WO2007099957A1 - プラズマ処理装置およびそれに用いる基板加熱機構 - Google Patents

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WO2007099957A1
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electrode
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Jun Yamashita
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Tokyo Electron Limited
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    • H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus for plasma processing a substrate to be processed such as a semiconductor substrate and a substrate heating mechanism used therefor.
  • Various plasma excitation systems are used as plasma processing apparatuses used in the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal display devices, etc.
  • Micro mouth plasma processing equipment using 45GHz microwave, etc. are generally used.
  • the microwave plasma processing apparatus can obtain a high-density plasma, and the ion energy in the plasma is small, so that damage to the substrate to be processed is small for members in the processing apparatus. There is an advantage that there is little contamination.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing such a microwave plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133298.
  • This microwave plasma processing apparatus includes an upper processing container 201 and a lower processing container 202 that form a processing space 201A, a substrate mounting unit 203 that is provided in the processing space 201A and holds a substrate W to be processed, and an upper processing container.
  • a microwave transmission plate 204 that seals the opening of 201 and a radial line slot antenna 210 coupled to the microwave transmission plate 204 are provided.
  • An exhaust pipe 202A is provided so as to surround the support cylinder 208 of the substrate platform 203, and an exhaust mechanism (not shown) is connected to the exhaust pipe 202A so that the processing space 201A is exhausted. It is configured.
  • a current plate 205 having a large number of openings is formed on the outer peripheral side of the substrate platform 203.
  • the upper processing vessel 201 is made of Al, and an aluminum fluoride layer 207 is formed on the inner wall thereof by fluorination treatment.
  • the substrate placement unit 203 is made of A1, and the quartz cover 206 is formed on the side surface and the surface exposed when the substrate to be processed W is placed. Oxygen radicals formed by the high-density plasma are processed by the substrate. It is said that consumption on the inner wall surface of the container 201 and the exposed surface of the substrate platform 203 can be suppressed.
  • the processing temperature must be 700 ° C or higher.
  • the substrate platform 203 has an A1N heater, the limit is to raise the heater itself to 700 ° C, and the temperature of the substrate W to be processed cannot be raised to 700 ° C or higher! There is a problem.
  • Some stainless steel heaters have a heater that can heat up to 800 ° C. When stainless steel heaters are used, heavy metals such as Fe and Cr contained in the stainless steel that composes the heaters are caused by plasma.
  • the carbon heater is also capable of handling high temperatures.
  • the carbon heater if the substrate platform 203 is exposed to microwaves, the carbon itself will cause abnormal discharge and be destroyed. There is a problem. Lamp heaters cannot be used in microwaves for the same reason.
  • An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of stably heating a substrate to be processed to a high temperature of 800 ° C. or higher while suppressing contamination by particles and contamination. Moreover, it is providing the substrate heating mechanism used for such a plasma processing apparatus.
  • a chamber that accommodates a substrate to be processed, a plasma generation mechanism that generates plasma in the chamber, and a processing gas supply mechanism that supplies a processing gas into the chamber And an exhaust mechanism that is connected to the chamber and exhausts the chamber; a substrate to be processed is mounted in the chamber; and a heating element that heats the mounting table main body and the substrate provided inside the main body
  • the heating element and the electrode are made of a material containing SiC, the electrode is fixed to the fixing part, penetrates the support part, and has a tip connected to the heating element. And an insulating material containing quartz, which covers a portion other than the tip portion of the electrode, and is provided so as to penetrate the lower portion of the heating element, the support portion, and the fixing portion of the substrate mounting table.
  • a plasma processing apparatus further comprising an electrode covering member.
  • the plasma generation mechanism a microwave generation mechanism that generates a microwave, a waveguide mechanism that guides the microwave generated by the microwave generation mechanism toward the chamber, An antenna having a plurality of slots that radiates microwaves guided by the waveguide mechanism into the chamber and that forms microwave plasma in the chamber can be used.
  • the antenna may have a structure in which gold plating or silver plating is applied on a copper body.
  • At least a portion exposed to plasma is covered with a material containing quartz, a material containing Si, a material material containing SiC, or a liner containing quartz. It can be done.
  • the part which receives the radiant heat from the said heat generating body can be comprised so that it may be water-cooled.
  • a quartz baffle plate can be disposed between the chamber and the exhaust pipe.
  • a plasma processing is performed on a substrate to be processed in a chamber.
  • a heating mechanism that heats a substrate to be processed in a chamber in a plasma processing apparatus, the substrate mounting table having a mounting table main body and a heating element that heats the substrate provided in the main body, and A support unit that supports the substrate mounting table; a fixing unit that fixes the support unit to the chamber; and an electrode that supplies power to the heating element.
  • the heating element and the electrode include a material container containing SiC.
  • the electrode is fixed to the fixing portion, penetrates the support portion, and a tip portion is connected to the heating element, covering a portion other than the tip portion of the electrode,
  • a substrate heating mechanism further comprising an electrode covering member made of an insulating material including quartz, which is provided so as to penetrate the lower portion of the heating element of the substrate mounting table, the support portion, and the fixing portion.
  • the main body of the substrate mounting table includes a base portion that supports a heating element, and a cover that covers the heating element and on which the substrate to be processed is mounted. It can be a thing.
  • an insulating plate and a conductive plate are provided on the lower surface of the fixed portion, a lower end portion of the electrode protrudes from a bottom surface of the fixed portion, and the lower end portion passes through the insulating plate and the conductive plate.
  • the insulating plate and the conductive plate are fixed to the fixing portion, a sealing member is interposed between the insulating plate and the upper portion of the conductive plate, and the conductive plate is connected to a power supply wiring for supplying power to the electrode.
  • the conductive plate has a first conductive plate provided immediately below the insulating plate and a second conductive plate provided below the first conductive plate, and the power supply wiring is connected to the second conductive plate. It can be set as the structure connected.
  • the electrode cladding tube has a large-diameter portion that is larger in diameter than other portions from a midway portion to a bottom portion of the portion that penetrates the fixing portion, and the fixing portion is formed of the electrode cladding tube. It has a small hole and a large hole that match the shape and allows the electrode cladding tube to pass therethrough, and the large diameter portion is sealed with a sealing member at the upper and lower portions of the large hole. be able to.
  • thermocouple made of a material containing SiC and a thermocouple-coated tube that covers the thermocouple with a material force containing quartz, and further protrudes downward at the lower end of the fixed portion.
  • the thermocouple-clad tube penetrates through a portion below the heating element of the substrate mounting table, the support portion, and the fixing portion in a state where the thermocouple is covered.
  • a ceramic material is attached to the lower end portion of the protruding portion. It can be set as the structure by which the cover part which also has a power is fitted.
  • the substrate mounting table may be made of a material containing Si or a material containing SiC, and may have a reflector that reflects heat generated from the heating element.
  • the temperature of the substrate to be processed can be set to 800 ° C or higher, and plasma processing at a desired high temperature can be performed on the substrate to be processed. Can be applied. Therefore, a film having good characteristics can be formed. In addition, it can be used without being damaged even in the microwave, and is not contaminated by particles and contamination.
  • the electrode for supplying power to the heating element is housed in an electrode housing tube formed of an insulating material containing quartz, it has excellent insulation properties and is prevented from being discharged in the support portion or the fixed portion. In addition, generation of electrode-derived contamination is suppressed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional microwave plasma processing apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a substrate mounting table, a support part, and a support part fixing part.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing a substrate mounting table and a support portion.
  • FIG. 5 is a plan view showing a heating element.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a lifter driving mechanism.
  • FIG. 7 is a rear view showing a lifter driving mechanism.
  • FIG. 8 is a side view showing a lifter drive mechanism.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the temperature when the processing temperature is changed on a semiconductor wafer using the microwave plasma processing apparatus equipped with the SiC heater of the present application and the in-plane thermal uniformity of the semiconductor wafer W.
  • FIG. 10 Using the microwave plasma processing apparatus equipped with the SiC heater of the present application, the processing time and the SiO
  • FIG. 11 Similar to the process of FIG. 10, the processing time when the SiO film is formed by changing the processing temperature.
  • FIG. 12 Similar to the processing in FIG. 10, the processing time when the SiO film is formed at different processing temperatures.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of examining the temporal change in the presence or absence of particles on the surface of a semiconductor wafer.
  • FIG. 14 is a graph showing the results of examining the temporal change in the presence or absence of particles on the back surface of a semiconductor wafer.
  • FIG. 15 is a graph showing changes over time in the generation of contamination on a semiconductor wafer.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a microwave plasma processing apparatus.
  • the microwave plasma processing apparatus 1 is configured to be airtight and includes a chamber 2 having a substantially cylindrical shape.
  • the chamber 2 is made of a metal such as A1 and is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the central portion of the bottom of the chamber 2 is open, and the exhaust pipe 3 is connected to the bottom.
  • the exhaust pipe 3 includes an upper exhaust pipe 3a having substantially the same diameter as the opened portion, a tapered portion 3b having a small diameter on the lower side, and a lower exhaust connected to the tapered portion 3b via a flow path adjustment valve 4.
  • a vacuum pump 5 is connected to the lower end of the lower exhaust pipe 3c, and an exhaust pipe 6 is connected to the side of the vacuum pump 5.
  • a substrate mounting table 7 for holding a semiconductor wafer W as a substrate to be processed horizontally is provided.
  • the substrate platform 7 is supported by a quartz support 8 that extends from the center of the back surface of the substrate platform 7 directly below the lead toward the opening of the chamber 2.
  • the substrate mounting table 7 includes a heating element 74 that also has SiC force, an electrode 32 that also has SiC force, and a thermocouple 31, which will be described later. And the semiconductor wafer W is directly heated.
  • the detailed configuration of the substrate mounting table 7 will be described later.
  • a ring-shaped quartz-made kaffle plate 40 is provided on the outer peripheral side of the substrate mounting table 7.
  • Synthetic quartz is also preferred as the quartz material constituting the noble plate 40 because it is preferable to use a high-purity material that does not contain impurities. Further, opaque quartz is more preferable.
  • the kaffle plate 40 has a plurality of exhaust holes and is supported by a support member. As a result, the inside of the chamber 2 is uniformly evacuated, and the downward force contamination is prevented from flowing back by the microphone mouth wave plasma generated in the chamber 2.
  • a lifter drive mechanism 9 is disposed below the substrate platform 7.
  • the substrate mounting table 7 is provided with three pin through holes penetrating up and down (only two are shown in FIG. 2).
  • the two pin through holes include, for example, a quartz lifter arm 91 and a lifter arm 91 made of quartz.
  • a quartz pin 93 and a pin 94 supported by the lifter arm 92 are loosely fitted so as to be swingable up and down.
  • Lifter arms 91 and 92 and pins 93 and 94 are made of Al O
  • the lifter arm 91 and the lifter arm 92 are configured to be movable up and down by an ascending / descending shaft 96 penetrating the bottom of the chamber 2 so as to be movable up and down, and the pins 93 and 94 are interlocked with the movement of the lifter arm 91 and the lifter arm 92. By moving up and down, the semiconductor wafer W can be moved up and down.
  • a liner 10 that is substantially cylindrical and made of opaque stone is provided inside the chamber 2, along the inner peripheral surface of the chamber 2, a liner 10 that is substantially cylindrical and made of opaque stone is provided.
  • the quartz constituting the liner 10 is preferably a high-purity silica that is unlikely to cause contamination, and synthetic quartz is preferred.
  • the upper part of the chamber 2 is opened, and an annular gas introduction part 11 is placed on the end face of the opened chamber 2.
  • a large number of gas radiation holes 11a are uniformly provided on the inner peripheral surface of the gas introduction part 11, and are connected to the gas supply mechanism l ib via the pipe 11c.
  • Gas supply mechanism l ib is, for example, Ar gas supply source, O gas supply source, H gas supply source, N gas supply
  • a transfer chamber (not shown) force adjacent to the microwave plasma processing apparatus 1 is loaded into the chamber 2, and the semiconductor wafer W is transferred from the chamber 2 to the transfer chamber.
  • Yeha There is a transport port 2a for unloading W! The transfer port 2a is opened and closed by a gate valve 12.
  • a cooling water flow path 2b for allowing cooling water to flow in the circumferential direction of the chamber 2 is provided above the transfer port 2a, and a cooling water flow path 2c is provided below the transfer port 2a. Cooling water is supplied from the cooling water supply source 50 to the water flow paths 2b and 2c.
  • a transmission plate support portion 13 protruding into the chamber 2 is provided on the upper side of the chamber 2.
  • the permeation plate support 13 is provided with a plurality of cooling water passages 13a for allowing the cooling water to flow in the circumferential direction.
  • the cooling water passage 13a is supplied with cooling water from a cooling water supply source 50.
  • the microwave transmission plate 14 is made of a dielectric material such as quartz and transmits microwaves. 14 Steps of the transmission plate support 13 It is fitted through a seal member 15 such as an O-ring.
  • a seal member 15 such as an O-ring.
  • As the dielectric ceramics such as Al 2 O and A1N are applied.
  • a disc-shaped planar antenna 16 is provided on the upper side of the microwave transmission plate 14 and is grounded to the transmission plate support portion 13.
  • the planar antenna 16 corresponds to a semiconductor wafer W having a size of 200 mm
  • the diameter force is 300 to 400 mm
  • the thickness is 0.1 to: LOmm (for example, 1 mm)
  • the surface antenna 16 is made of copper. It has a disk shape with gold or silver plating.
  • the planar antenna 16 is provided with a number of microwave radiation holes (slots) 16a having a predetermined pattern and penetrating in the vertical direction of the planar antenna 16.
  • the microwave radiation hole 16a has a long groove shape in plan view, and corresponds to the wavelength (g) of the microwave so that the adjacent microwave radiation holes 16a have a T shape on a plurality of concentric circles. For example, it is formed at intervals of gZ4, gZ2, and g.
  • the planar antenna 16 may have a square shape.
  • a slow wave plate 17 having a slightly smaller diameter than the planar antenna 16 and having a dielectric constant larger than that of a vacuum, for example, quartz, polytetrafluoroethylene, polyimide, or the like. Has been placed. Since the wavelength of the microwave becomes longer in vacuum, the wavelength of the microwave is shortened by this slow wave plate 17 so that the plasma is adjusted and propagated efficiently.
  • a vacuum for example, quartz, polytetrafluoroethylene, polyimide, or the like.
  • a conductive shield member 18 is provided on the upper side of the transmission plate support 13 so as to cover the upper surface and the side surface of the slow wave plate 17 and the side surface of the planar antenna 16.
  • Shield material 18 has the function of a waveguide that uniformly propagates microwaves in the horizontal direction between the planar antenna 16.
  • the transmission plate support 13 and the shield member 18 are hermetically sealed by a ring-shaped seal member 19.
  • the shield member 18 is formed with a cooling water flow path 18a for allowing cooling water to flow in the circumferential direction of the shield member 18. Cooling water is passed from the cooling water supply source 50 to the cooling water flow path 18a.
  • the shield member 18, the slow wave plate 17, the planar antenna 16 and the microwave transmission plate 14 are cooled to stably generate plasma and prevent breakage and deformation of these members.
  • the microwave transmission plate 14, the flat antenna 16, the slow wave plate 17, and the shield member 18 are integrally provided in a state of being attached to the transmission plate support 13, and constitute a lid 60 that can be opened and closed. It is possible to open the upper surface of the chamber 2 during maintenance.
  • An opening is formed in the central portion of the shield member 18, and a coaxial waveguide 20 is connected to the peripheral edge of the opening.
  • a microwave generator 22 is connected to the end of the coaxial waveguide 20 via a matching unit 21.
  • a microwave having a frequency of 2.45 GHz generated by the microwave generator 22 is propagated to the planar antenna 16 via the coaxial waveguide 20.
  • the microwave frequency may be 8.35 GHz or 1.98 GHz.
  • the coaxial waveguide 20 is connected to the outer conductor cylindrical waveguide 20 a extending upward from the opening of the shield member 18, and to the upper end of the cylindrical waveguide 20 a via the mode converter 23. And a rectangular coaxial waveguide 20b extending in the horizontal direction.
  • the mode converter 23 converts the microwave propagating in the TE mode in the rectangular coaxial waveguide 20b into the TEM mode.
  • An inner conductor 20c is built in the center of the circular waveguide 20a, and the coaxial waveguide 20 is constituted by the circular waveguide 20a.
  • the lower end portion of the inner conductor 20c is connected to the planar antenna 16 through a hole provided in the central portion of the slow wave plate 17.
  • the microwaves are efficiently propagated in the radial direction uniformly to the planar antenna 16 via the coaxial waveguide 20.
  • the bottom portion of the cylindrical support portion 8 that supports the substrate mounting table 7 is fixed to a columnar support portion fixing portion 24 having a flange portion by a clamp 26 via a support plate 25.
  • the support part fixing part 24 is fitted on the upper part of the fixing part attaching part 27.
  • a cooling water flow path 24 a for allowing cooling water to flow in the circumferential direction of the support portion fixing portion 24 is provided on the side portion of the support portion fixing portion 24, and cooling water is supplied from the cooling water supply source 50.
  • Support fixing part 24 and support Plate 25 is cooled.
  • the fixed portion attaching portion 27 has a side portion attached to the upper exhaust pipe 3a.
  • the support part fixing part 24, the support plate 25, and the fixing part attaching part 27 are also made of a metal material such as A1.
  • the fixed portion mounting portion 27 is provided with an opening 27b on a side portion on the upper exhaust pipe 3a side, and the opening 27b is aligned with a hole 28a provided in the upper exhaust pipe 3a.
  • the fixed portion mounting portion 27 is fixed to the upper exhaust pipe 3a. Accordingly, the space portion 27c formed in the fixed portion mounting portion 27 communicates with the atmosphere through the opening portion 27b and the hole 28a.
  • wiring for the thermocouple 31 for measuring and controlling the temperature of the substrate mounting table 7, wiring for supplying electric power to the heating element 74, and the like are arranged.
  • Each component of the microwave plasma processing apparatus such as a gas supply mechanism, a cooling water supply mechanism, and a heater temperature control unit, is connected to and controlled by a control unit 30 having a CPU via an interface 51. It becomes the composition which is done. Then, the processing of the microwave plasma processing apparatus is performed under the control of the control unit 30.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the substrate platform 7, the support unit 8, and the support unit fixing unit 24.
  • the bottom portion of the support portion 8 is fitted to the clamp 26 and fixed to the support portion fixing portion 24 via the support plate 25 by screws 29.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the substrate mounting table 7 and the support portion 8.
  • the base 71 of the substrate platform 7 has a disk shape
  • the first reflector 72 is divided into a plurality of, for example, semicircular disks, which are divided into a plurality of material forces including Si, on the base 71.
  • 73 and two heating elements 74 divided into a plurality of pattern zones, for example in the shape of a semi-disc, are sequentially fitted with their surfaces facing each other.
  • One heating element 74 may be provided.
  • a cover 75 is provided so as to cover the upper surface of the heating element 74 and the upper side surfaces of the heating element 74, the first reflector 72, and the insulating plate 73, and the wafer W is placed on the cover 75, It is configured to be heated by radiant heat from the heating element 74.
  • a ring-shaped single crystal S or a second reflector 76 made of amorphous Si is placed on the cover 75.
  • the base 71, the insulating plate 73, and the cover 75 are made of, for example, quartz. Ma Further, as the quartz constituting these, opaque quartz is preferable.
  • the cover 75 may be opaque stone. Also, synthetic quartz is preferred as quartz, which is preferably high purity.
  • the heating element 74 is made of high-resistance SiC.
  • SiC may be a sintered body or a film formed by CVD, PVD, or the like.
  • the sintered body may be formed by powder sintering or may be formed by directly reacting a graphite sintered body with a Si-containing substance such as silicic acid gas. Further, SiC may be crystalline or amorphous. Further, it may be a single crystal formed by an appropriate pulling method.
  • FIG. 5 is a plan view showing the heating element 74.
  • the heating element 74 is divided into four sections in the circumferential direction. For each section, the central force is also directed toward the peripheral edge and is repeatedly folded back at the boundary line between the sections, so that a continuous current path 74a is formed, and concentric cuts 74b are provided. This cut 74b suppresses thermal expansion and contraction due to temperature changes. Since the current path 74a is formed as described above, the semiconductor wafer W is uniformly heated by the heating element 74.
  • the current path is not particularly limited as long as it can be heated uniformly.
  • a through hole 24b is provided in the central portion of the support portion fixing portion 24.
  • a through hole is formed in the central portion of the ring-shaped fixing plate 25. 25a is provided.
  • Each through hole 74c is provided.
  • the cover 75 that is, the back side of the surface on which the semiconductor wafer W is placed, for example, is provided in a pipe shape so as to penetrate the through hole 74c, the through hole 73a, and the through hole 72a.
  • a storage portion 75a for inserting the tip of the thermocouple cladding 41 reaching the surface of the base 71 is suspended.
  • a protrusion 24c is provided at the center of the bottom of the support fixing part 24, and a through hole 24b through which the thermocouple cladding 41 is inserted extends to the lower end of the protrusion 24c and is formed therethrough. It has been done.
  • the thermocouple cladding 41 is made of an insulating material such as quartz, for example, and stores therein a thermocouple 31 for detecting the temperature of the mounting table 7, and the inside of the through hole 24b and the through hole 25a is accommodated. Sought after, It passes through the space portion in the support portion 8 and penetrates the through hole 71 a, and the tip end portion is accommodated in the accommodating portion 75 a of the cover 75.
  • the bottom of the projecting portion 24c is made of an insulating material such as Al 2 O via a washer 39 such as a fluorine resin synthetic resin such as polytetrafluoroethylene.
  • the cover portion 36 is fitted.
  • the thermocouple 31 is prevented from rotating by two screws 37 penetrating the side portion of the cover portion 36, and is connected to the outside from the cover portion 36 via the lid portion 38.
  • a plurality of electrode cladding tubes (electrode housing tubes) 43 are inserted, which are covered with a rod-shaped electrode 32 that supplies power to the cooling water flow path 24a and the heating element 24.
  • the through hole 24d has a through hole 24e provided facing the support plate 25 side of the support portion fixing portion 24, and an insertion hole 24f having an outer diameter larger than that of the through hole 24e.
  • the support plate 25 is provided with a through hole 25b into which the electrode cladding tube 43 is inserted at a position corresponding to the through hole 24e.
  • the base 71, the first reflector 72, and the insulating plate 73 also have through holes 71b, through holes 72b, and through holes 73b for inserting the electrode cladding tubes 43 corresponding to the through holes 24b and 25b, respectively.
  • the heating element 74 is provided with a through hole 74 d
  • the cover 75 is provided with a storage hole 75 b for storing the protruding electrode 32 and set screw 79.
  • the electrode 32 may be a sintered body preferably made of SiC, a single crystal material, or an amorphous material.
  • the electrode 32 is housed in an electrode cladding tube 43 made of an insulating material such as quartz, passes through the support portion fixing portion 24 and the support plate 25, passes through the space in the support portion 8, and passes through the base portion 71 and It passes through the first reflector 72.
  • the distal end portion of the electrode 32 passes through the insulating plate 73, is fixed to the heating element 74 with a set screw 79, and is then accommodated in the accommodation hole 75 b of the cover 75.
  • the electrode cladding tube 43 has a stepped shape between a large diameter portion 43g fitted into the through hole 24f and a small diameter portion 43h fitted into the through holes 24e and 25b.
  • An O-ring (seal ring) 42 is fitted and sealed to the upper and lower outer peripheral portions of the large-diameter portion 43g.
  • the electrode 32 is housed in the electrode cladding tube (electrode housing tube) 43 formed of an insulating material such as stone, until the bottom force of the support fixing portion 24 reaches the insulating plate 73, and the cover is also protected. Since it is sealed with O-ring 42 and has good sealing properties, the occurrence of electrode-derived contamination is suppressed.
  • the electrode 32 is covered with an electrode cladding tube 43 with good electrical insulation.
  • the electrode cladding tube 43 has a structure having a stepped shape of a large diameter portion 43g fitted into the through hole 24f and a small diameter portion 43h fitted into the through holes 24e and 25b. Since the portion that penetrates the fixed portion of the tube 43 is thick, the electrical insulation is good. In addition, such a step shape stabilizes the fixing of the electrode cladding tube 43.
  • a plate 33 is provided.
  • a first metal plate 34 and a second metal plate 35 are screwed to the lower side of the fixed plate 33.
  • the fixing plate 33 is provided with a through hole 33a through which the electrode 32 is inserted and a through hole 33b through which the protruding portion 24c is inserted.
  • the fixing plate 33 has the protruding portion 24c fitted into the through hole 33b. It is fixed in the state.
  • the fixing plate 33 has a function of electrically insulating the support portion fixing portion 24 and the first metal plate 34.
  • through holes 34a and 35a through which the electrode 32 is passed are formed in the first and second metal plates 34 and 35.
  • the lower end of the electrode 32 penetrates the through hole 33b of the insulating fixing plate 33 and the through holes 34a and 35a of the first metal plate 34 and the second metal plate 35.
  • the electrode 32 and the first metal plate 34 are sealed with an O-ring (seal ring) 34b.
  • the electrode 32 is connected to the second metal plate 35, and power is supplied to the electrode 32 from the power supply source (not shown) via the second metal plate 35, and the electrode 32 passes through this electrode 32.
  • the heating element 74 By supplying power to the heating element 74, the heating element 74 generates heat and the semiconductor wafer W is heated by the radiant heat rays.
  • the first metal plate 34 has a function of hermetically sealing the electrode 32 via the O-ring 34b, and the second metal plate 35 has a function of supplying power to the electrode. Therefore, it is preferable that the metal is suitable for these functions.
  • the first metal plate 34 is made of stainless steel and the second metal plate 35 is made of a Ni alloy. Can do. However, not only these materials but also various materials can be used, and the first and second metal plates 34 and 35 may be different metals or the same kind of metals. Further, these two metal plates may be integrated without being divided.
  • a pin through hole 7lc that penetrates the base portion 71 in the vertical direction is provided.
  • a pipe-like protrusion 71d is provided on the outer edge of the upper hole of the pin insertion hole 71c, and the first reflector 72 is supported on the upper part of the protrusion 71d.
  • the first reflector 72, the insulating plate 73, and the heating element 74 are provided with a pin through hole 72c, a pin through hole 73c, and a pin through hole 74e, respectively.
  • a pin insertion portion 75c that passes through the pin insertion hole 74e, the pin insertion hole 73c, and the pin insertion hole 72c and reaches the inside of the pin insertion hole 7lc is suspended. ing.
  • a through hole 75e through which the pin 93 can move up and down is formed.
  • the pin insertion portion 75c has a function of sealing contamination from the inside of the substrate mounting table 7, and this prevents diffusion of contamination even when heated to a high temperature. It is possible to realize a contamination-free heating mechanism.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a part of the lifter driving mechanism 9
  • FIG. 7 is a rear view showing the lifter driving mechanism 9
  • FIG. 8 is a side view showing a part of the lifter driving mechanism 9. is there.
  • the lifter arm 91 of the lifter drive mechanism 9 is formed so that the distal end direction extends outward from the center axis, and is longer than the lifter arm 92.
  • the lifter arm 92 also has a tip end direction extending from the central axis to the outer peripheral side.
  • the pins 93 and 95 of the lifter arm 91 and the pins 94 of the lifter arm 92 are provided so as to have an interval of 120 degrees in the circumferential direction.
  • a pin support portion 102 including an upper fixing portion 102a, a loose fitting portion 102b, and a screwing portion 102c is fitted (see FIG. 3).
  • the upper fixing portion 102a has a larger diameter than the loose fitting portion 102b, and the lower end portion of the pin 93 is screwed into the loose fitting portion 102b while passing through the upper fixing portion 102a.
  • the loose fitting portion 102b is loosely fitted into the through hole 91a, and the upper fixing portion 102a is in contact with the upper surface of the lifter arm 91.
  • a male screw is provided on the outer peripheral surface of the threaded portion 102c, and the threaded portion 102c projects from the through hole 91a.
  • the lower fixing portion 103 is provided with a female screw on the inner peripheral surface, and is in contact with the lower surface of the lifter arm 91 while being screwed into the screwing portion 102c of the pin support portion 102.
  • the pin support portion 102 is loosely fitted in the through hole 91a, the pin 93 is passed through the pin hole of the substrate platform 7 with good alignment.
  • the pin support portion into which the other pins 94 and 95 are screwed is also loosely fitted in the through holes provided in the lifter arm 92 and the lifter arm 91, and the pins 94 and 95 are pin holes of the substrate mounting table 7. ⁇ ⁇ .
  • the lifter arm 91 and the lifter arm 92 are connected to the ascending / descending shaft 96 via corresponding connecting portions 97, respectively.
  • the connecting part 97 includes two connecting plates 97a, 97b and a stop plate.
  • a female plate 97c, a cover 97d, a plurality of screws 97e, a screw 97f, and a screw 97g are provided.
  • the lifter arms 91 and 92 are respectively screwed to the connecting plate 97a by screws 97f via stop plates 97c.
  • a connecting plate 97b is connected to the lower side of the end of each connecting plate 97a.
  • Each screw 97e is screwed to the lifting shaft 96 in a state of passing through the connecting plate 97a and the connecting plate 97b.
  • the cover 97d covers the back of the connecting plate 97a with both ends fitted into the concave portions 97h of the connecting plate 97a when the two connecting plates 97a are put together, and the connecting plate 97a is covered with screws 97g. Configured to be screwed to! RU
  • the lifter drive mechanism 9 removes the cover 97d and loosens the screw 97e so that the connecting plate 97a to which the lifter arm 91 is connected or the connecting plate 97a to which the lifter arm 92 is connected is relatively to the lifting shaft 96.
  • the lifter arms 91 and 92 are configured to rotate to open left and right. This facilitates maintenance of the substrate mounting table 7.
  • the lift unit 110 of the lifter drive mechanism 9 includes a shaft holder 111, a support unit 112, a support unit 113, a support column unit 114, a linear slide rail 115, a motor 116, a pulley 117, a ball screw 118, a support unit 119, and a mounting table 122. Is provided.
  • the shaft holder 111, the support part 112, and the support part 113 are connected, and the support part 119 is connected to a support part 113 a fitted inside the support part 113.
  • the linear slide rail 115 is provided in the vertical direction of the support column 114, and a concave groove provided in the vertical direction of the support portion 113 is fitted in the linear slide rail 115.
  • the support 114 is mounted on a mounting table 122 on the motor 116.
  • a recess 114 a is provided in the lower part of the support column 114, and the rotation of the motor 116 is transmitted to the pulley 117 in the recess 114 a.
  • the lifting shaft 96 passes through the connecting plate 98 and is passed through the metal bellows-shaped bellows 99 and is held by the shaft holder 111.
  • the gas introduction unit 11 also introduces Ar and O, for example, and drives the planar antenna 16 with microwaves of a predetermined frequency.
  • a high-density plasma is formed in the chamber 2.
  • the excited Ar gas plasma acts on oxygen molecules, oxygen radicals are efficiently and uniformly formed in the chamber 2, and the surface of the semiconductor wafer W placed on the substrate platform 7 is oxidized.
  • a rare gas such as Ar and NH or N are introduced into the gas inlet.
  • O gas can be introduced to oxynitride the semiconductor wafer W. Also, deposition gas
  • the temperature of the semiconductor wafer can be set to 800 ° C. or more, and the temperature is sufficient for the semiconductor wafer W. Heat treatment can be performed.
  • the substrate mounting table 7 having a heating function has a structure in which contamination from inside does not diffuse when performing high temperature plasma processing, plasma processing in a clean atmosphere is possible. .
  • a film having good film quality can be formed, and thus a semiconductor device having good characteristics can be obtained.
  • the insulating property of the substrate platform 7 has been reinforced, the generation of plasma inside the substrate platform 7 can be suppressed, the heating element 74 can be used without being damaged, and even when used at high temperatures. By using high purity materials, diffusion of contamination due to thermal diffusion is suppressed.
  • the substrate mounting table 7 includes the first reflector 72 and the second reflector 76 that include Si that reflects the heat generated from the heating element 74, the heating element 74 is provided.
  • the semiconductor wafer W can be efficiently heated by reflecting the heat generated by. With this configuration, the temperature of the semiconductor wafer W is set to 800 ° C or higher while suppressing the amount of heat generated by the heating element 74. Can be. In addition, the microwaves are reflected and the plasma is easily excited.
  • the Si-containing material constituting the first and second reflectors 72 and 76 include single crystal Si, amorphous silicon, polysilicon, and SiN. It is preferable to use these high-purity products. .
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a semiconductor wafer having a size of 300 mm using a microwave plasma processing apparatus 1 according to the present invention including a substrate mounting table 7 provided with a SiC heater.
  • 6 is a graph showing the relationship between the temperature when the processing temperature is changed to 600 ° C. and 800 ° C. and the thermal uniformity in the surface of the semiconductor wafer.
  • the horizontal axis is the processing temperature (° C)
  • the vertical axis is the difference (At) between the maximum temperature and the minimum temperature in the semiconductor wafer
  • the unit is ° C.
  • the chamber pressure (vacuum level) was 126 Pa (0.95 Torr) in all cases.
  • FIG. 10 shows 400 using a microwave plasma processing apparatus 1 equipped with the SiC heater of the present invention on a semiconductor wafer having a size of 300 mm. C, 600. C, 700. C, 800.
  • a graph showing the relationship between the treatment time and the SiO film thickness when the SiO film is formed by oxidation treatment with different C and treatment temperatures.
  • the vertical axis is the film thickness (nm), and the horizontal axis is the processing time (sec).
  • Processing conditions are Ar gas flow rate: 2000mLZmin (sccm), O gas flow rate: lOmLZmin (sccm),
  • microwave power Pu 2000W
  • pressure in the chamber vacuum
  • 66.5Pa 500mT
  • FIG. 11 is 400, similar to the process of FIG. C, 600. C, 700. C, 800. Change C and processing temperature Processing time when SiO film is formed and uniform film thickness of SiO film on semiconductor wafer
  • the vertical axis is the in-plane film thickness uniformity.
  • the in-plane film thickness uniformity is indicated by the (maximum value minimum value) Z average value (a ZAve) of the film thickness in the wafer surface.
  • the horizontal axis is the processing time (sec).
  • Fig. 12 shows the same process as in Fig. 10, and the SiO film was formed by changing the processing temperature to 700 ° C and 800 ° C.
  • the vertical axis is the in-plane film thickness uniformity.
  • the in-plane film thickness uniformity is within 1.5% at both 700 ° C and 800 ° C, and has the structure of the present invention. It can be seen that high-temperature processing can be performed satisfactorily by the heating mechanism.
  • FIG. 13 is a graph showing the results of examining the temporal change in the presence or absence of particles on the surface of the semiconductor wafer in the plasma processing chamber.
  • the vertical axis represents the number of particles
  • the horizontal axis represents the change over time, indicating the number of measurements of the following particles.
  • the number of particles is measured by placing a dummy wafer on the substrate mounting table 7 in the chamber 2 and repeating the plasma treatment and exhausting 10 times, and then placing a new semiconductor wafer on the substrate mounting table. The measurement was performed by placing and measuring the number of particles on the surface of the semiconductor wafer.
  • Processing conditions are Ar gas flow rate: 2000mLZmin (sccm), O gas flow rate: lOmLZmin (s
  • microwave power Pu 2000 W
  • pressure in the chamber 66.5 Pa (500 mT)
  • processing time 60 sec
  • processing temperature 800 ° C.
  • FIG. 14 shows the result of examining the change with time of the presence or absence of particles on the back surface of the semiconductor wafer. It is the graph which showed the result.
  • the vertical axis represents the number of particles, and the horizontal axis represents the change over time, indicating the number of measurements of the following particles. The number of particles was measured in the same manner as in FIG.
  • FIG. 15 is a drawing showing the change over time of the occurrence of metal contamination in the semiconductor wafer.
  • the vertical axis represents the number of Al, Cu and Na atoms (10 1Q X atoms / cm 2 ), and the horizontal axis represents the change over time (number of measurements).
  • a dummy wafer is placed on the substrate platform 7 in the chamber 2 and plasma treatment and evacuation are repeated 10 times in the same manner as the particle measurement. After that, a new semiconductor wafer was placed on the substrate mounting table, and the number of Al, Cu and Na atoms on the surface of the semiconductor wafer was counted.
  • Processing conditions are Ar gas flow rate: 2000mLZmin (sccm), O gas flow rate: lOmLZmin (sccm),
  • microwave power Pu 2000 W
  • pressure in the chamber 66.5 Pa (500 mT)
  • processing time 60 sec
  • processing temperature 800 ° C.
  • the first two times are references, and a semiconductor wafer was placed on the substrate platform 7 in the chamber 2 before processing, and the number of Al, Cu and Na atoms was measured.
  • each contamination of Al, Cu and Na is about the target value of 1 X 1 0 1Q .
  • Alkali metals such as Na and alkaline earth metals are atoms that are susceptible to contamination by thermal diffusion.
  • the chamber is clean even when heated to such a high temperature. The fact that it is maintained at
  • the processing temperature of the substrate to be processed can be set to 800 ° C or higher.
  • a processing substrate can be processed satisfactorily. Therefore, a semiconductor device having good characteristics can be obtained.
  • impurities in the heating element 74 that do not cause abnormal discharge and damage are diffused into the chamber and contamination is not generated.
  • the portion exposed to the microwave is covered with a high purity quartz, Si or SiC force, or a quartz liner. The occurrence of contamination is suppressed.
  • the portion exposed to microwaves must use the A1 member, it is preferably covered with a quartz liner or coating and separated from the substrate mounting table 7 as much as possible.
  • a quartz liner or coating For the bolts and screws that are not strong enough in A1, Ti materials with high heat resistance and high purity may be used.
  • the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment is configured such that the chamber 2, the support portion fixing portion 24, the transmission plate support portion 13, and the lid portion 18 are water-cooled. Therefore, the rubbing (partition) due to the expansion of the members and between the members can be suppressed, and the occurrence of contamination is prevented.
  • the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment includes the baffle plate 40 made of quartz disposed on the outer peripheral side of the substrate platform 7 between the chamber 2 and the exhaust pipe 3. Microwaves are prevented from leaking into the exhaust pipe 3, and no contamination is caused by the baffle plate 40.
  • the lifter arm is divided into two parts in the microwave plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, the lifter arm 91 and the lifter arm 92 are attached when the substrate mounting table 7, the support part 8 and the support part fixing part 24 are attached. Can be attached by opening left and right. Further, since the pin support portion 102 is loosely fitted in the through hole 91a, the pin 93 and the like can move in the left-right direction, and maintenance such as alignment is easy.
  • the present invention is not limited to this. It can be applied to plasma processing equipment using capacitively coupled plasma source, ICP type plasma source, surface reflection type plasma source, magnetron type plasma source, and also RTP (Rapid Thermal Process), CVD (Chemical Vapor Depositio) n) Can be applied to PF-CVD, etc., and can also be applied to the manufacture of liquid crystal display devices.
  • the heating element 74 is not limited to the one having SiC force, and may be composed mainly of SiC. However, a sintered body of SiC is preferable. In addition, high purity SiC is preferred. 100% SiC is particularly preferred for its ability to reduce contamination.

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Abstract

　被処理基板を収容するチャンバと、チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成機構と、チャンバ内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、チャンバに連設され、前記チャンバを排気する排気機構と、チャンバ内で被処理基板が載置され、載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、基板載置台を支持する支持部と、支持部をチャンバに固定する固定部と、発熱体に電力を供給する電極とを備えるプラズマ処理装置において、発熱体および前記電極は、ＳｉＣを含む材料からなり、電極は、固定部に固定されるとともに、支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に接続されており、電極の先端部以外の部分を被覆し、基板載置台の発熱体の下方部分、支持部、および固定部を貫通するように設けられた、石英を含む絶縁材料からなる電極被覆部材をさらに備える。

Description

明 細 書
プラズマ処理装置およびそれに用いる基板加熱機構
技術分野
[0001] 本発明は、半導体基板等の被処理基板をプラズマ処理するためのプラズマ処理装 置およびそれに用いる基板加熱機構に関する。
背景技術
[0002] 半導体装置、液晶表示装置等の製造に用いられるプラズマ処理装置として、種々 のプラズマの励起方式のものが用いられており、例えば 13. 56MHzの RF(Radio Fr equency)を用いる高周波励起プラズマ処理装置、 2. 45GHzのマイクロ波を用いるマ イク口波プラズマ処理装置等が一般的に用いられている。マイクロ波プラズマ処理装 置は、高周波励起プラズマ処理装置と比べて、高密度のプラズマが得られるとともに 、プラズマ中のイオンエネルギーが小さいため、処理装置内の部材ゃ被処理基板に 対するダメージが小さぐコンタミネーシヨンが少ないという利点がある。
[0003] このような利点を有するため、このマイクロ波プラズマ処理装置の大口径の半導体 基板、 LCD用ガラス基板等の処理への適用が検討されている。このようなマイクロ波 プラズマ処理装置としては、特開 2003— 133298号公報に開示されたものが知られ ている。
[0004] 図 1は、このような特開 2003— 133298号公報に開示されたマイクロ波プラズマ処 理装置を示す断面図である。このマイクロ波プラズマ処理装置は、処理空間 201Aを 形成する上部処理容器 201および下部処理容器 202と、処理空間 201A内に設け られ、被処理基板 Wを保持する基板載置部 203と、上部処理容器 201の開口部を封 止するマイクロ波透過板 204と、該マイクロ波透過板 204に結合されたラジアルライン スロットアンテナ 210とを備えている。そして、基板載置部 203の支持筒の 208を包囲 するように排気管 202Aが設けられており、排気管 202Aに、図示しない排気機構を 接続することにより、処理空間 201Aが排気されるように構成されている。処理空間 2 01Aを均一に排気するために、基板載置部 203の外周側には、多数の開口部を有 する整流板 205が形成されて ヽる。 [0005] 上部処理容器 201は Al製であり、その内壁にはフッ化処理によりフッ化アルミ-ゥ ム層 207が形成されている。基板載置部 203は A1製であり、その側面および被処理 基板 Wを載置した場合に露出される表面に石英カバー 206が形成されており、高密 度プラズマにより形成された酸素ラジカルが、処理容器 201の内壁面、基板載置部 2 03の露出面において消費されるのを抑制することができるとしている。
[0006] 上記のようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いて半導体基板等に成膜する場合 に、膜質が良好であり、得られる半導体装置が、リーク電流が僅少であるというように 、良好な特性を有することが要求されている力 そのためには、処理温度を 700°C以 上にする必要がある。しかし、基板載置部 203が A1N製のヒータを有する場合、ヒー タ自体を 700°Cに上げるのが限界であり、被処理基板 Wの温度を 700°C以上に上げ ることができな！/ヽと 、う問題がある。ステンレス鋼製のヒータの中には 800°Cまで加熱 することができるヒータがある力 ステンレス鋼製のヒータを用いた場合、ヒータを構成 するステンレス鋼に含まれる Fe、 Cr等の重金属がプラズマによるスパッタリングや熱 によって処理容器 201内へ拡散し、コンタミネーシヨンが生じるという問題がある。また 、カーボン製のヒータも高温に対応可能ではある力 カーボン製のヒータを用いた場 合、基板載置部 203がマイクロ波中に曝されると、カーボン自体が異常放電を起こし て破壊されるという問題がある。ランプヒータも同様の理由により、マイクロ波中では使 用することができない。
[0007] 上記!/、ずれのヒータも、マイクロ波をシールドして用いることが考えられる力 800°C の温度に耐え、コンタミネーシヨンが発生しな 、ようなシールド材料およびシールド技 術が存在しない。
[0008] このように、高温でかつ、マイクロ波を用いたプラズマおよびその他のプラズマを用 いて処理する際に、安定してコンタミネーシヨンが生じないような高温用のヒータが望 まれている。
発明の開示
[0009] 本発明の目的は、パーティクルおよびコンタミネーシヨンによる汚染を抑制しつつ被 処理基板を 800°C以上の高温に安定して加熱することができるプラズマ処理装置を 提供することにある。 また、そのようなプラズマ処理装置に用いる基板加熱機構を提供することにある。
[0010] 本発明の第 1の観点によれば、 被処理基板を収容するチャンバと、前記チャンバ 内にプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記チャンバ内に処理ガスを供給す る処理ガス供給機構と、前記チャンバに連設され、前記チャンバを排気する排気機 構と、前記チャンバ内で被処理基板が載置され、載置台本体と前記本体の内部に設 けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、前記基板載置台を支持す る支持部と、前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、前記発熱体に電力を 供給する電極と
を備え、前記発熱体および前記電極は、 SiCを含む材料からなり、前記電極は、前 記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に 接続されており、前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の 前記発熱体の下方部分、前記支持部、および前記固定部を貫通するように設けられ た、石英を含む絶縁材料からなる電極被覆部材をさらに備える、プラズマ処理装置 が提供される。
[0011] 上記第 1の観点において、前記プラズマ生成機構として、マイクロ波を発生するマイ クロ波発生機構と、前記マイクロ波発生機構により発生したマイクロ波を前記チャンバ に向けて導く導波機構と、前記導波機構により導かれたマイクロ波を前記チャンバ内 に放射する、複数のスロットを有するアンテナとを有し、前記チャンバ内にマイクロ波 プラズマを形成するものを用いることができる。この場合に、前記アンテナは銅製の本 体の上に、金メッキまたは銀メツキが施されている構成とすることができる。
[0012] また、少なくともプラズマに曝される部分が、石英を含む材料、 Siを含む材料、もしく は SiCを含む材料カゝらなるカゝ、または石英を含むライナで覆われて ヽる構成とするこ とがでさる。
さらに、前記発熱体からの輻射熱を受ける部分が水冷されるように構成することが できる。
さらにまた、前記チャンバと排気管との間に、石英製のバッフル板を配設することが できる。
[0013] 本発明の第 2の観点によれば、チャンバ内で被処理基板にプラズマ処理を施すプ ラズマ処理装置にぉ 、て、チャンバ内で被処理基板を加熱する加熱機構であって、 載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板 載置台と、前記基板載置台を支持する支持部と、前記支持部を前記チャンバに固定 する固定部と、前記発熱体に電力を供給する電極とを備え、前記発熱体および前記 電極は、 SiCを含む材料カゝらなり、前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、 前記支持部を貫通し、かつ先端部が前記発熱体に接続されており、前記電極の前 記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下方部分、前記支 持部、および前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む絶縁材料からなる 電極被覆部材をさらに備える、基板加熱機構が提供される。
[0014] 上記第 1および第 2の観点において、前記基板載置台の本体は、発熱体を支持す る基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基盤が載置されるカバーとを有するも のとすることができる。
[0015] また、前記固定部の下面には絶縁板および導電板が設けられ、前記電極の下端部 は前記固定部の底面から突出し、該下端部は、前記絶縁板および前記導電板を貫 通して、該絶縁板および導電板により前記固定部に固定され、前記導電板の上部と の間にシール部材が介在され、前記導電板には前記電極に給電するための電力供 給配線に接続されている構成とすることができる。この場合に、前記導電板は、前記 絶縁板の直下に設けられた第 1導電板と、その下に設けられた第 2導電板とを有し、 前記電力供給配線は前記第 2導電板に接続されている構成とすることができる。
[0016] さらに、前記電極被覆管は、前記固定部を貫通する部分の中途部から底部まで、 他の部分より大径である大径部を有し、前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一 致して該電極被覆管を揷通させる小孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上 部及び下部にてシール部材でシールされて 、る構成とすることができる。
[0017] さらにまた、 SiCを含む材料からなる熱電対と、石英を含む材料力 なり、前記熱電 対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、前記固定部の下端には下方に突出する 突出部が設けられており、前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前 記基板載置台の前記発熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、そ の下端部が前記突出部から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材 料力もなるカバー部が嵌合されている構成とすることができる。
[0018] さらにまた、前記基板載置台は、 Siを含む材料、または SiCを含む材料カゝらなり、前 記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを有する構成とすることができる。
[0019] 本発明によれば、発熱体および電極として SiCを用いることにより、被処理基板の 温度を 800°C以上にすることができ、被処理基板に対して所望の高温でのプラズマ 処理を施すことができる。したがって、良好な特性を有する膜を形成することができる 。また、マイクロ波中でも損傷することなく使用することができ、パーティクルおよびコ ンタミネーシヨンによる汚染も発生しない。
[0020] さらに、発熱体に電力を供給する電極が石英を含む絶縁材で形成された電極収納 管内に収納されているので、絶縁性に優れ、支持部または固定部内で放電するのが 防止されるとともに、電極由来のコンタミネーシヨンが発生するのが抑制される。 図面の簡単な説明
[0021] [図 1]従来技術のマイクロ波プラズマ処理装置を示す断面図。
[図 2]本発明の実施の形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す模式的断面図
[図 3]基板載置台、支持部および支持部固定部を示す断面図。
[図 4]基板載置台および支持部を示す分解斜視図。
[図 5]発熱体を示す平面図。
[図 6]リフタ駆動機構を示す斜視図。
[図 7]リフタ駆動機構を示す背面図。
[図 8]リフタ駆動機構を示す側面図。
[図 9]本願の SiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、半導体ウェハ に、処理温度を変えた場合の温度と半導体ウェハ Wの面内の均熱性との関係を示し たグラフ。
[図 10]本願の SiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、半導体ゥェ ノ、に、処理温度を変えて酸化処理して SiO膜を形成した場合の処理時間と SiOの
2 2 膜厚との関係を示したグラフ。
[図 11]図 10の処理と同様に、処理温度を変えて SiO膜を形成した場合の処理時間 と SiO膜の半導体ウェハの面内の均一性との関係を示したグラフ。
2
[図 12]図 10の処理と同様に、処理温度を変えて SiO膜を形成した場合の処理時間
2
と SiO膜の半導体ウェハの面内の均一性との関係を示したグラフ。
2
[図 13]半導体ウェハの表面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結果を 示したグラフ。
[図 14]半導体ウェハの裏面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結果を 示したグラフ。
[図 15]半導体ウェハのコンタミネーシヨンの発生の経時変化を示したグラフ。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図 2は、本発明の実施の形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置を示す模式的断 面図である。図中、符号 1がマイクロ波プラズマ処理装置である。
[0023] このマイクロ波プラズマ処理装置 1は、気密に構成されており、略円筒状であるチヤ ンバ 2を備えている。チャンバ 2は A1等の金属製で、略円筒状に形成されている。チ ヤンバ 2の底部の中央部は開口しており、この底部に排気管 3が連設されている。排 気管 3は、前記開口した部分と略同径である上部排気管 3aと、下側が小径となって いるテーパ部 3bと、テーパ部 3bに流路調整弁 4を介して接続された下部排気管 3cと を備えている。下部排気管 3cの下端には、真空ポンプ 5が接続されており、真空ボン プ 5の側部には、排気管 6が接続されている。真空ポンプ 5を作動させることにより、チ ヤンバ 2内の雰囲気が排気管 3を通流されて外へ排出され、チャンバ 2内が所要の真 空度まで減圧される。
[0024] チャンバ 2の中央部には、被処理基板である半導体ウェハ Wを水平に保持する基 板載置台 7が設けられている。基板載置台 7は、基板載置台 7の裏面中央部から鉛 直下方にチャンバ 2の開口部へ向力つて延びる、石英製の支持部 8により支持されて いる。基板載置台 7は、後述する SiC力もなる発熱体 74、 SiC力もなる電極 32、およ び熱電対 31を内蔵しており、この発熱体 74に給電されることにより熱線 (赤外、遠赤 外)を放射して、半導体ウェハ Wを直接加熱するように構成されている。基板載置台 7の詳細な構成は後述する。 [0025] 基板載置台 7の外周側方には、環状をなす石英製のノ ッフル板 40が設けられてい る。ノ ッフル板 40を構成する石英材としては、不純物を含まない高純度のものが好ま しぐそのような観点力も合成石英が好ましい。また、不透明石英であることがさらに 好ましい。このノ ッフル板 40は、複数の排気孔を有し、支持部材により支持されてい る。これによりチャンバ 2内を均一に排気するとともに、チャンバ 2で生成されたマイク 口波プラズマにより、下方力 コンタミネーシヨンが逆流するのが防止される。
[0026] 基板載置台 7の下側には、リフタ駆動機構 9が配されている。基板載置台 7には上 下方向に貫通する 3つのピン揷通孔が設けられており（図 2中では 2本のみ示す）、 2 つのピン揷通孔には、例えば石英製のリフタアーム 91およびリフタアーム 92に支持 された例えば石英製のピン 93およびピン 94がそれぞれ上下自在に揺動可能に遊嵌 されている。リフタアーム 91、 92およびピン 93、 94の材質は Al O
2 3
、 A1N等のセラミックでもよいが、コンタミネーシヨンを考慮すると石英が好ましい。リフ タアーム 91およびリフタアーム 92は、チャンバ 2の底部を上下動可能に貫通する昇 降軸 96により、上下動可能に構成されており、リフタアーム 91およびリフタアーム 92 の動きに伴いピン 93およびピン 94が連動して上下方向に動くことにより、半導体ゥェ ハ Wの昇降が可能となって 、る。
[0027] チャンバ 2の内側には、チャンバ 2の内周面に沿って、略円筒状をなし、不透明石 英製であるライナ 10が設けられている。このライナ 10を構成する石英は、コンタミネ ーシヨンが生じ難い高純度のものが好ましぐこのような観点力 合成石英が好ましい 。チャンバ 2の上部は開口しており、この開口したチャンバ 2の端面に、環状のガス導 入部 11が載置されて 、る。ガス導入部 11の内周面には多数のガス放射孔 11 aが均 一に設けられており、配管 11cを介してガス供給機構 l ibに接続されている。ガス供 給機構 l ibは、例えば Arガス供給源、 Oガス供給源、 Hガス供給源、 Nガス供給
2 2 2 源、その他のガス供給源を有しており、これらのガスはガス導入部 11へ導入され、ガ ス導入部 11のガス放射孔カもチャンバ 2内へ均一に放射される。なお、 Ar ガスに代えて他の希ガス、例えば Kr、 He、 Ne、 Xe等のガスを用いてもよい。
[0028] チャンバ 2の側壁には、マイクロ波プラズマ処理装置 1に隣接する搬送室（図示せ ず)力 チャンバ 2内へ半導体ウェハ Wを搬入し、チャンバ 2から搬送室へ半導体ゥ ェハ Wを搬出するための搬送口 2aが設けられて!/、る。搬送口 2aはゲートバルブ 12 により開閉される。搬送口 2aの上側には、チャンバ 2の周方向に冷却水を通流させる ための冷却水流路 2bが、搬送口 2aの下側には、冷却水流路 2cがそれぞれ設けられ ており、これら冷却水流路 2b、 2cには冷却水供給源 50より冷却水を供給されるよう になっている。
[0029] チャンバ 2の上側には、チャンバ 2内に突出する透過板支持部 13が設けられている 。透過板支持部 13には、その周方向に冷却水を通流させるための複数の冷却水流 路 13aが設けられており、これら冷却水流路 13aには冷却水供給源 50から冷却水を 供給される。この透過板支持部 13の内側には例えば 2段の段部が形成されており、 石英等の誘電体からなり、マイクロ波を透過させるマイクロ波透過板 14力 透過板支 持部 13の段部に Oリング等のシール部材 15を介して嵌められて 、る。誘電体として は、 Al O、 A1N等のセラミックが適用される。
2 3
[0030] マイクロ波透過板 14の上側には、円板状の平面アンテナ 16が設けられ、透過板支 持部 13に接地されている。平面アンテナ 16は、例えば 200mmサイズの半導体ゥェ ハ Wに対応する場合には、直径力 300〜400mm、厚みが 0. 1〜： LOmm (例えば 1 mm)であり、銅製であって、表面が金または銀メツキされた円板状をなす。平面アン テナ 16には、所定のパターンを有し、平面アンテナ 16の上下方向に貫通する、多数 のマイクロ波放射孔 (スロット） 16aが設けられている。マイクロ波放射孔 16aは、平面 視が長溝状をなし、複数の同心円上に、隣接するマイクロ波放射孔 16aが T字状をな すように、マイクロ波の波長（ g)に対応して、例えばえ gZ4、 gZ2、 gの間隔 で形成されている。平面アンテナ 16は、四角状でもよい。
[0031] 平面アンテナ 16の上側には、平面アンテナ 16より少し小径であり、真空より大きい 誘電率を有する、例えば石英、またはポリテトラフルォロエチレン、ポリイミド等の樹脂 力もなる遅波板 17が配置されている。真空中ではマイクロ波の波長が長くなるので、 この遅波板 17により、マイクロ波の波長が短くされてプラズマが調整されて効率良く 伝搬される。
[0032] 透過板支持部 13の上側には、遅波板 17の上面および側面、ならびに平面アンテ ナ 16の側面を覆うように、導電性のシールド部材 18が設けられている。シールド部材 18は、平面アンテナ 16との間でマイクロ波を水平方向に均一に伝播させる導波管の 機能を有する。透過板支持部 13とシールド部材 18との間は、リング状のシール部材 19により気密にシールされている。シールド部材 18には、シールド部材 18の周方向 に冷却水を通流させるための冷却水流路 18aが形成されており、この冷却水流路 18 aに冷却水供給源 50より冷却水が通流されて、シールド部材 18、遅波板 17、平面ァ ンテナ 16およびマイクロ波透過板 14が冷却され、プラズマを安定に生成するとともに 、これら部材の破損や変形が防止されるようになっている。マイクロ波透過板 14、平 面アンテナ 16、遅波板 17、およびシールド部材 18は透過板支持部 13に取り付けら れた状態で一体的に設けられて開閉可能な蓋体 60を構成しており、メンテナンスの 際にチャンバ 2の上面を開口することが可能となって 、る。
[0033] シールド部材 18の中央部には開口部が形成されており、この開口部の周縁部に同 軸導波管 20が連設されている。同軸導波管 20の端部には、整合器 21を介してマイ クロ波発生装置 22が接続されている。マイクロ波発生装置 22により発生した、例えば 周波数 2. 45GHzのマイクロ波が同軸導波管 20を介して平面アンテナ 16へ伝搬さ れる。なお、マイクロ波の周波数としては、 8. 35GHz, 1. 98GHzであってもよい。
[0034] 同軸導波管 20は、シールド部材 18の開口部から上方へ延びる外導体の円筒状導 波管 20aと、この円筒状導波管 20aの上端部にモード変換器 23を介して接続され、 水平方向に延びる矩形同軸導波管 20bとを備えている。モード変換器 23により、矩 形同軸導波管 20bを TEモードで伝搬するマイクロ波が TEMモードに変換される。円 形導波管 20aの中心には内導体 20cが内蔵されており、円形導波管 20aとで同軸導 波管 20を構成する。この内導体 20cの下端部は、遅波板 17の中央部に設けられた 孔を貫通して平面アンテナ 16に接続されている。マイクロ波は、同軸導波管 20を介 して平面アンテナ 16に均一にラジアル方向に効率良く伝搬される。
[0035] 基板載置台 7を支持する円筒状の支持部 8の底部は、フランジ部を有する円柱状 の支持部固定部 24に、支持板 25を介してクランプ 26により固定されている。支持部 固定部 24は、固定部取付部 27の上部に嵌められている。支持部固定部 24の側部 には、支持部固定部 24の周方向に冷却水を通流させるための冷却水流路 24aが設 けられており、冷却水供給源 50より冷却水が供給され、支持部固定部 24および支持 板 25が冷却される。固定部取付部 27は、その側部が上部排気管 3aに取り付けられ ている。支持部固定部 24、支持板 25、固定部取付部 27は、 A1等の金属材カもなる
[0036] 固定部取付部 27には、上部排気管 3a側の側部に開口部 27bが設けられており、こ の開口部 27bを上部排気管 3aに設けられた孔 28aに合わせた状態で、固定部取付 部 27が上部排気管 3aに固定されている。したがって、固定部取付部 27内に形成す る空間部 27cは、開口部 27bおよび孔 28aを介して大気と連通している。空間部 27c には、基板載置台 7の温度を測定制御するための熱電対 31の配線、発熱体 74への 電力を供給する配線等が配設されて 、る。
[0037] マイクロ波プラズマ処理装置 1の各構成部、例えばガス供給機構、冷却水供給機 構、ヒータ温度制御部は、インタフェース 51を介して、 CPUを備えた制御部 30に接 続されて制御される構成となっている。そして、制御部 30の制御下で、マイクロ波ブラ ズマ処理装置の処理が行われる。
[0038] 図 3は、基板載置台 7、支持部 8および支持部固定部 24を示す断面図である。支 持部 8の底部は、クランプ 26に嵌められてネジ 29により支持板 25を介して支持部固 定部 24に固定されている。
[0039] 図 4は、基板載置台 7および支持部 8を示す分解斜視図である。基板載置台 7の基 盤部 71は円板状をなしており、基盤部 71上には、 Siを含む材料力もなる複数に分割 された、例えば半円板状の 2枚の第 1リフレクタ 72が、基盤部 71の表面に形成された 凸状をなす複数の支持部 71eを介して嵌合されており、その上に、複数に分割され た、例えば半円板状の 2枚の絶縁板 73、および複数のパターンゾーンに分割された 、例えば半円板状の 2枚の発熱体 74が、順次、その面を対向させた状態で嵌合され ている。発熱体 74は 1枚であってもよい。そして、発熱体 74の上面、並びに発熱体 7 4、第 1リフレクタ 72および絶縁板 73の上側側面を覆うようにカバー 75が設けられて おり、カバー 75の上にウェハ Wを載置して、発熱体 74からの輻射熱により加熱する ように構成されている。また、カバー 75上には、リング状の単結晶 Sほたはァモルファ ス Si製の第 2リフレクタ 76が載置されて 、る。
なお、基盤部 71、絶縁板 73、およびカバー 75は例えば石英で構成されている。ま た、これらを構成する石英としては、不透明石英が好ましい。カバー 75は不透明石 英であってもよい。また、石英としては高純度のものが好ましぐ合成石英が好ましい
[0040] 発熱体 74は、高抵抗の SiCからなる。 SiCは焼結体であっても、 CVDや PVD等に よって形成された膜であってもよい。焼結体としては、粉体焼結によって形成したもの でも、グラフアイト焼結体に珪酸ガス等の Si含有物質を直接反応させて形成したもの であってもよい。また、 SiCは結晶体であっても、アモルファスであってもよい。また、 適宜の引き上げ方法により形成された単結晶体であってもよい。
[0041] 図 5は、発熱体 74を示す平面図である。発熱体 74は、周方向に 4つの区画に分割 されている。この区画毎に、中央部力も周縁部に向力い、区画の境界線で折り返す のを繰り返して、一続きの電流経路 74aが形成されるように、同心状に切り込み 74b が設けられている。この切り込み 74bにより、温度変化による熱膨張、熱収縮が抑制 される。そして、上述のように電流経路 74aが形成されているので、発熱体 74により 均一に半導体ウェハ Wが加熱される。
なお、電流経路 (パターン）は均一に加熱可能であれば特に限定されない。
[0042] 図 3に示すように、支持部固定部 24の中央部には揷通孔 24bが設けられており、こ れに対応させて、リング状の固定板 25の中央部に揷通孔 25aが設けられている。そ して、基盤部 71、第 1リフレクタ 72、絶縁板 73および発熱体 74を貫通し、熱電対被 覆管 41を揷通させる揷通孔 71a、揷通孔 72a、揷通孔 73aおよび揷通孔 74cがそれ ぞれ設けられている。また、カバー 75の下面、すなわち半導体ウェハ Wを載置する 面の裏側には、例えばパイプ状に突出して設けられ、揷通孔 74c、揷通孔 73aおよ び揷通孔 72aを貫通して、基盤部 71の表面近くまで達する熱電対被覆管 41の先端 部を挿入する収納部 75aが垂設されて ヽる。
[0043] 支持部固定部 24の底部の中央部には突出部 24cが設けられており、熱電対被覆 管 41を挿通させる揷通孔 24bが突出部 24cの下端部まで延び、貫通して形成されて いる。
[0044] 熱電対被覆管 41は、例えば石英等の絶縁材で構成され、その内部には載置台 7 の温度を検出する熱電対 31を収納し、揷通孔 24bおよび揷通孔 25a内を揷通され、 支持部 8内の空間部を抜けて、揷通孔 71aを貫通し、先端部がカバー 75の収納部 7 5aに収容されている。突出部 24cの底部は、例えばポリテトラフルォロエチレン等の フッ素榭脂系合成樹脂等カゝらなるヮッシャ 39を介して、例えば Al O等の絶縁材から
2 3
なるカバー部 36が嵌合されている。熱電対 31は、カバー部 36の側部を貫通する 2 つのネジ 37により回り止めされており、蓋部 38を介してカバー部 36から外部に接続 されている。
[0045] 支持部固定部 24の径外方向には冷却水流路 24aおよび発熱体 24に電力を供給 する棒状の電極 32が被覆される電極被覆管 (電極収納管) 43を挿入する、複数、例 えば 4つの揷通孔 24dが貫通して設けられている。揷通孔 24dは、支持部固定部 24 の支持板 25側に対向して設けられた揷通孔 24eと、揷通孔 24eより外径が大きい挿 通孔 24fとを有する。支持板 25には、揷通孔 24eに対応する位置に、電極被覆管 43 を挿入する揷通孔 25bが設けられている。基盤部 71、第 1リフレクタ 72および絶縁板 73にも、揷通孔 24b、 25bに対応して電極被覆管 43を挿入する揷通孔 71b、揷通孔 72bおよび揷通孔 73bがそれぞれ貫通して設けられている。発熱体 74には揷通孔 7 4dが、カバー 75には突出した電極 32および止めネジ 79を収納する収納穴 75bがそ れぞれ設けられている。
[0046] 電極 32は、 SiC製が好ましぐ焼結体であってもよいし、単結晶材であってもよぐ アモルファスであってもよい。電極 32は、石英等の絶縁材からなる電極被覆管 43に 収納された状態で、支持部固定部 24および支持板 25を貫通し、支持部 8内の空間 部を抜けて、基盤部 71および第 1リフレクタ 72を貫通する。そして、電極 32の先端部 は、絶縁板 73を貫通して、発熱体 74に止めネジ 79で固定された上で、カバー 75の 収納穴 75bに収容されている。電極被覆管 43は、揷通孔 24fに嵌合する大径部 43g と、揷通孔 24eおよび 25bに嵌合する小径部 43hとの段差形状を有している。そして 、大径部 43gの上下の外周部に、 Oリング（シールリング） 42が嵌められてシールされ ている。このように、電極 32が支持部固定部 24の底部力も絶縁板 73に至るまで、石 英等の絶縁材で形成された電極被覆管（電極収納管) 43内に収納され、しカゝも Oリン グ 42でシールされて密閉性が良好であるので、電極由来のコンタミネーシヨンが発生 するのが抑制される。また、電極 32が電気絶縁性の良好な電極被覆管 43で覆われ ているとともに、電極被覆管 43が揷通孔 24fに嵌合する大径部 43gと、揷通孔 24eお よび 25bに嵌合する小径部 43hとの段差形状を有する構造を有し、電極被覆管 43 の固定部を貫通する部分が厚くなつているので、電気絶縁性が良好なものとなる。さ らに、このような段差形状により、電極被覆管 43の固定が安定する。
[0047] 支持部固定部 24の下側には、例えば Al Oや A1N等の絶縁体で構成された固定
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板 33が設けられている。また、固定板 33の下側には、第 1の金属板 34および第 2の 金属板 35がねじ止めされている。固定板 33には電極 32を揷通させる揷通孔 33aお よび突出部 24cを挿通させる揷通孔 33bが設けられており、固定板 33は、揷通孔 33 bに突出部 24cが嵌め込まれた状態で固定されている。固定板 33は、支持部固定部 24と第 1の金属板 34との間を電気的に絶縁する機能を有する。第 1および第 2の金 属板 34、 35には、電極 32を揷通させる揷通孔 34a、 35aが形成されている。
[0048] 電極 32の下端部は、絶縁性の固定板 33の揷通孔 33b、ならびに第 1の金属板 34 および第 2の金属板 35の揷通孔 34aおよび 35aを貫通している。そして、電極 32と 第 1の金属板 34との間は Oリング（シールリング） 34bでシールされている。
[0049] また、電極 32は、第 2の金属板 35に接続されており、電力供給源（図示せず)から 第 2の金属板 35を介して電極 32に給電され、この電極 32を経て発熱体 74に給電さ れることにより、発熱体 74が発熱して、放射熱線により半導体ウェハ Wが加熱される
[0050] 第 1の金属板 34は上述したように Oリング 34bを介して電極 32を気密にシールする 機能を有しており、第 2の金属板 35は電極に電力を供給する機能を有していることか ら、これらの機能に適した金属であることが好ましぐ例えば、第 1の金属板 34をステ ンレス鋼で構成し、第 2の金属板 35を Ni合金で構成することができる。だだし、これら 材料に限らず、種々の材料で構成することができ、第 1および第 2の金属板 34、 35は 異なる金属でも同種の金属でもよい。また、これら 2つの金属板に分けずに、これらが 一体となっていてもよい。
[0051] また、基盤部 71の周縁部寄りには、基盤部 71を上下方向に貫通するピン揷通孔 7 lcが設けられている。ピン揷通孔 71cの上部の孔の外縁には例えばパイプ状の突出 部 71dが設けられ、突出部 71dの上部に、第 1リフレクタ 72が支持されている。同様 に、第 1リフレクタ 72、絶縁板 73および発熱体 74には、ピン揷通孔 72c、ピン揷通孔 73cおよびピン揷通孔 74eがそれぞれ設けられている。カバー 75の下面には、ピン 揷通孔 74e、ピン揷通孔 73cおよびピン揷通孔 72cに対応して貫通し、ピン揷通孔 7 lcの内部まで達するピン揷通部 75cが垂設されている。そして、ピン揷通部 75cには 、ピン 93が上下に移動可能な揷通孔 75eが形成されている。ピン揷通部 75cは、基 板載置台 7の内部からのコンタミネーシヨンを封止する機能を有しており、これにより、 高温に加熱してもコンタミネーシヨンの拡散を防止することができ、コンタミネーシヨン フリーの加熱機構を実現することが可能である。
[0052] 図 6は、リフタ駆動機構 9の一部を示す斜視図であり、図 7は、リフタ駆動機構 9を示 す背面図、図 8はリフタ駆動機構 9の一部を示す側面図である。
リフタ駆動機構 9のリフタアーム 91は、先端方向が中心軸より外周側に広がるように 形成され、リフタアーム 92より長さを長くしてある。また、リフタアーム 92も同様に、先 端方向が中心軸より外周側に広がる。リフタアーム 91のピン 93およびピン 95、リフタ アーム 92のピン 94は、周方向に 120度の間隔をおくように設けられている。
[0053] リフタアーム 91に設けられた貫通孔 91aには、上側固定部 102a、遊嵌部 102bお よび螺合部 102cを備えるピン支持部 102が嵌められている（図 3参照)。上側固定部 102aは遊嵌部 102bより大径であり、ピン 93は、上側固定部 102aを貫通した状態で 、下端部が遊嵌部 102bの内部にねじ止めされている。遊嵌部 102bは貫通孔 91aに 遊嵌され、上側固定部 102aはリフタアーム 91の上面に当接している。螺合部 102c の外周面には雄ねじが設けられており、螺合部 102cは貫通孔 91aから突出している 。下側固定部 103は、内周面に雌ねじが設けられており、ピン支持部 102の螺合部 1 02cに螺合された状態で、リフタアーム 91の下面に当接して 、る。
[0054] ピン支持部 102が貫通孔 91aに遊嵌されているので、ピン 93は、位置合わせ良好 に、基板載置台 7のピン孔に揷通される。他のピン 94およびピン 95がねじ込まれたピ ン支持部も同様に、リフタアーム 92、リフタアーム 91に設けられた貫通孔に遊嵌され ており、ピン 94およびピン 95が基板載置台 7のピン孔に揷通される。
[0055] リフタアーム 91およびリフタアーム 92は、それぞれ対応する連結部 97を介して昇 降軸 96に連結されている。連結部 97は、各 2枚の連結板 97a、連結板 97bおよび止 め板 97c、ならびにカバー 97d、複数のネジ 97e、ネジ 97fおよびネジ 97gを備える。 リフタアーム 91, 92は、連結板 97aにそれぞれ、止め板 97cを介してネジ 97fにより ネジ止めされている。各連結板 97aの端部下側には、連結板 97bが連結されている。 各ネジ 97eは、連結板 97aおよび連結板 97bを貫通した状態で、昇降軸 96にネジ止 めされている。
[0056] カバー 97dは、 2枚の連結板 97aを付け合わせたときに、両端部が連結板 97aの凹 部 97hに嵌められた状態で、連結板 97aの背後を覆い、ネジ 97gにより連結板 97aに ネジ止めされるように構成されて！、る。
[0057] リフタ駆動機構 9は、カバー 97dを外し、ネジ 97eを緩めることで、リフタアーム 91が 連結された連結板 97a、またはリフタアーム 92が連結された連結板 97aが昇降軸 96 に対し相対的に回転し、リフタアーム 91, 92が左右に開くように構成されている。これ により、基板載置台 7のメンテナンスが容易となる。
[0058] リフタ駆動機構 9の昇降部 110は、軸ホルダ 111、支持部 112、支持部 113、支柱 部 114、リニアスライドレール 115、モータ 116、プーリ 117、ボールネジ 118、支持部 119および載置台 122を備える。
[0059] 軸ホルダ 111、支持部 112および支持部 113は連結され、支持部 119は支持部 11 3の内側に嵌め込まれた支持部 113aに連設されて 、る。リニアスライドレール 115は 、支柱部 114の鉛直方向に設けられており、支持部 113の鉛直方向に設けられた凹 溝部がリニアスライドレール 115に嵌められている。支柱部 114はモータ 116上の載 置台 122上に載置されている。支柱部 114の下部には凹部 114aが設けられており、 凹部 114a内で、モータ 116の回転がプーリ 117に伝達されるように構成されて 、る。 昇降軸 96は、連結板 98を貫通して金属製の蛇腹状のベローズ 99内を揷通され、軸 ホルダ 111により保持されて!、る。
[0060] モータ 116が駆動し、モータ 116によりプーリ 117を介してボールネジ 118が回転 すると、これに伴い支持部 119が上下し、これに連動して、支持部 113、ならびにこれ に連なる支持部 112および軸ホルダ 111力 リニアルスライドレール 115に沿って、 上下にスライドするように構成されている。これにより、ベローズ 99により、チャンバ 2 内の気密性を維持しつつ、昇降軸 96が上下し、リフタアーム 91, 92が上下する。 [0061] また、ネジ 120を回すことにより、昇降軸 96およびこれに連結されたリフタアーム 91 , 92の位置力 y軸方向に微調整されるように構成されている。そして、軸ホルダ 111 および 112の下面を貫通するネジ 121を回すことにより、昇降軸 96およびこれに連 結されたリフタアーム 91, 92の位置力 X軸方向に微調整されるように構成されてい る。
[0062] 以上のように構成されたマイクロ波プラズマ処理装置 1においては、ガス導入部 11 力も例えば Arおよび Oを導入し、平面アンテナ 16を所定の周波数のマイクロ波で駆
2
動することにより、チャンバ 2内に高密度プラズマが形成される。励起された Arガスプ ラズマは酸素分子に作用し、チャンバ 2内には、酸素ラジカルが効率良ぐ均一に形 成され、基板載置台 7上に載置された半導体ウェハ Wの表面が酸化される。また、半 導体ウェハ Wを窒化処理する場合は、 Ar等の希ガスと NHまたは Nとをガス導入部
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11からチャンバ 2内に導入して窒化処理される。また、窒化処理に用いるガスにさら に Oガスを導入して半導体ウェハ Wを酸窒化処理することができる。また、成膜ガス
2
を用いて、成膜処理することも可能である。
[0063] 本実施形態においては、基板載置台 7の発熱体 74が SiC力 なるので、半導体ゥ ェハの温度を 800°C以上にすることができ、半導体ウェハ Wに対して十分な温度で 熱処理を行うことができる。また、加熱機能を有する基板載置台 7が、高温度プラズマ 処理する際にその内部からのコンタミネーシヨンが拡散しないような構造を有している ので、清浄な雰囲気でのプラズマ処理が可能である。
[0064] したがって、良好な膜質を有する膜を形成することができ、ひ 、ては良好な特性を 有する半導体装置が得られる。また、基板載置台 7の絶縁性を強化したので、基板 載置台 7内部でのプラズマ発生が抑制され、発熱体 74が損傷することなく使用するこ とができ、かつ、高温で使用しても、高純度材料を使用することで、熱拡散によるコン タミネーシヨンの拡散が抑制される。
[0065] また、本実施形態においては、基板載置台 7が、発熱体 74から生じる熱を反射させ る Siを含む部材の第 1リフレクタ 72および第 2リフレクタ 76を備えているので、発熱体 74が発した熱を反射させて、半導体ウェハ Wを効率良く加熱することができる。この 構成により、発熱体 74の発熱量を抑制しつつ、半導体ウェハ Wの温度を 800°C以上 にすることができる。また、マイクロ波も反射されてプラズマが励起されやすくなる。な お、第 1および第 2リフレクタ 72、 76を構成する Siを含む材料としては、単結晶 Si、ァ モルファス Si、ポリシリコン、 SiNを挙げることができ、これらの高純度品を用いること が好ましい。
[0066] このようにしてマイクロ波プラズマ処理装置 1により高温処理することにより、安定し たプラズマ生成とコンタミネーシヨンの極めて少ないプラズマ処理を実現することがで きる。
[0067] 図 9は、 SiCヒータが設けられた基板載置台 7を備えた本発明に係るマイクロ波ブラ ズマ処理装置 1を用 ヽて、大きさ 300mmの半導体ウエノヽ【こ、 400°C、 600°C、 800 °Cと処理温度を変えた場合の温度と半導体ウェハの面内の均熱性との関係を示した グラフである。横軸は処理温度 (°C)、縦軸は半導体ウェハ内の最高温度と最低温度 との差（At)であり、単位は °Cである。チャンバ内圧力（真空度）は、いずれも 126Pa ( 0. 95Torr)とした。
図 9より、 SiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置 1を用いた場合、 800°Cに おいても Atは 17°C前後であり、半導体ウェハの均熱性の許容範囲である Atが 20 °C以下を満足しており、高温側で良好な均熱性が得られることがわかる。
[0068] 図 10は、本発明の SiCヒータを備えたマイクロ波プラズマ処理装置 1を用いて、大き さ 300mmの半導体ウエノヽに、 400。C、 600。C、 700。C、 800。Cと処理温度を変えて 酸化処理して SiO膜を形成した場合の処理時間と SiOの膜厚との関係を示したグ
2 2
ラフである。縦軸は膜厚 (nm)、横軸は処理時間（sec)である。
処理条件は、 Arガス流量： 2000mLZmin (sccm)、 O ガス流量： lOmLZmin (s
2
ccm)、マイクロ波パワー Pu: 2000W、チャンバ内圧力（真空度） 66. 5Pa (500mT)
、ベースウエノヽ： DHF— Lastである。
[0069] 図 10より、温度が高くなるに従って、成膜速度が高くなつているのがわかる。特に 7
00°C以上で処理した場合は、成膜速度が急激に増加し、良好な結果が得られること がわかる。具体的には、 400°Cでのレート〖こ対して 1. 6倍以上、 600°Cでのレートに 対して 1. 35倍以上の成膜速度が得られる。
[0070] 図 11は、図 10の処理と同様に、 400。C、 600。C、 700。C、 800。Cと処理温度を変え て SiO膜を形成した場合の処理時間と SiO膜の半導体ウェハの面内の膜厚均一
2 2
性との関係を示したグラフである。縦軸は面内の膜厚均一性であり、面内の膜厚均一 性は、ウェハ面内の膜厚の（最大値 最小値) Z平均値（a ZAve)で示し、単位は
%である。横軸は処理時間（sec)である。
[0071] 図 11より、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置 1を用いた場合、面内の膜厚 均一性は 2%以内であり、高温処理であっても良好であることがわかる。これにより、 本発明のヒータ構造が優れていることが確認された。
[0072] 図 12は、図 10の処理と同様に、 700°C、 800°Cと処理温度を変えて SiO膜を形成
2 した場合の処理時間と SiO膜の半導体ウェハの面内の膜厚均一性との関係を示し
2
たグラフである。縦軸は面内の膜厚均一性であり、面内の膜厚均一性は、ウェハ面 内の膜厚の (最大値
最小値) Z平均値（a ZAve)で示し、単位は％である。図 10より処理時間を短くし て膜厚を測定した。
[0073] 図 12より、処理時間が 60sec以内である場合、面内の膜厚均一性は、 700°Cおよ び 800°Cともに、 1. 5%以内であり、本発明の構造を有する加熱機構により、高温処 理を良好に行うことができることがわかる。
[0074] 図 13は、プラズマ処理室内の半導体ウェハの表面におけるパーティクルの有無の 経時変化を調べた結果を示したグラフである。縦軸はパーティクルの個数、横軸は経 時変化であり、下記のパーティクルの測定回数を示す。パーティクルの個数の測定は 、チャンバ 2内の基板載置台 7上にダミーウェハを載置し、プラズマ処理と排気とを交 互に繰り返す操作を 10回行った後に、新しい半導体ウェハを基板載置台上に載置 し、該半導体ウェハの表面上のパーティクルの個数を計測することにより行った。 処理条件は、 Arガス流量： 2000mLZmin (sccm)、 O ガス流量： lOmLZmin (s
2
ccm)、マイクロ波パワー Pu: 2000W、チャンバ内圧力（真空度） 66. 5Pa (500mT) 、処理時間： 60sec、処理温度： 800°Cである。
図 13より、経時的にパーティクルの発生が減じ、本発明の構造を有する加熱機構 による高温処理により、良好な結果が得られていることがわかる。
[0075] 図 14は、半導体ウェハの裏面におけるパーティクルの有無の経時変化を調べた結 果を示したグラフである。縦軸はパーティクルの個数、横軸は経時変化であり、下記 のパーティクルの測定回数を示す。パーティクルの個数の測定は図 13の場合と同様 にして行った。
図 14より、経時的にパーティクルの発生が減じ、本発明の構造を有する加熱機構 による高温処理により、良好な結果が得られていることがわかる。
[0076] 図 15は、半導体ウェハの金属のコンタミネーシヨンの発生の経時変化を示したダラ フである。縦軸は、 Al、 Cuおよび Naの原子の数（101Q X atoms/cm2 )、横軸は経時 変化（測定回数)である。 Al、 Cuおよび Naの原子の数の測定は、パーティクルの測 定と同様に、チャンバ 2内の基板載置台 7上にダミーウェハを載置し、プラズマ処理と 排気とを交互に繰り返す操作を 10回行った後に、新しい半導体ウェハを基板載置台 上に載置し、該半導体ウェハの表面上の Al、 Cuおよび Naの原子の数を計ることに より行った。
処理条件は、 Arガス流量： 2000mLZmin (sccm)、 O ガス流量： lOmLZmin (s
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ccm)、マイクロ波パワー Pu: 2000W、チャンバ内圧力（真空度） 66. 5Pa (500mT) 、処理時間： 60sec、処理温度： 800°Cである。
図 15中、最初の 2回はリファレンスであり、処理前のチャンバ 2内に半導体ウェハを 基板載置台 7上に載置し、 Al、 Cuおよび Naの原子の数を測定した。
図 15より、測定 2回目で、 Al、 Cuおよび Naの各コンタミネーシヨンが目標値の 1 X 1 01Q程度であることが分かる。 Na等のアルカリ金属およびアルカリ土類金属は熱拡散 によりコンタミネーシヨンを生じやすい原子である力 本発明のプラズマ処理装置では 、このように高温に加熱しても、チャンバ内がクリーンな状態を良好に維持されている ことが分力ゝる。
[0077] 以上のように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置 1は、発熱体 74が SiCを 含む材料からなるので、被処理基板の処理温度を 800°C以上にすることが出来、被 処理基板を良好に処理することができる。したがって、良好な特性を有する半導体装 置等が得られる。そして、マイクロ波に曝されても発熱体 74が異常放電して損傷する ことがなぐ発熱体 74の不純物がチャンバ内に拡散してコンタミネーシヨンが発生す ることちない。 [0078] また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置 1は、マイクロ波に曝される部分が 、高純度の石英、 Siもしくは SiC力 なる力、または石英製のライナで覆われているの で、コンタミネーシヨンの発生が抑制される。
[0079] マイクロ波に曝される部分が A1部材を使わざるを得ない場合、石英製のライナまた はコーティングで覆い、基板載置台 7から極力離隔させるのが好ましい。 A1では強度 が足りないボルト、ネジ等は、耐熱性が高ぐ純度が高い Ti材を用いてもよい。
[0080] また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置 1は、チャンバ 2、支持部固定部 2 4、透過板支持部 13および蓋部 18が水冷されるように構成されているので、チャンバ 2等の温度上昇が抑制されるので、各部材間、部材の膨張によるこすれ (パーテイク ル)を抑制することができ、コンタミネーシヨンの発生等が防止される。
[0081] そして、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置 1は、チャンバ 2と排気管 3との 間に、基板載置台 7の外周側に配される石英製のバッフル板 40を備えているので、 マイクロ波が排気管 3に漏れるのが防止され、ノ ッフル板 40に起因してコンタミネー シヨンが生じることもない。
[0082] さらに、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置 1は、リフタアームが 2分割され ているので、基板載置台 7、支持部 8および支持部固定部 24を取り付ける時に、リフ タアーム 91およびリフタアーム 92を左右に開いて、取り付けることができる。また、ピ ン支持部 102が貫通孔 91aに遊嵌されているので、ピン 93等が左右方向に動くこと ができ、位置合わせ等のメンテナンスが容易である。
[0083] なお、前記実施形態においては、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置 1を用いて 、半導体ウェハ Wを処理する場合につき説明しているがこれに限定されるものではな ぐプラズマ源として、容量結合型プラズマ源、 ICP型プラズマ源、表面反射型プラズ マ源、マグネトロン型プラズマ源を用いるプラズマ処理装置に適用可能であり、さらに 、熱処理による装置 RTP(Rapid Thermal Process), CVD(Chemical Vapor Depositio n)、 PF— CVD等にも適用可能であり、液晶表示装置の製造にも適用可能である。 また、発熱体 74は SiC力 なるものに限定されず、 SiCを主成分とすればよい。た だし、 SiCの焼結体が好ましい。また、高純度の SiCが好ましぐ SiC100%のものが 、コンタミネーシヨン抑制等の点力 特に好まし 、。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを生成するプラズマ生成機構と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記チャンバに連設され、前記チャンバを排気する排気機構と、
前記チャンバ内で被処理基板が載置され、載置台本体と前記本体の内部に設けら れた基板を加熱する発熱体とを有する基板載置台と、
前記基板載置台を支持する支持部と、
前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、
前記発熱体に電力を供給する電極と
を備え、
前記発熱体および前記電極は、 SiCを含む材料からなり、
前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部 が前記発熱体に接続されており、
前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下 方部分、前記支持部、および前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む 絶縁材料カゝらなる電極被覆部材をさらに備える、プラズマ処理装置。
[2] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記プラズマ生成機構は、マイクロ 波を発生するマイクロ波発生機構と、前記マイクロ波発生機構により発生したマイクロ 波を前記チャンバに向けて導く導波機構と、前記導波機構により導かれたマイクロ波 を前記チャンバ内に放射する、複数のスロットを有するアンテナとを有し、前記チャン バ内にマイクロ波プラズマを形成する、プラズマ処理装置。
[3] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記載置台本体は、発熱体を支持 する基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基盤が載置されるカバーとを有する 、プラズマ処理装置。
[4] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記固定部の下面には絶縁板およ び導電板が設けられ、前記電極の下端部は前記固定部の底面力 突出し、該下端 部は、前記絶縁板および前記導電板を貫通して、該絶縁板および導電板により前記 固定部に固定され、前記導電板の上部との間にシール部材が介在され、前記導電 板には前記電極に給電するための電力供給配線に接続されて 、る、プラズマ処理 装置。
[5] 請求項 4に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記導電板は、前記絶縁板の直下 に設けられた第 1導電板と、その下に設けられた第 2導電板とを有し、前記電力供給 配線は前記第 2導電板に接続されて 、る、プラズマ処理装置。
[6] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記電極被覆管は、前記固定部を 貫通する部分の中途部から底部まで、他の部分より大径である大径部を有し、 前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一致して該電極被覆管を揷通させる小 孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上部及び下部にてシール部材でシール されている、プラズマ処理装置。
[7] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置において、 SiCを含む材料からなる熱電対と、 石英を含む材料からなり、前記熱電対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、 前記固定部の下端には下方に突出する突出部が設けられており、
前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前記基板載置台の前記発 熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、その下端部が前記突出部 から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材料力 なるカバー部が嵌 合されている、プラズマ処理装置。
[8] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記基板載置台は、 Siを含む材料
、または SiCを含む材料カゝらなり、前記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを 有する、プラズマ処理装置。
[9] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置において、少なくともプラズマに曝される部分 力 石英を含む材料、 Siを含む材料、もしくは SiCを含む材料カゝらなるカゝ、または石 英を含むライナで覆われている、プラズマ処理装置。
[10] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置にぉ 、て、前記発熱体からの輻射熱を受ける 部分が水冷されるように構成されて ヽる、プラズマ処理装置。
[11] 請求項 1に記載のプラズマ処理装置において、前記チャンバと排気管との間に、石 英製のノ ッフル板が配設されて 、る、プラズマ処理装置。
[12] 請求項 2に記載のプラズマ処理装置において、前記アンテナは銅製の本体の上に
、金メッキまたは銀メツキが施されている、プラズマ処理装置。
[13] チャンバ内で被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、チヤ ンバ内で被処理基板を加熱する加熱機構であって、
載置台本体と前記本体の内部に設けられた基板を加熱する発熱体とを有する基板 載置台と、
前記基板載置台を支持する支持部と、
前記支持部を前記チャンバに固定する固定部と、
前記発熱体に電力を供給する電極と
を備え、
前記発熱体および前記電極は、 SiCを含む材料からなり、
前記電極は、前記固定部に固定されるとともに、前記支持部を貫通し、かつ先端部 が前記発熱体に接続されており、
前記電極の前記先端部以外の部分を被覆し、前記基板載置台の前記発熱体の下 方部分、前記支持部、および前記固定部を貫通するように設けられた、石英を含む 絶縁材料からなる電極被覆部材をさらに備える、基板加熱機構。
[14] 請求項 13に記載の基板加熱機構において、前記載置台本体は、発熱体を支持す る基盤部と、前記発熱体を覆い、前記被処理基盤が載置されるカバーとを有する、 基板加熱機構。
[15] 請求項 13に記載の基板加熱機構において、前記固定部の下面には絶縁板および 導電板が設けられ、前記電極の下端部は前記固定部の底面力 突出し、該下端部 は、前記絶縁板および前記導電板を貫通して、該絶縁板および導電板により前記固 定部に固定され、前記導電板の上部との間にシール部材が介在され、前記導電板 には前記電極に給電するための電力供給配線に接続されて ヽる、基板加熱機構。
[16] 請求項 15に記載の基板加熱機構において、前記導電板は、前記絶縁板の直下に 設けられた第 1導電板と、その下に設けられた第 2導電板とを有し、前記電力供給配 線は前記第 2導電板に接続されている、基板加熱機構。
[17] 請求項 13に記載の基板加熱機構において、前記電極被覆管は、前記固定部を貫 通する部分の中途部から底部まで、他の部分より大径である大径部を有し、 前記固定部は、前記電極被覆管の形状に一致して該電極被覆管を揷通させる小 孔と大孔とを有し、前記大径部は、該大孔の上部及び下部にてシール部材でシール されている、基板加熱機構。
[18] 請求項 13に記載の基板加熱機構において、 SiCを含む材料からなる熱電対と、石 英を含む材料からなり、前記熱電対を被覆する熱電対被覆管とをさらに備え、 前記固定部の下端には下方に突出する突出部が設けられており、
前記熱電対被覆管は、前記熱電対を被覆した状態で、前記基板載置台の前記発 熱体よりも下方部分、前記支持部、前記固定部を貫通し、その下端部が前記突出部 から突出した状態で、該突出部の下端部に、セラミックス材料力 なるカバー部が嵌 合されている、基板加熱機構。
[19] 請求項 13に記載の基板加熱機構にぉ ヽて、前記基板載置台は、 Siを含む材料、 または SiCを含む材料力 なり、前記発熱体から生じる熱を反射させるリフレクタを有 する、基板加熱機構。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110222038A1 (en) * 2008-09-16 2011-09-15 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate placing table
JP2012059872A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 熱処理装置
JP2017028049A (ja) * 2015-07-21 2017-02-02 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置及び静電チャック装置の製造方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9048270B2 (en) * 2007-03-08 2015-06-02 Joseph M. Wander Apparatus and method for heating semiconductor wafers via microwaves
JP5109376B2 (ja) * 2007-01-22 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、加熱方法及び記憶媒体
US9084298B2 (en) * 2010-02-26 2015-07-14 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus including shielding unit for suppressing leakage of magnetic field
US8223592B2 (en) * 2010-06-11 2012-07-17 Graber Curtis E Omni-directional acoustic radiator with radial waveguides for submersible multi-transducer array
TWI638587B (zh) 2011-10-05 2018-10-11 美商應用材料股份有限公司 對稱電漿處理腔室
US20130189838A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Makoto Honda Semiconductor manufacturing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US20140042152A1 (en) * 2012-08-08 2014-02-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Variable frequency microwave device and method for rectifying wafer warpage
EP3121519B1 (en) * 2014-03-20 2021-12-29 Guangdong Midea Kitchen Appliances Manufacturing Co., Ltd. Connection structure and input/output connection structure of semiconductor microwave generator for microwave oven, and microwave oven
KR102240923B1 (ko) * 2014-06-30 2021-04-15 세메스 주식회사 기판 처리 장치
US10381258B2 (en) * 2015-12-02 2019-08-13 Tokyo Electron Limited Apparatus of processing workpiece in depressurized space
JP6285411B2 (ja) * 2015-12-25 2018-02-28 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
KR102612193B1 (ko) * 2016-06-03 2023-12-12 삼성전자주식회사 웨이퍼 처리 장치
US10790118B2 (en) * 2017-03-16 2020-09-29 Mks Instruments, Inc. Microwave applicator with solid-state generator power source
US11515130B2 (en) * 2018-03-05 2022-11-29 Applied Materials, Inc. Fast response pedestal assembly for selective preclean
CN110010436B (zh) * 2019-04-24 2024-05-14 南京奥依菲光电科技有限公司 等离子体流化床粉体处理装置
KR102646591B1 (ko) * 2022-05-13 2024-03-12 세메스 주식회사 기판 처리 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0574712A (ja) * 1991-09-12 1993-03-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 有機金属気相成長装置
JPH06267864A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Toshiba Mach Co Ltd 気相成長装置
JPH07147257A (ja) * 1993-09-30 1995-06-06 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法及び装置
JPH08264465A (ja) * 1995-03-23 1996-10-11 Tokyo Electron Ltd 処理装置
WO2003001578A1 (fr) * 2001-06-20 2003-01-03 Tokyo Electron Limited Dispositif de traitement au plasma par micro-ondes, procede de traitement au plasma, et organe de rayonnement de micro-ondes
JP2005302936A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd プラズマ処理装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900002386A (ko) * 1988-07-26 1990-02-28 김상경 저온 플라즈마형 발열용 방전관
US5571010A (en) * 1993-06-18 1996-11-05 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Heat treatment method and apparatus
JP4236329B2 (ja) * 1999-04-15 2009-03-11 日本碍子株式会社 プラズマ処理装置
KR100675097B1 (ko) * 2000-11-15 2007-01-29 주성엔지니어링(주) 유도결합형 플라즈마 장치
JP3478266B2 (ja) * 2000-12-04 2003-12-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4402860B2 (ja) * 2001-03-28 2010-01-20 忠弘 大見 プラズマ処理装置
JP4694108B2 (ja) * 2003-05-23 2011-06-08 東京エレクトロン株式会社 酸化膜形成方法、酸化膜形成装置および電子デバイス材料
JP2006236867A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Ngk Insulators Ltd プラズマ処理部材

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0574712A (ja) * 1991-09-12 1993-03-26 Furukawa Electric Co Ltd:The 有機金属気相成長装置
JPH06267864A (ja) * 1993-03-15 1994-09-22 Toshiba Mach Co Ltd 気相成長装置
JPH07147257A (ja) * 1993-09-30 1995-06-06 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法及び装置
JPH08264465A (ja) * 1995-03-23 1996-10-11 Tokyo Electron Ltd 処理装置
WO2003001578A1 (fr) * 2001-06-20 2003-01-03 Tokyo Electron Limited Dispositif de traitement au plasma par micro-ondes, procede de traitement au plasma, et organe de rayonnement de micro-ondes
JP2005302936A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd プラズマ処理装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110222038A1 (en) * 2008-09-16 2011-09-15 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate placing table
JP2012059872A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Hitachi High-Technologies Corp 熱処理装置
JP2017028049A (ja) * 2015-07-21 2017-02-02 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置及び静電チャック装置の製造方法

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Publication number Publication date
US20090065486A1 (en) 2009-03-12
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KR101012910B1 (ko) 2011-02-08

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