JP7241961B2 - 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
本開示の第1実施形態の一例を図1~図7に従って説明する。なお、各図に示す矢印Hは鉛直方向であって装置上下方向を示し、矢印Wは、水平方向であって装置幅方向を示し、矢印Dは、水平方向であって装置奥行向を示す。
本第1実施形態に係る基板処理装置100は、主に基板に形成された膜に対して酸化処理を行うように構成されている。
ウエハ200を載置する基板載置部としてのサセプタ217は、図1に示されるように、処理室201の底側中央に配置されている。
ガス供給部230は、図1に示されるように、処理室201の上方に設けられている。具体的には、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へ供給できるように構成されている。
排気部228は、図1に示されるように、処理室201の下方で、搬入出口245に対して水平方向で対向するように設けられている。具体的には、下側容器211の側壁には、処理室201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には、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。
プラズマ生成部216は、図1に示されるように、主に、上側容器210の円筒部210aの外壁の外側に設けられている。具体的には、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を囲むように、螺旋状の共振コイル212が設けられている。換言すれば、円筒部210aの径方向(以下「容器径方向」)の外側(円筒部210aの中心から離れる側)から処理容器203を囲むように、螺旋状の共振コイルが設けられている。共振コイル212は、電極の一例である。
高周波電源273は、共振コイル212に高周波電力(RF電力)を供給するものである。RFセンサ272は高周波電源273の出力側に設けられ、供給される高周波の進行波や反射波の情報をモニタするものである。RFセンサ272によってモニタされた反射波電力は整合器274に入力され、整合器274は、RFセンサ272から入力された反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源273のインピーダンスや出力される高周波電力の周波数を制御するものである。
共振コイル212は、所定の波長の定在波を形成するため、一定の波長で共振するように巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル212の電気的長さは、高周波電源273から供給される高周波電力の所定周波数における1波長の整数倍(1倍、2倍、…)に相当する長さに設定される。換言すれば、基板処理装置100は、共振コイル212の電気的長さの整数倍の波長を有する高周波電力を電極に供給する高周波電源を273備える。
遮蔽板224は、容器径方向の外側から共振コイル212を覆い、共振コイル212によって生じる電界を遮蔽すると共に、共振回路を構成するのに必要な容量成分(C成分)を共振コイル212との間に形成するために設けられている。遮蔽板224は、遮蔽部の一例である。
移動部310は、共振コイル212を処理容器203に対して移動させるように構成されている。先ず、共振コイル212を処理容器203に対して移動させる目的について説明する。
第一移動部320は、図4に示されるように、ベースプレート248において装置奥行方向の手前側(紙面下側)で、かつ、装置幅方向の一方側(紙面左側)の部分に配置されている。この第一移動部320は、図5に示されるように、共振コイル212に間接的に取り付けられると共に共振コイル212と一体となって移動する可動部322と、作動することで可動部322を移動させて可動部322の位置を調整する機構である調整部332と、ステッピングモータである駆動部340とを備えている。ここで、「一体となって移動する」とは、相対関係を変えることなく移動すると言う意味である。
可動部322は、本体部324と、本体部324に支持されている支持部328とを備えている。
調整部332は、装置奥行方向に延びるねじ軸334と、ねじ軸334を回転可能に支持する一対の支持板336とを備えている。
第二移動部370は、図4に示されるように、ベースプレート248において装置奥行方向の奥側(紙面上側)で、かつ、装置幅方向の一方側(紙面左側)の部分に配置されている。
可動部372は、本体部374と、本体部374に支持されている支持部378とを備えている。
調整部382は、装置幅方向に延びるねじ軸384と、ねじ軸384を回転可能に支持する一対の支持板386とを備えている。
コントローラ221は、図1に示されるように、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を通じてサセプタ昇降機構268を、信号線Cを通じてヒータ電力調整機構276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RFセンサ272、高周波電源273及び整合器274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。
記憶装置221cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置221cには、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。記憶装置221cは、記憶部の一例である。
I/Oポート221dは、上述のMFC252a~252c、バルブ253a~253c、243a、243b、ゲートバルブ244、APCバルブ242、真空ポンプ246、RFセンサ272、高周波電源273、整合器274、サセプタ昇降機構268、ヒータ電力調整機構276、駆動部340、390等に接続されている。
CPU221aは、記憶装置221cからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置222からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置221cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。CPU221aは、制御部の一例である。
次に、基板処理装置100を用いて半導体装置を製造する方法について、図7に示すフロー図を用いて説明する。
基板搬入工程S100では、ウエハ200を処理室201に搬入する。具体的には、図1に示すサセプタ昇降機構268がウエハ200の搬送位置までサセプタ217を下降させて、サセプタ217の貫通孔217aにウエハ突上げピン266を貫通させる。
位置調整工程S200では、作業者によって入出力装置222に入力された共振コイル212の移動情報に基づいて、第一移動部320が、共振コイル212を装置奥行方向に移動させ、第二移動部370が、共振コイル212を装置幅方向に移動させる。
昇温・真空排気工程S300では、処理室201に搬入されたウエハ200の昇温を行う。図1に示すヒータ217bは予め加熱されており、ヒータ217bが埋め込まれたサセプタ217上にウエハ200を保持することでウエハ200を加熱する。ここでは、ウエハ200の温度が600℃となるよう加熱する。また、ウエハ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を真空排気し、処理室201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S700が終了するまで稼働させておく。
反応ガス供給工程S400では、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、図1に示すバルブ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の範囲内の所定値とする。
処理室201の圧力が安定した後に、プラズマ処理工程S500では、図1に示す共振コイル212に対して高周波電源273からRFセンサ272を介して、高周波電力の供給が開始される。本実施形態では、高周波電源273から共振コイル212に27.12MHzの高周波電力を供給する。共振コイル212に供給する高周波電力は、例えば100~5000Wの範囲内の所定の電力である。
O2ガス及びH2ガスの供給を停止した後に、真空排気工程S600では、図1に示すガス排気管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の外部へと排気する。その後、APC242の開度を調整し、処理室201の圧力を処理室201に隣接する真空搬送室(ウエハ200の搬出先。図示せず)と同じ圧力に調整する。
処理室201が所定の圧力となった後に、基板搬出工程S700では、図1に示すサセプタ217をウエハ200の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン266上にウエハ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ウエハ200を処理室201の外部へ搬出する。さらに、駆動部340、390を稼働させて、共振コイル212を基準位置に移動させる。以上により、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
以上説明したように、基板処理装置100では、位置調整工程S200で、駆動部340、390を稼働させて、共振コイル212を処理容器203に対して移動させる。これにより、処理室201内のプラズマ分布(プラズマ密度分布)を処理容器203の周方向に沿って一様となるようにすることができる。換言すれば、共振コイル212を処理容器203に対して相対移動させることで、処理室201内のプラズマ分布を所望の分布にすることができる。
本開示の第2実施形態の一例を図8~図10に従って説明する。なお、第2実施形態については、第1実施形態と異なる部分を主に説明する。
第一移動部420は、図9に示されるように、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aにおける装置奥行方向の手前側に配置された作動部430と、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aにおける装置奥行方向の奥側に配置された作動部440とを備えている。また、図8に示されるように、処理容器203に蓋体233の上面には、円盤状の円盤部218が設けられている。
第二移動部470は、図9に示されるように、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aにおける装置幅方向の一方側に配置された作動部480と、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aにおける装置幅方向の他方側に配置された作動部490とを備えている。
本開示の第3実施形態の一例を図11~図13に従って説明する。なお、第3実施形態については、第2実施形態と異なる部分を主に説明する。
第一移動部520は、図12に示されるように、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aにおける装置奥行方向の手前側に配置された作動部430と、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aにおける装置奥行方向の奥側に配置された作動部540とを備えている。
第二移動部570は、図12に示されるように、作動部480と、遮蔽板224の上側フランジ226の上面226aの装置幅方向の他方側に配置された作動部590とを備えている。
(符号の説明)
200 ウエハ
203 処理容器
212 共振コイル
Claims (19)
- 内部に基板が配置される処理室が形成された筒状部を有する処理容器と、
前記処理室へ処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器の前記筒状部の外側から前記処理容器を囲むように螺旋状に設けられ、高周波電力が供給されて前記処理ガスをプラズマ励起する電極と、
前記筒状部の径方向の外側から前記電極を覆い、前記電極によって生じる電界を遮蔽する遮蔽部と、
前記径方向に、前記電極および前記遮蔽部を前記処理容器に対して相対移動させることが可能に構成された移動部と、
を備え、
前記移動部は、
前記電極および前記遮蔽部に直接又は間接的に取り付けられ、前記径方向である一の方向に前記電極および前記遮蔽部と一体となって移動する第1可動部と、
前記電極および前記遮蔽部に直接又は間接的に取り付けられ、前記径方向であって前記一の方向に対して直交する他の方向に前記電極および前記遮蔽部と一体となって移動する第2可動部と、を備える基板処理装置。 - 前記移動部は、前記第1可動部を移動させて前記第2可動部の位置を調整する第1調整部と、前記第2可動部を移動させて前記第2可動部の位置を調整する第2調整部とを備える請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記移動部は、前記第1調整部および前記第2調整部を作動させる駆動部を備える請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記電極を移動させるための移動情報の入力を操作者から受け付ける入力部と、
前記駆動部を制御し、前記入力部に入力された移動情報に基づいて前記駆動部によって前記第1調整部および第2調整部を作動させることが可能に構成された制御部と、
を備える請求項3に記載の基板処理装置。 - 前記移動情報としての処理条件と、前記処理条件に対応する前記電極の前記処理容器に対する相対位置と、を記憶した記憶部を備え、
前記制御部は、前記入力部に入力される前記処理条件と、前記記憶部に記憶された前記処理条件に対応する前記電極の前記処理容器に対する相対位置と、に基づいて前記駆動部を制御する請求項4に記載の基板処理装置。 - 前記処理条件は、処理される基板の温度、前記処理室の圧力、基板を処理する前記処理ガスの種類、前記処理ガスの流量、及び前記電極へ供給される高周波電力のうち、少なくとも一個を含む請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記処理条件は、前記処理室内において処理される基板の面に垂直な方向における、前記電極と前記基板との相対位置を少なくとも含む請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記処理条件は、処理される基板の種類を少なくとも含む請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記処理条件は、処理される基板の処理時間を少なくとも含む請求項5に記載の基板処理装置。
- 前記処理室で基板を処理している間は、前記制御部は、前記駆動部を非稼働状態とする請求項4~9の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記処理室で基板を処理している間の所定のタイミングにおいて、前記制御部は、前記駆動部を稼働させて予め決められた位置に前記電極を移動させる請求項4~9の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 前記電極の電気的長さの整数倍の波長を有する高周波電力を前記電極に供給する高周波電源を備える請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記遮蔽部は、前記電極と一体となって移動する請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記遮蔽部及び前記電極を下方から支持する支持部を備え、
前記移動部は、前記支持部を移動させることで、前記遮蔽部及び前記電極を移動させる請求項13に記載の基板処理装置。 - 前記電極の予め決められた基準位置に対する移動量を表示する表示部を備える請求項4~9の何れか1項に記載の基板処理装置。
- 筒状部を有する処理容器に形成された処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理容器の前記筒状部の外側から前記処理容器を囲むように螺旋状に設けられる電極と、前記筒状部の径方向の外側から前記電極を覆い、前記電極によって生じる電界を遮蔽する遮蔽部とを、前記電極および前記遮蔽部に直接又は間接的に取り付けられ、前記径方向である一の方向に前記電極および前記遮蔽部と一体となって移動する第1可動部、および前記電極および前記遮蔽部に直接又は間接的に取り付けられ、前記径方向であって前記一の方向に対して直交する他の方向に前記電極および前記遮蔽部と一体となって移動する第2可動部を移動させることにより、前記処理容器に対して相対移動させる工程と、
前記処理室に処理ガスを供給する工程と、
前記電極に高周波電力を供給することで、前記処理室に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 - 前記電極および前記遮蔽部を前記処理容器に対して相対移動させる工程では、前記電極および前記遮蔽部を移動させるための移動情報として操作者により入力された前記基板に対する処理条件に基づいて、前記電極および前記遮蔽部を前記処理容器に対して相対移動させる、請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
- 筒状部を有する処理容器に形成された処理室に基板を搬入する手順と、
前記処理容器の前記筒状部の外側から前記処理容器を囲むように螺旋状に設けられる電極と、前記筒状部の径方向の外側から前記電極を覆い、前記電極によって生じる電界を遮蔽する遮蔽部とを、前記電極および前記遮蔽部に直接又は間接的に取り付けられ、前記径方向である一の方向に前記電極および前記遮蔽部と一体となって移動する第1可動部、および前記電極および前記遮蔽部に直接又は間接的に取り付けられ、前記径方向であって前記一の方向に対して直交する他の方向に前記電極および前記遮蔽部と一体となって移動する第2可動部を移動させることにより、前記処理容器に対して相対移動させる手順と、
前記処理室に処理ガスを供給する手順と、
前記電極に高周波電力を供給することで、前記処理室に供給された前記処理ガスをプラズマ励起する手順と、
をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラム。 - 前記電極および前記遮蔽部を前記処理容器に対して相対移動させる手順では、前記電極および前記遮蔽部を移動させるための移動情報として操作者により入力された前記基板に対する処理条件に基づいて、前記電極および前記遮蔽部を前記処理容器に対して相対移動させる、請求項18に記載のプログラム。
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