JP7297149B2 - 基板処理装置、基板載置台カバー、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

基板処理装置、基板載置台カバー、半導体装置の製造方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7297149B2
JP7297149B2 JP2022510451A JP2022510451A JP7297149B2 JP 7297149 B2 JP7297149 B2 JP 7297149B2 JP 2022510451 A JP2022510451 A JP 2022510451A JP 2022510451 A JP2022510451 A JP 2022510451A JP 7297149 B2 JP7297149 B2 JP 7297149B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
mounting table
substrate mounting
thickness
susceptor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022510451A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021193473A1 (ja
JPWO2021193473A5 (ja
Inventor
崇之 佐藤
正季 室林
雄一郎 竹島
友一 和久井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
Publication of JPWO2021193473A1 publication Critical patent/JPWO2021193473A1/ja
Publication of JPWO2021193473A5 publication Critical patent/JPWO2021193473A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7297149B2 publication Critical patent/JP7297149B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • H01J37/32477Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715Workpiece holder
    • H01J37/32724Temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/6875Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of individual support members, e.g. support posts or protrusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

本開示は、基板処理装置、基板載置台カバー半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
フラッシュメモリ等の半導体装置の回路パターンを形成する際、製造工程の一工程として、基板に酸化処理や窒化処理等の所定の処理を行う工程が実施される場合がある。たとえば、特開2014-75579号公報及び特開2012-216774号公報には、プラズマ励起した処理ガスを用いて基板上に形成されたパターン表面を改質処理することが開示されている。
基板処理を行うための処理室では、基板載置台の上に基板載置台カバーを配置し、その上面等に被処理基板を載置して基板処理を行うことがある。しかしながら、基板処理においては、装置を長期間使用していくと、処理基板上だけでなく、基板載置台カバーなどの処理室内の部品の表面にも拡散反応により酸化層が形成されていくことがある。このように部品の表面に酸化層が形成されるにしたがって、その表面の放射率が変化し、結果、基板に対する処理結果に影響を及ぼすことがあった。
本開示の目的は、基板処理装置の運用に伴う処理室内の部品の表面酸化によって、基板処理結果が変動することを抑制することにある。
本開示によれば、基板が収容される処理室と、前記処理室内に設けられ、ヒータにより加熱される基板載置台と、前記基板載置台の上面の上に配置され、上面に前記基板が載置されるように構成される基板載置台カバーと、を備え、前記基板載置台カバーは、炭化シリコンで構成され、少なくとも前記基板が載置される側の表面に所定の第1厚さのシリコン酸化層を有する技術が提供される。
本開示の技術によれば、基板処理装置の運用に伴う処理室内の部品の表面酸化によって、基板処理結果が変動することを抑制することができる。
本実施形態に係る基板処理装置の概略断面図。 本実施形態に係る基板処理装置の制御部(制御手段)の構成を示すブロック図。 本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図。 サセプタの上にサセプタカバーが載置され、サセプタカバーの上に基板が載置された状態を示す模式図。 サセプタカバーを示す斜視図。 サセプタカバーの一部を示す拡大断面図。 上面側と下面側にSi酸化層が形成されたサセプタカバーを模式的に示す拡大断面図。 SiCに対する酸化処理時間と酸化膜厚との関係を示す線図。
(1)基板処理装置の構成
本開示の実施形態に係る基板処理装置について、図1、図2及び図4を用いて以下に説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
本実施形態に係る基板処理装置100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に構成されている。この基板処理装置100は、処理室201と、基板載置台の一例としてのサセプタ217と、基板載置台カバーの一例としてのサセプタカバー300とを備えている。
(処理室)
基板処理装置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。処理室201には基板200が収容される。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、電磁波を透過する材料、たとえば石英(SiO)等の非金属材料で形成されている。下側容器211は金属材料で形成されている。また、下側容器211の下部側壁には、ゲートバルブ244が設けられている。
処理室201は、周囲に共振コイルにより構成された電磁界発生電極212が設けられているプラズマ生成空間と、プラズマ生成空間201aに連通し、基板200が処理される基板処理空間を有する。プラズマ生成空間201aはプラズマが生成される空間であって、処理室の内、電磁界発生電極212の下端より上方であって、かつ電磁界発生電極212の上端より下方の空間を言う。一方、基板処理空間201bは、基板がプラズマを用いて処理される空間であって、電磁界発生電極212の下端より下方の空間を言う。
(サセプタ)
サセプタ217は、処理室201内に設けられ、基板200を支持し、ヒータの一例としてのサセプタヒータ217bにより加熱される。また、サセプタ217は、ヒータの一例としての上部ヒータ280によっても加熱されるようになっている。上部ヒータ280は、処理室201の上方に設けられている。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サセプタ217が配置されている。サセプタ217は平面視で円形を呈し、材質を同じくする上面部217d及び下面部217e並びにこれらの間に介在するサセプタヒータ217bとで構成される。サセプタ217の上面部217d及び下面部217eは、たと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により構成されている。
基板200を処理室201内で処理するサセプタ217の内部には、処理室201内に収容された基板200を加熱するよう赤外線を放射するように構成された加熱機構110としてのサセプタヒータ217bが、上面部217dと下面部217eとの間で一体的に埋め込まれて設けられている。具体的には、上面部217dの下面に設けられた溝の中にサセプタヒータ217bが挿入され、その下側から下面部217eで覆われている。サセプタヒータ217bは、電力が供給されると、基板200表面をたとえば25℃から800℃程度まで加熱することができるように構成されている。なお、サセプタヒータ217bは、たとえば、炭化シリコン(SiC)、炭素、モリブデンなどにより構成されている。
サセプタヒータ217bは主に赤外線領域の波長(約0.7~1000μm)を有する光を放射する。一例として、SiCで構成されるサセプタヒータ217bの場合、電流が供給されることにより、たとえば、波長が1~20μm程度、より望ましくは1~15μm程度の赤外線を放射する。この場合の赤外線のピーク波長は、たとえば5μm近傍である。十分な量の赤外線を放射させるため、サセプタヒータ217bは500℃以上、望ましくは1000℃以上まで昇温させることが望ましい。なお、本明細書における「1~20μm」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。たとえば、「1~20μm」とは「1μm以上20μm以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
サセプタ217には、サセプタ217を昇降させる駆動機構を備えるサセプタ昇降機構268が設けられている。また、サセプタ217には平面視円形の貫通孔である第1貫通孔217aが設けられるとともに、下側容器211の底面には基板突上げピン266が設けられている。
(サセプタカバー)
サセプタ217の上面は、サセプタカバー300で覆われている。サセプタカバー300は平面視でサセプタ217より一回り小さい円形を呈し、サセプタ217の上面部217d及び下面部217eとは異なる材質、たとえばSiCにより形成される。SiCは熱伝導率が高く不純物が少ないため、基板200に接触してサセプタヒータ217bからの熱を伝えるサセプタカバー300の材料に適している。サセプタカバー300には、サセプタ217の第1貫通孔217aと連通する、平面視円形の第2貫通孔300aが設けられる。なお、サセプタカバー300は、熱伝導の均一性などを考慮して、全体がSiCにより構成されていることが望ましい。
第1貫通孔217aと、第2貫通孔300aと、基板突上げピン266とは互いに対向する位置に、少なくとも3箇所ずつ設けられている。サセプタ昇降機構268によりサセプタ217が下降させられたときには、基板突上げピン266が第1貫通孔217a及び第2貫通孔300aを突き抜けるように構成されている。
サセプタカバー300は、サセプタ217とは別体とされ、サセプタ217に対して着脱可能に設けられる。
ここで、基板に対して例えば酸化処理が行われる場合、装置を長期間使用していくと処理基板の表面だけでなく、サセプタカバー300を構成するSiCの表面で、SiCを構成するSi元素と、処理室201内の雰囲気等に含まれるO元素が結合し、拡散反応にてサセプタカバー300の表面にシリコン酸化層(SiO層)が形成されていく。SiO層はSiCに比べて放射率が大きく、SiCの表面に形成された酸化層の厚さが増大するにしたがって放射率が上がる。その結果、サセプタカバー300の表面からの熱放射を受ける基板の温度が酸化層の厚さの増大とともに上昇して、基板200に形成される膜の厚さ等の処理量が増大する傾向がある。すなわち、装置運用の時間経過に伴って、基板に対する処理結果に変動が生じることがある。このような処理結果の変動を低減するため、例えば、運用の初期においてはヒータの温度を高く設定し、運用期間の経過とともにヒータの設定温度を下げていくように調整して、処理結果が一定になるように(例えば処理によって得られる膜厚が一定になるように)するなどの対処が必要であった。また、サセプタカバー300を運用初期の状態に戻すためにはサセプタカバー300を新品に交換する必要があり、交換費用がかさんでしまう場合もある。
本実施形態では、サセプタカバー300は、サセプタ217の上面に配置され、少なくとも基板200が載置される側の表面(上面)に第1厚さT1のシリコン酸化層(Si酸化層、SiO層)300bを有する(図7)。なお、図7における層厚は、誇張して描かれている。第1厚さT1とは、例えば0.45μm~10μm、より好適には1μm~2μm、さらに好適には1.2μm~2μmである。なお、サセプタカバー300の上面を「表(おもて)面」、下面を「裏面」と言い換えることもできる。
Si酸化層300bの厚さが大きいほど、処理室201内において実行される酸化処理の時間に対する、Si酸化層300bの厚さの増大速度が低下する。そのため、第1厚さT1を大きくするほど、基板の酸化処理に伴うサセプタカバー300の表面の酸化層厚さの変化による放射率の変動を抑制することができる。具体的には、第1厚さT1が少なくとも0.45μm以上の厚さのSi酸化層300bを形成することにより、酸化層厚さの増大速度を低下させる有意な効果を得ることができる。第1厚さT1が0.45μmよりも小さい場合、基板処理時間に対するSi酸化層300bの厚さの増大速度を低下させる有意な効果が得られない可能性がある。また、好適には第1厚さT1が1μm以上の厚さのSi酸化層300bを形成することにより、基板処理時間に対する酸化層厚さの増大速度を実用的な程度まで確実に低下させることができる。第1厚さT1が1μmよりも小さい場合、特に処理温度を600℃以上とするような条件においては、基板処理時間に対するSi酸化層300bの厚さの増大速度を十分に低下させる効果が得られない可能性がある。
図8は、酸化処理時間と酸化膜圧との関係を示す線図である。上述のように、酸化層厚さの増大速度を実用的な程度まで確実に低下させるには、第1厚さT1が、この線図が飽和傾向を示す層厚以上であることが望ましい。なお、Si酸化層300bの厚さが2μmを超える場合、酸化速度の抑制効果はほぼ飽和するため、Si酸化層300bを形成するコストや時間等を考慮すると、その厚さは2μm以下とすることが望ましい。また、Si酸化層300bの厚さが10μmを超える場合、実用的な時間でSi酸化層300bを形成することが困難となる。そのため、Si酸化層300bの厚さは10μm以下とすることが望ましい。
Si酸化層300bは、サセプタカバー300の上面のうち、少なくとも基板200に面する部分の全体(全面)に亘って形成されている。また、より望ましくは、Si酸化層300bは、サセプタカバー300の上面の全体(すなわち、基板200に面していない部分も含むサセプタカバー300の上面の全体)に亘って形成されている。これは、サセプタカバー300から基板200への放射熱を基板面方向において均一に伝達するために好適である。また、Si酸化層300bは、当該表面の面方向において、均一な厚さとなるように形成されている。Si酸化層300bの厚さムラによってサセプタカバー300の面内で放射率分布にバラつきが生じるため、第1厚さT1は、少なくとも基板200に面する部分の全体に亘って、より望ましくは、サセプタカバー300の上面の全体に亘って均一であることが望ましい。
また、サセプタカバー300は、基板200が載置される側の表面(上面)だけではなく、サセプタ217に対向する側の表面(下面)にもSi酸化層300cを有することにより、基板の酸化処理に伴ってサセプタカバー300の下面において、上面と同様に酸化反応によるSi酸化層の増大が生じる場合であっても、酸化層の厚さの増大速度を低下させることができる。したがって、本実施形態の様に、基板の酸化処理に伴ってサセプタカバー300の下面においてSi酸化層の増大が生じる場合であっても、基板の酸化処理に伴うサセプタカバー300の表面のSi酸化層厚さの変化による放射率の変動を抑制することができる。
具体的には、サセプタカバー300は、サセプタ217に対向する側の表面(下面)に、第2厚さT2のSi酸化層300cを有している(図7)。これにより、サセプタカバー300の下面側の放射率変化による影響を低減することができる。第2厚さT2とは、例えば0.45μm~10μm、より好適には1μm~2μm、さらに好適には例えば1.2μm~2μmである。少なくとも0.45μm以上の厚さのSi酸化層300cを形成することにより、酸化層厚さの増大速度を低下させる有意な効果を得ることができる。第2厚さT2が0.45μmよりも小さい場合、基板処理時間に対するSi酸化層300cの厚さの増大速度を低下させる有意な効果が得られない可能性がある。また、好適には1μm以上の厚さのSi酸化層300cを形成することにより、基板処理時間に対する酸化層厚さの増大速度を実用的な程度まで確実に低下させることができる。第2厚さT2が1μmよりも小さい場合、特に処理温度を600℃以上とするような条件においては、基板処理時間に対するSi酸化層300cの厚さの増大速度を十分に低下させる効果が得られない可能性がある。また、酸化層厚さの増大速度を実用的な程度まで確実に低下させるには、第2厚さT2は、図8の線図が飽和傾向を示す層厚以上であることが望ましい。なお、Si酸化層300cの厚さが2μmを超える場合、酸化速度の抑制効果はほぼ飽和するため、Si酸化層300cを形成するコストや時間等を考慮すると、その厚さは2μm以下とすることが望ましい。また、Si酸化層300cの厚さが10μmを超える場合、実用的な時間でSi酸化層300cを形成することが困難となる。そのため、Si酸化層300cの厚さは10μm以下とすることが望ましい。
基板処理に酸素(O)含有ガスが用いられる場合などでは、O含有ガスに晒されやすいサセプタカバー300の上面側の方が基板処理時の酸化が進みやすいため、第1厚さT1の方が第2厚さT2より大きいことが望ましい。一方で、基板処理で使用するガス種の違いや運用の違い等の条件によっては、サセプタヒータ217bにサセプタカバー300の下面側の方が、酸化が進みやすい場合もある。その場合、第2厚さT2の方が第1厚さT1より大きいことが望ましい。なお、サセプタカバー300の両面に同時に酸化層形成処理を施す場合は、第1厚さT1と第2厚さT2は同等としてもよい。
また、サセプタ217の上面部217dは、サセプタヒータ217bから放射される放射光の赤外線成分を透過可能な材料により構成することができる。このような材料として、例えば透明石英を用いることができる。この場合、サセプタ217が、サセプタヒータ217bから放射される放射光の赤外線成分を透過しない不透明材料で構成されている場合に比べて、サセプタカバー300が放射熱により加熱される比率が大きい。したがって、時間経過による放射率の変化を抑制可能な本開示に係るサセプタカバー300は、サセプタ217(より具体的には上面部217d)がヒータから放射される放射光の赤外線成分を透過可能な材料で構成される場合においてより好適に用いることができる。
Si酸化層300b,300cは、本装置又は本装置とは異なる加熱装置を用いて、例えば次の方法により形成することができる。
・処理室内にサセプタカバーを搬入後、処理室内に酸化ガスを供給する。その際、サセプタカバーの上面と下面のいずれにも均一な厚さでSi酸化層が形成されるように、両面が均等に酸化ガスに曝されるようサセプタカバーを配置することが望ましい。
・酸化ガスの供給を継続しながら、ヒータによりサセプタカバーを加熱する。Si酸化層を形成する期間を短縮するためには、例えば基板処理時よりも高い温度で加熱することが望ましい。
なお、酸化ガスとしては、例えば、酸素(O)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、オゾン(O)ガス、水蒸気(HOガス)、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス等を用いることができる。酸化ガスとしては、これらのうち1以上を用いることができる。また、酸化ガスとして大気を用いることができる。
この方法により、サセプタカバー表面に1μm以上の厚さのSi酸化層を、サセプタカバーの基板載置面の方向に亘って均一に形成することができる。サセプタカバー上に基板を載置した状態で行われる酸化処理に伴ってサセプタカバー表面に形成されるSi酸化層は、載置された基板の影響や処理内容によって、サセプタカバーの基板載置面の方向に亘って均一に形成されないことがある。そのため、サセプタカバー表面に形成するSi酸化層は、この方法のように、サセプタカバー上に基板を載置しない状態でサセプタカバー表面を酸化処理することにより形成することが望ましい。
図5、図6に示すように、サセプタカバー300における基板200が載置される側の面(上面)には、第1の高さD1の基板支持部300dが形成されている。この基板支持部300dにより、サセプタカバー300と基板200との間に第1の高さD1の隙間が形成されるようになっている。第1の高さD1は、0.1~5mmであり、例えば1mmとしてもよい。基板支持部300dは、第2貫通孔300aの位置よりも外側に形成され、例えばサセプタカバー300の外周に沿って延設されている。基板支持部300dより径方向内側は、基板支持部300dに対する凹部300eとされている。
これにより、サセプタカバー300の上面側に基板200を載置した場合、基板200と凹部300eとの間に隙間が形成されるようになっている。このように、サセプタカバー300の上面側に隙間空間が存在する場合、基板処理中にサセプタカバー300の上面が隙間空間に存在する酸化ガスに曝されるため、該上面における酸化が進みやすくなる。そのため、該上面側にSi酸化層300bを予め形成しておくことは、当該隙間空間がない場合に比べて酸化を抑制する点でより有効である。また、当該隙間空間が存在することにより、サセプタカバー300と基板200とが直接接触することによる熱伝導よりも、サセプタカバー300から基板200に対する熱放射の割合が大きくなるため、該上面側にSi酸化層300bを予め形成しておくことは、熱放射の時間経過による変化を抑制する点でより有効である。
また、基板200の裏面とサセプタカバー300の上面との間に所定高さのギャップ(隙間)を予め形成しておくことで、基板200の歪みやサセプタカバー300の上面の歪みなどが生じた場合であっても、隙間空間を介して、サセプタヒータ217bからの熱を基板面方向において均一に基板200に伝達することができる。
基板支持部300d上に基板200を載置したとき、例えば基板支持部300dの上面に付着していた異物等が基板200の裏面に付着してしまう場合がある。また、例えば基板200と基板支持部300dとの間に気体が挟み込まれ、基板200が横滑りしてしまう場合がある。基板裏面に所定高さの隙間(凹部300e)が形成されるように基板支持部300dを設けることにより、基板200の裏面への異物の付着及び基板200の横滑りを抑制することが可能である。
また、サセプタカバー300におけるサセプタ217に対向する側の面(下面)には、第2の高さD2の凹部300fが形成されている。この凹部300fにより、サセプタ217とサセプタカバー300との間に第2の高さD2の隙間が形成されるようになっている。第2の高さD2は、0.1~5mmであり、例えば1mmとしてもよい。凹部300fは、サセプタカバー300の径方向において、例えば第2貫通孔300aの位置よりも内側に形成されている。
これにより、サセプタカバー300をサセプタ217の上に載置した場合、サセプタカバー300とサセプタ217との間に隙間が形成されるようになっている。このように、サセプタカバー300の下面側に隙間空間が存在する場合、基板処理中にサセプタカバー300の下面が隙間空間に存在する酸化ガスに曝されるため、該下面における酸化が進みやすくなる。そのため、該下面側にSi酸化層300cを予め形成しておくことは、隙間空間がない場合に比べて酸化を抑制する点でより有効である。また、当該隙間空間が存在することにより、サセプタカバー300とサセプタ217とが直接接触することによる熱伝導よりも、サセプタ217からサセプタカバー300に対する熱放射の割合が大きくなるため、該下面側にSi酸化層300cを予め形成しておくことは、熱放射の時間経過による変化を抑制する点でより有効である。
また、サセプタヒータ217bが内蔵されたサセプタ217とサセプタカバー300の間に所定高さのギャップ(隙間)を予め形成しておくことで、サセプタカバー300やサセプタ217の上面の歪みや表面凹凸が生じた場合であっても、隙間空間を介して、サセプタヒータ217bからの熱を基板面方向において均一にサセプタカバー300に伝達することができる。
本実施形態によれば、装置の運用期間の経過に伴うサセプタカバー300の放射率の変化を抑制して、基板温度の変化を抑制することができる。これによって、基板処理装置の長期運用に伴い生じる、基板200上に形成される酸化層の層厚の変化(すなわち、基板処理結果の変化)を小さくすることができる。また、基板200に形成される酸化層の層厚が一定になるように温度調整を行う回数が減る。更には、炭化シリコン製のサセプタカバー300を新品に交換する頻度も少なくなる。
(処理ガス供給部)
処理容器203内に処理ガスを供給する処理ガス供給部120は、以下のように構成される。
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。
ガス導入口234には、O含有ガスとしてのOガスを供給するO含有ガス供給管232aと、水素(H)含有ガスを供給するH含有ガス供給管232bと、不活性ガスを供給する不活性ガス供給管232cと、が合流するように接続されている。O含有ガス供給管232aには、O含有ガス供給源250a、流量制御装置としてのMFC(マスフローコントローラ)252a、開閉弁としてのバルブ253aが設けられている。H含有ガス供給管232bには、H含有ガス供給源250b、MFC252b、バルブ253bが設けられている。不活性ガス供給管232cには、不活性ガス供給源250c、MFC252c、バルブ253cが設けられている。O含有ガス供給管232aとH含有ガス供給管232bと不活性ガス供給管232cとが合流した供給管232の下流側には、バルブ243aが設けられ、ガス導入口234に接続されている。
主に、ガス供給ヘッド236、O含有ガス供給管232a、H含有ガス供給管232b、不活性ガス供給管232c、MFC252a、252b、252c、バルブ253a、253b、253c、243aにより、本実施形態に係る処理ガス供給部120(ガス供給系)が構成されている。
(排気部)
下側容器211の側壁には、処理室201内の雰囲気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、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。
主に、ガス排気口235、ガス排気管231、APC242、バルブ243bにより、本実施形態に係る排気部が構成されている。尚、真空ポンプ246を排気部に含めても良い。
(プラズマ生成部)
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、螺旋状の共振コイルにより構成された電磁界発生電極212が設けられている。電磁界発生電極212には、RFセンサ272、高周波電源273、及び高周波電源273のインピーダンスや出力周波数の整合を行う整合器274が接続される。電磁界発生電極212は、処理容器203の外周面と離間して該外周面に沿って配置され、高周波電力(RF電力)が供給されることにより、処理容器203内に電磁界を発生させるように構成されている。すなわち、本実施形態の電磁界発生電極212は、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)方式の電極である。
高周波電源273は、電磁界発生電極212に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RF電力の周波数を制御するものである。
電磁界発生電極212としての共振コイルは、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、この共振コイルの電気的長さは、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波長の整数倍に相当する長さに設定される。
電磁界発生電極212としての共振コイルの両端は電気的に接地され、そのうちの少なくとも一端は、可動タップ213を介して接地される。共振コイルの他端は、固定グランド214を介して設置される。さらに、共振コイルのインピーダンスを微調整するため、共振コイルの接地された両端の間には、可動タップ215によって給電部が構成される。
遮蔽板223は、電磁界発生電極212としての共振コイルの外側の電界を遮蔽するために設けられる。
(制御部)
制御部としてのコントローラ291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。
図2に示すように、制御部(制御手段)であるコントローラ291は、CPU(Central Processing Unit)291a、RAM(Random Access Memory)291b、記憶装置291c、I/Oポート291dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM291b、記憶装置291c、I/Oポート291dは、内部バス291eを介して、CPU291aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ291には、たとえばタッチパネルやディスプレイ等として構成された入出力装置292が接続されている。
記憶装置291cは、たと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291c内には、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。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ291に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。
I/Oポート291dは、上述のMFC252a~252c、バルブ253a~253c、243a、243b、ゲートバルブ244、APC242、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、等に接続されている。
CPU291aは、記憶装置291cからの制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置292からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置291cからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、CPU291aは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、I/Oポート291d及び信号線Aを通じてAPC242の開度調整動作、バルブ243bの開閉動作、及び真空ポンプ246の起動・停止を、信号線Bを通じてサセプタ昇降機構268の昇降動作を、信号線Cを通じてヒータ電力調整機構276によるサセプタヒータ217bへの供給電力量調整動作(温度調整動作)を、信号線Dを通じてゲートバルブ244の開閉動作を、信号線Eを通じてRFセンサ272、整合器274及び高周波電源273の動作を、信号線Fを通じてMFC252a~252cによる各種ガスの流量調整動作、及びバルブ253a~253c、243aの開閉動作を、信号線Gを通じてヒータ電力調整機構276による上部ヒータ280への供給電力量調整動作(温度調整動作)等を制御することが可能なように構成されている。
コントローラ291は、外部記憶装置293に格納された上述のプログラムをコンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置291cや外部記憶装置293は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。
(2)基板処理工程
次に、本実施形態に係る基板処理工程について、主に図3を用いて説明する。図3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、たとえばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程(半導体装置の製造方法)の一工程として、上述の基板処理装置100により実施される。以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作は、コントローラ291により制御される。
なお、本実施形態に係る基板処理工程で処理される基板200の表面にはシリコンの層があらかじめ形成されている。本実施形態においては、当該シリコン層に対して、プラズマを用いた処理として酸化処理を行う。
(基板搬入工程S110)
まず、サセプタ昇降機構268が基板200の搬送位置までサセプタ217を下降させて、サセプタ217の第1貫通孔217a及びサセプタカバー300の第2貫通孔300aに基板突上げピン266を貫通させる。続いて、ゲートバルブ244を開き、処理室201に隣接する真空搬送室から、基板搬送機構(図示せず)を用いて処理室201内に基板200を搬入する。搬入された基板200は、サセプタカバー300の表面から突出した基板突上げピン266上に水平姿勢で支持される。そして、サセプタ昇降機構268がサセプタ217を上昇させることにより、基板200はサセプタカバー300の上面に支持される。
(昇温・真空排気工程S120)
続いて、処理室201内に搬入された基板200の昇温を行う。ここで、サセプタヒータ217bはあらかじめ、たとえば500~1000℃の範囲内の所定値にまで昇温されており、サセプタ217上に保持された基板200をサセプタヒータ217bから発生する熱により所定の温度まで加熱する。ここでは、基板200の温度がたとえば700℃となるように加熱される。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S160が終了するまで作動させておく。
(反応ガス供給工程S130)
次に、反応ガスとして、O含有ガスとH含有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O含有ガス及びH含有ガスの供給を開始する。
また、処理室201内の圧力が所定の値となるように、APC242の開度を調整して処理室201内の排気を制御する。このように、処理室201内を適度に排気しつつ、後述のプラズマ処理工程S140の終了時までO含有ガス及びH含有ガスの供給を継続する。
O含有ガスとしては、例えば、酸素(O)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、一酸化窒素(NO)ガス、二酸化窒素(NO)ガス、オゾン(O)ガス、水蒸気(HOガス)、一酸化炭素(CO)ガス、二酸化炭素(CO)ガス等を用いることができる。O含有ガスとしては、これらのうち1以上を用いることができる。
また、H含有ガスとしては、例えば、水素(H)ガス、重水素(D)ガス、HOガス、アンモニア(NH)ガス等を用いることができる。H含有ガスとしては、これらのうち1以上を用いることができる。
(プラズマ処理工程S140)
処理室201内の圧力が安定したら、電磁界発生電極212に対して高周波電源273から高周波電力の印加を開始する。これにより、O含有ガス及びH含有ガスが供給されているプラズマ生成空間201a内に高周波電界が形成され、かかる電界により、プラズマ生成空間の電磁界発生電極212の電気的中点に相当する高さ位置に、最も高いプラズマ密度を有するドーナツ状の誘導プラズマが励起される。プラズマ状のO含有ガス及びH含有ガスを含む処理ガスはプラズマ励起されて解離し、酸素を含む酸素ラジカル(酸素活性種)や酸素イオン、水素を含む水素ラジカル(水素活性種)や水素イオン、等の反応種が生成される。
基板処理空間201bでサセプタ217上に保持されている基板200には、誘導プラズマにより生成されたラジカルと加速されない状態のイオンが基板200の表面に均一に供給される。供給されたラジカル及びイオンは表面のシリコン層と均一に反応し、シリコン層をステップカバレッジが良好なシリコン酸化層へと改質する。
その後、所定の処理時間、たとえば10~1000秒が経過したら、高周波電源273からの電力の出力を停止して、処理室201内におけるプラズマ放電を停止する。また、バルブ253a及び253bを閉めて、O含有ガス及びH含有ガスの処理室201内への供給を停止する。以上により、プラズマ処理工程S140が終了する。
(真空排気工程S150)
O含有ガス及びH含有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内のガスを処理室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と同じ圧力に調整する。
(基板搬出工程S160)
処理室201内が所定の圧力となったら、サセプタ217を基板200の搬送位置まで下降させ、基板突上げピン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、基板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。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上記基板処理装置100を用いた半導体装置の製造方法であって、サセプタカバー300上に基板200を載置する工程と、サセプタヒータ217bにより基板200を加熱する工程と、酸素を含有するガスを基板200に供給して基板200に酸化膜を形成する工程と、を有する。
(サセプタ及びサセプタカバーの補足)
サセプタヒータ217b自体は、2枚の部材で構成されるサセプタ217の内部に配置されているので、サセプタ217を介した熱伝導及び熱放射により基板200が加熱される。なお、サセプタヒータ217bは1枚の部材で構成されるサセプタ217の下面に接して設けられることとしてもよい。この場合も、サセプタ217を介した熱伝導及び熱放射により基板200が加熱される。いずれの場合も、サセプタヒータ217bは、当該サセプタヒータ217bから放射される直接放射光が、サセプタ217を介してサセプタカバー300又は基板200の少なくとも何れかに照射されるような位置に設けられている。
[他の実施形態]
以上、本開示の実施形態の一例について説明したが、本開示の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
上記の実施形態では、基板上に形成された膜に対して、酸素を含む反応ガスのプラズマを用いて酸化処理を行う例について説明した。しかし本開示に係る技術はこれに限られず、SiCにより形成されたサセプタカバー上に載置された基板に対する基板処理の過程において、サセプタカバーの表面が酸化される処理において好適に適用可能である。例えば、サセプタカバー上に載置された基板面上に酸化剤を用いて膜を堆積させる処理を行う場合や、当該基板面上に形成された膜を、酸化剤を含むガスによりエッチングする処理を行う場合などに、本開示に係るサセプタカバーを用いることができる。
2020年3月25日に出願された日本国特許出願2020-55165号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (15)

  1. 基板が収容される処理室と、
    前記処理室内に設けられ、ヒータにより加熱される基板載置台と、
    前記基板載置台の上面の上に配置され、上面に前記基板が載置されるように構成される基板載置台カバーと、を備え、
    前記基板載置台カバーは、炭化シリコンで構成され、少なくとも前記基板が載置される側の表面に所定の第1厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台カバーは、前記基板載置台の上面に対向する側の表面に、第2厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台カバーの前記基板が載置される側の面には、前記基板が載置される側の面の少なくとも一部と前記基板の裏面との間に第1の高さの隙間が形成されるように、その上面で前記基板を支持するよう構成された基板支持部が設けられ、
    前記基板載置台カバーの前記基板載置台に対向する側の面には、前記基板載置台に対向する側の面の少なくとも一部と前記基板載置台の上面との間に第2の高さの隙間が形成されるように凹部が設けられている、基板処理装置。
  2. 前記ヒータは、前記基板載置台の内部に設けられている、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記シリコン酸化層は、前記基板が載置される側の表面のうち、少なくとも前記基板に面する部分の全面に形成されている請求項1に記載の基板処理装置。
  4. 前記シリコン酸化層は、前記基板が載置される側の表面の全面に形成されている請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記シリコン酸化層は、前記基板が載置される側の表面において、均一な厚さとなるように形成されている請求項3又は請求項4に記載の基板処理装置。
  6. 前記第1厚さは1μm以上である請求項1に記載の基板処理装置。
  7. 前記第1厚さは、前記第2厚さよりも大きい請求項に記載の基板処理装置。
  8. 前記第2厚さは、前記第1厚さよりも大きい請求項に記載の基板処理装置。
  9. 前記基板載置台は、前記ヒータから放射される放射光の赤外線成分を透過可能な材料により構成されている、請求項1に記載の基板処理装置。
  10. 前記基板載置台は、透明石英により構成されている請求項に記載の基板処理装置。
  11. 前記基板載置台カバーは、前記基板載置台に対して着脱可能に設けられる、請求項1に記載の基板処理装置。
  12. 前記処理室内に酸素含有ガスを供給するよう構成されるガス供給部と、
    前記基板載置台カバー上に前記基板が載置された状態で、前記処理室内に前記酸素含有ガスを供給するように前記ガス供給部を制御可能に構成された制御部と、
    を備えた請求項1に記載の基板処理装置。
  13. 処理室内で基板を支持しヒータにより加熱される基板載置台の上面の上に配置されて、上面に基板が載置されるように構成され、
    炭化シリコンで構成され、少なくとも前記基板が載置される側の表面に所定の第1厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台の上面に対向する側の表面に、第2厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板が載置される側の面には、前記基板が載置される側の面の少なくとも一部と前記基板の裏面との間に第1の高さの隙間が形成されるように、その上面で前記基板を支持するよう構成された基板支持部が設けられ、
    前記基板載置台に対向する側の面には、前記基板載置台に対向する側の面の少なくとも一部と前記基板載置台の上面との間に第2の高さの隙間が形成されるように凹部が設けられている、基板載置台カバー。
  14. 処理室内でヒータにより加熱される基板載置台の上面の上に配置されて、上面に基板が載置されるように構成された基板載置台カバー上に前記基板を載置する工程と、
    前記ヒータにより前記基板載置台カバー上に載置された前記基板を加熱する工程と、
    酸素を含有するガスを前記基板に供給して前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
    を有し、
    前記基板載置台カバーは、炭化シリコンで構成され、少なくとも前記基板が載置される側の表面に所定の第1厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台の上面に対向する側の表面に、第2厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台カバーの前記基板が載置される側の面には、前記基板が載置される側の面の少なくとも一部と前記基板の裏面との間に第1の高さの隙間が形成されるように、その上面で前記基板を支持するよう構成された基板支持部が設けられ、
    前記基板載置台カバーの前記基板載置台に対向する側の面には、前記基板載置台に対向する側の面の少なくとも一部と前記基板載置台の上面との間に第2の高さの隙間が形成されるように凹部が設けられている、半導体装置の製造方法。
  15. 処理室内でヒータにより加熱される基板載置台の上面の上に配置されて、上面に基板が載置されるように構成された基板載置台カバー上に前記基板を載置する手順と、
    前記ヒータにより前記基板載置台カバー上に載置された前記基板を加熱する手順と、
    酸素を含有するガスを前記基板に供給して前記基板上に酸化膜を形成する手順と、
    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であって、
    前記基板載置台カバーは、炭化シリコンで構成され、少なくとも前記基板が載置される側の表面に所定の第1厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台カバーは、前記基板載置台の上面に対向する側の表面に、第2厚さのシリコン酸化層を有し、
    前記基板載置台カバーの前記基板が載置される側の面には、前記基板が載置される側の面の少なくとも一部と前記基板の裏面との間に第1の高さの隙間が形成されるように、その上面で前記基板を支持するよう構成された基板支持部が設けられ、
    前記基板載置台カバーの前記基板載置台に対向する側の面には、前記基板載置台に対向する側の面の少なくとも一部と前記基板載置台の上面との間に第2の高さの隙間が形成されるように凹部が設けられている、プログラム
JP2022510451A 2020-03-25 2021-03-19 基板処理装置、基板載置台カバー、半導体装置の製造方法及びプログラム Active JP7297149B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020055165 2020-03-25
JP2020055165 2020-03-25
PCT/JP2021/011528 WO2021193473A1 (ja) 2020-03-25 2021-03-19 基板処理装置、基板載置台カバー及び半導体装置の製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2021193473A1 JPWO2021193473A1 (ja) 2021-09-30
JPWO2021193473A5 JPWO2021193473A5 (ja) 2022-10-27
JP7297149B2 true JP7297149B2 (ja) 2023-06-23

Family

ID=77891767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022510451A Active JP7297149B2 (ja) 2020-03-25 2021-03-19 基板処理装置、基板載置台カバー、半導体装置の製造方法及びプログラム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220415700A1 (ja)
JP (1) JP7297149B2 (ja)
KR (1) KR20220137088A (ja)
CN (1) CN115039208A (ja)
TW (1) TWI782441B (ja)
WO (1) WO2021193473A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356624A (ja) 2003-05-07 2004-12-16 Tokyo Electron Ltd 載置台構造及び熱処理装置
JP2008311555A (ja) 2007-06-18 2008-12-25 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2012216774A (ja) 2011-04-01 2012-11-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びサセプタカバー
WO2016056338A1 (ja) 2014-10-06 2016-04-14 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板載置台および半導体装置の製造方法
WO2017163409A1 (ja) 2016-03-25 2017-09-28 株式会社日立国際電気 基板支持台、基板処理装置および半導体装置の製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3796030B2 (ja) * 1997-11-16 2006-07-12 キヤノンアネルバ株式会社 薄膜作成装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004356624A (ja) 2003-05-07 2004-12-16 Tokyo Electron Ltd 載置台構造及び熱処理装置
JP2008311555A (ja) 2007-06-18 2008-12-25 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2012216774A (ja) 2011-04-01 2012-11-08 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びサセプタカバー
WO2016056338A1 (ja) 2014-10-06 2016-04-14 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板載置台および半導体装置の製造方法
WO2017163409A1 (ja) 2016-03-25 2017-09-28 株式会社日立国際電気 基板支持台、基板処理装置および半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115039208A (zh) 2022-09-09
WO2021193473A1 (ja) 2021-09-30
JPWO2021193473A1 (ja) 2021-09-30
KR20220137088A (ko) 2022-10-11
US20220415700A1 (en) 2022-12-29
TWI782441B (zh) 2022-11-01
TW202204685A (zh) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6649473B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
US20220005678A1 (en) Substrate processing apparatus, reflector and method of manufacturing semiconductor device
US11908682B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus and non-transitory computer-readable recording medium
JP6022785B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置、及びプログラム
US20220139760A1 (en) Substrate processing apparatus, susceptor cover, method of manufacturing semiconductor device and substrate processing method
WO2019053806A1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP7297149B2 (ja) 基板処理装置、基板載置台カバー、半導体装置の製造方法及びプログラム
WO2016056338A1 (ja) 基板処理装置、基板載置台および半導体装置の製造方法
JP6883620B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP7478832B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びプログラム
JP7411699B2 (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP7203950B2 (ja) 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
WO2022065079A1 (ja) シール構造、基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP7358654B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
WO2022168678A1 (ja) 基板処理方法、基板処理装置
TW202412069A (zh) 基板處理方法、半導體裝置之製造方法、程式及基板處理裝置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220817

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220817

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230421

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230613

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7297149

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150