JP5689483B2 - 基板処理装置、基板支持具及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、
前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、
前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部が設けられる基板処理装置が提供される。
基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、
前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、
前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、を備え、
前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部が設けられる基板支持具が提供される。
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、前記基板保持台に内包された加熱部と、前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、少なくとも前記フランジを支持する支持部と、を備える基板保持具の、前記基板保持面上に前記基板を保持する工程と、
前記基板保持面に前記基板を保持した状態で、排気部により前記処理室内を排気しつつ、前記加熱部により前記基板を加熱し、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。図2は、本実施形態にかかかる基板処理装置の縦断面図である。図1及び図2において、本発明の実施形態に係る半導体製造装置などの基板処理装置10の概要が示されている。
次に、処理室16a,16bの構成について、主に図3〜図7を用いて説明する。なお、処理室16bの説明については、処理室16aと左右対称構造となっているが、構成は同一であるため、省略する。
上述したように、反応室50の底側には、基板支持具として、基板22を基板保持面41a,41bでそれぞれ保持する2つの基板保持台44a,44bが配置されている。第1の基板保持台44a及び第2の基板保持台44bは、処理室16a内において、固定部材52により、処理容器47にそれぞれ固定されている。なお、基板保持台44a,44bは、処理容器47とは電気的に絶縁されている。
図7に示すように、基板保持台44と支柱49との間には、基板保持台44a,44bを支持する支持部55が設けられている。すなわち、基板保持台44a,44bのフランジ53a,53bのそれぞれの底面には、支持部55が設けられている。支持部55が、基板保持台44a,44bの少なくともフランジ53a,53bの底面を支持することで、基板保持台44a,44bが撓むこと等による変形を低減できる。これにより、基板22を面内均一となるように加熱できる。また、処理ガスを供給するプロセスでは、基板22に面内均一となるように処理ガスを供給でき、基板処理の面内均一性を向上させることができる。また、基板保持台44a,44bの変形による周囲部材の破損や、パーティクルの発生を防止でき、より安定した基板処理を行うことができる。更には、再現性が高い基板処理を行うことができる。すなわち、例えば、基板上に薄膜を形成する基板処理が行われる場合、一バッチ内の、最初に処理が行われる基板と、最後に処理が行われる基板との間で、基板に行われる形成される薄膜の品質(例えば膜厚等)を均一にできる。
基板保持台44a,44bには、支持部55を介してフランジ53a,53bを下方から支持する複数の支柱49が設けられている。支柱49はそれぞれ、処理容器47に固定されている。支柱49が、ヒータ45a,45bの下部ではなく、フランジ53a,53bを支持することで、局所的な熱逃げを防止でき、基板処理の面内均一性をより向上させることができる。更には、再現性の高い基板処理を行うことができる。
処理室16a内の第1処理部59と第2処理部61との間、すなわち仕切部材46には、基板搬送装置としてのロボットアーム64が設けられている。ロボットアーム64は、基板22を処理室16a内で搬送し、基板処理が行われている間、処理室16a内で待機するように構成されている。すなわち、ロボットアーム64は、上述した搬送室12に設けられた真空ロボット36のアーム42によって処理室16a内にされた、第1の処理部59上にある2枚の未処理の基板22のうちの1枚を、第2の処理部61の第2の基板保持台44bに搬送するように構成されている。また、ロボットアーム64は、第2の基板保持台44bから処理済みの基板22を回収し、真空ロボット36のアーム42の上フィンガ38a又は下フィンガ38b上へ搬送するように構成されている。
図3に示すように、処理室16aの上部には、処理室16a内へ処理ガスを供給するガス供給部が設けられている。すなわち第1の処理部59へ処理ガスを供給する第1のガス供給部51aと、第2の処理部61へ処理ガスを供給する第2のガス供給部51bとが設けられている。
排気バッフルリング54a,54bの下方にはそれぞれ、処理容器47(下側容器48)と基板保持台44a,44bとによりそれぞれ形成される第1の排気口58が設けられている。処理容器47(下側容器48)の基板支持台44a,44bより下方には、中板が設けられている。中板には、処理室16a(すなわち第1の処理部59及び第2の処理部61)から処理ガス等を排気する第2の排気口60が設けられている。また。処理容器47(下側容器48)の底面には、第2の排気口60から排気された処理ガス等を排気する第3の排気口62が設けられている。ガス排気口62には、ガスを排気するガス排気管(図示せず)の上流端が接続されている。ガス排気管には、上流側から順に、圧力調整器であるAPCバルブ(図示せず)、開閉弁であるバルブ(図示せず)、排気装置であるポンプ(図示せず)が設けられている。また、ガス排気管には、圧力センサ(図示せず)が設けられている。
制御部としてのコントローラ77は、マスフローコントローラ、バルブ、圧力センサ、APCバルブ、ポンプ、ヒータ、温度センサ、回転機構、昇降機構等に接続されている。コントローラ77により、マスフローコントローラによる各種ガスの流量調整動作、バルブの開閉動作、APCバルブの開閉及び圧力センサに基づく圧力調整動作、温度センサに基づくヒータ45a,45bの温度調整動作、ポンプの起動・停止、回転機構の回転速度調節動作、昇降機構の昇降動作等の制御等が行われる。
次に、上述の基板処理装置10の処理室16aを用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ等の基板22に窒化処理を行う工程例について、主に図8〜図10を用いて説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作はコントローラ77により制御される。
まず、ゲートバルブ78を開き、図8に示すように、真空ロボット36を、フィンガ対40の上フィンガ38a及び下フィンガ38bに載置された2枚の基板22を同時搬送しながら、処理室16a内に移動させる。これにより、それぞれの基板22が、搬送室12からゲートバルブ78を介して処理室16a(反応室50)内に搬入される。そして、真空ロボット36は、フィンガ対40が、第1の基板保持台44aの上方に来たときに停止する。この時、ロボットアーム64は、フレーム部66が第1の基板保持台44aの上方で、2枚の基板22の間、すなわち真空ロボット36のフィンガ対40の上フィンガ38aと下フィンガ38bとの間に位置するように待機している。
そして、真空ロボット36のフィンガ対40が停止した状態で、第1の基板保持台44aを貫通している3つの基板保持ピン74を上昇させる。この結果、基板保持ピン74が第1の基板保持台44aの第1の基板保持面41aよりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。そして、真空ロボット36の上フィンガ38aと下フィンガ38bとの間に待機しているロボットアーム64が、上フィンガ38aの真下に位置するように、上方に移動する。
続いて、基板保持台44a,44bに内包されたヒータ45a,45b、及びランプハウス67a,67bのランプ群57a、57bにそれぞれ電力を供給し、基板保持台44a,44bの各基板保持面41a,41bに保持された基板22表面が所望の温度(例えば450℃)となるように加熱する。この際、ヒータ45a,45b及びランプ群57a,57bの温度は、温度センサ(図示せず)により検出された温度情報に基づいてヒータ45a,45b及びランプ群57a,57bへの供給電力を制御することによって調整される。
基板22の加熱処理と並行して、処理室16a内に処理ガスであるN2ガスを供給する。具体的には、ガス供給部51a,51bのバルブ(図示せず)を開け、処理ガスをガス供給管65a,65bから、第1の処理部59及び第2の処理部61へそれぞれ供給する。このとき、処理ガスの流量が所望の流量となるように、マスフローコントローラ(図示せず)を調整する。本実施例では、処理ガスとして窒素(N2)ガスを例として説明したが、それに限るものではなく、アッシング処理であれば酸素含有ガス、加熱処理であれば不活性ガス等を用いれば良い。このように、供給された処理ガスの雰囲気にて、基板22が加熱されることで、所定の処理がなされる。
所定の処理が終了したら、ヒータ45a,45b及びランプ群57a,57bへの電力供給を停止して処理室16a内を降温させると共に、排気部のAPCバルブ(図示せず)の開度を調整して処理室16a内の圧力を大気圧に復帰させる。そして、上述した基板搬入工程及び基板保持工程に示した手順とは逆の手順により、処理済みの2枚の基板22を反応室50(処理室16a)内から搬送室12へ搬送する。すなわち、ロボットアーム64及び真空ロボット36のフィンガ対40が、図8から図10を用いて説明した動作を逆の順序で行うことで、処理済みの2枚の基板22を処理室16a内から搬出する。そして、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、
前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、
前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部が設けられる基板処理装置が提供される。
前記支持部は、前記基板保持台よりも熱伝導率が低く、熱変形しにくい材料で構成されている。
前記基板保持台はアルミニウムで形成されている。
前記支持部は、前記フランジの底面に沿ったリング形状である。
前記支持部には、挿入孔が形成されており、
前記支柱の上端が、前記挿入孔に下方から挿入される。
前記支柱の上端より下の部分の径が、前記支柱の上端の径よりも大きくなるように形成することで、前記挿入孔に挿入される挿入部と、前記支持部で止まるつば部とが形成されている
前記挿入部の側壁は、前記挿入孔に挿入された状態で、前記挿入孔の内壁と接触する。
前記フランジの少なくとも前記挿入孔と接する位置には、ガス抜き孔が設けられている。
前記支持部は、一体型構造である。
前記基板処理装置は、
前記処理室内に設けられ、前記基板を前記処理室内で搬送し、前記基板が処理されている間、前記処理室内で待機するように構成された基板搬送装置を備え、
前記フランジの表面が、前記基板保持面の高さ位置よりも低くなるように形成されており、
前記基板保持面の外側には、1つ又は複数の排気孔が形成されており、
前記排気孔と前記基板保持台の上端部とを結んだ線と、前記フランジの上面とにより、前記基板搬送装置の格納空間が形成され、
前記基板搬送装置は、前記基板が処理されている間、前記格納空間に格納される。
1つ又は複数の前記排気孔は、整流板に形成され、
前記整流板は、前記フランジの上面又は前記フランジの外側に配置される。
基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、
前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、
前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、を備え、
前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部が設けられる基板支持具が提供される。
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、前記基板保持台に内包された加熱部と、前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、少なくとも前記フランジを支持する支持部と、を備える基板保持具の、前記基板保持面上に前記基板を保持する工程と、
前記基板保持面に前記基板を保持した状態で、排気部により前記処理室内を排気しつつ、前記加熱部により前記基板を加熱し、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
12 搬送室
14a,14b ロードロック室
16a,16b 処理室
20 大気搬送室
22 基板
36 真空ロボット
38a 上フィンガ
38b 下フィンガ
40 フィンガー対
42 アーム
44a,44b 基板保持台
45a,45b ヒータ(加熱部)
46 仕切部材
50 反応室
51a,51b ガス供給部
54a,54b 排気バッフルリング
55 支持部
56 孔部
58 第1の排気口
60 第2の排気口
62 第3の排気口
64 ロボットアーム
66 フレーム部
68 軸部
70 弧状部
72 突起部
74 基板保持ピン
76 溝部
Claims (7)
- 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、
前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、
前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気部と、を備え、
前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部を有し、
前記支持部には、前記支柱の上端が下方から挿入される挿入孔が前記支持部を上下方向に貫通するように形成され、
前記支柱の上端よりも下の部分の径が前記支柱の上端の径よりも大きくなるように形成されることで、前記支柱には、前記挿入孔内に挿入される挿入部、および、前記支持部で止まるつば部がそれぞれ形成され、
前記支持部が前記つば部に係止することで、前記支柱が、前記支持部を介して前記フランジを下方から支持するように構成されている基板処理装置。 - 前記支持部は、前記基板保持台よりも熱伝導率が低い材料で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記挿入部の側壁は、前記挿入孔内に挿入された状態で前記挿入孔の内壁と接触するように構成されている請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記フランジの上面又は外側に、多数の孔部が形成された排気バッフルリングを有する請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記基板処理装置は、
前記処理室内に設けられ、前記基板を前記処理室内で搬送し、前記基板が処理されている間、前記処理室内で待機するように構成された基板搬送装置を備え、
前記フランジの表面が、前記基板保持面の高さ位置よりも低くなるように形成されており、
前記基板保持面の外側には、1つ又は複数の排気孔が形成されており、前記排気孔と前記基板保持台の上端部とを結んだ線と、前記フランジの上面とにより前記基板搬送装置の格納空間が形成され、
前記基板搬送装置は、前記基板が処理されている間、前記格納空間に格納されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、
前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、
前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、を備え、
前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部を有し、
前記支持部には、前記支柱の上端が下方から挿入される挿入孔が前記支持部を上下方向に貫通するように形成されており、
前記支柱の上端よりも下の部分の径が前記支柱の上端の径よりも大きくなるように形成されることで、前記支柱には、前記挿入孔内に挿入される挿入部、および、前記支持部で止まるつば部がそれぞれ形成され、
前記支持部が前記つば部に係止することで、前記支柱が、前記支持部を介して前記フランジを下方から支持するように構成されている基板支持具。 - 処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ、前記基板を基板保持面で保持し、側面にフランジを備える基板保持台と、前記基板保持台に内包され、前記基板を加熱する加熱部と、前記フランジを下方から支持する複数の支柱と、を備え、前記基板保持台と複数の前記支柱との間に、支持部を有し、前記支持部には、前記支柱の上端が下方から挿入される挿入孔が前記支持部を上下方向に貫通するように形成されており、前記支柱の上端よりも下の部分の径が前記支柱の上端の径よりも大きくなるように形成されることで、前記支柱には、前記挿入孔内に挿入される挿入部、および、前記支持部で止まるつば部がそれぞれ形成され、前記支持部が前記つば部に係止することで、前記支柱が、前記支持部を介して前記フランジを下方から支持するように構成されている基板支持具の、前記基板保持面上に前記基板を保持する工程と、
前記基板保持面に前記基板を保持した状態で、排気部により前記処理室内を排気しつつ、前記加熱部により前記基板を加熱し、ガス供給部により前記処理室内に処理ガスを供給して前記基板を処理する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、を有する
半導体装置の製造方法。
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