 is accelerated toward the electron passage hole 20a of the anode electrode 20. The accelerated electrons are turned into a bundle of electrons, that is, an electron beam (Electron-beam) 24, drawn out from the through hole 12 of the partition wall 11 into the processing chamber 29, and launched between the wafers 6 and 6. The emitted electron beam 24 excites or ionizes the plasma gas 28 (B molecule in FIG. 3) with a certain probability in the immediate vicinity of the surface of the wafer 6. The excited or ionized second plasma gas 27 (B + in FIG. 3) processes the surface of the wafer 6.
この際、回転駆動機構36によりボート3を回転させることにより、ウェハ6の面内、および高さ方向のウェハ間(ウェハ面間)の電子ビームの均一性が確保され、ウェハ6の面内、面間が均一なプラズマガス27と接触し、複数のウェハ6が全体的に均一に処理される。 At this time, the rotation of the boat 3 by the rotation drive mechanism 36 ensures the uniformity of the electron beam within the wafer 6 and between the wafers in the height direction (between the wafer surfaces). A plurality of wafers 6 are uniformly processed as a whole by contacting with the plasma gas 27 having a uniform surface.
ところで、電極22としてのループアンテナの半径方向にしばしば静電界が強く誘起されるので、プラズマ生成室17内のプラズマ中のイオンが加速されてプロセスチューブ7の内壁に衝突し、誘電体表面がスパッタされてパーティクルが発生する。すなわち、プラズマ生成室17内に誘起される電界がプラズマを巻き込み、プラズマ生成室17内壁がスパッタされ、パーティクルが発生して、ウェハ6が汚染されるという問題がある。 By the way, since an electrostatic field is often strongly induced in the radial direction of the loop antenna as the electrode 22, ions in the plasma in the plasma generation chamber 17 are accelerated and collide with the inner wall of the process tube 7, and the dielectric surface is sputtered. Particles are generated. That is, there is a problem that the electric field induced in the plasma generation chamber 17 entrains the plasma, the inner wall of the plasma generation chamber 17 is sputtered, particles are generated, and the wafer 6 is contaminated.
この問題に対して、実施の形態では、シールド23が、電極22とプロセスチューブ7の外壁との間に設けられて、接地されている。接地されたシールド23は、電極22に発生した電界のプラズマ生成室17内部への侵入を遮断するので、プラズマ18中のイオンによるプラズマ生成室17内壁のスパッタを確実に抑止することができる。従って、上述した従来例のものと比べて、スパッタ作用による異物の発生を抑制し、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。 With respect to this problem, in the embodiment, the shield 23 is provided between the electrode 22 and the outer wall of the process tube 7 and is grounded. The grounded shield 23 blocks the penetration of the electric field generated in the electrode 22 into the plasma generation chamber 17, so that sputtering of the inner wall of the plasma generation chamber 17 by ions in the plasma 18 can be reliably suppressed. Therefore, as compared with the conventional example described above, the generation of foreign matter due to the sputtering action is suppressed, the generation of particles is small, and the probability that particles fall on the wafer can be reduced.
また、シールドは、プラズマ生成室17の内部から見て、電極22を隠すような形状に構成されているので、イオンの進行方向に、負の直流自己バイアスがかかっている誘電体表面が存在しなくなり、プロセスチューブ7の内壁へのイオン衝撃が抑制される。従って、プロセスチューブ7の内壁はイオンによってスパッタされにくくなり、プラズマ生成室内のスパッタ量を確実に減らすことができる。
特に、ピース23a間を接続する接続部30を、できるだけ電極22と重なるように配置して、接続部30によってもループ状の電極22を隠すようにすると、プラズマ生成室17内のスパッタ量をより確実に減らすことができる。
In addition, since the shield is configured to hide the electrode 22 when viewed from the inside of the plasma generation chamber 17, there is a dielectric surface on which negative DC self-bias is applied in the ion traveling direction. The ion bombardment to the inner wall of the process tube 7 is suppressed. Therefore, the inner wall of the process tube 7 is less likely to be sputtered by ions, and the amount of sputtering in the plasma generation chamber can be reliably reduced.
In particular, if the connection portion 30 connecting the pieces 23a is arranged so as to overlap with the electrode 22 as much as possible, and the loop-shaped electrode 22 is also hidden by the connection portion 30, the amount of spatter in the plasma generation chamber 17 can be further increased. It can certainly be reduced.
このようにプラズマ生成室17内壁がスパッタされるのを有効に抑制することができるので、ウェハ6上に降って来るパーティクルを大幅に低減することができる。 Since the sputtering of the inner wall of the plasma generation chamber 17 can be effectively suppressed in this way, particles falling on the wafer 6 can be greatly reduced.
また、シールド23には、電極22より生じた磁界によりシールド23に渦電流が流れる。そのためシールド23は、抵抗値の低い導電体、例えば、Al、Cuなどで形成することが好ましい。また、シールド23に流れる渦電流は、電極22に投入する高周波電力の損失となるので、極力小さくする必要がある。この点で、本実施の形態では、1枚の面状のシールドを複数のピース23aに細分化し、これらのピース23aをつないで、シールド23を一体化して形成することにより、渦電流による高周波電力の損失を減らしている。なお、この意味からいっても、シールド23は図示例の形状に限らず、電界を遮断でき、かつ渦電流の発生を抑止できる形状であれば任意の形状でもよい。 Further, an eddy current flows through the shield 23 due to the magnetic field generated from the electrode 22. Therefore, the shield 23 is preferably formed of a conductor having a low resistance value, such as Al or Cu. Moreover, since the eddy current flowing through the shield 23 is a loss of high-frequency power input to the electrode 22, it is necessary to reduce it as much as possible. In this respect, in the present embodiment, a single planar shield is subdivided into a plurality of pieces 23a, these pieces 23a are connected, and the shield 23 is integrally formed. Reducing losses. In this sense, the shield 23 is not limited to the shape in the illustrated example, and may have any shape as long as it can block the electric field and suppress the generation of eddy currents.
また、本実施の形態では、電極22をプロセスチューブ7の外部に設置しており、電極保護管が省略できるため、従来のプロセスチューブ7の内部に電極を設置する方式と比べて、プロセスチューブ7の形状を簡素化でき、製造原価を低減できる。 In this embodiment, since the electrode 22 is installed outside the process tube 7 and the electrode protection tube can be omitted, the process tube 7 can be compared with the conventional method in which the electrode is installed inside the process tube 7. Can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
また、本実施形態の半導体製造装置によれば、EBEP方式により、ウェハ6の直近で第二のガス(処理ガス)を活性化させるので、寿命が短い活性種であっても、ウェハ6の表面に必要量を供給することが可能である。また、容量性結合型プラズマ(CCP)などで発生させた高エネルギープラズマにウェハ6が晒されるわけではないので、ウェハ6自体がプラズマからダメージを受けることがない。 In addition, according to the semiconductor manufacturing apparatus of the present embodiment, the second gas (processing gas) is activated in the immediate vicinity of the wafer 6 by the EBEP method. It is possible to supply the required amount. Further, since the wafer 6 is not exposed to high energy plasma generated by capacitively coupled plasma (CCP) or the like, the wafer 6 itself is not damaged by the plasma.
さらに、プラズマ生成室17では、電子を取り出すためにだけ、プラズマを発生させればよいので、高出力の高周波電力を印加する必要がなく、プロセスチューブ7を構成する石英壁などがスパッタされる可能性が低い。 Furthermore, in the plasma generation chamber 17, it is sufficient to generate plasma only for extracting electrons, so it is not necessary to apply high-output high-frequency power, and the quartz wall constituting the process tube 7 can be sputtered. The nature is low.
また、本実施の形態ではプラズマ生成室にICPプラズマ源を用いており、ICPプラズマ源がプロセスチューブ7の外にあるので、フィラメント(超高温の金属)を使用する場合と比べて、処理の際の汚染源にはならず、非常にクリーンである。 Further, in this embodiment, an ICP plasma source is used in the plasma generation chamber, and the ICP plasma source is outside the process tube 7, so that compared with the case of using a filament (ultra-high temperature metal), the processing is performed. It is not a source of pollution and is very clean.
また、プラズマが各ウェハ6上に均一に形成されるので、プラズマ処理が成膜処理である場合にあっては、膜質が大幅に向上し、またバッチ式であることで製品のスループットも向上する。 In addition, since the plasma is uniformly formed on each wafer 6, when the plasma processing is a film forming process, the film quality is greatly improved, and the product throughput is also improved by being a batch type. .
また、プラズマ生成室17をボート3の側面に沿って縦方向に設け、EBEP方式の電子源となるプラズマ18を縦方向に均一に発生させ、発生したプラズマのうちの電子を、電子銃41によって処理室29内の複数のウェハ6の間に発射して、ウェハ6間に供給されたガスを直接プラズマ励起するようにしたので、ウェハ面内、ウェハ間の膜厚均一性を向上させることができる。 In addition, the plasma generation chamber 17 is provided in the vertical direction along the side surface of the boat 3 to uniformly generate the plasma 18 serving as an electron source of the EBEP method in the vertical direction. Since the gas supplied between the wafers 6 is directly plasma-excited by being fired between the plurality of wafers 6 in the processing chamber 29, it is possible to improve the film thickness uniformity within the wafer surface and between the wafers. it can.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変更して実施することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and implemented.
例えば、プラズマ生成室17におけるプラズマの発生方法は、前記実施形態においては一例として高周波を印加することによるICPプラズマ源を用いているが、これに限定されることなく、電子サイクロトロン共鳴プラズマや、表面波プラズマなど、スパッタ作用を極力抑えたプラズマ発生方式ならば他の方式を適用することもできる。 For example, the plasma generation method in the plasma generation chamber 17 uses an ICP plasma source by applying a high frequency as an example in the above embodiment, but is not limited to this. Other methods can be applied as long as the plasma generation method suppresses the sputtering effect as much as possible, such as wave plasma.
本発明に係る半導体製造装置は、膜種に介在した異物(その膜種以外の分子や原子等)を除去する場合、ウェハにCVD膜を形成する場合、拡散する場合、熱処理する場合等に適用することができる。この場合、プラズマ生成室17におけるプラズマガスと、ウェハ処理のための反応に寄与するプラズマガス28は、同一のものであっても異なるものであってもよい。異なるものである場合は、ガス供給管31とは異なるガス供給管(図示せず)を必要とする場合である。なお、プラズマガスとしては、水素(H2)、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、窒素(N2)、アンモニア(NH3)、一酸化窒素(N2O)などを適用することができる。 The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is applied when removing foreign matters (molecules or atoms other than the film type) intervening in the film type, when forming a CVD film on the wafer, when diffusing, or when performing heat treatment. can do. In this case, the plasma gas in the plasma generation chamber 17 and the plasma gas 28 contributing to the reaction for wafer processing may be the same or different. In the case of being different, a gas supply pipe (not shown) different from the gas supply pipe 31 is required. Note that hydrogen (H 2 ), helium (He), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen monoxide (N 2 O), or the like can be used as the plasma gas. .
例えば、DRAMのゲート電極用の酸化膜を窒化する処理においては、処理室29を室温〜750℃に加熱し、ガス供給管31から窒素(N2)ガスまたはアンモニア(NH3)または一酸化窒素(N2O)をプラズマ生成室17内に供給し、処理室29のウェハ6間に窒素プラズマを生成することによって、酸化膜の表面を窒化することができる。また、ガス供給管31から水素(H2)ガスをプラズマ生成室17内に供給して、処理室29のウェハ6間に水素プラズマを生成することにより、シリコンゲルマニウム(SiGe)膜が形成される前のシリコンウェハの表面から自然酸化膜を除去して、所望のSiGe膜を形成することができる。また、低温での窒素膜の形成においては、DCS(ジクロロシラン)とNH3(アンモニア)とを交互に供給してSi(シリコン)とN(窒素)とを一層ずつ形成するALD(Atomic Layer Deposition 原子層成膜)を行う場合、NH3の供給時に、ガス供給管31からNH3を供給し、ウェハ6間にアンモニアプラズマを生成することにより、高品質の窒化膜を得ることができる。 For example, in the process of nitriding an oxide film for a gate electrode of a DRAM, the processing chamber 29 is heated to room temperature to 750 ° C., and nitrogen (N 2 ) gas, ammonia (NH 3 ), or nitrogen monoxide is supplied from the gas supply pipe 31. The surface of the oxide film can be nitrided by supplying (N 2 O) into the plasma generation chamber 17 and generating nitrogen plasma between the wafers 6 in the processing chamber 29. Further, by supplying hydrogen (H 2 ) gas from the gas supply pipe 31 into the plasma generation chamber 17 and generating hydrogen plasma between the wafers 6 in the processing chamber 29, a silicon germanium (SiGe) film is formed. By removing the natural oxide film from the surface of the previous silicon wafer, a desired SiGe film can be formed. In forming a nitrogen film at a low temperature, ALD (Atomic Layer Deposition) in which DCS (dichlorosilane) and NH 3 (ammonia) are alternately supplied to form Si (silicon) and N (nitrogen) one by one. when performing atomic layer deposition), when the supply of NH 3, to supply NH 3 from the gas supply pipe 31, by generating the ammonia plasma between the wafer 6, it is possible to obtain a high-quality nitride film.
以下に本発明の好ましい態様を付記する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
第一の態様は、複数の基板を処理する処理容器と、前記処理容器内に収容されて前記複数の基板を多段に保持する基板保持具と、前記基板保持具の側面に設けられるプラズマ生成室と、前記プラズマ生成室内に第一のガスを供給する第一のガス供給部と、前記基板保持具に保持される複数の基板の間に第二のガスを供給する第二のガス供給部と、前記処理容器の外に設けられ、前記プラズマ生成室内に供給される前記第一のガスを誘導結合により励起してプラズマを生成する電極と、前記電極と前記プラズマ生成室との間に接地して設けられたシールドと、前記プラズマ生成室内に設けられ、該プラズマ生成室内で生成されたプラズマのうちの電子を前記処理容器内の前記複数の基板の間に発射して、前記基板間に供給された前記第二のガスをプラズマ励起する電子供給装置とを備えた半導体製造装置である。
電極とプラズマ生成室との間にシールドを接地して設けたので、プラズマ生成室内壁でイオン衝突によりスパッタが起こるのを低減でき、パーティクルの発生を確実に抑制できる。
A first aspect includes a processing container that processes a plurality of substrates, a substrate holder that is accommodated in the processing container and holds the plurality of substrates in multiple stages, and a plasma generation chamber provided on a side surface of the substrate holder A first gas supply unit that supplies a first gas into the plasma generation chamber, and a second gas supply unit that supplies a second gas between the plurality of substrates held by the substrate holder An electrode that is provided outside the processing vessel and that excites the first gas supplied into the plasma generation chamber by inductive coupling to generate plasma, and is grounded between the electrode and the plasma generation chamber. Provided between the plurality of substrates in the processing vessel and supplied between the substrates. The shield is provided in the plasma generation chamber and emits electrons among the plasma generated in the plasma generation chamber. Said second gas A semiconductor manufacturing apparatus and an electronic supply device for plasma excitation.
Since the shield is provided between the electrode and the plasma generation chamber while being grounded, it is possible to reduce the occurrence of sputtering due to ion collision on the wall of the plasma generation chamber, and to reliably suppress the generation of particles.
第二の態様は、第一の態様において、前記シールドは、前記プラズマ生成室の内部から見て、前記電極を隠すような形状である半導体製造装置である。シールドがプラズマ生成室の内部から見て電極を隠すような形状であると、プラズマ生成室内壁でイオン衝突によりスパッタが起こるのを一層低減でき、パーティクルの発生をより確実に抑制できる。 A second aspect is the semiconductor manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the shield has a shape that hides the electrode when viewed from the inside of the plasma generation chamber. When the shield has a shape that hides the electrode when viewed from the inside of the plasma generation chamber, it is possible to further reduce the occurrence of sputtering due to ion collision on the plasma generation chamber wall, and to more reliably suppress the generation of particles.
第三の態様は、第一、第二の態様において、前記プラズマ生成室は前記処理容器の内壁の一部に設けられている半導体製造装置である。プラズマ生成室は前記処理容器の外部の一部に隣接して設けられていても、あるいは前記処理容器の内壁の一部に隣接して設けられていてもよい。プラズマ生成室が処理容器の内壁の一部に設けられている場合に、パーティクル発生源と基板との距離が近くなるので、特に、パーティクルの基板への付着が問題となるが、接地シールドが設けられているので、このような問題を解決できる。 A third aspect is the semiconductor manufacturing apparatus according to the first and second aspects, wherein the plasma generation chamber is provided on a part of the inner wall of the processing vessel. The plasma generation chamber may be provided adjacent to a part of the outside of the processing container, or may be provided adjacent to a part of the inner wall of the processing container. When the plasma generation chamber is provided on a part of the inner wall of the processing vessel, the distance between the particle generation source and the substrate is close, so in particular, the adhesion of particles to the substrate becomes a problem, but a ground shield is provided. It is possible to solve such problems.
第四の態様は、第一ないし第三の態様において、前記シールドを、細分化した複数のピースをつないで一体化して形成した半導体製造装置である。シールドをピース化することにより、シールドに生じる渦電流による高周波電力の損失を低減することができる。 A fourth aspect is a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, in which the shield is integrally formed by connecting a plurality of subdivided pieces. By making the shield into pieces, the loss of high-frequency power due to the eddy current generated in the shield can be reduced.
第五の態様は、第四の態様において、前記複数のピースをつなぐ接続部を電極と重なるように配置して、前記接続部によっても前記電極を隠すようした半導体製造装置である。これによれば、プラズマ生成室内のスパッタ量をより確実に減らすことができる。 A fifth aspect is a semiconductor manufacturing apparatus according to the fourth aspect, wherein the connection part connecting the plurality of pieces is arranged so as to overlap the electrode, and the electrode is also hidden by the connection part. According to this, the amount of sputtering in the plasma generation chamber can be more reliably reduced.
3 ボート(基板保持具)
6 ウェハ(基板)
7 プロセスチャンバ(処理容器)
17 プラズマ生成室
18 プラズマ
41 電子銃(電子供給装置)
22 電極
23 シールド
31 ガス供給管(第一のガス供給部)
3 boat (substrate holder)
6 Wafer (substrate)
7 Process chamber
17 Plasma generation chamber 18 Plasma 41 Electron gun (electron supply device)
22 Electrode 23 Shield 31 Gas supply pipe (first gas supply part)
Claims (1)
前記処理容器内に収容されて前記複数の基板を多段に保持する基板保持具と、
前記基板保持具の側面に設けられるプラズマ生成室と、
前記プラズマ生成室内に第一のガスを供給する第一のガス供給部と、
前記基板保持具に保持される複数の基板の間に第二のガスを供給する第二のガス供給部と、
前記処理容器の外に設けられ、前記プラズマ生成室内に供給される前記第一のガスを誘導結合により励起してプラズマを生成する電極と、
前記電極と前記プラズマ生成室との間に接地して設けられたシールドと、
前記プラズマ生成室内に設けられ、該プラズマ生成室内で生成されたプラズマのうちの電子を前記処理容器内の前記複数の基板の間に発射して、前記基板間に供給された前記第二のガスをプラズマ励起する電子供給装置と
を備えた半導体製造装置。
A processing container for processing a plurality of substrates;
A substrate holder that is housed in the processing container and holds the plurality of substrates in multiple stages;
A plasma generation chamber provided on a side surface of the substrate holder;
A first gas supply unit for supplying a first gas into the plasma generation chamber;
A second gas supply unit for supplying a second gas between the plurality of substrates held by the substrate holder;
An electrode that is provided outside the processing vessel and generates plasma by exciting the first gas supplied into the plasma generation chamber by inductive coupling;
A shield provided to be grounded between the electrode and the plasma generation chamber;
The second gas that is provided in the plasma generation chamber, emits electrons among the plasma generated in the plasma generation chamber between the plurality of substrates in the processing container, and is supplied between the substrates. A semiconductor manufacturing apparatus comprising an electron supply device that excites plasma.
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