TWI514477B - And a semiconductor manufacturing apparatus for processing the indoor parts of the semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents

And a semiconductor manufacturing apparatus for processing the indoor parts of the semiconductor manufacturing apparatus Download PDF

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TWI514477B
TWI514477B TW100106307A TW100106307A TWI514477B TW I514477 B TWI514477 B TW I514477B TW 100106307 A TW100106307 A TW 100106307A TW 100106307 A TW100106307 A TW 100106307A TW I514477 B TWI514477 B TW I514477B
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Jun Yamawaku
Chishio Koshimizu
Tatsuo Matsudo
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Tokyo Electron Ltd
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Description

半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法及半導體製造裝置
本發明係關於一種用以加熱電漿處理裝置等半導體製造裝置之處理室內部件的半導體製造裝置之室內部件的加熱方法及半導體製造裝置。
以往，利用半導體製造裝置之半導體裝置之製程中，係將半導體晶圓、液晶顯示裝置用玻璃基板等基板收容於可氣密密封之處理室內，於此處理室內使得電漿等作用而施以蝕刻、成膜等處理。
此外，以上述半導體製造裝置中處理室內部件的加熱方法而言，已知有技術係例如將在載置半導體晶圓之載置台上以圍繞半導體晶圓周圍的方式所配置之 聚焦環加熱之際，於聚焦環設置電阻加熱器。
但是，對於例如在處理室內以高頻電力來產生電漿之半導體製造裝置而言，有可能會向用以供給電力於聚焦環之加熱器的配線產生異常放電，此外高頻電力有可能自上述配線漏洩。因此，已知有技術係於聚焦環內部設置感應生熱部，利用以設於真空處理室內之感應線圈所產生之磁場，來感應加熱聚焦環(例如參照專利文獻1)。
習知技術文獻
專利文獻1 特開2008-159931號公報
如上述般，在加熱半導體製造裝置之處理室內部件之技術上，已知有於聚焦環內部設置感應生熱部，利用以設於真空處理室內之感應線圈所產生之磁場來感應加熱聚焦環之技術。但是，為了進行此種感應加熱，必須於聚焦環設置感應生熱部且必須設置感應線圈等，而必須進行大幅之裝置改造，且尚有製造成本增加之問題。
本發明係因應上述習知情事所得者，而提供一種半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法及半導體製造裝置，能以簡易構成來高效率地加熱處理室內部件。
本發明之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法之一樣態，該半導體製造裝置係對基板施以既定 之蝕刻處理，具備有：處理室，係收容基板；下部電極，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；以及淋灑頭，係於該處理室內，以對向於該下部電極的方式設置，發揮上部電極之作用，並從多數透孔供給處理氣體；其中，以位於該淋灑頭之對向於該聚焦環區域的方式設置石英製光導入部；於該處理室外部設置可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光的加熱用光源，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
此外，本發明之半導體製造裝置之一樣態，係於處理室內收容基板，對該基板施以既定蝕刻處理者；具備有：下部電極，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；淋灑頭，係於該處理室內，以對向於該下部電極的方式設置，發揮上部電極之作用，並從多數透孔供給處理氣體；石英製光導入部，係位於該淋灑頭之對向於該聚焦環區域的方式設置；以及加熱用光源，係設置於該處理室外部，可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
本發明之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法之其他樣態，該半導體製造裝置係對基板施以既定之蝕刻處理，具備有：處理室，係收容基板；載置台，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環， 係包圍該基板周圍而配置；石英製頂板，係設置於該處理室之天花板部；以及線圈，係設置於該頂板上部，流經高頻電流；以位於該頂板之對向於該聚焦環區域的方式設置石英製光導入部；於該處理室外部設置可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光的加熱用光源，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
此外，本發明之半導體製造裝置之其他樣態，係於處理室內收容基板，對該基板施以既定之蝕刻處理；具備有：載置台，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；石英製頂板，係設置於該處理室之天花板部；線圈，係設置於該頂板上部，流經高頻電流；石英製光導入部，係以位於該頂板之對向於該聚焦環區域的方式設置；以及加熱用光源，係設置於該處理室外部，可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
依據本發明，可提供一種半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法及半導體製造裝置，能以簡易構成來高效率地加熱處理室內部件。
以下，針對本發明之詳細參照圖式就實施形態來說明。圖1係用以說明本實施形態之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法之圖。
圖1所示之例，係於半導體製造裝置處理室內，作為處理室內部件，於最上部配置著由石英所構成之石英製處理室內部件10，其下部配置著由矽所構成之矽製處理室內部件11，於其下部配置著鋁等陶瓷所構成之陶瓷製處理室內部件12。此外，亦可取代矽製處理室內部件11而改用矽碳化物(SiC)製、碳(C)製之處理室內部件。此外，亦可取代矽製處理室內部件11而改用塗佈有類鑽石碳膜之處理室內部件，亦可取代陶瓷製處理室內部件12而改用表面施行過陽極氧化處理(耐酸鋁處理)之鋁所構成之處理室內部件。
縱軸為穿透率、橫軸為波長之圖3之圖形係針對石英(厚度2mm)顯示了光之波長與穿透率之關係。如同圖所示般，石英對於未達大約3000nm之波長區的光呈現出高穿透率。此外，顯現出若波長比大約200nm程度來得短則穿透率變低之趨勢。
此外，縱軸為穿透率、橫軸為波長之圖4之圖形係針對單晶矽(厚度0.8mm)顯示了光之波長與穿透率之關係。如同圖所示般，單晶矽對於比大約1000nm程度來得長之波長區的光呈現出一定(圖4之例為50%程度)之穿透率；另一方面，大約1000nm以下之波長區的光則幾乎不會穿透。
此外，縱軸為穿透率、橫軸為波長之圖5之圖形係針對類鑽石碳(厚度5μm)顯示光之波長與穿透率之關係。如同圖所示般，類鑽石碳對於大約600nm以 上之波長區的光呈現高穿透率，另一方面，未達大約500nm之波長區的光之穿透率則低。
從上述圖3~5所示光之波長與穿透率之關係可知，只要使用波長為大約1000nm以下之波長區(另外波長200nm程度以上)之加熱用光，則此加熱用光可穿透石英製處理室內部件10而照射於矽製處理室內部件11，由矽製處理室內部件11所吸收而進行加熱。於此種情況下，當使用燈管般波長範圍寬廣的光源之情況，只要使用加熱用光功率之一半以上係集中於波長大約1000nm以下者即可。此外，當取代矽製處理室內部件11而改用由類鑽石碳所構成之處理室內部件之情況，以使用波長短於大約500nm之波長區(另外波長200nm程度以上)之加熱用光為佳。此外，由於類鑽石碳擁有寬廣之穿透特性，故即使作為室內部件表面保護材料來使用，亦可在不致損及所保護部件的加熱特性之前提下進行加熱。
此外，只要使用波長比大約1000nm來得長、且為大約3000nm以下之波長區的加熱用光，即可使得此加熱用光穿透石英製處理室內部件10而照射於矽製處理室內部件11受到吸收，來加熱矽製處理室內部件11。伴隨於此，可使得例如一半程度之加熱用光穿透矽製處理室內部件11而照射於陶瓷製處理室內部件12受到吸收，來加熱陶瓷製處理室內部件12。於此種情況下，當使用燈管般波長範圍寬廣的光源之情 況，只要使用加熱用光功率之一半以上係集中在波長比大約1000nm來得長且大約3000nm以下之波長區者即可。
承上，當使用波長比大約1000nm來得長、大約3000nm以下之波長區的加熱用光之情況，亦可如圖2所示般，僅穿透石英製處理室內部件10而加熱陶瓷製處理室內部件12，或是僅穿透(部份吸收於)矽製處理室內部件11而加熱矽製處理室內部件11以及陶瓷製處理室內部件12。
此外，如圖1之右側部分所示般，只要使用波長比3000nm來得長之波長區之加熱用光，即可加熱於最上部所設之石英製處理室內部件10。
圖6係顯示本發明之一實施形態之半導體製造裝置100之構成。此半導體製造裝置100係具備有內部可被氣密阻絕之處理室101，於處理室101內設有載置台102以載置作為施行處理之基板的半導體晶圓W。於此載置台102之上側面(載置面)係以包圍半導體晶圓W周圍之方式載置有形成為圓環狀的聚焦環103。此聚焦環103為矽製物，聚焦環103為矽製處理室內部件之一。
於處理室101之天花板部設有頂板104。此頂板104為石英製物，頂板104為石英製處理室內部件之一。於頂板104外側設有由導體所構成之線圈105，藉由對此線圈105流通高頻電流，會使得處理室101 內之處理氣體電漿化而產生感應耦合電漿(ICP)。
於線圈105上方設有加熱用光源單元107(具備複數之加熱用光源)，自此加熱用光源單元107照射出波長比3000nm來得長之加熱用光108a與波長大約1000nm以下(另外波長為大約200nm以上)之加熱用光108b這2種類波長之加熱用光108a、108b。
加熱用光108a係被頂板104所吸收，而使用於頂板104之加熱上。加熱用光108b係穿透頂板104而被聚焦環103所吸收，使用於聚焦環103之加熱上。此外，圖6中109係反射板，用以將在頂板104表面等所反射之加熱用光108a、108b再度朝向頂板104反射，供應於加熱用途。
圖7係示意顯示上述加熱用光源單元107以及頂板104之部分構成之詳細，圖7(a)係顯示上面構成，圖7(b)係顯示側面構成。如該等圖所示般，用以產生加熱用光108b之加熱用光源110b係沿著聚焦環103之形狀配置在圓周上，用以產生加熱用光108a之加熱用光源110a則配合著頂板104之形狀而均勻分散配置著。
此外，為了將來自加熱用光源110b之加熱用光108b高效率地照射於聚焦環103，如圖7(b)所示般，於頂板104設有加熱用光108b之導入部104b。此導入部104b係利用石英形成為圓柱狀，加熱用光108b係穿透其內部。
圖8係顯示上述加熱用光源單元107以及頂板104部分的變形例構成。於此例中，係於頂板104之下側面形成有矽製膜111，以來自加熱用光源110b之加熱用光108b來加熱此矽製膜111。因此，於聚焦環103之上方設有加熱用光源110c，以照射波長比1000nm來得長且為3000nm以下之波長區的加熱用光108c。來自此加熱用光源110c之加熱用光108c係穿透頂板104，其一部份被矽製膜111所吸收，穿透之加熱用光108c則照射於聚焦環103而受到吸收，來加熱聚焦環103。
當取代上述矽製膜111改使用類鑽石碳製膜之情況，作為加熱此類鑽石碳製膜之加熱用光源110b以使用產生波長為大約500nm以下、200nm以上之波長區的加熱用光之光源為佳。只要使用此種波長區之加熱用光，即可穿透頂板104而由類鑽石碳製膜吸收加熱用光來進行加熱。
此外，作為用以加熱聚焦環103之加熱用光源110c，以使用可產生波長為大約1000nm以下且為600nm以上之波長區之加熱用光的光源為佳。只要使用此種波長區之加熱用光，即可穿透頂板104以及類鑽石碳製膜而由聚焦環103吸收加熱用光來進行加熱。
此外，較佳為於用以導入加熱用光108b、108c之導入部104b的側壁部104c形成膜或是施以表面加 工，來使得穿透內部之加熱用光108b、108c在內部產生全反射而不會漏洩到外部。
圖9係顯示其他實施形態之半導體製造裝置200構成。此半導體製造裝置200係具備內部可被氣密阻絕之處理室201，於處理室201內設有載置台202，用以載置作為施行處理之基板的半導體晶圓W。於此載置台202之上側面(載置面)係以包圍半導體晶圓W周圍的方式載置著形成為圓環狀之聚焦環203。此聚焦環203係矽製物，聚焦環203係矽製處理室內部件之一。
載置台202係發揮下部電極之作用，於處理室201之天花板部係對向於此載置台202而配置有發揮上部電極之作用的淋灑頭204。
如圖10(b)所示般，於淋灑頭204設有電極板205，其形成有用以淋灑狀供給處理氣體之多數透孔205a，於電極板205下側面係被與電極板205同樣形成有多數透孔206a之矽板206所覆蓋著。此矽板206乃矽製處理室內部件之一。
此外，於電極板205之上部設有用以使得處理氣體擴散之氣體擴散空間207，於此氣體擴散空間207內配置有氣體擴散板208。此氣體擴散板208係由陶瓷(於本實施形態為氧化鋁)所構成。
以前述方式所構成之半導體製造裝置200，係藉由在發揮下部電極作用之載置台202與發揮上部電極 作用之淋灑頭204之間所施加之高頻電力，來將從淋灑頭204導入處理室201內之處理氣體加以電漿化，而對載置於載置台202上之半導體晶圓W進行處理。
於處理室201之上部外側設有加熱用光源單元210，其具備有複數之加熱用光源211a、211b。加熱用光源211a係照射波長比大約1000nm來得長、且為大約3000nm以下之波長區的加熱用光212a。此加熱用光212a在穿透於淋灑頭204之一部分所設之複數石英製光導入部204a之後，其一部份被矽板206所吸收而加熱矽板206。另外，穿透矽板206之加熱用光212a則照射於聚焦環203而被吸收，來加熱聚焦環203。
此外，加熱用光源211b係照射波長為大約1000nm以下(另外波長為大約200nm以上)之波長區的加熱用光212b。此加熱用光212b係穿透於淋灑頭204之一部分所設之複數石英製光導入部204b而照射於氣體擴散板208受到吸收，來加熱氣體擴散板208。
如圖10(a)所示般，光導入部204a係在對應於聚焦環203之配置位置的環狀區域分割為複數個來配置著。此外，光導入部204b相對於光導入部204a位於內周側之環狀區域被分割為複數個來配置著。另外，於該等光導入部204a分別設有加熱用光源211a，於光導入部204b分別設有加熱用光源211b。
如以上所述，在上述之各實施形態，能以簡易的構成來高效率地加熱處理室內部件。此外，本發明並 不限定於上述實施形態，當然可做各種變形。
10‧‧‧石英製處理室內部件
11‧‧‧矽製處理室內部件
12‧‧‧陶瓷製處理室內部件
100‧‧‧半導體製造裝置
101‧‧‧處理室
102‧‧‧載置台
103‧‧‧聚焦環
104‧‧‧頂板
104b‧‧‧導入部
105‧‧‧線圈
107‧‧‧加熱用光源單元
108a,108b,108c‧‧‧加熱用光
109‧‧‧反射板
110a,110b,110c‧‧‧加熱用光源
111‧‧‧矽製膜
200‧‧‧半導體製造裝置
201‧‧‧處理室
202‧‧‧載置台
203‧‧‧聚焦環
204‧‧‧淋灑頭
204a,204b‧‧‧光導入部
205‧‧‧電極板
205a‧‧‧透孔
206‧‧‧矽板
206a‧‧‧透孔
207‧‧‧氣體擴散空間
208‧‧‧氣體擴散板
210‧‧‧加熱用光源單元
211a,211b‧‧‧加熱用光源
212a,212b‧‧‧加熱用光
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係用以說明本發明之一實施形態之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法之圖。
圖2係用以說明本發明之其他實施形態之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法之圖。
圖3係顯示石英之波長與穿透率關係之圖。
圖4係顯示矽之波長與穿透率關係之圖。
圖5係顯示類鑽石碳之波長與穿透率關係之圖。
圖6係顯示本發明之一實施形態之半導體製造裝置之構成示意顯示圖。
圖7係示意顯示圖6之半導體製造裝置之主要部份構成之圖。
圖8係示意顯示圖6之半導體製造裝置之變形例之主要部份構成之圖。
圖9係示意顯示本發明之其他實施形態之半導體製造裝置之構成之圖。
圖10係示意顯示圖9之半導體製造裝置之主要部份構成之圖。
10‧‧‧石英製處理室內部件
11‧‧‧矽製處理室內部件
12‧‧‧陶瓷製處理室內部件

Claims (9)

  1. 一種半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法，該半導體製造裝置係對基板施以既定之蝕刻處理，具備有：處理室，係收容基板；下部電極，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；以及淋灑頭，係於該處理室內，以對向於該下部電極的方式設置，發揮上部電極之作用，並從多數透孔供給處理氣體；以位於該淋灑頭之對向於該聚焦環區域的方式設置石英製光導入部；於該處理室外部設置可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光的加熱用光源，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法，其中來自該加熱用光源之光功率之一半以上係集中在波長比1000nm來得長且為3000nm以下。
  3. 一種半導體製造裝置，係於處理室內收容基板，對該基板施以既定蝕刻處理者；具備有：下部電極，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；淋灑頭，係於該處理室內，以對向於該下部 電極的方式設置，發揮上部電極之作用，並從多數透孔供給處理氣體；石英製光導入部，係位於該淋灑頭之對向於該聚焦環區域的方式設置；以及加熱用光源，係設置於該處理室外部，可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
  4. 如申請專利範圍第3項之半導體製造裝置，其中於該淋灑頭之和該下部電極的對向面處，配置有配合該淋灑頭之該透孔而形成有多數貫通孔之矽板，來自該加熱用光源之光的一部份被該矽板所吸收，而加熱該矽板。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之半導體製造裝置，係具備有：由陶瓷所構成之氣體擴散板，係配置於該淋灑頭之氣體擴散空間內；石英製氣體擴散板用光導入部，係以位於該淋灑頭之上部且為和該氣體擴散板對向之區域的方式而設置者；以及氣體擴散板加熱用光源，係設置於該處理室外部，可產生穿透該氣體擴散板用光導入部而被該氣體擴散板所吸收之波長的光，經由該氣體擴 散板用光導入部來對該氣體擴散板照射光以進行加熱。
  6. 一種半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法，該半導體製造裝置係對基板施以既定之蝕刻處理，具備有：處理室，係收容基板；載置台，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；石英製頂板，係設置於該處理室之天花板部；以及線圈，係設置於該頂板上部，流經高頻電流；以位於該頂板之對向於該聚焦環區域的方式設置石英製光導入部；於該處理室外部設置可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光的加熱用光源，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
  7. 如申請專利範圍第6項之半導體製造裝置之處理室內部件的加熱方法，其中來自該加熱用光源之光功率之一半以上係集中在波長比1000nm來得長且為3000nm以下。
  8. 一種半導體製造裝置，係於處理室內收容基板，對該基板施以既定之蝕刻處理；具備有：載置台，係設於該處理室內，載置該基板；矽製聚焦環，係包圍該基板周圍而配置；石英製頂板，係設置於該處理室之天花板部； 線圈，係設置於該頂板上部，流經高頻電流；石英製光導入部，係以位於該頂板之對向於該聚焦環區域的方式設置；以及加熱用光源，係設置於該處理室外部，可產生穿透該光導入部而被該聚焦環所吸收之波長的光，經由該光導入部來對該聚焦環照射光以進行加熱。
  9. 如申請專利範圍第8項之半導體製造裝置，係具備有頂板加熱用光源，係設置於該處理室外部，可產生被該頂板所吸收之波長的光，對該頂板照射光以進行加熱。
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