TWI595563B - Semiconductor manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents

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Tomohiro Okumura
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Description

半導體製造方法及半導體製造裝置
本揭示係關於照射電漿而將基材進行熱處理的半導體製造方法及半導體製造裝置。
在半導體元件之製造工程中，為了製作例如n型半導體及p型半導體，執行對基材導入雜質的雜質導入製程。在導入雜質後，執行退火處理製程(熱處理)。
若例如使用矽晶圓作為基材，係執行：用以使雜質離子衝撞晶圓而埋入在該晶圓的離子導入製程、及用以使該被埋入的雜質與矽相結合的退火處理製程。
為了將半導體元件微細化及高性能化，必須抑制雜質擴散至基材內深部。因此，必須將雜質高密度導入至接近基材的表面的淺區域，並且以短時間進行使雜質與矽相結合的退火處理製程。其理由在於若進行長時間熱處理，雜質會擴散至基材內的深部，結果，無法製作良好的半導體元件之故。因此，圖求供以短時間進行退火處理之用的技術。
例如，以供以短時間進行退火處理之用的技 術而言，採用使用雷射的加熱技術。若為使用雷射的加熱，可以μs級的短時間，將加熱對象物加熱至1000℃以上。
但是，由於在目前的雷射的連續輸出時間有限制，因此若在大型基材的表面掃描雷射來進行加熱時，必須分為複數次來照射雷射。因此，在被掃描以不同時序出射的雷射的基材的複數部分，會有加熱程度不同的情形。亦即，會有產生基材加熱不均的可能性。結果，製作充分被退火處理的半導體元件、及未被充分退火處理的半導體元件。
藉由專利文獻1，揭示可解決上述藉由雷射所為之退火處理的問題的半導體製造裝置。專利文獻1所記載之半導體製造裝置係構成為：基材橫穿過照射電漿的電漿炬單元的開口的前方，且使基材相對電漿炬單元作相對移動。照射電漿的開口係以與基材的移動方向呈正交的方向為長形的狹縫狀，與基材的寬幅(與移動方向呈正交的方向的尺寸)相比，為較長。由如上所示之開口被照射的電漿係以線狀被照射在形成有半導體元件的基材的表面上。因此，藉由將線狀電漿一次掃描在基材的表面，基材全體不會有發生加熱不均的情形，被一樣地加熱。結果，基材上的複數半導體元件被一樣地退火處理。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2013-120684號公報
但是，若為專利文獻1所記載之電漿處理裝置，有形成在基材的半導體元件受到損壞的可能性。具體而言，為使電漿發生，因線圈所形成的強力電磁場，形成在基材的薄膜的半導體元件有受到靜電損壞的可能性。其中，在此所稱之靜電損壞係指藉由電磁場，電荷蓄積在半導體元件，結果所產生的半導體元件的性能降低等。
因此，本揭示之課題為藉由電磁場使電漿發生，使用該電漿來執行基材上的半導體元件的退火處理時，抑制因電磁場而對半導體元件造成的損壞。
為解決上述課題，藉由本發明之一態樣，提供一種半導體製造方法，其係一邊使形成有元件的基材相對使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置作相對移動，一邊將基材藉由電漿進行熱處理的半導體製造方法，其在使相對形成有元件的基材的第1表面為相反側的基材的第2表面與電漿發生裝置相對向的狀態下，對基材的第2表面照射電漿發生裝置的電漿。
此外，藉由本發明之其他態樣， 提供一種半導體製造裝置，其係將形成有半導體元件的基材藉由電漿進行熱處理的半導體製造裝置，其具有：使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置；保持基材的基材保持具；及使基材保持具移動的移動機構，以相對形成有半導體元件的基材的第1表面為相反側的基材的第2表面的法線朝水平方向延伸的方式，而且以第2表面與電漿發生裝置相對向的方式，一邊使基材保持具藉由移動機構相對電漿發生裝置作相對移動，一邊對基材的第2表面照射電漿發生裝置的電漿。
藉由本揭示，藉由電磁場使電漿發生，使用該電漿來執行基材上的半導體元件的退火處理時，可抑制因電磁場而對半導體元件造成的損壞。
10、110、210‧‧‧半導體製造裝置
12‧‧‧感應耦合型電漿炬單元
14、114‧‧‧基材保持具
14a、114a、214a‧‧‧表面
14b、114b‧‧‧凹部
14c‧‧‧表面
14d、114d‧‧‧貫穿孔
14e、114e、214e‧‧‧肩部
16‧‧‧線圈
18‧‧‧第1陶瓷均熱塊
20‧‧‧第2陶瓷均熱塊
22‧‧‧腔室
22a、22b、22c、22d‧‧‧直線部
24‧‧‧開口
26‧‧‧第1陶瓷板
28‧‧‧第2陶瓷板
30、32‧‧‧冷媒配管
114f‧‧‧吸引孔
214g、214g’‧‧‧夾具爪
A1‧‧‧負壓
A2‧‧‧正壓
C‧‧‧基材的中心
F‧‧‧相對移動方向(進給方向)
L‧‧‧薄膜
P‧‧‧電漿
S‧‧‧基材
Sa‧‧‧第1表面
Sb‧‧‧第2表面
圖1係本發明之實施形態1之半導體製造裝置的概略圖。
圖2係沿著圖1所示之B-B線的半導體製造裝置的剖面圖。
圖3A係顯示開始熱處理前的半導體製造裝置的圖。
圖3B係顯示熱處理中的半導體製造裝置的圖。
圖3C係顯示熱處理結束後的半導體製造裝置的圖。
圖4係本發明之實施形態2之半導體製造裝置的概略圖。
圖5係顯示藉由本發明之實施形態2之半導體製造裝置被熱處理的基材的溫度分布的圖。
圖6係顯示比較例的半導體製造裝置中因基材的本身重量所致之撓曲的圖。
圖7係顯示藉由比較例的半導體製造裝置被熱處理的基材的溫度分布的圖。
圖8係本發明之實施形態3之半導體製造裝置的概略圖。
圖9係顯示其他實施形態之半導體製造裝置中之基材的夾具機構的剖面圖。
圖10係顯示其他實施形態之半導體製造裝置中之基材之一例的夾具機構的上面圖。
圖11係顯示其他實施形態之半導體製造裝置中之基材之其他例的夾具機構的上面圖。
以下一邊參照圖示，一邊說明本發明之實施形態。
(實施形態1)
圖1係概略顯示本發明之實施形態1之半導體製造裝置。圖2係顯示沿著圖1中的B-B線的剖面。圖3A~圖3C係顯示藉由半導體製造裝置所為之熱處理(退火處理)的流程。其中，圖中的Z軸方向表示鉛直方向，X軸方向及Y軸方向表示水平方向。
圖1所示之半導體製造裝置10係具有：感應耦合型電漿炬單元12(以下稱為「電漿炬單元12」)、及保持基材S的基材保持具14，作為用以將基材S藉由電漿P進行熱處置的電漿發生裝置。
基材S係例如在半導體的製造中經常被使用的矽晶圓。基材S係在第1表面Sa側具備有形成有半導體元件(嚴謹而言，被退火處理之前的半導體元件的中間產物)的薄膜L。
基材S係被保持在基材保持具14，保持基材S的基材保持具14係相對電漿炬單元12作相對移動(被傳送)。在本實施形態1之情形下，保持基材S的基材保持具14相對被固定的電漿炬單元12，相對朝X軸方向(白底箭號方向F)移動。其中，使基材保持具14相對電漿炬單元12作相對移動的移動機構並非限定於此，例如，由具備與基材保持具14相接觸的外周面而進行旋轉的複數滾筒(未圖示)所構成。此外，亦可相對固定有電漿炬單元12的基材保持具14作相對移動。或者，亦可電漿炬單元12及基材保持具14之雙方進行移動。
在本實施形態1之情形下，如圖3A所示，基材保持具14係在與電漿炬單元12相對向的表面14a，形成有可收容基材S且具備與基材S的形狀為相似的剖面形狀的凹部14b。此外，基材保持具14係具有將凹部14b的底部與基材保持具14的背側的表面14c相連通，且基材S不可能通過的貫穿孔14d。亦即，凹部14b及貫穿孔14d係構成柱坑孔。
理由容後敘述，如圖1所示，基材保持具14係以相對形成有半導體元件之具備薄膜L的第1表面Sa為相反側的基材S的第2表面Sb與電漿炬單元12相對向的方式保持該基材S。亦即，來自電漿炬單元12的電漿P被照射在不具薄膜L之側的基材S的第2表面Sb。此外，基材保持具14係藉由凹部14b與貫穿孔14d之間的肩部14e，支持基材S之形成有薄膜L的第1表面Sa的周緣部。藉此，由藉由電漿炬單元12被加熱的基材S，抑制熱朝基材保持具14移動。
此外，理由容後敘述，基材保持具14的凹部14b的深度係如圖1所示，以基材保持具14的表面14a與基材S的第2表面Sb位於大致同一平面上的方式，與基材S的厚度大致相等。
電漿炬單元12係如圖1所示，具有：用以形成電磁場的導體製的線圈16、介電質製的第1陶瓷均熱塊18、及介電質製的第2陶瓷均熱塊20。
線圈16係例如藉由：具備圓形剖面的銅管、 及覆蓋該銅管且具備長方形(或正方形)狀剖面的銅塊所構成。此外，線圈16係被配置在第1陶瓷均熱塊18及第2陶瓷均熱塊20的近傍。其中，在銅管內係流通用以將線圈16冷卻的冷媒。
第1陶瓷均熱塊18與第2陶瓷均熱塊20係互相接觸，在其間劃定腔室22、及與腔室22內相連通的狹縫狀開口24。
具體而言，電漿炬單元12的腔室22及開口24係沿著相對被照射電漿P的基材S的第2表面Sb呈正交的平面(Y-Z平面)而設。開口24係以相對沿著腔室22及開口24的平面(Y-Z平面)，而且相對基材S的表面Sb呈平行的方向(Y軸方向)呈長形的狹縫狀的開口。亦即，開口24係具備有相對基材S對電漿炬單元12的相對移動方向(進給方向F)呈正交的長邊方向的開口。
此外，開口24係在電漿處理時，相對基材S的第2表面Sb呈平行，且相對基材S的第2表面Sb儘可能接近。結果，開口24係藉由基材S被實質上堵塞，藉此，腔室22係形成為實質上封閉的空間。
線圈16係以其中心軸相對基材S的第2表面Sb以平行延伸的方式，而且，以相對沿著腔室22及開口24的平面(Y-Z平面)呈正交的方式構成(換言之，線圈16的中心軸以X軸方向延伸)。
此外，在本實施形態1之情形下，線圈16係 在第1陶瓷均熱塊18的外側、及第2陶瓷均熱塊20的外側1個1個地作配置。此外，2個線圈16各個係當被施加高頻電力時，各個以形成在腔室22內的高頻電磁場的方向互相相等的方式構成。
其中，2個線圈16亦可僅以任一者發揮功能。但是，如本實施形態1所示，以夾著腔室22的方式設置2個線圈16者可加強形成在腔室22內的電磁場強度。
在本實施形態1之情形下，如圖2所示，腔室22係構成為環狀。在此所稱之「環狀」意指無端狀，並非為限定於圓形。例如，腔室22係具備有：與開口24相連通，以開口24的長邊方向(Y軸方向)延伸的直線部22a；相對直線部22a呈平行地隔著距離延伸的直線部22b；及將2個直線部22a、22b相連結的直線部22c、22d。
電漿氣體被導入至如上所示之電漿炬單元12的腔室22內。可使用各種來作為電漿氣體，惟若考慮到電漿P的安定性及著火性、曝露在電漿P的構件的壽命等，電漿氣體較佳為以惰性氣體為主體的氣體。例如，列舉氬(Ar)氣體作為電漿氣體。
例如，若僅使用氬氣作為電漿氣體，電漿P係成為相當高溫(10,000K以上)。
例如，若使用氬與氫(H2)的混合氣體，以其電漿發生的條件而言，以掃描速度(基材S的移動速 度)=50~3,000mm/s、電漿氣體總流量=1~100SLM、氫濃度=0~10%、施加至線圈16的高頻電力=0.5~50kW左右的值較為適當。但是，在該等諸量之中，氣體流量及電力係電漿炬單元12的開口24的長邊方向(Y軸方向)的每個長度100mm的值。因此，若與開口24的長邊方向的長度為100mm相比為較短或較長時，氣體流量或電力等參數必須與其成正比進行調整。
藉由如上所示之構成的電漿炬單元12，若高頻電力被施加至線圈16，在被導入電漿氣體的腔室22內形成高頻電磁場。藉此，在電漿氣體作用高頻電磁場，在腔室22內，亦即藉由第1陶瓷均熱塊18、第2陶瓷均熱塊20、及基材S的第2表面Sb所包圍的空間內發生電漿P(電漿P點著)。所發生的電漿P係透過開口24而被照射在基材S的第2表面Sb。
其中，電漿炬單元12並非為在基材S的第2表面Sb相對其開口24為相對向的狀態下將電漿P點著。具體而言，如圖3A所示，在基材S以進給方向F橫穿過電漿炬單元12的開口24的前方之前，電漿P即被點著。
具體而言，如圖3A所示，在基材保持具14的進給方向F的前端及後端各個係被安裝有耐熱性優異的第1陶瓷板26及第2陶瓷板28。第1及第2陶瓷板26、28中的電漿炬單元12側的表面係位於與電漿炬單元12側的基材保持具14的表面14a及基材S的第2表面Sb為大致相同平面上。
在進給方向F的前側的第1陶瓷板26與電漿炬單元12的開口24相對向的狀態下，電漿P被點著。其中，在第1陶瓷板26係安裝有供冷媒流通的冷媒配管30。藉由該冷媒配管30，以藉由電漿P，第1陶瓷板26不會受到熱損壞的方式，第1陶瓷板26被冷卻。
若電漿P被點著，基材保持具14開始以進給方向F搬送(開始加速)。其中，如圖3B所示，以基材S的第2表面Sb以預定的一定速度橫穿過電漿炬單元12的開口24的前方的方式，基材保持具14被加速。藉此，對基材S的第2表面Sb全體，由電漿炬單元12的開口24被照射的電漿P以一定速度被掃描。
其中，電漿炬單元12的開口24係比與其長邊方向(Y軸方向)的尺寸進給方向F呈正交的方向的基材S的尺寸為更長。藉此，以與基材S的尺寸相比為較長的線狀，電漿P被照射在基材S。結果，將電漿P對基材S的第2表面Sb僅掃描一次，基材S的第2表面Sb全體被電漿處理，與將基材S的第2表面Sb全體分為複數次掃描電漿P的情形相比，基材S全體被一樣地熱處理。
此外，由於被掃描電漿P的第1陶瓷板26的表面、基材保持具14的表面14a、及基材S的第2表面Sb位於同一平面上，因此電漿炬單元12由第1陶瓷板26朝向基材S作相對移動的期間，腔室22內的電漿P的狀態呈安定。因此，可抑制伴隨移動的電漿P的擺動，且可抑制對基材S的熱處理不均。
在基材S橫穿過電漿炬單元12的開口24的前方之後，基材保持具14被減速。接著，如圖3C所示，在第2陶瓷板28與電漿炬單元12的開口24相對向的狀態下，基材保持具14即被停止。其中，第2陶瓷板28亦與第1陶瓷板26同樣地，藉由供冷媒流通的冷媒配管32予以冷卻。
若在基材S橫穿過電漿炬單元12的開口24的前方之後，快速停止對線圈16供給高頻電力，可省略冷媒配管32，且可省略第2陶瓷板28的冷卻。或者，不僅冷媒配管32，亦可省略第2陶瓷板28。
在電漿炬單元12的開口24與第2陶瓷板28相對向之後，停止對線圈16供給高頻電力，藉由電漿P被熱處理的基材S由基材保持具14被取出。
藉由使用如上所述之半導體製造裝置10的電漿處理(熱處理)，在由數十ms至數百ms的短時間的期間，電漿P被照射在基材S的第2表面Sb，可將第2表面Sb的溫度瞬時加熱至1000℃以上。在半導體製造工程中常被使用的尺寸的基材S(例如矽晶圓)由於其厚度為數百μm級，因此若第2表面Sb瞬時被加熱至1000℃以上，基材S全體亦瞬時成為相同程度的溫度。結果，無須直接照射電漿P，可對基材S的第1表面Sa之形成在薄膜L的半導體元件(嚴謹而言為被實施退火處理之前的半導體元件的中間產物)執行退火處理。
此外，如圖1及圖2所示，由於在必須進行 退火處理之形成有半導體元件(其中間生成物)的薄膜L與照射電漿P的電漿炬單元12之間存在基材S本體，因此形成在薄膜L的半導體元件幾乎不會受到因藉由線圈16所形成之高頻電磁場所造成的靜電損壞。
若具體說明之，因藉由線圈16所形成的高頻電磁場，在基材1內會發生渦電流。因在內部發生渦電流的基材S發揮電磁屏蔽的作用，可有效遮蔽由線圈16對形成在薄膜L的半導體元件的電磁波。藉此，因薄膜L近傍的線圈16而來的高頻電磁場會相當弱。結果，形成在基材S的薄膜L的半導體元件幾乎不會因線圈16所形成的高頻電磁場而受到靜電損壞，可製作良好的半導體元件。
其中，發明人藉由實驗，實證出因線圈16的高頻電磁場所致之對形成在薄膜L的半導體元件的靜電損壞藉由基材1的遮蔽效果被抑制的情形。
具體而言，在基材S的第1表面Sa的薄膜L(絕緣薄膜)製作天線比為100萬倍的MOS元件作為半導體元件。對如上所示之基材S的第2表面Sb照射電漿P。此外，為供比較，對其他基材S的第1表面Sa照射電漿P。此外，在各自的情形下，藉由開爾文探針(Kelvin probe)法，測定電漿照射後之基材S的薄膜L的電荷。
結果，若對基材S的第2表面Sb照射電漿P，第1表面Sa之形成在薄膜L的MOS元件並未發現被破壞。此外，在薄膜L幾乎未發生電荷，電荷測定值為 ±3V以下。
另一方面，若對基材S的第1表面Sa照射電漿P，第1表面Sa之形成在薄膜L的MOS元件被破壞。此外，在薄膜L發生+10~30V的電荷。其中，若對基材S的第1表面Sa照射電漿P，可知即使為天線比為1萬倍的MOS元件，亦會被破壞。
如上所示，若對相對形成有元件的基材的表面為相反側的基材的表面照射電漿，可知可抑制對元件的靜電損壞。
藉由本實施形態1，當藉由電磁場使電漿P發生，使用該電漿P執行基材S上的半導體元件的退火處理時，可抑制因電磁場而對半導體元件造成的損壞。此外，由於形成有半導體元件的第1表面Sa朝向下方向，因此可抑制對半導體元件的污染，結果，可得高性能的半導體元件。
(實施形態2)
一邊參照圖4~圖7，一邊說明本發明之實施形態2。
圖4係概略顯示本發明之實施形態2之半導體製造裝置110。其中，半導體製造裝置110中的電漿發生裝置係與上述實施形態1的電漿炬單元12相同。與上述實施形態1不同之處在基材保持具。因此，說明本實施形態2之基材保持具。
如圖4所示，實施形態2之半導體製造裝置110的基材保持具114係與實施形態1的基材保持具14不同，具有將基材S固定在基材保持具114的夾具機構。
具體而言，在與電漿炬單元12相對向的基材保持具114的表面114a所形成的凹部114b內收容基材S，基材S的第1表面Sa的周緣部被支持在凹部114b與貫穿孔114d之間的肩部114e。此外，為維持肩部114e與基材S的第1表面Sa的周緣部的接觸，在基材保持具114b形成有用以吸引第1表面Sa的周緣部的複數吸引孔114f作為夾具機構。該複數吸引孔114f的開口係形成在肩部114e。藉由真空泵(未圖示)，負壓A1被持續賦予至吸引孔114f，藉此基材S的第1表面Sa的周緣部被固定在基材保持具114的肩部114e。
此外，為抑制未被基材保持具114支持的基材S的第1表面Sa的部分(亦即除了基材保持具114之與肩部114e相接觸的周緣部之外的中央部分)因本身重量所造成之朝向下方向的撓曲，在該部分，透過基材保持具114的貫穿孔114d，藉由例如正壓泵(未圖示)被賦予正壓A2。例如，以基材S的中心因本身重量所造成之朝向下方向的撓曲量為10μm以下的方式，朝向基材S的第1表面Sa的中央部分被持續賦予正壓A2。
在圖5中顯示一邊抑制未被基材保持具114支持的基材S的中央部分因本身重量而朝向下方向的撓曲，一邊進行電漿處理(熱處理)時的基材S的溫度分 布。如圖5所示，若一邊抑制基材S的中央部分的撓曲一邊執行熱處理，在電漿炬單元12與基材S的第2表面Sb之間的距離被維持為一定的狀態下，電漿P被掃描在第2表面Sb上。因此，電漿處理後的溫度分布係遍及基材S全體幾乎一樣(藉由交叉影線來表示溫度分布)。
另一方面，如圖6所示，若在未被基材保持具114支持的基材S的中央部分未被賦予正壓A2時，基材S的中央部分因本身重量而朝下方向撓曲。將此時的電漿處理(熱處理)後的基材S的溫度分布顯示在圖7。
若在未被基材保持具114支持的基材S的中央部分未被賦予正壓A2，愈接近基材S的中心C，電漿炬單元12與基材S之間的距離愈增加。因此，如圖7所示，愈接近基材S的中心C，電漿處理後的溫度愈低(藉由複數交叉影線表示溫度分布，交叉影線愈為緻密，表示溫度愈高)。因此，如圖7所示，在基材S中，以同心圓狀分布不同的溫度。
如上所示若基材S的加熱溫度依場所而異，製作經適當退火處理的半導體元件及未經充分退火處理的半導體元件。亦即製作不良的半導體元件。
藉由本實施形態2，與實施形態1同樣地，藉由電磁場使電漿P發生，使用該電漿P來執行基材S上的半導體元件的退火處理時，抑制因電磁場而對半導體元件造成的損壞。此外，由於基材S全體被一樣加熱，因此可抑制不良的半導體元件的發生。
其中，如圖4所示，基材S的第1表面Sa的周緣部藉由負壓A1被吸引，因此即使在基材S的中央部分被賦予正壓A2，基材S亦不會移動。但是，因基材S的材質等不同的原因，當正壓A2被賦予至基材S的中央部分時，基材S不會移動，若被持續收容在基材保持具內的凹部，並不需要藉由負壓來吸引基材S的第1表面Sa的周緣部。
(實施形態3)
一邊參照圖8，一邊說明本發明之實施形態3。
圖8係概略顯示本發明之實施形態3之半導體製造裝置210。半導體製造裝置210中的電漿發生裝置的構成係與上述實施形態1的電漿炬單元12的構成相同。此外，半導體製造裝置210中的基材保持具的構成係與上述實施形態2的基材保持具114相同。
如圖1及圖4所示，上述實施形態1的半導體製造裝置10及實施形態2的半導體製造裝置110各自的電漿炬單元12與基材S係以鉛直方向(Z軸方向)相對向。與此不同，如圖8所示，本實施形態3的半導體製造裝置210的電漿炬單元12與基材S係以水平方向(X軸方向)相對向。
因此，電漿炬單元12係被形成為開口24朝向水平方向(X軸方向)的姿勢。另一方面，保持基材S的基材保持具114係以基材S的第2表面Sb的法線朝水 平方向(X軸方向)延伸的方式，而且，以該第2表面Sb與電漿炬單元12相對向的方式，相對電漿炬單元12作相對配置。在本實施形態3之情形下，基材保持具114係朝鉛直方向(Z軸方向)移動。
藉由如上所示之半導體製造裝置210，以未被基材保持具114支持的基材S的中央部分由電漿炬單元12的開口24分離的方式，抑制因本身重量而撓曲的情形。亦即，在基材保持具114(基材S)朝向鉛直方向移動中，基材S的第2表面Sb與電漿炬單元12之間的距離被維持為一定。藉此，基材S全體被一樣加熱，抑制退火處理不足的不良的半導體元件的發生。
藉由本實施形態3，與上述實施形態2同樣地，藉由電磁場使電漿P發生，使用該電漿P來執行基材S上的半導體元件的退火處理時，可抑制因電磁場而對半導體元件造成的損壞。此外，由於基材S全體被一樣加熱，因此可抑制不良的半導體元件的發生。
其中，在本實施形態3之情形下，基材保持具114係對電漿炬單元12相對朝鉛直方向(Z軸方向)移動，但是亦可取而代之，基材保持具114係以和基材保持具114與電漿炬單元12的對向方向(X軸方向)呈正交的水平方向(Y軸方向)移動。廣義而言，在被照射電漿P的基材S的第2表面Sb的法線朝水平方向延伸的狀態下，若基材S以與該法線呈正交的方向移動的方式，基材保持具114對電漿炬單元12作相對移動即可。
以上列舉複數實施形態1~3說明本發明，惟本發明並非限定於該等。
例如，在上述實施形態2的情形下，如圖4所示，在未被基材保持具114支持的基材S的第1表面Sa的中央部分，係以不會因本身重量而朝向下方向撓曲的方式被賦予正壓A2。結果，基材S的第2表面Sb與電漿炬單元12之間的距離被維持為一定。取而代之，亦可以將基材S的第2表面Sb與電漿炬單元12之間的距離維持為一定的方式，電漿炬單元12上下動。此時，測定基材S的撓曲量，根據該撓曲量的測定結果，控制電漿炬單元12與基材S之間的距離。
此外亦可例如為更加抑制因電漿P所造成的加熱不均，亦即以基材S全體的加熱溫度分布更加形成為一樣的方式，測定電漿處理(熱處理)中的基材S的溫度，且根據該溫度測定結果來控制電漿處理。亦可例如在電漿炬單元12安裝超音波振動子，且根據基材S的溫度測定結果，藉由超音波振動子，使電漿炬單元12以高速振動。此外亦可例如根據基材S的溫度測定結果，使電漿炬單元12與基材S之間的距離改變。此外亦可例如使供給至電漿炬單元12的腔室22內的電漿氣體流量改變來使電漿密度改變。
此外例如在實施形態2的情形下，為藉由負壓來吸引基材S的第1表面Sa的周緣部的夾具機構，但是並非侷限於此。例如圖9所示，夾具機構亦可由對被照 射電漿P的基材S的第2表面Sb的周緣部局部抵接而將基材S固定在基材保持具的複數夾具爪214g所構成。基材S以其厚度方向被夾持在該複數夾具爪214g與基材保持具214的肩部214e之間。
其中，如圖9所示，夾具機構的複數夾具爪214g係由基材保持具214的表面214a突出，俾以抵接於基材S的第2表面Sb。因此，複數夾具爪214g係對在基材S的第2表面Sb及基材保持具214的表面214a上掃描的電漿P造成影響(例如電漿P會擺動)。為了儘可能減小對該電漿P的影響，以儘可能減小複數夾具爪214g由基材保持具214的表面214a的突出量為佳。
此外，如圖10及圖11所示，為了減小對在基材保持具214的表面214a及基材S的第2表面Sb上掃描的電漿P的影響，複數夾具爪214g為複數，此外，以複數夾具爪214g與基材S的接觸面積儘可能為最小為佳。此外，複數夾具爪214g較佳為以儘可能不會抵接於基材S的第2表面Sb中的基材保持具214的進給方向F的前側部分的方式配置在基材保持具214。
例如，1個夾具爪214g相對基材S的第2表面Sb的周緣部遍及全體進行抵接時，若電漿P通過(越過)1個夾具爪214g中的進給方向F的前側部分，該電漿P開始擺動，結果，擺動狀態的電漿P在基材S的第2表面Sb上進行掃描。此外例如若存在抵接於最先通過照射電漿P的電漿炬單元12的開口24的前方(下方)的基 材S的第2表面Sb的部分的夾具爪214g(亦即在圖10中以二點鏈線所示之夾具爪214g’)，通過該夾具爪214g’的電漿P的部分會擺動，擺動狀態的電漿P在夾具爪214g’後續的基材S的第2表面Sb的部分上進行掃描。如上所示若在電漿P擺動的狀態下在基材S的第2表面Sb上掃描，即在基材S發生加熱不均。
此外，例如在上述實施形態之情形下，基材S係在半導體製造工程常被使用的矽晶圓，但是並非限定於此。例如，基材S亦可為氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)等晶圓。亦即，本發明之實施形態之基材廣義而言係在第1表面形成元件(退火處理為必須的元件)，對相對第1表面為相反側的第2表面照射電漿，藉此可對形成在第1表面的元件執行退火處理的基材。因此，基材的厚度為例如1mm以下。此外，基材係藉由電磁場而在其表面流通電流，藉此發生渦電流，結果，可作為電磁屏蔽來發揮功能的基材。
此外，在上述實施形態之情形下，使電漿發生的電漿發生裝置係使藉由線圈所形成的電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的感應耦合型的電漿炬單元，但是並非限定於此。本發明之電漿發生裝置廣義而言，若為使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置即可。在如上所示之電漿發生裝置相對向配置有相對形成有元件的基材的第1表面為相反側的基材的第2表面，在該第2表面被照射電漿發生裝置的電漿。
〔產業上可利用性〕
如以上所示本發明係對形成在基材的元件不會造成靜電損壞而可進行藉由電漿所為之熱處理。因此，本發明係可無積體電路、分離式元件的區別地適用在半導體製造。此外，本發明並非侷限於矽等單元素半導體，亦可適用於化合物半導體的製造、包含退火處理的MEMS的製造等。
10‧‧‧半導體製造裝置
12‧‧‧感應耦合型電漿炬單元
14‧‧‧基材保持具
14a‧‧‧表面
14b‧‧‧凹部
14c‧‧‧表面
14d‧‧‧貫穿孔
14e‧‧‧肩部
16‧‧‧線圈
18‧‧‧第1陶瓷均熱塊
20‧‧‧第2陶瓷均熱塊
22‧‧‧腔室
24‧‧‧開口
F‧‧‧相對移動方向(進給方向)
L‧‧‧薄膜
P‧‧‧電漿
S‧‧‧基材
Sa‧‧‧第1表面
Sb‧‧‧第2表面

Claims (5)

  1. 一種半導體製造方法，其係一邊使形成有元件的基材相對使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置作相對移動，一邊將基材藉由電漿進行熱處理的半導體製造方法，其特徵為：在使基材的第2表面與電漿發生裝置相對向的狀態下，對基材的第2表面照射電漿發生裝置的電漿，其中，該基材的第2表面相對形成有元件的基材的第1表面為相反側，在藉由對朝向下方向的第1表面賦予正壓來抑制基材因本身重量所造成的朝向下方向的撓曲的狀態下，一邊使該基材相對電漿發生裝置作相對移動，一邊對朝向上方向的基材的第2表面照射電漿。
  2. 一種半導體製造方法，其係一邊使形成有元件的基材相對使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置作相對移動，一邊將基材藉由電漿進行熱處理的半導體製造方法，其特徵為：在保持形成有元件的基材的第1表面的周緣部，且使相對基材的第1表面為相反側的基材的第2表面與電漿發生裝置相對向的狀態下，對基材的第2表面照射電漿發生裝置的電漿，在將基材的第2表面保持為鉛直的狀態下，一邊使該基材相對電漿處理裝置作相對移動，一邊在基材的第2表面照射電漿。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之半導體製造方法，其中，具備有相對被照射電漿的基材的第2表面呈平行且相對基材的相對移動方向呈正交的長邊方向，而且由和與相對移動方向呈正交的方向的基材的尺寸相比為較長的電漿發生裝置的開口，將電漿以線狀照射在基材的第2表面上。
  4. 一種半導體製造裝置，其係將形成有半導體元件的基材藉由電漿進行熱處理的半導體製造裝置，其特徵為：具有：使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置；保持基材的基材保持具；及使基材保持具移動的移動機構，藉由移動機構，以相對形成有半導體元件的基材的第1表面為相反側的基材的第2表面與電漿發生裝置相對向的方式，使保持有基材的基材保持具相對電漿發生裝置作相對移動，此外，在藉由利用正壓賦予手段對朝向下方向的第1表面賦予正壓來抑制基材因本身重量所造成的朝向下方向的撓曲的狀態下，一邊藉由移動機構使基材保持具相對電漿發生裝置作相對移動，一邊對朝向上方向的基材的第2表面照射電漿發生裝置的電漿。
  5. 一種半導體製造裝置，其係將形成有半導體元件的基材藉由電漿進行熱處理的半導體製造裝置，其特徵為： 具有：使電磁場作用在電漿氣體而使電漿發生的電漿發生裝置；保持形成有元件的基材的第1表面的周緣部的基材保持具；及使基材保持具移動的移動機構，藉由移動機構，以相對形成有半導體元件的基材的第1表面為相反側的基材的第2表面與電漿發生裝置相對向的方式，使保持有基材的基材保持具相對電漿發生裝置作相對移動，此外，在將基材的第2表面保持為鉛直的狀態下，一邊使該基材相對電漿處理裝置作相對移動，一邊對基材的第2表面照射電漿發生裝置的電漿。
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