JP5700806B2 - 基板支持台、基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板を支持する支持板と、
前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、
前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、
前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、
前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、
前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、
前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている基板支持台が提供される。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ前記基板を支持する基板支持台と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部と、
前記処理室内を排気する排気部と、を備えた基板処理装置であって、
前記基板支持台は、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられており、
前記プラズマ生成部によりプラズマを生成する間、前記加熱部による前記基板の加熱を停止させると共に、前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を行うよう制御する制御部を備える基板処理装置が提供される。
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている基板支持台により前記基板を支持する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給して排気すると共に、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程では、
前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
以下に、本発明の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る基板処理装置としてのプラズマ処理ユニット410の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、プラズマ処理ユニット410の垂直断面図である。
されている。
供給されるように構成されている。なお、サセプタテーブル411内には熱媒体の流路が形成されており、サセプタテーブル411及びウエハ600の放熱を促すことが可能なように構成されている。サセプタテーブル411の構成については後述する。
上述したように、本実施形態に係るサセプタテーブル411内には、熱媒体の流路が形成されている。そして、流路内に熱媒体を供給することで、サセプタテーブル411及び
ウエハ600の放熱を促すことが可能なように構成されている。以下に、本実施形態に係るサセプタテーブル411の詳細構成を、主に図2〜図6を用いて説明する。
図2及び図3に例示するように、供給孔421aと排出孔422aとの間の流路420上には、1つ以上、好ましくは複数の仕切り423が設けられている。仕切り423は、周壁411bの外周方向と交差するように設けられている。すなわち、仕切り423は、流路420内を流れる冷却液421の流通方向と交差するように設けられている。なお、本実施形態では、複数の仕切り423のうち、周壁411bの壁面から延出するように構成される周壁側仕切り423aと、柱状部材424の壁面から延出するように構成される柱状側仕切り423bとを、略円周等角ピッチで放射状に交互に配置するようにしている。そして、周壁側仕切り423aと柱状部材424との間の隙間、及び柱状側仕切り423bと周壁411bとの間の隙間に、冷却液の流路420の折り返し点をそれぞれ構成するようにしている。これにより、冷却液は、流路420を蛇行しながらジグザグ状に、すなわちサセプタテーブル411の全域を網羅するように流れることになる。その結果、サセプタテーブル411の全域、すなわちウエハ600の全面がより均等に冷却され、面内の温度均一性が向上する。
本実施形態では、サセプタテーブル411の全域に冷却液を流すよう(冷却液の淀みを防ぐよう)に、冷却液供給部の供給孔421aを、図5に例示するような位置に設けるよ
うにしている。
また、本実施形態では、サセプタテーブル411全面に冷却液を流すよう(冷却液の淀みを防ぐよう)に、排出部の排出孔422aを、図6に例示するような位置に設けるようにしている。
上述したように、本実施形態では、流路420に流す熱媒体として、気体よりも比熱が大きく熱伝導率が大きい液体(冷却液)を用いている。これにより、熱媒体として気体を用いた場合と比較して、サセプタテーブル411の冷却効率を飛躍的に高めることが可能となる。また、熱媒体の流量を減らすことができ、コストを削減することができる。
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程の一例として、加熱されたウエハ600上にプラズマ状態とした処理ガスを供給してウエハ600表面をエッチングする基板処理工程を説明する。係る基板処理工程は、上述のプラズマ処理ユニット410によって実施される。下記の説明において、プラズマ処理ユニット410の各部の動作はコントローラ470によって制御される。
まず、処理室445内にウエハ600を搬入する前に、ヒータ463(すなわちサセプタテーブル411)を所定の処理温度に予め加熱しておく。また、昇降シャフト473を作動させ、リフタピン413を所定の搬入位置に予め持ち上げておく。そして、図中省略の搬送機構(フィンガー)によって処理室445内にウエハ600を搬入し、リフタピン413(ウエハ支持部414)上に載置する。そして、昇降シャフト473を作動させてリフタピン413を所定の処理位置まで降下させ、ウエハ600をサセプタテーブル411上に移載する。
サセプタテーブル411からの熱伝導、ヒータ463からの輻射、及び冷却液による冷却により、ウエハ600が例えば180℃〜250℃程度の範囲内の所定の処理温度になるように加熱調整される。また、排気装置479を作動させると共にAPCバルブ481の開度を適正に調整し、反応容器431内及び処理室445内の圧力が例えば30〜530Paの範囲内の所定の圧力になるように排気する。
ウエハ600が所定の処理温度に昇温されたら、反応容器431内及び処理室445内の排気を継続する。それと併行して、開閉弁478を開け、ガス供給管455からの処理ガスの供給を開始する。反応容器431内に供給された処理ガスは、バッフル板460により分散され、反応容器431の内壁に沿って下方に向かって流れる。このとき、圧力センサにより検出された圧力に基づいてAPCバルブ242の弁の開度を調節し、反応容器431内の圧力が所定の処理圧力(真空度)となるようにする。
エハ600の加熱を停止させる。但し、プラズマ処理中のウエハ温度を例えば90℃以下の低温に保持しようとする場合、ヒータ463によるサセプタテーブル411の加熱を停止しただけでは、ウエハ600の温度上昇を抑制することは困難なことがある。
そして、反応容器431内及び処理室445内の排気を継続しつつ、ガス供給管455からのパージガスの供給を開始する。反応容器431内及び処理室445内のパージが完了したら、APCバルブ481の開度を調節し、反応容器431内及び処理室445内の
圧力を大気圧に復帰する。パージガスとしては例えば窒素(N2)ガスや希ガス等の不活性ガスを用いることが出来る。
そして、上述の手順とは逆の手順により処理済みのウエハ600を処理室445内から搬出し、本実施形態における基板処理工程を終了する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
例えば数十〜数百L/minの大流量で流す必要が生じるため、コストの増大を招いてしまう場合がある。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
成されているが、本発明は上記構成に限らず、リフタピンが固定され、サセプタが昇降自在に構成されていてもよい。このような構成とすることにより、サセプタ支持部の内側にヒータ463に電力を供給するヒータ線等を格納することができ、ヒータ線等がプラズマや処理ガスに曝されることを防止することができる。結果としてサセプタの耐性を向上することができる。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
基板を支持する支持板と、
前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、
前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、
前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、
前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、
前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、
前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている
基板支持台が提供される。
前記仕切りは複数設けられ、
前記複数の仕切りのうち一の仕切りにおける前記周壁側の端部と前記周壁との距離と、
前記一の仕切りに隣接する他の仕切りにおける前記周壁側の端部と前記周壁との距離と、が異なる。
前記周壁に囲われる空間内には柱状部材が設けられ、
前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間には、前記下蓋と接すると共に前記柱状部材と前記周壁との間を接続する内壁が設けられ、
前記冷却液供給部の供給孔は前記仕切りと前記内壁との間に設けられており、
前記仕切りの前記周壁側の端部と、前記周壁との距離を第1の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と、前記柱状部材との距離を第2の距離とし、
前記仕切りの前記周壁側の端部と、前記冷却液供給部の供給孔との距離を第3の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と、前記冷却液供給部の供給孔との距離を第4の距離としたとき、
前記第1の距離が前記第2の距離より短い場合、前記第3の距離は前記第4の距離より短くなるように構成され、
前記第2の距離が前記第1の距離より短い場合、前記第4の距離は前記第3の距離より短くなるように構成され、
前記第1の距離が前記第2の距離と等しい場合、前記第3の距離と前記第4の距離とが等しくなるように構成されている。
前記周壁に囲われる空間内には柱状部材が設けられ、
前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間には、前記下蓋と接すると共に前記柱状部材と前記周壁との間を接続する内壁が設けられ、
前記排出部の排出孔は前記仕切りと前記内壁との間に設けられており、
前記仕切りの前記周壁側の端部と前記周壁との距離を第1の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と前記柱状部材との距離を第2の距離とし、
前記仕切りの前記周壁側の端部と前記排出部の排出孔との距離を第3の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と前記排出部の排出孔との距離を第4の距離としたとき、
前記第1の距離が前記第2の距離より短い場合、前記第3の距離は前記第4の距離より短くなるように構成され、
前記第2の距離が前記第1の距離より短い場合、前記第4の距離は前記第3の距離より短くなるように構成され、
前記第1の距離が前記第2の距離と等しい場合、前記第3の距離と前記第4の距離とが等しくなるように構成されている。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ前記基板を支持する基板支持台と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部と、
前記処理室内を排気する排気部と、を備えた基板処理装置であって、
前記基板支持台は、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられており、
前記プラズマ生成部によるプラズマ生成する間、前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を行うよう制御する制御部を備える
基板処理装置が提供される。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ前記基板を支持する基板支持台と、
前記基板支持台により支持された前記基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部と、
前記処理室内を排気する排気部と、を備えた基板処理装置であって、
前記基板支持台は、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が
設けられており、
前記プラズマ生成部によるプラズマ生成を開始させるとき、前記加熱部による前記基板の加熱を停止させると共に、前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を開始させるように制御する制御部を備える
基板処理装置が提供される。
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている基板支持台により前記基板を支持する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給して排気すると共に、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程では、
前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を行う
半導体装置の製造方法が提供される。
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞され前記支持板の下方に冷却液の流路を構成する周壁と、前記周壁の下端を閉塞し前記流路の底部を構成する下蓋と、前記流路の上流端から冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路の下流端から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられた仕切りと、を備え、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている基板支持台により前記基板を支持する工程と、
前記基板支持台により支持された前記基板を加熱部により加熱する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給して排気すると共に、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程では、前記加熱部による前記基板の加熱を停止すると共に、前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を開始させる
半導体装置の製造方法が提供される。
411a 支持板
411b 周壁
411c 下蓋
412 底部
421a 供給孔
422a 排出孔
426 空隙
Claims (7)
- 基板を支持する支持板と、
前記支持板によって上端が閉塞される円筒状の周壁と、
前記周壁の下端を閉塞する下蓋と、
前記周壁に囲われる空間内に設けられ、前記支持板と前記下蓋とを連結し、前記周壁との間に環状の冷却液の流路を構成する柱状部材と、
前記流路へ冷却液を供給する冷却液供給部と、
前記流路から冷却液を排出する排出部と、
前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられ、前記下蓋と接すると共に前記柱状部材と前記周壁との間を接続し、前記流路の一方を遮断する内壁と、
前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられ、前記流路の他方に前記流路の方向と交差するように設けられた仕切りと、を備え、
前記仕切りと前記周壁との間、又は前記仕切りと前記柱状部材との間の少なくとも一方に、前記流路の折り返し点を構成する隙間が設けられ、
前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている
ことを特徴とする基板支持台。 - 前記仕切りは前記周壁の外周方向と交差するように設けられる
ことを特徴とする請求項1記載の基板支持台。 - 前記冷却液供給部の供給孔は前記仕切りと前記内壁との間に設けられており、
前記仕切りの前記周壁側の端部と、前記周壁との距離を第1の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と、前記柱状部材との距離を第2の距離とし、
前記仕切りの前記周壁側の端部と、前記冷却液供給部の供給孔との距離を第3の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と、前記冷却液供給部の供給孔との距離を第4の距離としたとき、
前記第1の距離が前記第2の距離より短い場合、前記第3の距離は前記第4の距離より短くなるように構成され、
前記第2の距離が前記第1の距離より短い場合、前記第4の距離は前記第3の距離より短くなるように構成され、
前記第1の距離が前記第2の距離と等しい場合、前記第3の距離と前記第4の距離とが等しくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の基板支持台。 - 前記冷却液排出部の排出孔は前記仕切りと前記内壁との間に設けられており、
前記仕切りの前記周壁側の端部と、前記周壁との距離を第1の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と、前記柱状部材との距離を第2の距離とし、
前記仕切りの前記周壁側の端部と、前記冷却液供給部の排出孔との距離を第3の距離とし、
前記仕切りの前記柱状部材側の端部と、前記冷却液供給部の排出孔との距離を第4の距離としたとき、
前記第1の距離が前記第2の距離より短い場合、前記第3の距離は前記第4の距離より短くなるように構成され、
前記第2の距離が前記第1の距離より短い場合、前記第4の距離は前記第3の距離より短くなるように構成され、
前記第1の距離が前記第2の距離と等しい場合、前記第3の距離と前記第4の距離とが等しくなるように構成されている
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板支持台。 - 前記柱状部材側に設けられた前記仕切りと前記柱状部材との間には、前記柱状部材側に設けられた前記仕切りと前記周壁との間に設けられた隙間よりも狭い隙間が設けられ、
前記周壁側に設けられた前記仕切りと前記周壁との間には、前記周壁側に設けられた前記仕切りと前記柱状部材との間に設けられた隙間よりも狭い隙間が設けられている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板支持台。 - 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ前記基板を支持する基板支持台と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部と、
前記処理室内を排気する排気部と、を備えた基板処理装置であって、
前記基板支持台は、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞される円筒状の周壁と、前記周壁の下端を閉塞する下蓋と、前記周壁に囲われる空間内に設けられ、前記支持板と前記下蓋とを連結し、前記周壁との間に環状の冷却液の流路を構成する柱状部材と、前記流路へ冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられ、前記下蓋と接すると共に前記柱状部材と前記周壁との間を接続し、前記流路の一方を遮断する内壁と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられ、前記流路の他方に前記流路の方向と交差するように設けられた仕切りと、を備え、前記仕切りと前記周壁との間、又は前記仕切りと前記柱状部材との間の少なくとも一方に、前記流路の折り返し点を構成する隙間が設けられ、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられており、
前記プラズマ生成部によりプラズマを生成する間、前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を行うよう制御する制御部を備える
ことを特徴とする基板処理装置。 - 処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を支持する支持板と、前記支持板によって上端が閉塞される円筒状の周壁と、前記周壁の下端を閉塞する下蓋と、前記周壁に囲われる空間内に設けられ、前記支持板と前記下蓋とを連結し、前記周壁との間に環状の冷却液の流路を構成する柱状部材と、前記流路へ冷却液を供給する冷却液供給部と、前記流路から冷却液を排出する排出部と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられ、前記下蓋と接すると共に前記柱状部材と前記周壁との間を接続し、前記流路の一方を遮断する内壁と、前記冷却液供給部の供給孔と前記排出部の排出孔との間に設けられ、前記流路の他方に前記流路の方向と交差するように設けられた仕切りと、を備え、前記仕切りと前記周壁との間、又は前記仕切りと前記柱状部材との間の少なくとも一方に、前記流路の折り返し点を構成する隙間が設けられ、前記流路の底部と前記仕切りとの間に空隙が設けられている基板支持台により前記基板を支持する工程と、
前記処理室内に処理ガスを供給して排気すると共に、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有し、
前記処理ガスをプラズマ状態として前記基板を処理する工程では、
前記冷却供給部による冷却液の供給及び前記排出部による冷却液の排出を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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