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
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Description
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。
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(SiO2)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。
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。
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。
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 前記第1厚さは、前記第2厚さよりも大きい請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記第2厚さは、前記第1厚さよりも大きい請求項1に記載の基板処理装置。
- 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。
- 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9に記載の基板処理装置。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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