KR20180107196A - 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180107196A
KR20180107196A KR1020187024855A KR20187024855A KR20180107196A KR 20180107196 A KR20180107196 A KR 20180107196A KR 1020187024855 A KR1020187024855 A KR 1020187024855A KR 20187024855 A KR20187024855 A KR 20187024855A KR 20180107196 A KR20180107196 A KR 20180107196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
susceptor
reflector
substrate
recessed portion
quartz
Prior art date
Application number
KR1020187024855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102193326B1 (ko
Inventor
타카유키 사토
나오야 마츠우라
Original Assignee
가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 filed Critical 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
Publication of KR20180107196A publication Critical patent/KR20180107196A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102193326B1 publication Critical patent/KR102193326B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/683—Apparatus 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
    • H01L21/687—Apparatus 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
    • H01L21/68714—Apparatus 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
    • H01L21/68757—Apparatus 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/683—Apparatus 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/683—Apparatus 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
    • H01L21/687—Apparatus 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
    • H01L21/68714—Apparatus 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
    • H01L21/68785—Apparatus 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24564—Measurements of electric or magnetic variables, e.g. voltage, current, frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/683—Apparatus 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
    • H01L21/687—Apparatus 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
    • H01L21/68714—Apparatus 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
    • H01L21/68742—Apparatus 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은 열팽창에 의해 변형된 리플렉터가, 석영으로 형성된 서셉터에 접촉하는 것에 의해 서셉터를 파손시키는 것을 방지하는 기술을 제공한다.
기판이 상부에 재치되고 석영으로 구성된 상측 서셉터; 석영으로 구성된 하측 서셉터; 및 면 형상으로 형성된 금속에 의해 구성되고 열을 반사하는 리플렉터;를 포함하고, 상측 서셉터의 하면과 하측 서셉터의 상면은 그 사이에 리플렉터를 개재하도록 접착되고, 하측 서셉터의 상면에는 리플렉터를 수용하는 제1 요부가 형성되고, 상측 서셉터의 하면이자 제1 요부에 대향하는 부분은 표면을 조면화하는 가공이 수행되는 기판 지지대를 제공한다.

Description

기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은 기판을 가열하기 위해서 이용되는 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에서는, 기판 처리 장치에 의해 웨이퍼(기판)를 가열하고 가열된 웨이퍼에 대하여 원하는 처리를 수행하는 공정이 수행된다. 웨이퍼를 가열하는 수단으로서는 예컨대 기판 지지대(서셉터)에 설치된 히터가 이용된다. 하지만 서셉터에 설치된 히터에 의해 웨이퍼를 가열하는 경우, 웨이퍼가 재치되는 서셉터 표면의 온도에 편차가 발생해 서셉터에 재치되는 웨이퍼가 균일하게 가열되지 않는 경우 또는 히터로부터 방사되는 열이 서셉터의 외주나 하방(下方)에 누설되어 효율적으로 가열을 수행하지 못하는 경우가 있었다.
전술한 과제를 해결하기 위해서 예컨대 특허문헌 1에는 히터의 하부에 히터로부터의 복사열을 반사시키는 반사 부재를 배치하는 것에 의해 히터의 전력 소비를 저감하는 서셉터 및 반도체 제조 장치가 개시된다.
1. WO2004/095560호 공보
하지만 히터의 하부에 반사 부재(리플렉터)를 구비하는 서셉터를 구성하는 경우, 열팽창에 의해 변형된 리플렉터가, 석영으로 형성된 서셉터에 접촉하는 것에 의해 양자 간의 부착[張付]이 발생해 서셉터가 파손된다는 과제가 있었다.
본 발명의 주요 목적은 열팽창에 의해 변형된 리플렉터가, 석영으로 형성된 서셉터에 접촉하는 것에 의해 서셉터를 파손시키는 것을 방지하는 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 기판이 상부에 재치되고 석영으로 구성된 상측 서셉터; 석영으로 구성된 하측 서셉터; 및 면 형상[面狀]으로 형성된 금속에 의해 구성되고 열을 반사하는 리플렉터;를 포함하고, 상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면은 그 사이에 상기 리플렉터를 개재하도록 접착되고, 상기 하측 서셉터의 상면에는 상기 리플렉터를 수용하는 제1 요부가 형성되고, 상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부(凹部)에 대향하는 부분은 표면을 조면화(粗面化)하는 가공이 수행되는 기판 지지대가 제공된다.
본 발명에 따르면, 열팽창에 의해 변형된 리플렉터가, 석영으로 형성된 서셉터에 접촉하는 것에 의해 서셉터를 파손시키는 것을 방지하는 기술이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 서셉터의 리플렉터가 설치된 위치에서의 수평 단면도.
도 3은 본 발명에 대한 비교예에 따른 서셉터의 수직 단면도.
도 4는 본 발명에 대한 비교예에 따른 서셉터의 수직 단면도이며, 도 4의 (A)는 가열 압착 공정을 수행할 때의 리플렉터의 상태를 도시하는 도면이며, 도 4의 (B)는 가열 압착 공정 후에 냉각된 리플렉터의 상태를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 서셉터의 전체 구조를 도시하는 수직 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 서셉터의 일부를 확대한 수직 단면도(확대도).
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 서셉터의 수직 단면도이며, 도 7의 (A)는 가열 압착 공정을 수행할 때의 리플렉터의 상태를 도시하는 도면이며, 도 7의 (B)는 가열 압착 공정 후에 냉각된 리플렉터의 상태를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 서셉터의 전체 구조를 도시하는 수직 단면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 서셉터의 일부를 확대한 수직 단면도(확대도).
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태(제1 실시 형태)에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
우선 제1 실시 형태에서 바람직하게 사용되는 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 이 기판 처리 장치는 반도체 장치의 제조에 사용되는 반도체 제조 장치의 일례로서 구성된다.
다음 설명에서는 기판 처리 장치의 일례로서 기판에 대하여 성막 처리 등을 수행하는 장치를 사용한 경우에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 개략을 도시하는 단면도다.
기판 처리 장치(100)는 웨이퍼(200)를 플라즈마 처리하는 처리로(202)를 구비한다. 처리로(202)에는 처리실(201)을 구성하는 처리 용기(203)가 설치된다. 처리 용기(203)는 제1 용기인 돔형의 상측 용기(210)와, 제2 용기인 완형(碗型)의 하측 용기(211)를 구비한다. 상측 용기(210)가 하측 용기(211) 상에 피복되는 것에 의해 처리실(201)이 형성된다. 상측 용기(210)는 예컨대 산화알루미늄(Al2O3) 또는 석영(SiO2) 등의 비금속 재료로 형성되고, 하측 용기(211)는 예컨대 알루미늄(Al)으로 형성된다.
또한 하측 용기(211)의 하부 측벽에는 게이트 밸브(244)가 설치된다. 게이트 밸브(244)가 열려 있을 때, 반송 기구(미도시)를 이용하여 반입출구(245)를 개재하여 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입할 수 있다. 또는 반송 기구(미도시)를 이용하여 반입출구(245)를 개재하여 처리실(201) 외로 웨이퍼(200)를 반출할 수 있도록 구성된다. 게이트 밸브(244)는 닫혀 있을 때에는 처리실(201) 내의 기밀성을 보지(保持)하는 게이트 밸브가 되도록 구성된다.
처리실(201)은 후술하는 바와 같이 주위에 공진(共振) 코일(212)이 설치되는 플라즈마 생성 공간(201A)과, 플라즈마 생성 공간(201A)에 연통하고 웨이퍼(200)가 처리되는 기판 처리 공간(201B)을 포함한다. 플라즈마 생성 공간(201A)은 플라즈마가 생성되는 공간이며, 처리실(201) 내, 공진 코일(212)의 하단(일점쇄선)보다 상방(上方)의 공간을 말한다. 한편, 기판 처리 공간(201B)은 웨이퍼(200)가 플라즈마로 처리되는 공간이며, 공진 코일(212)의 하단보다 하방의 공간을 말한다.
(서셉터)
처리실(201)의 저측 중앙에는 웨이퍼(200)를 재치하는 기판 지지부(기판 재치부)로서의 서셉터(217)가 배치된다. 서셉터(217)는 히터(218)와 리플렉터(반사 부재)(219)를 내장하고, 비금속 재료의 부재에 의해 구성된다. 본 실시 형태에서는 석영으로 형성된다. 또한 서셉터(217)와 웨이퍼(200) 사이에는 서셉터(217)측으로부터의 열을 웨이퍼(200)에 균일하게 전하기 위한 서셉터 커버도 설치할 수 있다. 서셉터 커버는 질화알루미늄(AlN), 세라믹스, 석영, 탄화 규소(SiC) 등의 비금속 재료로 형성된다.
서셉터(217)의 내부에는 가열 기구로서의 히터(218)가 일체적으로 매립된다. 히터(218)는 예컨대 SiC, 카본, 니켈, 유리 형상 카본 등에 의해 형성된 저항 가열형의 발열 소자(素子)(히터 엘리먼트)에 의해 구성되고, 피드 선을 개재하여 히터 전원(275)으로부터 전력이 공급된다. 히터(218)는 전력이 공급되면 웨이퍼(200) 표면을 예컨대 25℃ 내지 700℃ 정도까지 가열할 수 있도록 구성된다.
히터(218)의 하부이자 서셉터(217) 내부에는 면 형상으로 형성된 리플렉터(219)가 설치된다. 리플렉터(219)는 히터(218)로부터 방사되는 복사열을 웨이퍼(200) 방향으로 반사한다. 이에 의해 웨이퍼(200)는 효율적으로 가열된다. 리플렉터(219)는 히터(218)로부터 방사된 복사열을 효율적으로 반사할 수 있는 반사율이 높은 재료가 사용된다. 고온에서 화학 변화가 잘 발생하지 않고, 반사율이 잘 변화하지 않는 재료가 요구되므로 융점이 높은 금속, 예컨대 몰리브덴이나 텅스텐, 니켈, 백금, 팔라듐, 백금 로듐 합금, 금 등이 이용된다. 또한 리플렉터(219)의 재료에는 그 외에 카본이나 SiC 등도 이용할 수 있지만, 본 실시 형태에 따른 발명은 특히 열팽창률이 크거나, 고온 하에서 석영에 부착하는 특성을 가지는 재료(예컨대 전술한 금속)를 이용하는 경우에 바람직하다.
서셉터(217)에는 서셉터를 승강시키는 서셉터 승강 기구(268)가 설치된다. 그리고 서셉터(217)에는 관통공(220)이 설치되고, 한편, 하측 용기(211)의 저면에는 웨이퍼 승강 핀(266)이 설치된다. 관통공(220)과 웨이퍼 승강 핀(266)은 서로 대향하는 위치에 적어도 각 3개소(箇所)씩 설치된다. 서셉터 승강 기구(268)에 의해 서셉터(217)가 하강되었을 때는 웨이퍼 승강 핀(266)이 서셉터(217)와는 접촉하지 않는 상태에서 관통공(220)을 통과하도록 구성된다.
본 실시 형태에서의 서셉터(217), 히터(218), 리플렉터(219)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
(가스 공급부)
처리실(201)의 상방, 즉 상측 용기(210)의 상부에는 샤워 헤드(236)가 설치된다. 샤워 헤드(236)는 캡 형상의 개체(蓋體)(233)와, 가스 도입구(234)와, 버퍼실(237)과, 개구(開口)(238)와, 차폐 플레이트(240)와, 가스 취출구(吹出口)(239)를 구비하고, 반응 가스를 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성된다. 버퍼실(237)은 가스 도입구(234)로부터 도입되는 반응 가스를 분산하는 분산 공간으로서의 기능을 가진다.
가스 도입구(234)에는 산소 함유 가스로서의 산소(O2) 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급관(232A)의 하류단과, 수소 함유 가스로서의 수소(H2) 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급관(232B)의 하류단과, 불활성 가스로서의 아르곤(Ar) 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(232C)이 합류하도록 접속된다. 산소 함유 가스 공급관(232A)에는 상류측부터 순서대로 O2 가스 공급원(250A), 유량 제어 장치로서의 매스 플로우 컨트롤러(252A), 개폐 밸브로서의 밸브(253A)가 설치된다. 수소 함유 가스 공급관(232B)에는 상류측부터 순서대로 H2 가스 공급원(250B), 유량 제어 장치로서의 매스 플로우 컨트롤러(252B), 개폐 밸브로서의 밸브(253B)가 설치된다. 불활성 가스 공급관(232C)에는 상류측부터 순서대로 Ar 가스 공급원(250C), 유량 제어 장치로서의 매스 플로우 컨트롤러(252C), 개폐 밸브로서의 밸브(253C)가 설치된다. 산소 함유 가스 공급관(232A)과 수소 함유 가스 공급관(232B)과 불활성 가스 공급관(232C)이 합류한 하류측에는 밸브(243A)가 설치되고, 가스 도입구(234)의 상류단에 접속된다. 밸브(253A, 253B, 253C, 243A)를 개폐시키는 것에 의해 매스 플로우 컨트롤러(252A, 252B, 252C)에 의해 각각의 가스의 유량을 조정하면서 가스 공급관(232A, 232B, 232C, 232)을 개재하여 산소 함유 가스, 수소 함유 가스, 불활성 가스 등의 반응 가스를 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성된다.
(배기부)
하측 용기(211)의 측벽에는 처리실(201) 내로부터 반응 가스를 배기하는 가스 배기구(235)가 설치된다. 가스 배기구(235)에는 가스 배기관(231)의 상류단이 접속된다. 가스 배기관(231)에는 상류측부터 순서대로 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller)(242), 개폐 밸브로서의 밸브(243B), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 설치된다.
(플라즈마 생성부)
처리실(201)의 외주부, 즉 상측 용기(210)의 측벽의 외측에는 처리실(201)을 둘러싸도록 나선 형상의 공진 코일(212)이 설치된다. 공진 코일(212)에는 RF 센서(272), 고주파 전원(273)과 주파수 정합기(274)가 접속된다. 고주파 전원(273)은 공진 코일(212)에 고주파 전력을 공급한다. RF 센서(272)는 고주파 전원(273)의 출력측에 설치된다. RF 센서(272)는 공급되는 고주파의 진행파나 반사파의 정보를 모니터한다. 주파수 정합기(274)는 RF 센서(272)로 모니터된 반사파의 정보에 기초하여 반사파가 최소가 되도록 고주파 전원(273)을 제어한다.
고주파 전원(273)으로부터 고주파 전력이 인가된 공진 코일(212)은 플라즈마 생성 공간(201A) 내에 고주파 전계를 형성하고, 처리실(201) 내에 도입된 산소 가스나 수소 가스 등의 가스를 여기(勵起)한다. 여기되어 플라즈마 상태가 된 가스는 상기 가스 원소를 포함하는 활성종이나 이온 등의 반응종을 생성한다.
(제어부)
제어부로서의 컨트롤러(221)는 신호선(A)을 통해서 APC(242), 밸브(243B) 및 진공 펌프(246)를 제어하고, 신호선(B)을 통해서 서셉터 승강 기구(268)를 제어하고, 신호선(C)를 통해서 히터(275)를 제어하고, 신호선(D)을 통해서 게이트 밸브(244)를 제어하고, 신호선(E)을 통해서 RF 센서(272), 고주파 전원(273) 및 주파수 정합기(274)를 제어하고, 신호선(F)을 통해서 매스 플로우 컨트롤러(252A, 252B, 252C) 및 밸브(253A, 253B, 253C, 243A)를 제어하도록 구성된다.
컨트롤러(221)는 전술한 각 구성을 제어하기 위한 프로그램에 의해 동작하는 컴퓨터이며, 상기 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 격납될 수 있다. 또한 상기 기록 매체는 기판 처리 장치(100)에 전기적으로 접속되고, 기판 처리 장치(100)의 컨트롤러(221)는 상기 기록 매체로부터 상기 프로그램을 판독하여 전술한 제어를 실행하는 것이 가능하다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 제1 실시 형태에서 바람직하게 실시되는 기판 처리 공정에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정은 예컨대 플래시 메모리 등의 반도체 디바이스의 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 기판 처리 장치(100)에 의해 실시된다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(221)에 의해 제어된다.
(기판 반입 공정)
우선 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내에 반입한다. 구체적으로는 서셉터 승강 기구(268)가 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 서셉터(217)를 하강시켜서 서셉터(217)의 관통공(220)에 웨이퍼 승강 핀(266)을 관통시킨다. 그 결과, 웨이퍼 승강 핀(266)이 서셉터(217) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다.
계속해서 게이트 밸브(244)를 열고 도시되지 않는 반송 기구를 이용하여 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실(미도시)로부터 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입한다. 그 결과, 웨이퍼(200)는 서셉터(217)의 표면으로부터 돌출한 웨이퍼 승강 핀(266) 상에 수평 자세로 지지된다. 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하면 반송 기구를 처리실(201) 외로 퇴피시키고, 게이트 밸브(244)를 닫아서 처리실(201) 내를 밀폐한다. 그리고 서셉터 승강 기구(268)가 공진 코일(212)의 하단과 반입출구(245)의 상단(245A) 사이의 소정의 위치가 되도록 서셉터(217)를 상승시킨다. 그 결과, 웨이퍼(200)는 서셉터(217)의 상면에 지지된다.
(승온·진공 배기 공정)
계속해서 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 승온을 수행한다. 히터(218)는 미리 가열되고, 히터(218)가 내장된 서셉터(217) 상에 반입된 웨이퍼(200)를 보지하는 것에 의해 예컨대 150℃ 이상 650℃ 이하의 범위 내의 소정값으로 웨이퍼(200)를 가열한다. 또한 웨이퍼(200)의 승온을 수행하는 동안, 진공 펌프(246)에 의해 가스 배기구(235)를 개재하여 처리실(201) 내를 진공 배기하고, 처리실(201) 내의 압력을 0.1Pa 이상 1,000Pa 이하의 범위 내의 소정값으로 한다. 진공 펌프(246)는 적어도 후술하는 기판 반출 공정이 종료될 때까지 작동시킨다.
(반응 가스 공급 공정)
다음으로 반응 가스로서의 산소 가스의 공급을 시작한다. 구체적으로는 밸브(253A)를 열고 매스 플로우 컨트롤러(252A)로 유량 제어하면서 버퍼실(237)을 개재하여 처리실(201) 내로의 산소 가스의 공급을 시작한다. 이때 산소 가스의 유량을 예컨대 100sccm 이상 1,000sccm 이하의 범위 내의 소정값으로 한다. 또한 처리실(201) 내의 압력이 예컨대 1Pa 이상 1,000Pa 이하의 범위 내의 소정 압력이 되도록 APC(242)의 개도(開度)를 조정하여 처리실(201) 내를 배기한다. 이와 같이 처리실(201) 내를 적당히 배기하면서 후술하는 플라즈마 처리 공정 종료 시까지 산소 가스의 공급을 계속한다.
(플라즈마 처리 공정)
처리실(201) 내의 압력이 안정되면, 공진 코일(212)에 대하여 고주파 전원(273)으로부터 정합기(272)를 개재하여 고주파 전력의 인가를 시작한다.
이에 의해 플라즈마 생성 공간(201A) 내에 고주파 전계가 형성되고, 이러한 전계에서 플라즈마 생성 공간의 공진 코일(212)의 전기적 중점에 상당하는 높이 위치에 도넛 형상의 유도 플라즈마가 여기된다. 플라즈마 형상의 산소 가스는 해리(解離)되고, 산소(O)를 포함하는 산소 활성종(래디컬), 이온 등의 반응종을 생성한다. 기판 처리 공간(201B)에서 서셉터(217) 상에 보지되는 웨이퍼(200)에는 산소 래디컬과 이온이 웨이퍼(200) 표면에 균일하게 공급되고, 이들이 웨이퍼(200) 상의 실리콘막과 반응하여 실리콘막을 스텝 커버리지가 높은 실리콘 산화막으로 개질한다.
그 후, 소정의 처리 시간, 예컨대 10초 내지 300초가 경과하면, 고주파 전원(273)으로부터의 전력의 출력을 정지하여 처리실(201) 내에서의 플라즈마 방전을 정지한다. 또한 밸브(253A)를 닫고 산소 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 정지한다. 이상으로 플라즈마 처리 공정이 종료된다.
(진공 배기 공정)
소정의 처리 시간이 경과하고 산소 가스의 공급을 정지하면, 가스 배기구(235)를 개재하여 처리실(201) 내를 진공 배기한다. 이에 의해 처리실(201) 내의 산소 가스나, 산소 가스가 반응한 배기 가스 등을 처리실(201) 외로 배기한다. 그 후, APC(242)의 개도를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실[웨이퍼(200)의 반출처. 미도시)과 마찬가지의 압력(예컨대 100Pa)으로 조정한다.
(기판 반출 공정)
처리실(201) 내가 소정의 압력이 되면, 서셉터(217)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시켜 웨이퍼 승강 핀(266) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 그리고 게이트 밸브(244)를 열고 도시되지 않는 반송 기구를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리실(201) 외로 반출한다. 이상으로 본 실시 형태에 따른 기판 처리 공정을 종료한다.
또한 본 실시 형태에서는 처리실(201)에 산소 가스를 공급하여 플라즈마 여기하는 것에 의해 웨이퍼(200) 상의 실리콘막에 대하여 산화 처리를 수행하여 실리콘의 산화 피막을 형성했지만, 처리실(201)에 공급되어 플라즈마 여기되는 가스로서는 산소 가스와 수소 가스를 함께 공급해도 좋다. 또한 실리콘막의 산화 처리에 의한 산화 피막 형성이 아니라, 질화 처리에 의한 질화 피막을 형성하는 경우에는 질소(N2) 가스 또는 암모니아(NH3) 가스, 또는 질소 가스와 암모니아 가스를 함께 처리실(201)에 공급하고, 이들의 가스를 플라즈마 여기하는 것에 의해 질화 처리를 수행해도 좋다.
〔서셉터(217)의 구조〕
계속해서 제1 실시 형태에서의 서셉터(217), 히터(218) 및 리플렉터(219)의 구조에 대해서 비교예와 비교하면서 설명한다.
도 2는 서셉터(217)의 수평 단면도이며, 리플렉터(219)가 설치된 위치의 수평 방향의 단면을 도시한다. 수평 단면에 도시되는 구조에 대해서는 본 실시 형태와 비교예는 마찬가지이다. 리플렉터(219)는 서셉터(217)의 내부에 설치된 공간에 격납되도록 설치된다. 또한 리플렉터(219)가 격납되는 공간을 지지하기 위해서 원형의 서셉터(217)의 외주에는 외주부(217A)가 설치되고, 내측에는 복수의 기둥 형상부(217B)가 설치된다. 리플렉터(219)가 열에 의해 팽창·변형된 경우에 외주부(217A)나 기둥 형상부(217B)와 접촉해서 이것들을 손상시키지 않도록 하기 위해서 리플렉터(219)와 외주부(217A) 및 기둥 형상부(217B) 사이에는 각각 극간(222)이 설치된다.
(비교예)
도 3은 비교예에 따른 서셉터(217), 히터(218) 및 리플렉터(219)의 구조를 도시하는 수직 단면도이며, 도 2에서의 일점쇄선 A-A′에서의 수직 방향의 단면을 도시한다.
서셉터(217)는 상부부터 순서대로 상부 석영 플레이트(217-1), 중부 석영 플레이트(217-2), 하부 석영 플레이트(217-3)가 적층되는 것에 의해 구성된다. 상부 석영 플레이트(217-1)의 상면에 직접 또는 서셉터 커버 등을 개재하여 웨이퍼(200)가 재치된다. 상부 석영 플레이트(217-1)와 중부 석영 플레이트(217-2)는 상부 석영 플레이트(217-1)의 하면에 형성된 접착면(223A)과, 중부 석영 플레이트(217-2)의 상면에 형성된 접착면(223B)이 접착되는 것에 의해 접합된다. 중부 석영 플레이트(217-2)와 하부 석영 플레이트(217-3)는 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면에 형성된 접착면(224A)과, 하부 석영 플레이트(217-3)의 상면에 형성된 접착면(224B)이 접착되는 것에 의해 접합된다.
중부 석영 플레이트(217-2)에는 히터(218)가 격납되는 공간인 히터 격납부(225)가 형성된다. 히터 격납부(225) 내에 히터(218)가 격납되고, 상부 석영 플레이트(217-1)와 중부 석영 플레이트(217-2)가 접착되는 것에 의해 두 플레이트 사이에 히터(218)가 밀봉된다. 히터(218)는 서셉터(217) 내에 밀봉되기 때문에 처리실(201) 내의 가스와 접촉하지 않도록 이루어진다. 히터 격납부(225)는 예컨대 히터(218)의 형상에 맞춰서 홈[溝] 형상 등으로 형성되지만 홈 형상에 한정되지 않고, 히터(218)의 발열 소자의 형상에 따라 중부 석영 플레이트(217-2)에 다양한 형상의 요부(凹部)로서 형성할 수 있다.
하부 석영 플레이트(217-3)에는 리플렉터(219)가 격납되는 공간인 리플렉터 격납부(226)가 형성된다. 리플렉터 격납부(226) 내에 리플렉터(219)가 격납되고, 중부 석영 플레이트(217-2)와 하부 석영 플레이트(217-3)가 접착되는 것에 의해 양쪽 플레이트 사이에 리플렉터(219)가 밀봉된다. 리플렉터(219)는 서셉터(217) 내에 진공 상태로 밀봉되기 때문에 처리실(201) 내의 가스와 접촉하지 않도록 이루어진다. 또한 리플렉터 격납부(226)는 도 2에 도시된 리플렉터(219)의 형상에 맞춘 요부로서 하부 석영 플레이트(217-3)에 형성된다.
여기서 서셉터(217)는 내측에 기둥 형상부(217B) 등을 포함하는 석영으로 형성된 구조이기 때문에, 예컨대 알루미늄이나 스텐레스 등에 의해 형성되는 서셉터와 같이 용접 기술을 이용하여 상부 석영 플레이트(217-1), 중부 석영 플레이트(217-2) 및 하부 석영 플레이트(217-3)를 접착시키는 것은 일반적으로 곤란하다. 그래서 이들의 석영 플레이트는 가열 압착의 기법을 이용하여 서로 접착된다. 가열 압착은 예컨대 석영의 점도가 작아지는 정도의 고온으로 이들의 석영 플레이트의 접착면을 소정 시간, 소정 압력으로 서로 압부(押付)하는 것에 의해 수행한다. 가열 압착을 이용하여 석영끼리를 실질적으로 경계선 없이 일체화하기 위해서는 온도와 압력과 시간에 더해 접합면의 평탄도가 중요한 요소가 되기 때문에, 접착면(223A, 223B, 224A, 224B)은 예컨대 연마 가공에 의해 투명하고 평탄한 면이 되도록 가공된다. 구체적으로는 접착면(223A)의 전면(全面)과, 접착면(223B)의 히터 수납부(225)가 형성된 부분을 제외한 면과, 접착면(224A)의 전면과, 접착면(224B)의 리플렉터 격납부(226)가 형성된 부분을 제외한 면[즉 외주부(217A)와 기둥 형상부(217B)에 대응하는 부분]은 투명하고 평탄한 면이 되도록 가공된다. 하지만 비교예와 같이 접착면(223A, 223B, 224A, 224B)을 형성하여 가열 압착을 수행하는 경우, 리플렉터(219)가 열로 팽창·변형하는 것에 의해 발생하는 다음과 같은 과제가 있다.
도 4의 (A)는 비교예에서 가열 압착 공정을 수행할 때의 리플렉터(219)의 상태를 도시하는 서셉터(217) 등의 수직 단면도다. 가열 압착하는 경우, 석영의 점도가 작아지는 정도의 온도까지 석영 플레이트가 가열되지만, 그 때 금속 재료에 의해 구성된 리플렉터(219)도 가열되어 그 금속 재료는 열팽창을 일으킨다. 이때 면 형상으로 형성된 리플렉터(219)를 완전히 균일하게 가열하는 것은 어렵기 때문에 리플렉터(219)는 온도 분포의 차이에 의해 변형되어 예컨대 도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이 리플렉터(219)의 일부가 접착면(224A)에 접촉하는 경우가 있다. 특히 가열 압착할 때의 온도가 고온인 경우, 리플렉터(219)의 금속 재료가 크게 열팽창하기 때문에 변형에 의한 접촉은 발생하기 쉽다. [도 4의 (A)의 파선 원은 접촉 개소(227)를 도시한다.] 또한 접착면(224A)에 접촉한 리플렉터(219)의 일부는 투명하고 평탄한 면인 접착면(224A)에 밀착하여 부착되는 경우가 있다.
도 4의 (B)는 비교예에서 가열 압착 공정 후에 서셉터(217)를 냉각했을 때의 리플렉터(219)의 상태를 도시하는 서셉터(217), 히터(218) 및 리플렉터(219)의 수직 단면도다. 가열 압착 공정이 종료되고 냉각되면 리플렉터(219)는 수축되어 원래 형상으로 복구하려고 한다. 그 때, 도 4의 (A)와 같이 리플렉터(219)의 일부가 접착면(224A)에 부착된 경우, 부착된 부분에는 접착면(224A)으로부터 떨어지려고 하는 힘이 작용하며, 그 결과, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이 리플렉터(219)의 부착된 부분과 함께 접착면(224A)의 표면이 벗겨져 접착면(224A)의 표면에 크랙이 발생하는 경우가 있다. [도 4의 (B)의 파선 원은 크랙 발생 개소(228)를 도시한다.] 또한 가열 압착 공정 시에 부착이 발생한 것에 의해 냉각 후도 리플렉터(219)가 원래 형상으로 복구하지 않고 변형한 상태가 되는 경우도 있다.
접착면(224A)에 크랙이 발생한 경우, 히터(218)로부터 방사되는 복사열의 투과를 저해하여 불균일하게 반사시킬 뿐만 아니라, 전술한 기판 처리 공정에서 처리실(201) 내를 진공 배기했을 때 등에 리플렉터 격납부(226) 내와 처리실(201) 내의 압력 차이, 또는 히터 격납부(225)와의 압력 차이에 의해 서셉터(217)의 내부에 발생하는 응력이 크랙에 집중하여 서셉터(217)가 파손될 가능성도 있다.
전술한 과제를 해결하는 기법으로서는 가열 압착 공정에서 리플렉터(219)가 접착면(224A)에 접촉하지 않도록 리플렉터 격납부(226)의 깊이를 깊게 하는 것을 생각해볼 수 있다. 하지만 리플렉터 격납부(226)의 깊이를 깊게 잡는 경우, 처리실(201) 내를 진공 배기했을 때 등에 가해지는 응력에 견디기 위한 강도(내진공 강도)를 서셉터(217)에 갖게 하기 위해서 기둥 형상부(217B)를 굵게 하거나 개수를 늘릴 필요가 있고, 설치할 수 있는 리플렉터(219)의 면적이 작아진다. 그 결과, 히터(218)로부터의 복사열을 반사하는 면적이 줄어들어 히터(218)에 의한 가열의 효율이나 균일성이 악화된다. 따라서 리플렉터 격납부(226)의 깊이를 깊게 하지 않고, 전술한 과제를 해결하는 것이 바람직하다.
(제1 실시 형태)
계속해서 전술한 비교예에 대한 제1 실시 형태에 대해서 도 5, 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 서셉터(217), 히터(218) 및 리플렉터(219)의 구조를 도시하는 수직 단면도이며, 도 2에서의 일점쇄선 A-A′에서의 수직 방향의 단면을 도시한다. 도 6은 도 5의 일부를 확대한 확대 단면도다. 또한 비교예와 동일한 구성에는 비교예와 동일한 부호를 첨부한다.
본 실시 형태에서는 서셉터(217)에서의 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면이자, 리플렉터 격납부(226)와 대향하는 부분에 리플렉터 대향 요부(229)를 구비한다. 리플렉터 대향 요부(229)의 천장면[리플렉터 격납부(226)에 대향하는 면]은 소정 이상의 면 조도(粗度)를 가지는 조면화 가공이 수행된다. 도 6에는 조면화된 천장면이 천장 조면(粗面)(230)으로서 도시된다.
천장 조면(230)의 면 조도는 적어도 접착면(224A)이 포함하는 투명하고 평탄한 면의 면 조도보다 크다. 따라서 후술하는 바와 같이 비교예에 비해 가열 압착 시에 리플렉터(219)가 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 접착면(224A)의 면 조도는 가열 압착 공정에 의해 접착면(224B)과 접착하기 쉽도록 예컨대 Ra≤0.05μm의 범위이며, 본 실시 형태에서의 천장 조면(230)의 면 조도는 이 접착면(224A)의 면 조도보다 크게 되도록 구성된다. 리플렉터(219)의 부착을 보다 확실하게 방지하기 위해서는 천장 조면(230)의 면 조도를 Ra≥0.1μm으로 하는 것이 바람직하다. 예컨대 본 실시 형태에서는 Ra=약 2μm로 한다.
리플렉터 대향 요부(229)는 가열 압착 공정 전에 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면을 연삭(硏削)하는 것에 의해 형성할 수 있다. 이때 연삭 가공에 의해 리플렉터 대향 요부(229)의 내벽면에 발생하는 조면을 천장 조면(230)으로서 그대로 이용할 수 있다. 또한 천장 조면(230)은 리플렉터 대향 요부(229)의 내측에 형성되기 때문에 리플렉터 대향 요부(229)를 형성한 후에도 천장 조면(230)을 남긴 상태에서 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면을 연마 가공하는 것에 의해 접착면(224A)을 형성하는 것이 가능하다. 또한 천장 조면(230)은 예컨대 샌드블라스트나 열처리 등이 물리적인 가공 처리나, 불화수소에 의한 화학 처리 등 다른 조면화 가공 기술에 의해 형성되어도 좋다.
또한 리플렉터 격납부(226)의 저면(底面)[리플렉터(219)가 재치되는 면]에는 소정 이상의 면 조도를 가지는 조면화 가공이 수행되어도 좋다. 도 6에는 조면화된 저면이 바닥 조면(231)으로서 도시된다. 바닥 조면(231)이 설치되는 것에 의해 가열 압착 시에 리플렉터(219)가 리플렉터 격납부(226)의 저면에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 바닥 조면(231)의 면 조도는 천장 조면(230)과 같아도 좋고, 또한 전술한 천장 조면(230)의 면 조도의 값의 범위에서 적절히 선택할 수도 있다. 또한 리플렉터 격납부(226)는 리플렉터 대향 요부(229)와 마찬가지로 가열 압착 공정 전에 하부 석영 플레이트(217-3)의 상면을 연삭하는 것에 의해 형성할 수 있고, 이때 리플렉터 격납부(226)의 내벽면에 발생하는 조면을 바닥 조면(231)으로서 그대로 이용할 수 있다. 접착면(224B)을 형성하기 위한 연마 가공은 리플렉터 격납부(226)를 형성하는 전후 중 어느 쪽으로 수행해도 좋다. 또한 천장 조면(230)과 마찬가지로 다른 조면화 가공 기술에 의해 바닥 조면(231)을 형성해도 좋다.
도 7의 (A)는 본 실시 형태에서 가열 압착 공정을 수행할 때의 리플렉터(219)의 상태를 도시하는 서셉터(217) 등의 수직 단면도다. 마찬가지로 도 7의 (B)는 본 실시 형태에서 가열 압착 공정 후에 서셉터(217)를 냉각했을 때의 리플렉터(219)의 상태를 도시하는 수직 단면도다. 본 실시 형태의 경우에도 가열 압착에 의해 가열된 리플렉터(219)는 열팽창에 의한 변형되고, 예컨대 도 7의 (A)에 도시하는 접촉 개소(227)와 같이 리플렉터(219)의 일부가 천장 조면(230)에 접촉하는 경우가 있다. 하지만 본 실시 형태에서는 변형된 리플렉터(219)가 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면에 접촉해도 접촉 개소(227)가 조면화된 면[천장 조면(230)]이기 때문에 가열 압착을 위해서 투명하고 평탄한 면으로 이루어진 접착면(224A)에 접촉하는 경우보다 리플렉터(219)가 부착되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 도 7의 (B)에 도시되는 바와 같이 냉각 후에 리플렉터(219)가 원래 형상으로 복구해도 리플렉터(219)의 부착에 의해 발생하는 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면의 박리나 크랙이 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한 리플렉터(219)가 냉각 후에도 부착된 상태로 원래 형상으로 복구되지 않는 상태도 줄일 수 있다.
또한 전술한 설명에서는 서셉터(217)의 가열 압착 공정으로 리플렉터(219)가 변형되는 경우에 대해서 설명했지만, 가열 압착 공정 이외이어도 리플렉터(219)가 고온으로 가열되는 것에 의해 변형될 가능성이 있는 경우에는, 서셉터(217)를 본 실시 형태와 같이 구성하는 것에 의해 크랙 등의 파손의 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한 리플렉터(219)가 재치되는 바닥 조면(231)도 조면화되는 것에 의해 가열 압착 공정 시에 리플렉터(219)가 리플렉터 격납부(226)의 저면에 부착되는 것을 억제할 수 있으므로 냉각 후에 리플렉터 격납부(226)의 저면에서 표면 박리가 발생하거나, 리플렉터(219)가 변형된 상태에서 복구되지 않는 상황을 줄일 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 변형된 리플렉터(219)가 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면에 접촉해도 리플렉터(219)의 부착을 억제할 수 있으므로, 이러한 접촉이 발생하지 않도록 리플렉터 격납부(226)의 깊이를 깊게 확보할 필요가 없다. 따라서 리플렉터 격납부(226)의 깊이를 종래보다 작게 하여 서셉터(217)의 내진공 강도를 향상시킬 수 있는 것과 함께 서셉터(217)를 보다 얇게 형성하는 것도 가능해진다. 또한 리플렉터 대향 요부(229)의 깊이는 내진공 강도의 관점에서는 작은 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 가공 정밀도를 고려해서 예컨대 0.2mm 내지 0.4mm로 한다.
(제2 실시 형태)
계속해서 제2 실시 형태에 대해서 도 8 및 도 9를 이용하여 설명한다. 도 8은 본 실시 형태에 따른 서셉터(217), 히터(218) 및 리플렉터(219)의 구조를 도시하는 수직 단면도이며, 도 2에서의 일점쇄선 A-A′에서의 수직 방향의 단면을 도시한다. 도 9는 도 8의 일부를 확대한 확대 단면도다. 또한 제1 실시 형태 또는 비교예와 동일한 구성에는 제1 실시 형태 또는 비교예와 동일한 부호를 첨부한다.
본 실시 형태는 전술한 제1 실시 형태의 변형예이며, 제1 실시 형태에서의 리플렉터 대향 요부(229)가 설치되지 않는다. 본 실시 형태에서는 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면이자 리플렉터 격납부(226)에 대향하는 부분에 소정 이상의 면 조도를 가지는 조면화 가공이 수행된다. 도 9에는 조면화된 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면이 상부 조면(232)으로서 도시된다.
상부 조면(232)의 면 조도는 제1 실시 형태에서의 천장 조면(230)과 마찬가지이다. 즉 천장 조면(230)의 면 조도는 적어도 접착면(224A)이 포함하는 투명하고 평탄한 면의 면 조도보다 크다. 따라서 가열 압착 시에 리플렉터(219)가 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 리플렉터(219)의 부착을 보다 확실하게 방지하기 위해서는 상부 조면(232)의 면 조도를 Ra≥0.1μm로 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는 제1 실시 형태와 같이 리플렉터 대향 요부(229)를 설치하지 않는다. 따라서 상부 조면(232)을 형성하기 위해서는 가열 압착 공정 전에 연마 가공된 접착면(224A)이자 리플렉터 격납부(226)에 대향하는 부분에 대하여, 예컨대 샌드블라스트나 열처리 등의 물리적인 가공 처리나, 불화수소에 의한 화학 처리 등, 부분적인 조면화 가공을 수행할 수 있는 수단을 이용하는 것이 바람직하다. 단, 상부 조면(232)을 먼저 형성한 후에 그 면만 남겨서 중부 석영 플레이트(217-2)의 하면을 연마하는 것에 의해 접착면(224A)을 형성하는 등 다른 기법도 이용할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태에서의 리플렉터 대향 요부(229)가 설치되지 않으므로, 제1 실시 형태보다 서셉터(217)의 내진공 강도를 더 향상시킬 수 있는 것과 함께 서셉터(217)를 보다 얇게 형성하는 것도 가능해진다.
또한 전술에서는 실리콘막에 대한 산화 처리나 질화 처리 등의 개질 처리를 수행하는 실시 형태에 대해서 기재했지만, 본원에 따른 발명은 다른 처리에도 적용 가능하다. 예컨대 원료 가스와 반응 가스를 공급하여 기판에 막을 형성하는 처리나, 열처리, 어닐링 처리나, 애싱 처리, 에칭 처리 등의 기판 처리를 수행하는 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열팽창에 의해 변형된 리플렉터가, 석영으로 형성된 서셉터에 접촉하는 것에 의해 서셉터를 파손시키는 것을 방지하는 기술이 제공된다.
100: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼
201: 처리실 217: 서셉터
218: 히터 219: 리플렉터
221: 컨트롤러

Claims (17)

  1. 기판이 상부에 재치되고 석영으로 구성된 상측 서셉터;
    석영으로 구성된 하측 서셉터; 및
    면 형상[面狀]으로 형성된 금속에 의해 구성되고 열을 반사하는 리플렉터;
    를 포함하고,
    상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면은 그 사이에 상기 리플렉터를 개재하도록 접착되고,
    상기 하측 서셉터의 상면에는 상기 리플렉터를 수용하는 제1 요부(凹部)가 형성되고,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분은 표면을 조면화(粗面化)하는 가공이 수행되는 기판 지지대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상측 서셉터의 내부에는 열을 방사하는 발열 소자(素子)가 설치되고,
    상기 리플렉터는 상기 발열 소자로부터 방사되는 열을 반사하도록 구성되는 기판 지지대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상측 서셉터는,
    상기 기판이 상부에 재치되는 상부 플레이트;
    상기 하측 서셉터와 접착되는 하부 플레이트; 및
    상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이에 개재되도록 설치되는 상기 발열 소자;
    를 포함하는 기판 지지대.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상측 서셉터와 상기 하측 서셉터는 연마 가공된 상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면을 가열 압착하는 것에 의해 접착되고,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분의 표면 조도(粗度)는 연마 가공된 상기 상측 서셉터의 하면의 표면 조도보다 큰 기판 지지대.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분의 표면 조도는 0.1μm 이상인 기판 지지대.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분에는 제2 요부가 형성되고, 상기 제2 요부의 내면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분은 조면화되는 기판 지지대.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 요부 및 상기 제2 요부의 내면이자 상기 제1 요부에 대향하는 조면화된 면은 연삭(硏削) 가공에 의해 형성되는 기판 지지대.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요부의 저면(底面)은 조면화되는 기판 지지대.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상측 서셉터와 상기 하측 서셉터는 연마 가공된 상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면을 가열 압착하는 것에 의해 접착되고,
    상기 제1 요부의 저면의 표면 조도는 연마 가공된 상기 하측 서셉터의 상면의 표면 조도보다 큰 기판 지지대.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 요부 및 상기 제1 요부의 조면화된 저면은 연삭 가공에 의해 형성되는 기판 지지대.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분의 표면 조도는 상기 제1 요부의 저면의 표면 조도와 실질적으로 동일한 기판 지지대.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분과, 상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 하측 서셉터와 접착된 접착면은 동일 평면을 이루는 기판 지지대.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상측 서셉터와 상기 하측 서셉터는 연마 가공된 상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면을 가열 압착하는 것에 의해 접착되고,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분의 표면 조도는 연마 가공된 상기 상측 서셉터의 하면의 표면 조도보다 큰 기판 지지대.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분의 표면 조도는 0.1μm 이상인 기판 지지대.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터는 몰리브덴 또는 텅스텐에 의해 구성되는 기판 지지대.
  16. 기판이 재치되는 기판 지지대를 구비하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판 지지대는,
    상기 기판이 상부에 재치되고 석영으로 구성된 상측 서셉터;
    상기 상측 서셉터의 내부 또는 상기 상측 서셉터와 상기 기판 사이에 설치되고 열을 방사하는 발열 소자;
    석영으로 구성된 하측 서셉터; 및
    면 형상으로 형성된 금속에 의해 구성되고 상기 발열 소자로부터 방사되는 열을 반사하는 리플렉터;
    를 포함하고,
    상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면은 그 사이에 상기 리플렉터를 개재하도록 접착되고,
    상기 하측 서셉터의 상면에는 상기 리플렉터를 수용하는 제1 요부가 형성되고,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분은 표면을 조면화하는 가공이 수행되는 기판 처리 장치.
  17. 기판 지지대의 상면에 기판을 재치하는 공정과, 상기 기판 지지대의 상면에 재치된 상기 기판을 가열하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 기판 지지대는,
    상기 기판이 상부에 재치되고 석영으로 구성된 상측 서셉터;
    석영으로 구성된 하측 서셉터; 및
    면 형상으로 형성된 금속에 의해 구성되고 열을 반사하는 리플렉터;
    를 포함하고,
    상기 상측 서셉터의 하면과 상기 하측 서셉터의 상면은 그 사이에 상기 리플렉터를 개재하도록 접착되고,
    상기 하측 서셉터의 상면에는 상기 리플렉터를 수용하는 제1 요부가 형성되고,
    상기 상측 서셉터의 하면이자 상기 제1 요부에 대향하는 부분은 표면을 조면화하는 가공이 수행되는 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020187024855A 2016-03-25 2016-03-25 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 KR102193326B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/059675 WO2017163409A1 (ja) 2016-03-25 2016-03-25 基板支持台、基板処理装置および半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180107196A true KR20180107196A (ko) 2018-10-01
KR102193326B1 KR102193326B1 (ko) 2020-12-22

Family

ID=59900129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187024855A KR102193326B1 (ko) 2016-03-25 2016-03-25 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11211280B2 (ko)
JP (1) JP6521475B2 (ko)
KR (1) KR102193326B1 (ko)
WO (1) WO2017163409A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020171179A1 (ja) * 2019-02-21 2020-08-27 京セラ株式会社 試料保持具
JP7230679B2 (ja) * 2019-05-15 2023-03-01 住友電気工業株式会社 半導体素子の製造方法
JPWO2021039497A1 (ko) * 2019-08-29 2021-03-04
WO2021053724A1 (ja) * 2019-09-17 2021-03-25 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、サセプタカバー及び半導体装置の製造方法
TWI782441B (zh) * 2020-03-25 2022-11-01 日商國際電氣股份有限公司 基板處理裝置、基板載置台蓋及半導體裝置之製造方法
JP2023075470A (ja) * 2021-11-19 2023-05-31 ニデックインスツルメンツ株式会社 レンズユニット

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095560A1 (ja) 2003-04-18 2004-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
JP2011119326A (ja) * 2009-12-01 2011-06-16 Tokyo Electron Ltd 基板載置台、その製造方法及び基板処理装置
KR20120011232A (ko) * 2010-07-28 2012-02-07 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 서셉터 및 그것을 갖는 증착 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007042958A (ja) 2005-08-05 2007-02-15 Sumitomo Electric Ind Ltd ウェハプローバ用ウェハ保持体およびそれを搭載したウェハプローバ
JP2007258585A (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd 基板載置機構および基板処理装置
US8961691B2 (en) * 2008-09-04 2015-02-24 Tokyo Electron Limited Film deposition apparatus, film deposition method, computer readable storage medium for storing a program causing the apparatus to perform the method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004095560A1 (ja) 2003-04-18 2004-11-04 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
JP2011119326A (ja) * 2009-12-01 2011-06-16 Tokyo Electron Ltd 基板載置台、その製造方法及び基板処理装置
KR20120011232A (ko) * 2010-07-28 2012-02-07 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 서셉터 및 그것을 갖는 증착 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP6521475B2 (ja) 2019-05-29
US11211280B2 (en) 2021-12-28
JPWO2017163409A1 (ja) 2018-12-06
KR102193326B1 (ko) 2020-12-22
US20180374740A1 (en) 2018-12-27
WO2017163409A1 (ja) 2017-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102193326B1 (ko) 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR101474339B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 지지부
JP4067858B2 (ja) Ａｌｄ成膜装置およびａｌｄ成膜方法
JP4732351B2 (ja) 処理装置及びヒーターユニット
KR100890493B1 (ko) 반도체 제조 장치
JP5885404B2 (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
CN110504157B (zh) 基板处理方法和基板处理装置
JP5876992B2 (ja) プラズマ処理装置
TWI425112B (zh) A substrate mounting mechanism, and a substrate processing device including the substrate mounting mechanism
JP2012054399A (ja) 半導体製造装置及び半導体製造方法
CN113614892B (zh) 基板处理装置、处理容器、反射体和半导体装置的制造方法
US7527706B2 (en) Plasma processing apparatus, process vessel for plasma processing apparatus and dielectric plate for plasma processing apparatus
JP5465828B2 (ja) 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
TWI761913B (zh) 基板處理裝置、基板承載盤蓋、半導體裝置之製造方法及基板處理方法
JP2005260251A (ja) 載置台、プラズマ処理装置、および載置台の製造方法
JP2012231001A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP2010080706A (ja) 基板処理装置
JP2006278631A (ja) 半導体製造装置
JP2013197449A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
US20220415700A1 (en) Substrate processing apparatus, substrate mounting table cover, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer readable recording medium
US20230178409A1 (en) Substrate support unit, method of manufacturing the same, and substrate processing apparatus including the same
JP4578232B2 (ja) 半導体製造装置及び半導体製造方法
KR20230116668A (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
KR20230063980A (ko) 정전 척 및 정전 척 제작 방법
CN116997998A (zh) 基板处理装置、加热装置以及半导体装置的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant