JP6976279B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents
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Description
基板処理装置について、図1から図5を用いて以下に説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、主に基板面上に形成された膜に対して酸化処理を行うよう構成されている。
処理装置100は、基板200をプラズマ処理する処理炉202を備えている。処理炉202には、処理室201を構成する処理容器203が設けられている。処理容器203は、第1の容器であるドーム型の上側容器210と、第2の容器である碗型の下側容器211とを備えている。上側容器210が下側容器211の上に被さることにより、処理室201が形成される。上側容器210は、例えば酸化アルミニウム(Al2O3)または石英(SiO2)等の非金属材料で形成されており、下側容器211は、例えばアルミニウム(Al)で形成されている。
処理室201の底側中央には、基板200を載置する基板載置部としての基板載置台217が配置されている。基板載置台217は例えば窒化アルミニウム(AlN)、セラミックス、石英等の非金属材料から形成されており、基板200上に形成される膜等に対する金属汚染を低減することができるように構成されている。基板載置台217は基板載置部とも呼ぶ。
処理室201の上方、つまり上側容器210の上部には、ガス供給ヘッド236が設けられている。ガス供給ヘッド236は、キャップ状の蓋体233と、ガス導入口234と、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、反応ガスを処理室201内へ供給できるように構成されている。バッファ室237は、ガス導入口234より導入される反応ガスを分散する分散空間としての機能を持つ。
下側容器211の側壁には、処理室201内から反応ガスを排気するガス排気口235が設けられている。ガス排気口235と連通するよう、下側容器211にガス排気管231の上流端が接続されている。ガス排気管231には、上流側から順に圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)242、開閉弁としてのバルブ243b、真空排気装置としての真空ポンプ246が設けられている。
処理室201の外周部、すなわち上側容器210の側壁の外側には、処理室201を囲うように、らせん状の共振コイル212が複数設けられている。共振コイル212は、第1の電極である共振コイル212aと、第2の電極である共振コイル212bで構成される。共振コイル212aを構成する導体と、共振コイル212bを構成する導体とは、垂直方向に交互に配される。なお、共振コイル212aは第一の共振コイルとも呼び、共振コイル212bは第二の共振コイルとも呼ぶ。また、共振コイル212aの導体を第一の導体とも呼び、共振コイル212bの導体を第二の導体とも呼ぶ。
制御部としてのコントローラ221は、信号線Aを通じてAPC242、バルブ243b及び真空ポンプ246を、信号線Bを通じて基板載置台昇降機構268を、信号線Cを通じてヒータ電力調整機構276及びインピーダンス可変機構275を、信号線Dを通じてゲートバルブ244を、信号線Eを通じて高周波電源273、283及び整合器274、284を、信号線Fを通じてMFC252a〜252c及びバルブ253a〜253c,243aを、それぞれ制御するように構成されている。
次に、本実施形態に係る基板処理工程について、主に図7を用いて説明する。図7は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。本実施形態に係る基板処理工程は、例えばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、上述の処理装置100により実施される。以下の説明において、処理装置100を構成する各部の動作は、コントローラ221により制御される。
基板搬入工程S210を説明する。まず、上記の基板200を処理室201内に搬入する。具体的には、基板載置台昇降機構268が基板200の搬送位置まで基板載置台217を下降させて、基板載置台217の貫通孔217aにウエハ突上げピン266を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン266が、基板載置台217表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。
昇温・真空排気工程S220を説明する。ここでは処理室201内に搬入された基板200の昇温を行う。ヒータ217bは予め加熱されており、ヒータ217bが埋め込まれた基板載置台217上に基板200を保持することで、例えば150〜750℃の範囲内の所定値に基板200を加熱する。ここでは、基板200の温度が600℃となるよう加熱する。また、基板200の昇温を行う間、真空ポンプ246によりガス排気管231を介して処理室201内を真空排気し、処理室201内の圧力を所定の値とする。真空ポンプ246は、少なくとも後述の基板搬出工程S260が終了するまで作動させておく。
反応ガス供給工程S230を説明する。反応ガスとして、酸素含有ガスであるO2ガスと水素含有ガスであるH2ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ253a及び253bを開け、MFC252a及び252bにて流量制御しながら、処理室201内へO2ガス及びH2ガスの供給を開始する。このとき、O2ガスの流量を、例えば20〜2000sccm、好ましくは20〜1000sccmの範囲内の所定値とする。また、H2ガスの流量を、例えば20〜1000sccm、好ましくは20〜500sccmの範囲内の所定値とする。より好適な例として、O2ガスとH2ガスの合計流量を1000sccmとし、流量比はO2/H2≧950/50とすることが好ましい。
プラズマ処理工程S240を、図4を用いて説明する。
工程S1では、ガス供給部からガスを供給すると共に、高周波電力供給部271から共振コイル212aに高周波電力を供給し、高周波電力供給部281から共振コイル212bには高周波電力を供給しない。
O2ガス及びH2ガスの供給を停止したら、ガス排気管231を介して処理室201内を真空排気する。これにより、処理室201内のO2ガスやH2ガス、これらガスの反応により発生した排ガス等を処理室201外へと排気する。その後、APC242の開度を調整し、処理室201内の圧力を処理室201に隣接する真空搬送室(基板200の搬出先。図示せず)と同じ圧力(例えば100Pa)に調整する。
処理室201内が所定の圧力となったら、基板載置台217を基板200の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン266上に基板200を支持させる。そして、ゲートバルブ244を開き、ウエハ搬送機構を用いて基板200を処理室201外へ搬出する。以上により、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
上述の実施形態では、プラズマを用いて基板表面に対して酸化処理や窒化処理を行う例について説明したが、これらの処理に限らず、プラズマを用いて基板に対して処理を施すあらゆる技術に適用することができる。例えば、プラズマを用いて行う基板表面に形成された膜に対する改質処理やドーピング処理、酸化膜の還元処理、当該膜に対するエッチング処理、レジストのアッシング処理、等に適用することができる。
Claims (8)
- 溝を有する基板を処理する処理室と、
前記処理室にて基板を支持する基板載置部と、
前記処理室に改質ガスを供給する改質ガス供給部と、
所定周波数の高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
前記処理室を覆うように巻回されると共に、前記高周波電力を供給した際に前記処理室にプラズマを形成する第一の導体で構成される第一の共振コイルと、
前記処理室を覆うように巻回されると共に、前記高周波電力を供給した際に前記処理室中の前記プラズマにエネルギーを加える第二の導体であり、前記処理室の側方にて、垂直方向に前記第一の導体と交互に配されるよう構成される第二の共振コイルと、
前記第一の共振コイルへの電力供給期間と前記第二の共振コイルへの電力供給期間とが重ならず且つ所定期間で生成したラジカルの活性状態を維持して、前記溝の底部に前記ラジカルを供給し、前記溝を構成する層に対して均一に改質可能なよう前記高周波電力供給部を制御する制御部と
を有する基板処理装置。 - 前記第一の共振コイルの電気的長さは、前記所定周波数における一波長の整数倍である請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記第二の共振コイルの電気的長さは、前記所定周波数における一波長の整数倍である請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記第一の導体と前記第二の導体は、前記導体間でアーク放電しない距離に設定される請求項1から請求項3のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
- 前記第一の共振コイルと前記第二の共振コイルのそれぞれは、前記第一の共振コイルの定在波の腹と前記第二の共振コイルの定在波の腹が重ならない位置に配される
請求項1から請求項4のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記第一の共振コイルへの電力供給期間と、前記第二の共振コイルへの電力供給期間との間に切り替え時間を設けるよう制御する請求項1に記載の基板処理装置。
- 基板載置部を有する処理室に溝を有する基板を搬入する工程と、
改質ガス供給部から前記処理室に改質ガスを供給した状態で、前記処理室を覆うように巻回される第一の導体で構成される第一の共振コイルに、所定期間、高周波電力供給部が高周波電力を供給し、前記処理室にプラズマを形成する工程と、
前記改質ガス供給部から前記処理室に前記改質ガスを供給した状態で、前記処理室を覆うように巻回される第二の導体であり、前記処理室の側方にて、垂直方向に前記第一の導体と交互に配されるよう構成される第二の共振コイルに、前記所定期間と重ならず且つ前記所定期間で生成したラジカルの活性状態を維持して、前記溝の底部に前記ラジカルを供給し、前記溝を構成する層に対して均一に改質可能なよう前記高周波電力供給部が高周波電力を供給し、前記処理室中の前記プラズマにエネルギーを加えて、前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 基板載置部を有する処理室に溝を有する基板を搬入する手順と、
改質ガス供給部から前記処理室に改質ガスを供給した状態で、前記処理室を覆うように巻回される第一の導体で構成される第一の共振コイルに、所定期間、高周波電力供給部が高周波電力を供給し、前記処理室にプラズマを形成する手順と、
前記改質ガス供給部から前記処理室に前記改質ガスを供給した状態で、前記処理室を覆うように巻回される第二の導体であり、前記処理室の側方にて、垂直方向に前記第一の導体と交互に配されるよう構成される第二の共振コイルに、前記所定期間と重ならず且つ前記所定期間で生成したラジカルの活性状態を維持して、前記溝の底部に前記ラジカルを供給し、前記溝を構成する層に対して均一に改質可能なよう前記高周波電力供給部が高周波電力を供給し、前記処理室中の前記プラズマにエネルギーを加えて、前記基板を処理する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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