JP2008016476A - Semiconductor manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】電極群の全体にわたって均一なプラズマを生成する。
【解決手段】処理室32内に配置した複数段のサセプタ電極50のそれぞれにウエハ1を載置し、この複数段のサセプタ電極50に接続した交流電力供給装置60によって交流電力を供給してプラズマ51を生成し、この複数段のサセプタ電極50に載置したウエハ1群を一括してプラズマ処理するバッチ式プラズマ処理装置において、サセプタ電極50群を複数の領域に分割し、交流電力供給装置60に第一ロータリースイッチ70と、第二ロータリースイッチ80と、第一ロータリースイッチ70と第二ロータリースイッチ80とを同期して作動させるスイッチ切換器90とを設ける。放電開始電圧のサセプタ電極群への印加タイミングをサセプタ電極群の分割領域毎に順次切り換える。分割領域毎に放電開始電圧を適正に印加できるので、全サセプタ電極群に均一なプラズマを生成できる。
【選択図】図3
Uniform plasma is generated over the entire electrode group.
A wafer is mounted on each of a plurality of stages of susceptor electrodes arranged in a processing chamber, and AC power is supplied by an AC power supply device connected to the plurality of stages of susceptor electrodes to plasma. 51, a batch type plasma processing apparatus that collectively plasma-treats a group of wafers placed on the plurality of stages of susceptor electrodes 50. The susceptor electrode 50 group is divided into a plurality of regions, and an AC power supply apparatus 60 is provided. The first rotary switch 70, the second rotary switch 80, and the switch changer 90 that operates the first rotary switch 70 and the second rotary switch 80 in synchronization are provided. The application timing of the discharge start voltage to the susceptor electrode group is sequentially switched for each divided region of the susceptor electrode group. Since the discharge start voltage can be appropriately applied for each divided region, uniform plasma can be generated in all susceptor electrode groups.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、半導体製造装置に関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)にプラズマ処理を施すのに利用して有効なものに関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and, for example, relates to an apparatus that can be effectively used for performing plasma processing on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC) is manufactured.
ICの製造方法において、プラズマを使用してウエハに薄膜を形成したり、表面を改質したり、表面をエッチングしたりするプラズマ処理装置としては、一対のサセプタ電極が一対の電極支柱間に多段に重なるように架設されており、各段のサセプタ電極にウエハが1枚ずつ載置された状態で、全段のサセプタ電極間に交流電力を供給することにより、各ウエハにプラズマ処理を一括して施すように構成されているバッチ式プラズマ処理装置がある。例えば、特許文献1参照。 In a method of manufacturing an IC, a plasma processing apparatus that uses plasma to form a thin film on a wafer, modify the surface, or etch the surface is used as a pair of susceptor electrodes between a pair of electrode columns. With each wafer mounted on each susceptor electrode, AC power is supplied between all susceptor electrodes, so that plasma processing is performed on each wafer at once. There is a batch type plasma processing apparatus configured to be applied. For example, see Patent Document 1.
しかしながら、前記したバッチ式プラズマ処理装置においては、全段のサセプタ電極間に放電開始電圧を同時に印加することができないと、全段のサセプタ電極間で均一なプラズマを生成することができないために、ウエハ相互間でプラズマ処理状況が不均一になるという問題点があることが本発明者等によって明らかにされた。 However, in the above-described batch type plasma processing apparatus, if it is not possible to simultaneously apply a discharge start voltage between all susceptor electrodes, uniform plasma cannot be generated between all susceptor electrodes. It has been clarified by the present inventors that there is a problem that the plasma processing state becomes uneven between wafers.
本発明の目的は、電極群の全体にわたって均一なプラズマを生成することができる半導体製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of generating uniform plasma over the entire electrode group.
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)処理室内に配置した複数段の電極のそれぞれに基板を配置し、この複数段の電極に交流電力を供給してプラズマを生成し、この複数段の電極の前記各基板を一括してプラズマ処理する半導体製造装置において、
前記交流電力の前記電極群への供給時期を前記電極群の段毎に順次切り換える切換手段を設けることを特徴とする半導体製造装置。
(2)前記切換手段は、上下で対向する一対の電極の一組毎または複数組毎に切り換えるように構成されていることを特徴とする前記(1)の半導体製造装置。
(3)処理室内に配置した複数段の電極のそれぞれに基板を配置し、この複数段の電極に交流電力を供給してプラズマを生成し、この複数段の電極の前記各基板を一括してプラズマ処理する半導体装置の製造方法において、
前記交流電力の前記電極群への供給時期を前記電極群の段毎に順次切り換えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Representative inventions disclosed in the present application are as follows.
(1) A substrate is disposed on each of the plurality of stages of electrodes disposed in the processing chamber, plasma is generated by supplying AC power to the plurality of stages of electrodes, and the substrates of the plurality of stages of electrodes are collectively collected. In semiconductor manufacturing equipment for plasma processing,
2. A semiconductor manufacturing apparatus, comprising: switching means for sequentially switching the supply timing of the AC power to the electrode group for each stage of the electrode group.
(2) The semiconductor manufacturing apparatus according to (1), wherein the switching unit is configured to switch every pair or a plurality of pairs of electrodes facing vertically.
(3) A substrate is disposed on each of the plurality of stages of electrodes disposed in the processing chamber, plasma is generated by supplying AC power to the plurality of stages of electrodes, and the substrates of the plurality of stages of electrodes are collectively collected. In a method for manufacturing a semiconductor device for plasma processing,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the supply timing of the AC power to the electrode group is sequentially switched for each stage of the electrode group.
前記(1)によれば、全段の電極間に放電開始電圧を適正に印加することができるために、電極群の全体にわたって均一なプラズマを生成することができる。 According to (1), since the discharge start voltage can be appropriately applied between all the electrodes, uniform plasma can be generated over the entire electrode group.
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は、ICの製造方法において、ウエハに各種のプラズマ処理を施すバッチ式縦型ホットウオール型プラズマ処理装置(以下、バッチ式プラズマ処理装置という。)として構成されている。
なお、本実施の形態においては、便宜上、一回のバッチ処理のウエハの枚数が16枚の場合について説明しているが、実際上は5枚〜150枚程度のバッチを取り扱うことができるものとする。
In this embodiment, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a batch type vertical hot wall type plasma processing apparatus (hereinafter referred to as a batch type plasma processing apparatus) that performs various plasma processes on a wafer in an IC manufacturing method. It is configured as.
In the present embodiment, for the sake of convenience, the case where the number of wafers in one batch process is 16 has been described. However, in practice, batches of about 5 to 150 can be handled. To do.
図1に示されているように、本実施の形態に係るバッチ式プラズマ処理装置10においては、被処理基板であるウエハ1を収納して搬送するためのウエハキャリアとしては、オープンカセット(以下、カセットという。)2が使用されている。
バッチ式プラズマ処理装置10は筐体11を備えている。筐体11の正面壁の下部にはメンテナンスするための正面メンテナンス口12が開設されており、正面メンテナンス口12には正面メンテナンス扉13が開閉するように建て付けられている。
正面メンテナンス扉13にはカセット搬入搬出口14が筐体11内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口14はフロントシャッタ15によって開閉されるようになっている。
As shown in FIG. 1, in the batch type
The batch type
A cassette loading / unloading port 14 is opened in the front maintenance door 13 so as to communicate between the inside and outside of the housing 11, and the cassette loading / unloading port 14 is opened and closed by a
カセット搬入搬出口14の筐体11の内部にはカセットステージ16が設置されている。カセット2はカセットステージ16の上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、カセットステージ16の上から搬出されるようになっている。
工程内搬送装置はカセットステージ16にカセット2を、カセット2内のウエハ1が垂直姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置する。
カセットステージ16はカセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向くように、カセット2を筐体11の後方に右回り縦方向90度回転させる。
A
The in-process transfer apparatus places the
The
筐体11内の前後方向の略中央部には、カセット棚17が設置されている。カセット棚17には複数のカセット2が収納される移載棚18が複数段設けられており、カセット棚17は複数段複数列にて複数個のカセット2を保管するように構成されている。
また、カセットステージ16の上方には予備カセット棚19が設けられており、予備カセット棚19はカセット2を予備的に保管するように構成されている。
A
Further, a
カセットステージ16とカセット棚17との間には、カセット搬送装置20が設置されている。カセット搬送装置20はカセット2を保持したまま昇降させることができるカセットエレベータ20aと、搬送機構としてのカセット搬送機構20bとを備えており、カセットエレベータ20aとカセット搬送機構20bとの連続作動により、カセットステージ16とカセット棚17と予備カセット棚19との間でカセット2を搬送するように構成されている。
A
カセット棚17の後方にはウエハ移載機構21が設置されている。ウエハ移載機構21はウエハ移載装置エレベータ22と、ウエハ移載装置エレベータ22によって昇降されるウエハ移載装置23とを備えている。
ウエハ移載装置エレベータ22は筐体11の右側端部に設置されている。
ウエハ移載装置23はツィーザホルダ24を二次元方向に移動させるように構成されており、ツィーザホルダ24には複数枚(本実施の形態においては、5枚)のツィーザ25が、垂直方向に等間隔に配置されて水平に保持されている。但し、5枚のツィーザ25のうち最上段のツィーザ25は独立して進退し得るように構成されている。
A
The wafer transfer device elevator 22 is installed at the right end of the housing 11.
The
図1に示されているように、カセット棚17の上方にはファンおよび防塵フィルタによって構成されたクリーンユニット29が設置されており、クリーンユニット29は清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体11の内部に流通させるように構成されている。
便宜上、図示は省略するが、ウエハ移載装置エレベータ22側と反対側である筐体11の左側端部にもクリーンユニットが設置されており、このクリーンユニットはクリーンエアを筐体11内の後部空間に流通させるように構成されている。
As shown in FIG. 1, a
For the sake of convenience, although not shown, a clean unit is also installed at the left end of the housing 11 on the side opposite to the wafer transfer apparatus elevator 22 side. It is configured to be distributed in space.
図1および図2に示されているように、筐体11の後側上部には処理炉30が垂直に設置されている。
図2に示されているように、処理炉30は処理室32を形成するプロセスチューブ31を備えている。プロセスチューブ31は石英等の誘電体が使用されて一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、プロセスチューブ31は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
プロセスチューブ31の筒中空部は複数枚のウエハ1が収容される処理室32を形成しており、プロセスチューブ31の内径は取り扱うウエハ1の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
As shown in FIG. 2, the
The cylindrical hollow portion of the
プロセスチューブ31の下端面にはマニホールド33が当接されており、マニホールド33は誘電体が使用されて上下両端部に径方向外向きに突出したフランジを有する円筒形状に形成されている。プロセスチューブ31についての保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド33はプロセスチューブ31に着脱自在に取り付けられている。
そして、マニホールド33が筐体11に支持されることにより、プロセスチューブ31は垂直に据え付けられた状態になっている。
マニホールド33の下端開口はウエハ1を出し入れするための炉口34を形成している。炉口34は通常時には炉口シャッタ35によって閉塞されるようになっている。
A
The
A lower end opening of the
マニホールド33の側壁には排気管36の一端が接続されており、排気管36は他端が排気装置(図示せず)に接続されて処理室32を排気し得るように構成されている。
One end of an
マニホールド33の排気管36と異なる位置(図示例では180度反対側の位置)には、処理ガスを供給するためのガス供給管37が垂直に立脚されており、ガス供給管37は誘電体が使用されて細長い円形のパイプ形状に形成されている。
ガス供給管37には複数個の吹出口38が垂直方向に並べられて開設されている。吹出口38の個数は処理すべきウエハ1の枚数に一致されており、各吹出口38の高さの位置は上下で隣合うウエハ1、1間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。
A
A plurality of
プロセスチューブ31の外部には処理室32を全体にわたって均一に加熱するためのヒータ39が、プロセスチューブ31の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータ39は筐体11の上に垂直に据え付けられた状態になっている。
A
図1に示されているように、筐体11内における処理炉30の真下近傍にはボートエレベータ40が設置されており、ボートエレベータ40のアーム41には、処理に際して炉口34を閉塞するシールキャップ42が水平に支持されている。
シールキャップ42はマニホールド33の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ40によって上昇されることにより、炉口34を気密シールして閉塞するように構成されている。
As shown in FIG. 1, a
The
シールキャップ42の上には複数枚のウエハ1を保持して処理室32に搬入搬出するボート(搬送治具)43が、垂直に立脚されて支持されている。
ボート43は上下で一対の端板44、45と、両端板44、45間に架設されて垂直に配設された複数本(本実施の形態では、4本)の保持柱46とを備えている。
保持柱46は後記するサセプタ電極に電力を供給するフィーダを兼用するように構成されている。各保持柱(以下、電極支柱という。)46は、ウエハ1の金属汚染源とならない導電性を有する材料としての炭化シリコン(SiC)が使用されて形成されている。
On the
The
The holding
各電極支柱46にはサセプタ電極50が複数段(本実施の形態では16段)、上下方向に等間隔に配置されて水平に保持されている。
上下で隣り合うサセプタ電極50、50の間隔は、ウエハ移載装置23のツィーザ25によるウエハ1の受け渡しに必要な寸法と、後述するプラズマ処理の作用とを考慮して定められている。
In each
The distance between the upper and
サセプタ電極50はウエハ1を金属汚染させない導電性を有する材料としての炭化シリコンが使用されて円形(図1参照)の平板形状に形成されており、外径はウエハ1の外径よりも大きめに設定されている(図4参照)。
なお、電極支柱46およびサセプタ電極50のその他の材料として、シリコン(Si)を用いてもよい。
The
Note that silicon (Si) may be used as another material for the
図3に示されているように、サセプタ電極50群は交流電源61、整合器62、整合器側通電回路63および交流電源側通電回路64を備えた交流電力供給装置60に電気的に接続されている。
交流電力供給装置60は切換手段としての第一ロータリースイッチ(以下、第一スイッチという。)70と、第二ロータリースイッチ(以下、第二スイッチという。)80と、第一スイッチ70と第二スイッチ80とを同期させて作動させるスイッチ切換器90とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
The AC
第一スイッチ70は整合器側通電回路63に並列に設けられており、1個の固定側接点71、4個の可動側接点72、73、74、75および1個の可動鉄片76とを備えている。
4個の可動側接点72〜75は固定側接点71を中心とする同心円上に等間隔に配列されている。
可動鉄片76は一端が固定側接点71に電気的に接続されているとともに、スイッチ切換器90により、固定側接点71を中心にして一方向に回転されるように構成されている。可動鉄片76の他端部は4個の可動側接点72〜75を回転に伴って摺動することにより、切換作動するようになっている。
The
The four movable contact points 72 to 75 are arranged at equal intervals on a concentric circle with the fixed contact point 71 as the center.
One end of the
第二スイッチ80は交流電源側通電回路64に並列に設けられており、1個の固定側接点81、4個の可動側接点82、83、84、85および1個の可動鉄片86を備えている。
4個の可動側接点82〜85は固定側接点81を中心とする同心円上に等間隔に配列されている。
可動鉄片86は一端が固定側接点81に電気的に接続されているとともに、スイッチ切換器90により、固定側接点81を中心にして一方向に回転されるように構成されている。可動鉄片86の他端部は4個の可動側接点82〜85を回転に伴って摺動することにより、切換作動するようになっている。
The
The four
One end of the
スイッチ切換器90は第一スイッチ70の可動鉄片76と第二スイッチ80の可動鉄片86とを同期回転させることにより、第一スイッチ70と第二スイッチ80とを同期させて切換作動させるように構成されている。
The
第一スイッチ70の固定側接点71には整合器側通電回路63が接続されており、第二スイッチ80の固定側接点81には交流電源側通電回路64が接続されている。
第一スイッチ70の第一可動側接点72に接続された電気回路F1には、一段目のサセプタ電極50と三段目のサセプタ電極50が接続されている。第一スイッチ70の第二可動側接点73に接続された電気回路F2には、五段目のサセプタ電極50と七段目のサセプタ電極50が接続されている。第一スイッチ70の第三可動側接点74に接続された電気回路F3には、九段目のサセプタ電極50と十一段目のサセプタ電極50が接続されている。第一スイッチ70の第四可動側接点75に接続された電気回路F4には、十三段目のサセプタ電極50と十五段目のサセプタ電極50が接続されている。
A matching unit
The first-
第二スイッチ80の第一可動側接点82に接続された電気回路S1には、二段目のサセプタ電極50と四段目のサセプタ電極50が接続されている。第二スイッチ80の第二可動側接点83に接続された電気回路S2には、六段目のサセプタ電極50と八段目のサセプタ電極50が接続されている。第二スイッチ80の第三可動側接点84に接続された電気回路S3には、十段目のサセプタ電極50と十二段目のサセプタ電極50が接続されている。第二スイッチ80の第四可動側接点85に接続された電気回路S4には、十四段目のサセプタ電極50と十六段目のサセプタ電極50が接続されている。
The second-
奇数段と偶数段とで隣り合う一対のサセプタ電極50、50は一組の平行平板電極をそれぞれ構成しており、各組の一対のサセプタ電極50、50は整合器側通電回路63と交流電源側通電回路64とによりそれぞれ並列に接続されている。
例えば、一段目のサセプタ電極50と二段目のサセプタ電極50とは第一組の平行平板電極を構成しており、三段目のサセプタ電極50と四段目のサセプタ電極50は第二組の平行平板電極を構成している。
The pair of
For example, the first-
第一組のサセプタ電極50、50間と第二組のサセプタ電極50、50間とには、第一スイッチ70の第一可動側接点72に接続された電気回路F1および第二スイッチ80の第一可動側接点82に接続された電気回路S1によって交流電力が供給される。
第三組のサセプタ電極50、50間と第四組のサセプタ電極50、50間とには、第一スイッチ70の第二可動側接点73に接続された電気回路F2および第二スイッチ80の第二可動側接点83に接続された電気回路S2によって交流電力が供給される。
第五組のサセプタ電極50、50間と第六組のサセプタ電極50、50間とには、第一スイッチ70の第三可動側接点74に接続された電気回路F3および第二スイッチ80の第三可動側接点84に接続された電気回路S3によって交流電力が供給される。
第七組のサセプタ電極50、50間と第八組のサセプタ電極50、50間とには、第一スイッチ70の第四可動側接点75に接続された電気回路F4および第二スイッチ80の第四可動側接点85に接続された電気回路S4によって交流電力が供給される。
交流電力としては、数kHzの低周波数から13.56MHz等の高周波数の交流電源が使用される。
Between the first set of
Between the third set of
Between the fifth set of
Between the seventh set of
As the AC power, an AC power source having a low frequency from several kHz to a high frequency such as 13.56 MHz is used.
次に、前記構成に係るバッチ式プラズマ処理装置10によるICの製造方法におけるプラズマ処理方法を説明する。
Next, the plasma processing method in the manufacturing method of IC by the batch type
図1に示されているように、カセット2がカセットステージ16に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口14がフロントシャッタ15によって開放される。
その後、カセット2はカセット搬入搬出口14から搬入され、カセットステージ16の上にウエハ1が垂直姿勢であって、カセット2のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
その後、カセット2はカセットステージ16によって、カセット2内のウエハ1が水平姿勢となり、カセット2のウエハ出し入れ口が筐体11の後方を向けるように、筐体11の後方に右周り縦方向に90度回転させられる。
次に、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19の指定された棚位置へ、カセット搬送装置20によって自動的に搬送されて受け渡される。
As shown in FIG. 1, the cassette loading / unloading port 14 is opened by the
Thereafter, the
Thereafter, the
Next, the
一時的に保管された後、カセット2はカセット棚17ないし予備カセット棚19からカセット搬送装置20によって移載棚18に移載されるか、もしくは、直接、移載棚18に搬送される。
カセット2が移載棚18に移載されると、ウエハ移載装置23は5枚のツィーザ25によってカセット2内の5枚のウエハ1をカセット2のウエハ出し入れ口を通じて、一度にピックアップし、ウエハ1をカセット2内からボート43に搬送し、5枚のウエハ1を5枚のツィーザ25からボート43の5段のサセプタ電極50の上に一度に移載する。
5枚のウエハ1を5段のサセプタ電極50上に一度に移載すると、ウエハ移載装置23はツィーザ25をカセット2に戻し、次回の5枚のウエハ1を5枚のツィーザ25によって一度にピックアップする。
ウエハ移載装置23は以上の作動を繰り返すことによって、最下段(本実施の形態においては、十六段目)までのサセプタ電極50群の上にウエハ1を5枚ずつ順次に移載して行く。
なお、最後に、ウエハ1が残った場合には、独立して移動可能なツィーザ25を使用することにより、必要なウエハ1をサセプタ電極50に移載する。
After being temporarily stored, the
When the
When the five wafers 1 are transferred onto the five-
By repeating the above operation, the
Finally, when the wafer 1 remains, the necessary wafer 1 is transferred to the
所定の段のサセプタ電極50の上にウエハ1が移載されたボート43はボートエレベータ40によって上昇されて、図4に示されているように、処理炉30の処理室32に搬入(ボートローディング)される。
ボート43が上限に達すると、シールキャップ42が炉口34をシール状態に閉塞するために、処理室32は気密に閉じられた状態になる。
気密に閉じられると、処理室32は排気管36によって排気され、ヒータ39によって所定の温度(例えば、800℃程度)に加熱される。
この際、ヒータ39がホットウオール型構造であることにより、処理室32の温度は全体にわたって均一に維持された状態になるために、ボート43に保持されたウエハ1群の温度分布は全長にわたって均一になるとともに、各ウエハ1の面内の温度分布も均一かつ同一になる。
The
When the
When closed hermetically, the
At this time, since the
処理室32内の温度が予め設定された値に達して安定した後に、処理ガス48が処理室32内にガス供給管37から供給されて、処理室32内の圧力が予め設定された値に達すると、各段のサセプタ電極50には、それぞれ180度位相が異なる交流電力が交流電力供給装置60によって供給される。
After the temperature in the
図4に示されているように、サセプタ電極50のウエハ1のアクティブエリア側を向く表面である下面には、全体にわたって均一で平坦なプラズマ51が生成される。
この全体にわたって均一で平坦なプラズマ51は、ウエハ1のアクティブエリア側に生成されているために、ウエハ1のアクティブエリア側の主面にはプラズマ処理が全面にわたって均一に施される。
As shown in FIG. 4, uniform and flat plasma 51 is generated on the entire bottom surface of the
Since this uniform and flat plasma 51 is generated on the active area side of the wafer 1, the main surface on the active area side of the wafer 1 is uniformly subjected to plasma processing over the entire surface.
ガス供給管37に供給された処理ガス48は各吹出口38から各段のウエハ1の上方空間にそれぞれ吹き出して、各サセプタ電極50の下面に生成されたプラズマ51により、反応が活性な状態になる。
各段のサセプタ電極50で活性化した粒子(以下、活性粒子という。)は、各段のサセプタ電極50の上に載置されたウエハ1のアクティブエリア側の主面に接触し、ウエハ1にプラズマ処理を施す。
この際、前述した通りに、ウエハ1の温度分布がボート43の全長かつウエハ面内で均一に維持されており、均一で平坦なプラズマ51による活性粒子のウエハ1との接触分布が各段のウエハ1同士で同等かつ各段のウエハ1のウエハ面内で均一の状態になるため、活性粒子のプラズマ反応によるウエハ1におけるプラズマ処理状況は各段のウエハ1同士で、かつ、各段のウエハ1のウエハ面内において均一な状態になる。
The processing
Particles activated by the
At this time, as described above, the temperature distribution of the wafer 1 is maintained uniformly over the entire length of the
予め設定された処理時間が経過すると、処理ガス48の供給、ヒータ39の加熱、交流電力の印加および排気管36の排気等が停止された後、ボートエレベータ40によってシールキャップ42が下降されることにより、炉口34が開口されるとともに、ボート43が炉口34から処理室32の外部に搬出(ボートアンローディング)される。
When the processing time set in advance elapses, the supply of the
処理室32の外部に搬出されたウエハ1は、前述したウエハ移載装置23の作動とは逆の手順により、カセット2内に収納される。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ1がバッチ処理される。
The wafer 1 carried out of the
By repeating the above operation, a plurality of wafers 1 are batch processed.
ところで、以上のバッチ処理に際しては、100枚程度のウエハが平行に配置されるために、プラズマ生成回路である交流電力供給装置60には等価的に大容量のキャパシタが挿入されることになる。
具体的には、直径300mmのウエハが100枚設置されている場合を考えると、平行平板のキャパシタの一辺が2.7mの正方形のキャパシタとなる。平行平板のキャパシタの静電容量はキャパシタの面積に比例するので、例えば、平行平板間距離を10mmとした場合には、6.24×10-9Fとなる。
このように静電容量が大きくなると、インピーダンスが小さくなり、当該部分に放電を開始させるための電圧を印加しようとすると、大電力の投入が必要になる。
例えば、電極間距離が10mm、処理室内の圧力が100Pa程度での放電を考えた場合、パッシェンの法則によると、当該部分に400〜500V以上の電圧を印加することにより、放電が開始することになる。内部抵抗が50Ωの場合には、全体に10000V以上の電圧を印加する必要があり、電力も増大する。
ウエハを10mm間隔で100枚設置すると、1m近くの領域を一度に放電させることになる。全ての電極へ同時に放電開始電圧を印加することができないと、放電が開始しない領域が発生することにより、放電斑等が発生するために、全ての電極間で均一なプラズマを生成することができない危惧がある。
By the way, in the above batch processing, since about 100 wafers are arranged in parallel, a large-capacity capacitor is equivalently inserted into the AC
Specifically, considering a case where 100 wafers having a diameter of 300 mm are installed, one side of a parallel plate capacitor is a square capacitor of 2.7 m. Since the capacitance of the parallel plate capacitor is proportional to the area of the capacitor, for example, when the distance between the parallel plates is 10 mm, it becomes 6.24 × 10 −9 F.
When the capacitance increases in this way, the impedance decreases, and if it is attempted to apply a voltage for starting discharge to that portion, it is necessary to input a large amount of power.
For example, when considering a discharge at a distance between electrodes of 10 mm and a pressure in the processing chamber of about 100 Pa, according to Paschen's law, the discharge starts by applying a voltage of 400 to 500 V or more to the portion. Become. When the internal resistance is 50Ω, it is necessary to apply a voltage of 10,000 V or more to the whole, and the power also increases.
If 100 wafers are installed at an interval of 10 mm, an area close to 1 m is discharged at a time. If the discharge start voltage cannot be applied to all electrodes at the same time, a region where the discharge does not start occurs, causing discharge spots and the like, so that uniform plasma cannot be generated between all the electrodes. There is a fear.
そこで、本実施の形態においては、16枚のサセプタ電極50を八つの領域(ゾーン)に分割し、第一スイッチ70と第二スイッチ80とスイッチ切換器90とによって放電開始電圧を八つの領域に時間を区切って順次に供給することにより、八つの領域全てにおいて放電を確実に発生させ、全てのサセプタ電極50間で均一なプラズマを生成するものとした。
Therefore, in this embodiment, the 16
以下、本実施の形態に係るバッチ式プラズマ処理装置10におけるプラズマ生成作動を、図3を参照にして説明する。
Hereinafter, the plasma generation operation in the batch type
前述したプラズマ処理方法においてプラズマ生成条件が整うと、交流電力供給装置60は放電開始電圧(例えば、400〜500V)を、第一組のサセプタ電極50、50間と第二組のサセプタ電極50、50間とに、第一スイッチ70の第一可動側接点72に接続された電気回路F1および第二スイッチ80の第一可動側接点82に接続された電気回路S1を通じて印加する。
この際の静電容量は16枚のウエハの放電を同時に開始させる場合に比べて小さいために、第一組のサセプタ電極50、50間の放電および第二組のサセプタ電極50、50間の放電は確実に開始し、第一組のサセプタ電極50、50間および第二組のサセプタ電極50、50間にはプラズマ51(図4参照)が適正に生成される。
第一組のサセプタ電極50、50間および第二組のサセプタ電極50、50間にプラズマ51が生成されると、整合器側通電回路63と交流電源側通電回路64との間には閉回路がプラズマ51を介して形成されるために、放電開始電圧以下の電圧によってプラズマは安定的に維持される状態になる。
When the plasma generation conditions are established in the plasma processing method described above, the AC
Since the electrostatic capacity at this time is smaller than the case where the discharge of 16 wafers is started simultaneously, the discharge between the first set of
When plasma 51 is generated between the first set of
予め設定された切換タイミング時間が経過すると、スイッチ切換器90は第一スイッチ70および第二スイッチ80を第二可動側接点73、83に切り換える。
第一スイッチ70および第二スイッチ80が第二可動側接点73、83に切り換えられると、交流電力供給装置60は放電開始電圧を、第三組のサセプタ電極50、50間と第四組のサセプタ電極50、50間とに第二可動側接点73に接続された電気回路F2および第二可動側接点83に接続された電気回路S2を通じて印加する。
この際の静電容量も小さいために、第三組のサセプタ電極50、50間の放電および第四組のサセプタ電極50、50間の放電は確実に開始し、プラズマ51(図4参照)が適正に生成される。
第三組のサセプタ電極50、50間および第四組のサセプタ電極50、50間にプラズマ51が生成されると、整合器側通電回路63と交流電源側通電回路64との間にも閉回路がプラズマ51を介して形成されるために、放電開始電圧以下の電圧によってプラズマは安定的に維持される状態になる。
When a preset switching timing time elapses, the
When the
Since the electrostatic capacity at this time is also small, the discharge between the third set of
When plasma 51 is generated between the third set of
以後、スイッチ切換器90が第一スイッチ70および第二スイッチ80を第三可動側接点74、84および第四可動側接点75、85と順次に切り換えて行くことにより、第五組のサセプタ電極50、50間、第六組のサセプタ電極50、50間、第七組のサセプタ電極50、50間および第八組のサセプタ電極50、50間には、プラズマ51が確実に生成されて、安定的に維持される。
なお、スイッチの切換タイミングは、可動側接点に接続する電極数や放電開始電圧、電極間の距離および処理室内の圧力等々のパラメータによって変動するので、実機による実験やコンピュータシミュレーション等の経験的手法によって求め、適宜に設定することが望ましい。
また、スイッチの切り替わり時に発生する高電圧を利用するために、スイッチを高速度で切り換えるように設定してもよい。
Thereafter, the
Note that the switching timing of the switch varies depending on parameters such as the number of electrodes connected to the movable contact, the discharge start voltage, the distance between the electrodes, and the pressure in the processing chamber. It is desirable to obtain and set appropriately.
Further, in order to use a high voltage generated when the switch is switched, the switch may be set to switch at a high speed.
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。 According to the embodiment, the following effects can be obtained.
1) 複数枚のサセプタ電極を複数の領域に分割し、第一スイッチと第二スイッチとスイッチ切換器とによって放電開始電圧を複数の領域に時間を区切って順次に供給することにより、複数の領域全てにおいて放電を確実に発生させ、全てのサセプタ電極間で均一なプラズマを生成させることができるので、バッチ内のウエハ相互間で均一なプラズマ処理を施すことができる。 1) Dividing a plurality of susceptor electrodes into a plurality of regions, and supplying a discharge start voltage to the plurality of regions sequentially by dividing the time by a first switch, a second switch, and a switch changer, thereby providing a plurality of regions Since discharge can be reliably generated in all and uniform plasma can be generated between all susceptor electrodes, uniform plasma treatment can be performed between wafers in a batch.
2) 複数枚のサセプタ電極を複数の領域に分割し、第一スイッチと第二スイッチとスイッチ切換器とによって放電開始電圧を複数の領域に時間を区切って順次に供給することにより、放電開始電圧を低く設定することができるので、大電力を投入せずに済む。 2) Dividing a plurality of susceptor electrodes into a plurality of regions, and supplying the discharge start voltage to the plurality of regions sequentially by dividing the time by the first switch, the second switch, and the switch changer, the discharge start voltage Can be set low, so that a large amount of electric power is not required.
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、切換手段は第一スイッチと第二スイッチと切換器とによって機械工学的に構成するに限らず、トライアックやパワーIC等によって電気工学的に構成してもよいし、バイメタル等によって熱工学的に構成してもよい。 For example, the switching means is not limited to mechanical engineering by the first switch, the second switch, and the switch, but may be configured by electrical engineering by a triac, power IC, etc., or by thermal engineering by bimetal or the like. You may comprise.
前記実施の形態においては、説明および図示の便宜上、16枚のサセプタ電極について説明したが、実際上は50枚〜150枚のサセプタ電極が使用される。 In the above embodiment, 16 susceptor electrodes have been described for convenience of explanation and illustration, but 50 to 150 susceptor electrodes are actually used.
また、前記実施の形態においては、説明および図示の便宜上、サセプタ電極群を八つの領域(ゾーン)に分割する場合について説明したが、分割数はこれに限らない。
理想的には、一対のサセプタ電極毎に分割することが望ましい。
しかし、例えば、100枚のサセプタ電極の場合には50領域に分割することになり、第一組のサセプタ電極間への放電開始電圧印加と最終組のサセプタ電極間への放電開始電圧印加とに大きな時間差が発生したり、相対的に各組への放電開始電圧印加時間が短くなったり、切換手段が複雑になったりするという問題点が派生するので、実際上は、ウエハの枚数で10枚程度の領域毎に分割するのが現実的である。
In the above-described embodiment, the case where the susceptor electrode group is divided into eight regions (zones) has been described for convenience of explanation and illustration, but the number of divisions is not limited thereto.
Ideally, it is desirable to divide each pair of susceptor electrodes.
However, for example, in the case of 100 susceptor electrodes, it is divided into 50 regions, and the discharge start voltage is applied between the first set of susceptor electrodes and the discharge start voltage is applied between the last set of susceptor electrodes. Since a large time difference occurs, the time for applying the discharge start voltage to each group becomes relatively short, and the switching means becomes complicated, the actual number of wafers is 10 sheets. It is realistic to divide each area.
電極はウエハに接触して支持するサセプタ(支持具)を兼用したサセプタ電極構造に構成するに限らず、ウエハが間に非接触的に配置される一対の平行平板電極構造に構成してもよい。 The electrode is not limited to a susceptor electrode structure that also serves as a susceptor (support) that supports the wafer in contact with the wafer, but may be configured as a pair of parallel plate electrode structures in which the wafer is disposed in a non-contact manner. .
本発明は、プラズマCVDやドライエッチング等のプラズマ処理を実施する半導体製造装置全般に使用することができる。 The present invention can be used for all semiconductor manufacturing apparatuses that perform plasma processing such as plasma CVD and dry etching.
また、被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。 Further, the substrate to be processed is not limited to a wafer, but may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
1…ウエハ(基板)、2…カセット、10…バッチ式プラズマ処理装置(半導体製造装置)、11…筐体、12…正面メンテナンス口、13…正面メンテナンス扉、14…カセット搬入搬出口、15…フロントシャッタ、16…カセットステージ、17…カセット棚、18…移載棚、19…予備カセット棚、20…カセット搬送装置、20a…カセットエレベータ、20b…カセット搬送機構、21…ウエハ移載機構、22…ウエハ移載装置エレベータ、23…ウエハ移載装置、24…ツィーザホルダ、25…ツィーザ、29…クリーンユニット、30…処理炉、31…プロセスチューブ、32…処理室、33…マニホールド、34…炉口、35…炉口シャッタ、36…排気管、37…ガス供給管、38…吹出口、39…ヒータ、40…ボートエレベータ、41…アーム、42…シールキャップ、43…ボート(搬送治具)、44、45…端板、46…電極支柱、48…処理ガス、50…サセプタ電極(電極)、51…プラズマ、60…交流電力供給装置、61…交流電源、62…整合器、63…整合器側通電回路、64…交流電源側通電回路、70…第一ロータリースイッチ(切換手段)、71…固定側接点、72、73、74、75…可動側接点、76…可動鉄片、80…第二ロータリースイッチ(切換手段)、81…固定側接点、82、83、84、85…可動側接点、86…可動鉄片、90…スイッチ切換器(切換手段)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 2 ... Cassette, 10 ... Batch type plasma processing apparatus (semiconductor manufacturing apparatus), 11 ... Housing, 12 ... Front maintenance port, 13 ... Front maintenance door, 14 ... Cassette loading / unloading port, 15 ... Front shutter, 16 ... cassette stage, 17 ... cassette shelf, 18 ... transfer shelf, 19 ... spare cassette shelf, 20 ... cassette transfer device, 20a ... cassette elevator, 20b ... cassette transfer mechanism, 21 ... wafer transfer mechanism, 22 ... Wafer transfer device elevator, 23 ... Wafer transfer device, 24 ... Tweezer holder, 25 ... Tweezer, 29 ... Clean unit, 30 ... Processing furnace, 31 ... Process tube, 32 ... Processing chamber, 33 ... Manifold, 34 ...
Claims (1)
前記交流電力の前記電極群への供給時期を前記電極群の段毎に順次切り換える切換手段を設けることを特徴とする半導体製造装置。 A substrate is disposed on each of the plurality of stages of electrodes disposed in the processing chamber, plasma is generated by supplying AC power to the plurality of stages of electrodes, and the respective substrates of the plurality of stages of electrodes are subjected to plasma processing collectively. In semiconductor manufacturing equipment,
2. A semiconductor manufacturing apparatus, comprising: switching means for sequentially switching the supply timing of the AC power to the electrode group for each stage of the electrode group.
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Cited By (3)
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| KR20190134810A (en) * | 2017-04-24 | 2019-12-04 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Apply power to the electrodes of the plasma reactor |
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