JP2012094600A

JP2012094600A - Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device

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Publication number: JP2012094600A
Application number: JP2010238806A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yashima; 伸二八島; Kazuhiro Shino; 和弘示野; Masahisa Okuno; 正久奥野; Norinobu Akao; 徳信赤尾; Ayafumi Umekawa; 純史梅川
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-05-17

Abstract

【課題】スループットの低下を抑制しつつ、処理室内壁に付着した副生成物を除去することのできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、前記第１のガスを処理室に導入している間及び前記第２のガスを処理室に導入している間、前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部とから基板処理装置を構成する。
【選択図】図１Provided is a substrate processing apparatus capable of removing a by-product attached to a processing chamber wall while suppressing a decrease in throughput.
A processing chamber for processing a substrate, a substrate holding portion provided in the processing chamber for holding the substrate, and a first gas introduced into the processing chamber in a state where the substrate is held in the substrate holding portion. A first gas introduction unit that performs the second gas introduction unit that introduces a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit, and the first gas is introduced into the processing chamber. The substrate processing apparatus includes a microwave supply unit that supplies a microwave into the processing chamber while the second gas is being introduced into the processing chamber and while the second gas is being introduced into the processing chamber.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、基板上にＩＣ（Integrated Circuit）等の半導体装置を製造する基板処理技術に係り、特に、マイクロ波を用いて、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）等の基板を処理し、半導体装置を製造する半導体製造装置や、基板を処理する基板処理装置、あるいは、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing technique for manufacturing a semiconductor device such as an IC (Integrated Circuit) on a substrate, and in particular, a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) is processed using a microwave, and the semiconductor The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing an apparatus, a substrate processing apparatus for processing a substrate, or a method for manufacturing a semiconductor device.

ＩＣの製造工程においては、ウェハ上にＩＣ回路を作製する前工程が終了した後、ウェハを研磨して薄くするバック・グラインド、ウェハをチップに切断するダイシング、チップをパッドに装着するマウント、接着、モールド、仕上げプロセス、テストという後工程に進む。
ＷＬＰ（Wafer Level Packing）は、ＩＣが作製されたウェハ上に、半導体パッケージとして必要な再配線、封止樹脂、はんだバンプを形成し個片化するものである。ＷＬＰの一種であるＳｉＰ（System in Package）の製造では、前工程と後工程の間に中間工程が必要となり、前工程のウェハを受取った後、バック・グラインドの前に、チップの配線上部に加工を施す再配線などの工程が入り、ポリイミド系材料等で層間絶縁膜を形成して銅再配線を形成し、その先端にはんだボールを搭載する。 In the IC manufacturing process, after the pre-process for producing the IC circuit on the wafer is completed, the back grind that polishes and thins the wafer, the dicing that cuts the wafer into chips, the mount that attaches the chip to the pad, and the adhesion , Go to the post-process of mold, finishing process, test.
In WLP (Wafer Level Packing), rewiring, sealing resin, and solder bumps necessary for a semiconductor package are formed on a wafer on which an IC is manufactured, and separated into individual pieces. In manufacturing SiP (System in Package), which is a type of WLP, an intermediate process is required between the previous process and the subsequent process. After receiving the wafer in the previous process, before the back grind, A process such as rewiring is performed, and an interlayer insulating film is formed from a polyimide material or the like to form a copper rewiring, and a solder ball is mounted on the tip.

従来、ポリイミド系材料の加熱・硬化には、抵抗加熱型ヒータが使用されてきたが、近年、低温での硬化、ウェハの反りの減少を目的として、マイクロ波を用いる試みがなされている。これは、例えば４〜８ＧＨｚの範囲でマイクロ波の周波数を変化させ、特定箇所のみが集中電界により加熱されることを防止しつつ、処理室内にマイクロ波を導入し、ウェハ上のポリイミド系材料を加熱処理して硬化するものである。このような、ポリイミド系材料を硬化する工程を、同一処理室内で繰り返すと、処理室内壁にポリマーであるＮ−メチルピロリドン（N-methylpyrrolidone：Ｃ_５Ｈ_９ＮＯ）が付着して、処理室内壁のマイクロ波の反射率を低下させ、ウェハ間での再現性の良い処理ができなくなる。また、マイクロ波エネルギーの損失になり、また、製品ウェハにパーティクルが付着する要因となる。 Conventionally, resistance heating type heaters have been used for heating and curing polyimide materials, but in recent years, attempts have been made to use microwaves for the purpose of curing at low temperatures and reducing wafer warpage. For example, the microwave frequency is changed in a range of 4 to 8 GHz, and the microwave is introduced into the processing chamber while preventing only a specific portion from being heated by the concentrated electric field. It is cured by heat treatment. When such a step of curing the polyimide material is repeated in the same processing chamber, N-methylpyrrolidone (C ₅ H ₉ NO) as a polymer adheres to the processing chamber wall, and the processing chamber wall The reflectance of the microwave is reduced, and processing with good reproducibility between wafers cannot be performed. Moreover, it becomes a loss of a microwave energy and becomes a factor which a particle adheres to a product wafer.

しかし、生産を止めて処理室内を薬品等により清掃することは容易でなく、メンテナンス時間を増大させることにより、スループットの低下をもたらす。スループットの低下をもたらすことなく、処理室内壁に付着したポリマー等の副生成物を除去することが望まれている。 However, it is not easy to stop the production and clean the processing chamber with chemicals, etc., and increase the maintenance time, resulting in a decrease in throughput. It is desired to remove a by-product such as a polymer adhering to a processing chamber wall without causing a decrease in throughput.

本発明の目的は、上述した課題を解決し、スループットの低下を抑制しつつ、処理室内壁に付着したポリマー等の副生成物を除去することのできる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of solving the above-described problems and removing byproducts such as a polymer attached to a processing chamber wall while suppressing a decrease in throughput. There is to do.

本発明では、マイクロ波を発生させ、該マイクロ波により励起したプラズマを用いて、処理室内壁に付着したポリマー等の副生成物を除去するものである。本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、
前記第１のガスを処理室に導入している間及び前記第２のガスを処理室に導入している間、前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
を備える基板処理装置。 In the present invention, microwaves are generated, and by-products such as polymers attached to the inner wall of the processing chamber are removed using plasma excited by the microwaves. A typical configuration of the substrate processing apparatus according to the present invention is as follows.
A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction unit for introducing a first gas into the processing chamber in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A second gas introduction unit for introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit;
A microwave supply section for supplying a microwave into the processing chamber while introducing the first gas into the processing chamber and while introducing the second gas into the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising:

また、本発明に係る半導体装置の製造方法の代表的な構成は、次のとおりである。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、
前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部とを備える半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に基板を搬入し、前記基板保持部に基板を載置する工程と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを供給するとともに、前記マイクロ波供給部から前記処理室内にマイクロ波を供給する工程と、
前記処理室内から基板を搬出する工程と、
前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入するとともに、前記マイクロ波供給部から前記処理室内にマイクロ波を供給する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 A typical configuration of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is as follows.
A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction unit for introducing a first gas into the processing chamber in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A second gas introduction unit for introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit;
A method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus including a microwave supply unit that supplies a microwave to the processing chamber,
Carrying the substrate into the processing chamber and placing the substrate on the substrate holding unit;
Supplying a first gas into the processing chamber with the substrate held by the substrate holding unit, and supplying a microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
Unloading the substrate from the processing chamber;
Introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit, and supplying a microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:

上記のように基板処理装置や半導体装置の製造方法を構成すると、スループットの低下を抑制しつつ、処理室内壁に付着したポリマー等の副生成物を除去することができ、さらに、第１のガスで基板処理したときに発生し、処理室に付着した反応副生成物を、基板に影響しない状態でクリーニングすることができる。 When the substrate processing apparatus and the semiconductor device manufacturing method are configured as described above, by-products such as a polymer attached to the processing chamber wall can be removed while suppressing a decrease in throughput, and further, the first gas can be removed. The reaction by-product generated when the substrate is processed and adhered to the processing chamber can be cleaned without affecting the substrate.

本発明の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。1 is a vertical sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る電磁波加熱装置の斜視図である。It is a perspective view of the electromagnetic wave heating device concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る処理容器の壁の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wall of the processing container which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るＯ_２ガス噴射時の圧力とマイクロ波パワーの関係を示す図である。It is a diagram showing the relationship between pressure during O ₂ gas injection and the microwave power in accordance with an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る基板処理装置の構成について、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。基板処理装置１０は、後述する搬送室７０と電磁波加熱装置１２とを備える。電磁波加熱装置１２は、処理容器１８と電磁波発生部２０と導波路２２とを備える。 A configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 10 includes a transfer chamber 70 and an electromagnetic wave heating device 12 which will be described later. The electromagnetic wave heating device 12 includes a processing container 18, an electromagnetic wave generator 20, and a waveguide 22.

電磁波発生部２０は、例えば、固定マイクロ波又は可変周波数マイクロ波等の電磁波を発生する。電磁波発生部２０としては、例えばマイクロトロン等が用いられる。電磁波発生部２０で発生した電磁波は、導波路２２を介して導波口２４から処理室１６内に導入される。電磁波発生部２０と導波路２２と導波口２４から、マイクロ波供給部が構成される。 The electromagnetic wave generator 20 generates an electromagnetic wave such as a fixed microwave or a variable frequency microwave, for example. As the electromagnetic wave generator 20, for example, a microtron is used. The electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 20 is introduced into the processing chamber 16 from the waveguide port 24 through the waveguide 22. The electromagnetic wave generator 20, the waveguide 22, and the waveguide 24 constitute a microwave supply unit.

処理容器１８内には、基板としてのウェハ１４を処理する処理室１６が備えられる。処理容器１８は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）など金属材料により構成されており、処理室１６を電磁波的に遮蔽する構造となっている。
処理室１６内には、ウェハ１４を保持する基板保持部としてのボート３０が設けられている。ボート３０は、保持したウェハ１４の中心と処理室１６の中心とが垂直方向で略一致するように設けられている。ボート３０は、例えば石英又はテフロン（登録商標）等からなる複数（本実施形態においては３本）の柱３２を備える。柱３２にはそれぞれ、ウェハ１４を載置する載置溝３４が設けられている。載置溝３４を挟んで上下の位置に、反射板３６、３８が設けられている。反射板３６、３８は、リング状に形成されており、電磁波を反射する。
処理室１６内には、ウェハ１４の温度を検出する温度検出器２６が設けられている。温度検出器２６は、後述する制御部８０に電気的に接続されている。 A processing chamber 16 for processing a wafer 14 as a substrate is provided in the processing container 18. The processing container 18 is made of a metal material such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS), and has a structure that shields the processing chamber 16 electromagnetically.
In the processing chamber 16, a boat 30 is provided as a substrate holding unit that holds the wafers 14. The boat 30 is provided such that the center of the held wafer 14 and the center of the processing chamber 16 substantially coincide with each other in the vertical direction. The boat 30 includes a plurality (three in this embodiment) of pillars 32 made of, for example, quartz or Teflon (registered trademark). Each column 32 is provided with a mounting groove 34 for mounting the wafer 14 thereon. Reflecting plates 36 and 38 are provided at positions above and below the mounting groove 34. The reflectors 36 and 38 are formed in a ring shape and reflect electromagnetic waves.
A temperature detector 26 for detecting the temperature of the wafer 14 is provided in the processing chamber 16. The temperature detector 26 is electrically connected to a control unit 80 described later.

ボート３０に保持されるウェハ１４よりも上方に、電磁波を処理室１６内に供給する導波口２４が設けられ、ウェハ１４と導波口２４が所定の距離に保たれている。このような構成とすることで、この構成を有さない場合と比較して、ウェハ１４上の位置による加熱度合いのばらつきを抑制することができる。すなわち、ウェハ１４に、加熱し過ぎる箇所や、加熱されない箇所が生じるのを防止することができる。 A waveguide port 24 for supplying electromagnetic waves into the processing chamber 16 is provided above the wafer 14 held by the boat 30, and the wafer 14 and the waveguide port 24 are kept at a predetermined distance. By setting it as such a structure, the dispersion | variation in the heating degree by the position on the wafer 14 can be suppressed compared with the case where it does not have this structure. That is, it is possible to prevent the wafer 14 from being overheated or not heated.

処理容器１８の下部であって処理室１６の底面の略中心には、例えば窒素（Ｎ_２）等の第１のガスを導入する第１のガス導入管４０が設けられている。第１のガス導入管４０には、上流から順に、第１のガス供給源８１ａ、ガス流量を調整するＭＦＣ８２ａ、ガス流路を開閉するバルブ８３ａが設けられており、このバルブ８３ａを開閉することで、処理室１６内にガス導入管４０からガスが導入、又は導入停止される。第１のガス導入管４０から導入される導入ガスは、ウェハ１４や後述する壁面５２を冷却したり、パージガスとして処理室１６内のガスを押し出したりするのに用いられる。
第１のガス供給源８１ａと第１のガス導入管４０とＭＦＣ８２ａとバルブ８３ａから、第１のガス導入部が構成される。ＭＦＣ８２ａとバルブ８３ａは、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により制御される。 A first gas introduction pipe 40 for introducing a first gas, such as nitrogen (N ₂ ), is provided at a lower portion of the processing container 18 and substantially at the center of the bottom surface of the processing chamber 16. The first gas introduction pipe 40 is provided with a first gas supply source 81a, an MFC 82a for adjusting the gas flow rate, and a valve 83a for opening and closing the gas flow path in order from the upstream side, and opening and closing the valve 83a. Thus, the gas is introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction pipe 40 or the introduction is stopped. The introduced gas introduced from the first gas introduction pipe 40 is used to cool the wafer 14 and a wall surface 52 to be described later, or to push out the gas in the processing chamber 16 as a purge gas.
The first gas supply source 81a, the first gas introduction pipe 40, the MFC 82a, and the valve 83a constitute a first gas introduction unit. The MFC 82 a and the valve 83 a are electrically connected to the control unit 80 and controlled by the control unit 80.

処理容器１８の各壁面には、例えば酸素（Ｏ_２）等の第２のガスを導入する第２のガス導入管４１ｂ〜４１ｅが設けられている。図１の例では、底面にはガス導入管４１ｂ、右側面にはガス導入管４１ｃ、左側面にはガス導入管４１ｄ、上面にはガス導入管４１ｅが設けられている。第２のガス導入管４１ｂ〜４１ｅには、それぞれ、上流から順に、第２のガス供給源８１ｂと、ＭＦＣ８２ｂ〜８２ｅ、バルブ８３ｂ〜８３ｅが設けられている。手前側の正面と向こう側の背面にも、同様の第２のガス導入管が設けられているが、ガス導入管４１ｂ〜４１ｅと同様の構成であるので、説明を省略する。 On each wall surface of the processing container 18, for example, second gas introduction pipes 41 b to 41 e for introducing a second gas such as oxygen (O ₂ ) are provided. In the example of FIG. 1, a gas introduction tube 41b is provided on the bottom surface, a gas introduction tube 41c is provided on the right side surface, a gas introduction tube 41d is provided on the left side surface, and a gas introduction tube 41e is provided on the top surface. The second gas introduction pipes 41b to 41e are respectively provided with a second gas supply source 81b, MFCs 82b to 82e, and valves 83b to 83e in order from the upstream. The same second gas introduction pipe is provided on the front side on the front side and the rear side on the far side, but since it has the same configuration as the gas introduction pipes 41b to 41e, the description thereof is omitted.

第２のガス導入管４１ｂ〜４１ｅから導入されたガスは、それぞれ、処理容器１８の各壁面内部に設けられたガス流路４６ｂ〜４６ｅに接続され、それぞれ、処理容器１８の内壁に設けられたガス導入孔４７ｂ〜４７ｅ（図３参照）から、処理室１６内に導入されるようになっている。例えば、ガス導入管４１ｂから導入されたガスは、ガス流路４６ｂを経てガス導入孔４７ｂから、処理室１６内に導入される。ガス流路４６ｂ〜４６ｅは、それぞれ、互いに分離された別構造のガス流路であり、互いに連通することはない。したがって、第２のガスを、処理容器１８の各壁面から、互いに独立した経路で、互いに独立のタイミングで、処理室１６内に導入することができる。 The gases introduced from the second gas introduction pipes 41 b to 41 e are respectively connected to gas flow paths 46 b to 46 e provided inside the wall surfaces of the processing container 18, and provided to the inner wall of the processing container 18, respectively. The gas is introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction holes 47b to 47e (see FIG. 3). For example, the gas introduced from the gas introduction pipe 41b is introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction hole 47b through the gas flow path 46b. The gas flow paths 46b to 46e are gas flow paths having different structures that are separated from each other, and do not communicate with each other. Accordingly, the second gas can be introduced into the processing chamber 16 from the respective wall surfaces of the processing container 18 through mutually independent paths and at mutually independent timings.

ガス流路４６ｂとガス導入孔４７ｂの例を、図３に示す。図３は、本発明の実施形態に係る処理容器１８の壁の構造を示す図であり、図３（ａ）は、処理室１６内から処理容器１８の壁面内側を見た図であり、複数のガス導入孔４７ｂが格子状に配列されている。図３（ｂ）は、図３（ａ）の平面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の側面図である。図３の例では、処理容器１８の壁面内部に、互いに連通する複数のガス流路４６ｂが設けられ、各ガス流路４６ｂに、それぞれ複数のガス導入孔４７ｂが、処理室１６内に向けて開口している。ガス導入孔４７ｂは、１ｃｍ^２当たり、１つ程度、又はそれ以上の密度で設けるのが好ましい。ガス導入孔４７ｂは、本例では、孔径が０．５ｍｍである。
第２のガス供給源８１ｂと第２のガス導入管４１ｂ〜４１ｅとＭＦＣ８２ｂ〜８２ｅとバルブ８３ｂ〜８３ｅとガス導入孔４７ｂ〜４７ｅから、第２のガス導入部が構成される。ＭＦＣ８２ｂ〜８２ｅとバルブ８３ｂ〜８３ｅは、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により制御される。 An example of the gas flow path 46b and the gas introduction hole 47b is shown in FIG. FIG. 3 is a view showing the structure of the wall of the processing container 18 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a view of the inside of the wall of the processing container 18 from inside the processing chamber 16. The gas introduction holes 47b are arranged in a lattice pattern. 3 (b) is a plan view of FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) is a side view of FIG. 3 (a). In the example of FIG. 3, a plurality of gas flow paths 46 b communicating with each other are provided inside the wall surface of the processing container 18, and a plurality of gas introduction holes 47 b are respectively directed to the inside of the processing chamber 16. It is open. The gas introduction holes 47b are preferably provided at a density of about one or more per 1 cm ² . In this example, the gas introduction hole 47b has a hole diameter of 0.5 mm.
The second gas supply section is constituted by the second gas supply source 81b, the second gas introduction pipes 41b to 41e, the MFCs 82b to 82e, the valves 83b to 83e, and the gas introduction holes 47b to 47e. The MFCs 82b to 82e and the valves 83b to 83e are electrically connected to the control unit 80 and controlled by the control unit 80.

図２は、本発明の実施形態に係る電磁波加熱装置の斜視図である。図２に示すように、例えば直方体である処理容器１８の上部であって処理室１６の四隅には、導入ガスを排気するガス排出管４２が設けられている。図１に示すように、４つのガス排出管４２は、統合されてガス排出管４３となり、ガス排出管４３には、上流から順に、圧力調整バルブ４４と排気装置としての真空ポンプ４５が設けられており、この圧力調整バルブ４４の開度を調整することで、処理室１６内の圧力が所定の値に調整される。
ガス排出管４３と圧力調整バルブ４４と真空ポンプ４５からガス排出部が構成される。圧力調整バルブ４４と真空ポンプ４５は、制御部８０と電気的に接続されており、制御部８０により圧力調整制御される。
ガス排出管４２は、それぞれ、水平方向の位置が、ウェハ１４の外周部よりも外側に設けられている。このため、ガス排出管４２に付着した不純物がウェハ１４上へ落下することを防止することができる。 FIG. 2 is a perspective view of the electromagnetic wave heating device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, for example, gas exhaust pipes 42 for exhausting the introduced gas are provided at the four corners of the processing chamber 16 above the processing container 18 that is a rectangular parallelepiped. As shown in FIG. 1, the four gas exhaust pipes 42 are integrated into a gas exhaust pipe 43, and the gas exhaust pipe 43 is provided with a pressure adjusting valve 44 and a vacuum pump 45 as an exhaust device in order from the upstream. By adjusting the opening of the pressure adjusting valve 44, the pressure in the processing chamber 16 is adjusted to a predetermined value.
The gas exhaust pipe 43, the pressure adjusting valve 44, and the vacuum pump 45 constitute a gas exhaust unit. The pressure adjustment valve 44 and the vacuum pump 45 are electrically connected to the control unit 80, and pressure adjustment control is performed by the control unit 80.
Each of the gas discharge pipes 42 is provided outside the outer peripheral portion of the wafer 14 in the horizontal direction. For this reason, it is possible to prevent impurities adhering to the gas discharge pipe 42 from falling onto the wafer 14.

図３に示すように、処理容器１８の各壁面５２の内部には、この壁面５２を冷却する冷却路５４が設けられている。冷却路５４には冷却水が供給されており、例えば加熱処理過程において、ウェハ１４からの放射熱や加熱されたガス等により壁面５２が温度上昇するのを抑制することができる。これにより、温度上昇に伴う壁面５２の電磁波の反射効率の低下を抑制することができる。壁面５２の温度を一定とすることで、壁面５２の電磁波の反射効率を一定とし、延いては、実質的な電磁波電力を安定させることが可能となる。 As shown in FIG. 3, a cooling path 54 for cooling the wall surface 52 is provided inside each wall surface 52 of the processing container 18. Cooling water is supplied to the cooling path 54, and for example, it is possible to suppress the temperature rise of the wall surface 52 due to radiant heat from the wafer 14, heated gas, or the like during the heat treatment process. Thereby, the fall of the reflective efficiency of the electromagnetic waves of the wall surface 52 accompanying a temperature rise can be suppressed. By making the temperature of the wall surface 52 constant, the reflection efficiency of the electromagnetic wave on the wall surface 52 can be made constant, and by extension, substantial electromagnetic wave power can be stabilized.

図１に示すように、処理容器１８の壁面５２の一側面には、処理室１６の内外にウェハ１４を搬送するためのウェハ搬送口６０が設けられている。ウェハ搬送口６０には、ゲートバルブ６２が設けられており、このゲートバルブ６２を開けることにより、処理室１６内と搬送室７０内とが連通するように構成されている。搬送室７０は密閉容器７２内に形成されている。 As shown in FIG. 1, a wafer transfer port 60 for transferring the wafer 14 into and out of the processing chamber 16 is provided on one side surface of the wall surface 52 of the processing container 18. The wafer transfer port 60 is provided with a gate valve 62. By opening the gate valve 62, the processing chamber 16 and the transfer chamber 70 are communicated with each other. The transfer chamber 70 is formed in the sealed container 72.

ゲートバルブ６２とウェハ搬送口６０との接触部分には、シール材としての非金属製のガスケット（導電性Ｏリング）６４が取り付けられている。このため、ゲートバルブ６２とウェハ搬送口６０との接触部分は密閉され、処理室１６から電磁波が漏洩しないようになっている。 A non-metallic gasket (conductive O-ring) 64 as a sealing material is attached to a contact portion between the gate valve 62 and the wafer transfer port 60. For this reason, the contact portion between the gate valve 62 and the wafer transfer port 60 is sealed, so that electromagnetic waves do not leak from the processing chamber 16.

搬送室７０内には、ウェハ１４を搬送する搬送ロボット７４が設けられている。搬送ロボット７４には、ウェハ１４を搬送する際にウェハ１４を支持する搬送アーム７４ａが備えられている。ゲートバルブ６２を開くことによって、搬送ロボット７４により処理室１６内と搬送室７０内との間で、ウェハ１４を搬送することが可能なように構成されている。処理室１６内に搬送されたウェハ１４は、載置溝３４に載置される。 In the transfer chamber 70, a transfer robot 74 for transferring the wafer 14 is provided. The transfer robot 74 includes a transfer arm 74 a that supports the wafer 14 when the wafer 14 is transferred. By opening the gate valve 62, the wafer 14 can be transferred between the processing chamber 16 and the transfer chamber 70 by the transfer robot 74. The wafer 14 transferred into the processing chamber 16 is placed in the placement groove 34.

次に、電磁波加熱装置１２について、図２を用いて説明する。
ボート３０の柱３２は、例えば石英やテフロン（登録商標）等により構成されているため、電磁波を透過させるようになっている。これにより、本構成を有さない場合と比較して、効果的にウェハ１４全体に電磁波が照射される。 Next, the electromagnetic wave heating device 12 will be described with reference to FIG.
Since the pillar 32 of the boat 30 is made of, for example, quartz, Teflon (registered trademark), or the like, it transmits electromagnetic waves. Thereby, compared with the case where it does not have this structure, electromagnetic waves are irradiated to the whole wafer 14 effectively.

反射板３６、３８は、金属等の電磁波を反射する材料（本例ではステンレス）から、リング板状に構成される。反射板３６、３８の外径は、ウェハ１４の外径よりも大きく、内径は、ウェハ１４の外径よりも小さい。すなわち、リング状の反射板３６、３８の外周部は、ウェハ１４の外周部よりも半径方向において外側にあり、反射板３６、３８の内周部は、ウェハ１４の外周部よりも半径方向おいて内側にある。このため、載置溝３４に載置されたウェハ１４の端部（外周部近傍）は、垂直方向において、反射板３６、３８と重なる。 The reflectors 36 and 38 are formed in a ring plate shape from a material that reflects electromagnetic waves such as metal (in this example, stainless steel). The outer diameters of the reflectors 36 and 38 are larger than the outer diameter of the wafer 14, and the inner diameter is smaller than the outer diameter of the wafer 14. That is, the outer peripheral portions of the ring-shaped reflecting plates 36 and 38 are radially outward from the outer peripheral portion of the wafer 14, and the inner peripheral portions of the reflecting plates 36 and 38 are more radially outward than the outer peripheral portion of the wafer 14. And inside. For this reason, the end portion (near the outer peripheral portion) of the wafer 14 placed in the placement groove 34 overlaps with the reflectors 36 and 38 in the vertical direction.

ここで、電磁波による加熱においては、被加熱物に端面や突起等がある場合、その部分に電磁波エネルギーで発生する電界が集中する傾向（端面効果）があり、それにより被加熱物が不均一に加熱されることがある。
そこで、本実施形態においては、反射板３６、３８の水平面とウェハ１４の端部が、垂直方向において重なるように設けている。このようにすることで、反射板３６、３８により電磁波を反射し、ウェハ１４の端部に照射される電磁波の集中を抑制し、調整することができる。その結果、電磁波の端面効果によってウェハ１４の端部が過度に加熱されること、つまり、ウェハ１４が不均一に加熱されることを防止し、ウェハ１４を均一に加熱することができる。 Here, in the heating by electromagnetic waves, when the object to be heated has an end face or a protrusion, the electric field generated by the electromagnetic wave energy tends to concentrate on the part (end face effect), thereby making the object to be heated uneven. May be heated.
Therefore, in the present embodiment, the horizontal surfaces of the reflectors 36 and 38 and the end of the wafer 14 are provided so as to overlap in the vertical direction. By doing in this way, electromagnetic waves can be reflected by the reflectors 36 and 38, and concentration of the electromagnetic waves irradiated to the edge part of the wafer 14 can be suppressed and adjusted. As a result, it is possible to prevent the end portion of the wafer 14 from being excessively heated by the end face effect of electromagnetic waves, that is, to prevent the wafer 14 from being heated non-uniformly and to heat the wafer 14 uniformly.

反射板３６、３８は、ウェハ１４との重なりが、ウェハ１４の外周部からλ／４（１／４波長）程度の範囲となるように設けられている。つまり、反射板３６、３８の内周部の半径は、ウェハ１４の半径よりもλ／４程度小さく、反射板３６、３８の外周部の半径は、ウェハ１４の半径よりもλ／４程度大きくなっている。ここでλは、処理室１６内に導入されるマイクロ波の波長である。この反射板３６、３８とウェハ１４との重なりがλ／４未満であると、端面効果による不均一な加熱を防止する効果が弱まる。また、この重なりがλ／４より大きくなると、ウェハ１４が反射対３６、３８で覆われる部分が増加するため、ウェハ１４に対する加熱作用が弱まる。 The reflectors 36 and 38 are provided so that the overlap with the wafer 14 is in a range of about λ / 4 (¼ wavelength) from the outer periphery of the wafer 14. That is, the radius of the inner peripheral portion of the reflectors 36 and 38 is smaller by about λ / 4 than the radius of the wafer 14, and the radius of the outer peripheral portion of the reflectors 36 and 38 is larger by about λ / 4 than the radius of the wafer 14. It has become. Here, λ is the wavelength of the microwave introduced into the processing chamber 16. If the overlap between the reflectors 36 and 38 and the wafer 14 is less than λ / 4, the effect of preventing uneven heating due to the end face effect is weakened. When this overlap is larger than λ / 4, the portion of the wafer 14 covered with the reflective pairs 36 and 38 increases, so that the heating action on the wafer 14 is weakened.

反射板３６、３８は、それぞれ、ウェハ１４からの垂直方向における距離が、ウェハ１４の搬送を阻害しない範囲で、λ（１波長）未満の範囲となるように配置されている。この距離がλ以上になると、端面効果による不均一な加熱を防止する効果が弱まる。
反射板３６、３８が、それぞれ、ウェハ１４の搬送を阻害しない範囲で最も近づく位置に設けられている場合、それよりも遠くに配置されている場合と比較して、より効果的に端面効果による不均一な加熱を防止することができる。 The reflecting plates 36 and 38 are arranged so that the distance in the vertical direction from the wafer 14 is within a range of less than λ (one wavelength) within a range that does not hinder the conveyance of the wafer 14. When this distance is greater than or equal to λ, the effect of preventing uneven heating due to the end face effect is weakened.
When the reflectors 36 and 38 are provided at positions closest to each other in a range that does not hinder the conveyance of the wafer 14, compared with the case where the reflectors 36 and 38 are arranged farther than that, the end plate effect is more effective. Uneven heating can be prevented.

基板処理装置１０は、この基板処理装置１０の各構成部分の動作を制御する制御部８０を備え、制御部８０は、電磁波発生部２０、ゲートバルブ６２、搬送ロボット７４、ＭＦＣ８２ａ〜８２ｅ、バルブ８３ａ〜８３ｅ、圧力調整バルブ４４等の各構成部の動作を制御する。 The substrate processing apparatus 10 includes a control unit 80 that controls the operation of each component of the substrate processing apparatus 10, and the control unit 80 includes an electromagnetic wave generation unit 20, a gate valve 62, a transfer robot 74, MFCs 82a to 82e, and a valve 83a. ˜83e, the operation of each component such as the pressure adjustment valve 44 is controlled.

次に、本実施形態の基板処理の内容について説明する。本実施形態の基板処理は、半導体装置を製造する複数の工程の中の一工程を構成するものである。
本実施形態の基板は、ＷＬＰ（ウェハレベルパッケージ）技術が使用され、ポリイミド系材料を絶縁膜として使用している。ポリイミド系材料のキュア（硬化）処理では、例えば、層間絶縁膜を形成し、Ｃｕ配線にはんだボールを付着させた状態で、マイクロ波によって基板温度を２５０℃程度まで加熱する。このときの処理室内雰囲気は、処理室及び基板の酸化を防止するために、例えば窒素雰囲気とする。キュア処理によって層間絶縁膜が硬化され、層間をより高絶縁状態とすることが可能となる。
ポリイミド系材料を硬化させるためのキュア処理においては、副生成物として例えばＮ−メチルピロリドンが発生し、処理室の壁面に付着してしまう。Ｎ−メチルピロリドンが壁面に付着すると、壁面から反射するマイクロ波の反射率が変動してしまい、基板間での再現性の良い処理ができなくなる。
付着したＮ−メチルピロリドンを除去するために、キュア処理を所定の回数行った後、例えばプラズマ酸素によるクリーニング処理を行う。プラズマ酸素を壁面に当てることで、Ｎ−メチルピロリドンがＮＯ，Ｈ_２Ｏ，ＣＯ_２など、Ｏと結合した気体となり、その雰囲気を排除することで、処理室の壁面がクリーニングされる。 Next, the contents of the substrate processing of this embodiment will be described. The substrate processing of this embodiment constitutes one process among a plurality of processes for manufacturing a semiconductor device.
The substrate of this embodiment uses WLP (wafer level package) technology and uses a polyimide-based material as an insulating film. In the curing (curing) treatment of the polyimide-based material, for example, an interlayer insulating film is formed, and the substrate temperature is heated to about 250 ° C. by microwaves with a solder ball attached to the Cu wiring. The atmosphere in the processing chamber at this time is, for example, a nitrogen atmosphere in order to prevent oxidation of the processing chamber and the substrate. The interlayer insulating film is cured by the curing process, and the interlayer can be made to have a higher insulating state.
In the curing process for curing the polyimide material, for example, N-methylpyrrolidone is generated as a by-product and adheres to the wall surface of the processing chamber. When N-methylpyrrolidone adheres to the wall surface, the reflectance of the microwave reflected from the wall surface fluctuates, and processing with good reproducibility between the substrates cannot be performed.
In order to remove the adhering N-methylpyrrolidone, a curing process is performed a predetermined number of times, and then a cleaning process using, for example, plasma oxygen is performed. By applying plasma oxygen to the wall surface, N-methylpyrrolidone becomes a gas combined with O, such as NO, H ₂ O, and CO ₂ , and by removing the atmosphere, the wall surface of the processing chamber is cleaned.

次に、基板処理装置１０における本実施形態の基板処理動作について、即ち、半導体装置を製造する複数の工程の中の１工程を説明する。
（基板搬入工程）
ウェハ１４を処理室１６に搬入する基板搬入工程において、まず、ゲートバルブ６２を開き、処理室１６と搬送室７０とを連通させる。次に、処理対象のウェハ１４を搬送アーム７４ａで支持し、搬送ロボット７４により、搬送室７０内から処理室１６内へ搬入する。処理室１６内に搬入されたウェハ１４は、搬送ロボット７４により柱３２の載置溝３４に載置され、ボート３０に保持される。次に、搬送ロボット７４の搬送アーム７４ａが処理室１６内から搬送室７０内へ戻ると、ゲートバルブ６２が閉じられる。 Next, the substrate processing operation of this embodiment in the substrate processing apparatus 10, that is, one process among a plurality of processes for manufacturing a semiconductor device will be described.
(Substrate loading process)
In the substrate loading process for loading the wafer 14 into the processing chamber 16, first, the gate valve 62 is opened to allow the processing chamber 16 and the transfer chamber 70 to communicate with each other. Next, the wafer 14 to be processed is supported by the transfer arm 74 a, and is transferred into the processing chamber 16 from the transfer chamber 70 by the transfer robot 74. The wafer 14 carried into the processing chamber 16 is placed in the placement groove 34 of the pillar 32 by the transfer robot 74 and is held by the boat 30. Next, when the transfer arm 74a of the transfer robot 74 returns from the processing chamber 16 to the transfer chamber 70, the gate valve 62 is closed.

（窒素ガス置換工程）
次に、処理室１６内を窒素（Ｎ_２）雰囲気に置換する。ガス排出管４２から、真空ポンプ４５により処理室１６内のガス（雰囲気）を排出するとともに、ガス導入管４０から、第１のガスとしてのＮ_２ガスを処理室１６内に導入する。このとき、圧力調整バルブ４４により処理室１６内の圧力を所定の値（大気圧）に調整する。 (Nitrogen gas replacement process)
Next, the inside of the processing chamber 16 is replaced with a nitrogen (N ₂ ) atmosphere. The gas (atmosphere) in the processing chamber 16 is discharged from the gas discharge pipe 42 by the vacuum pump 45, and N ₂ gas as the first gas is introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction pipe 40. At this time, the pressure in the processing chamber 16 is adjusted to a predetermined value (atmospheric pressure) by the pressure adjusting valve 44.

（加熱処理工程）
次に、電磁波発生部２０で発生させた電磁波であるマイクロ波を、導波口２４から処理室１６内に導入し、ウェハ１４を加熱し、ウェハ１４上のポリイミド系絶縁層のキュア処理を行う。このとき、冷却路５４に冷却水を供給しておくことで、壁面５２の温度上昇を抑制する。所定時間、電磁波を導入して基板加熱処理を行った後、電磁波の導入を停止する。
キュア処理では、ポリイミド系材料の分子をマイクロ波により振動させることで加熱している。その結果、ポリイミド系材料の層における不要な成分（この場合はＮ−メチルピロリドン）が排出され、ポリイミド系材料の層を硬化させる。 (Heat treatment process)
Next, microwaves, which are electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator 20, are introduced into the processing chamber 16 from the waveguide port 24, the wafer 14 is heated, and the polyimide insulating layer on the wafer 14 is cured. . At this time, the temperature rise of the wall surface 52 is suppressed by supplying the cooling water to the cooling path 54. After introducing the electromagnetic wave for a predetermined time and performing the substrate heat treatment, the introduction of the electromagnetic wave is stopped.
In the curing treatment, heating is performed by vibrating the molecules of the polyimide-based material with microwaves. As a result, an unnecessary component (in this case, N-methylpyrrolidone) in the polyimide-based material layer is discharged, and the polyimide-based material layer is cured.

加熱処理工程において、制御部８０はバルブ８３ａを開いて、処理室１６内にガス導入管４０からＮ_２ガスを導入するとともに、圧力調整バルブ４４により処理室１６内の圧力を所定の値（大気圧）に調整しつつ、ガス排出管４２から処理室１６内のＮ_２ガスを排出する。このようにして、加熱処理工程において、ウェハ１４が所定の温度となるようにＮ_２ガスにより冷却し、また、処理室１６内を所定の圧力値に維持する。本例では、周波数５．８５〜６．６５ＧＨｚのマイクロ波をパワー５００Ｗ、ウェハ１４の温度２５０℃、処理室１６内の圧力を大気圧として１０分間、加熱処理を行った。 In the heat treatment process, the control unit 80 opens the valve 83 a to introduce N ₂ gas into the processing chamber 16 from the gas introduction pipe 40, and the pressure in the processing chamber 16 is set to a predetermined value (large value) by the pressure adjustment valve 44. N ₂ gas in the processing chamber 16 is discharged from the gas discharge pipe 42 while adjusting to atmospheric pressure. In this way, in the heat treatment step, the wafer 14 is cooled by the N ₂ gas so as to reach a predetermined temperature, and the inside of the processing chamber 16 is maintained at a predetermined pressure value. In this example, the heat treatment was performed for 10 minutes using a microwave with a frequency of 5.85 to 6.65 GHz with a power of 500 W, a temperature of the wafer 14 of 250 ° C., and a pressure in the processing chamber 16 of atmospheric pressure.

（基板搬出工程）
加熱処理工程が終了すると、上述した基板搬入工程に示した手順とは逆の手順により、加熱処理したウェハ１４を処理室１６から搬送室７０内へ搬出する。 (Substrate unloading process)
When the heat treatment process is completed, the heat-treated wafer 14 is unloaded from the process chamber 16 into the transfer chamber 70 by a procedure reverse to the procedure shown in the substrate carry-in process described above.

（酸素ガス置換工程）
次に、処理室１６内にウェハ１４がない状態で、ゲートバルブ６２を閉じた後、処理室１６内を真空引きして処理室１６内のＮ_２ガスを排出する。その後、ガス導入管４１ｂ〜４１ｅのいずれか又は複数から、第２のガスとしてのＯ_２ガスを処理室１６内に導入しつつ、圧力調整バルブ４４により処理室１６内の圧力を、マイクロ波を照射してもプラズマが発生しない低圧である基底圧力に調整する。基底圧力は、例えば２００Ｐａ以下であり、本例では、５Ｐａとした。 (Oxygen gas replacement process)
Next, after the gate valve 62 is closed with no wafer 14 in the processing chamber 16, the processing chamber 16 is evacuated to discharge the N ₂ gas in the processing chamber 16. After that, while introducing O ₂ gas as the _second gas into the processing chamber 16 from any one or a plurality of the gas introduction pipes 41b to 41e, the pressure in the processing chamber 16 is changed by the pressure adjustment valve 44, and the microwave is supplied. The base pressure is adjusted to a low pressure that does not generate plasma even when irradiated. The base pressure is, for example, 200 Pa or less, and is 5 Pa in this example.

（クリーニング工程）
次に、所定の時間、処理室１６内にマイクロ波を供給しつつ、ガス導入管４１ｂ〜４１ｅのいずれか、例えばガス導入管４１ｂから、第２のガスとしてのＯ_２ガスを処理室１６内に導入する。このとき、プラズマを生成しやすいように、マイクロ波の周波数を単一周波数でなく、例えば、５．８５〜６．６５ＧＨｚの帯域のなかで、１秒間に約４０００周期で変更する。こうすることにより、Ｏ_２ガスを導入したガス導入管４１ｂの近くの処理容器１８の壁面５２付近の圧力を高くして、Ｏ_２ガスを導入したガス導入管４１ｂの近くの壁面５２にのみ、プラズマを発生させることができる。このプラズマにより、ガス導入管４１ｂの近くの壁面５２に付着した副生成物を除去（クリーニング）する。本例では、マイクロ波パワー１５０Ｗ、処理室１６内の温度を室温（約２５℃）とし、処理室１６内の圧力２０〜５０Ｐａで、２０秒間、クリーニング処理を行った。
クリーニング処理後は、ガス導入管４１ｂから処理室１６内へＯ_２ガスを導入しつつ、あるいは、ガス導入管４０とガス導入管４１ｂから、処理室１６内へＮ_２ガスとＯ_２ガスを導入しつつ、処理室１６内のプラズマを含む雰囲気をガス排気管４２から排気して、処理室１６内を所定の基底圧力へ戻す。 (Cleaning process)
Next, while supplying microwaves into the processing chamber 16 for a predetermined time, O ₂ gas as the _second gas is supplied into the processing chamber 16 from any of the gas introduction pipes 41b to 41e, for example, the gas introduction pipe 41b. To introduce. At this time, the frequency of the microwave is not changed to a single frequency but is changed at about 4000 cycles per second in a band of 5.85 to 6.65 GHz so that plasma is easily generated. By doing so, by increasing the pressure near the wall 52 near the processing vessel 18 of the gas inlet tube 41b of introducing O ₂ gas, near the wall 52 of the O ₂ gas introduced gas introduction pipe 41b only, Plasma can be generated. By the plasma, by-products attached to the wall surface 52 near the gas introduction pipe 41b are removed (cleaned). In this example, the microwave power was 150 W, the temperature in the processing chamber 16 was room temperature (about 25 ° C.), and the cleaning process was performed for 20 seconds at a pressure of 20 to 50 Pa in the processing chamber 16.
After the cleaning process, N ₂ gas and O ₂ gas are introduced into the processing chamber 16 while introducing the O ₂ gas into the processing chamber 16 from the gas introducing pipe 41b or from the gas introducing pipe 40 and the gas introducing pipe 41b. However, the atmosphere containing the plasma in the processing chamber 16 is exhausted from the gas exhaust pipe 42 to return the inside of the processing chamber 16 to a predetermined base pressure.

なお、上述のように処理容器１８の壁面５２の一部の圧力のみを高くするのではなく、処理室１６内全体の圧力を高くした場合は、導波口２４近傍にのみプラズマが生成するため、全ての壁面５２にプラズマが行き渡らない。プラズマは、電導性を有するので、最初に導波口２４近傍にプラズマが生成されると、そのプラズマが、導波口２４から出ようとするマイクロ波を反射するからである。 Note that, as described above, when only the pressure in the wall surface 52 of the processing chamber 18 is not increased but the pressure in the entire processing chamber 16 is increased, plasma is generated only in the vicinity of the waveguide port 24. , Plasma does not reach all the wall surfaces 52. This is because the plasma has electrical conductivity, and when plasma is first generated in the vicinity of the waveguide 24, the plasma reflects the microwave that is about to exit the waveguide 24.

上述のように、クリーニング時は、処理室内に供給した酸素をプラズマ状態とするために、マイクロ波照射により、酸素分子を振動させ励起させるものである。特に、酸素プラズマ生成時、酸素プラズマを継続的に生成するために、周波数を変動させている。酸素分子を様々な周波数で振動させることで、継続して効率良くプラズマを生成することが容易となる。 As described above, at the time of cleaning, oxygen molecules are vibrated and excited by microwave irradiation in order to bring oxygen supplied into the processing chamber into a plasma state. In particular, when oxygen plasma is generated, the frequency is varied in order to continuously generate oxygen plasma. By oscillating oxygen molecules at various frequencies, it becomes easy to generate plasma continuously and efficiently.

次に、所定の時間、ガス導入管４１ｃから、第２のガスとしてのＯ_２ガスを処理室１６内に導入する。こうすることにより、ガス導入管４１ｃの近くの壁面５２付近のみの圧力を高くして、その壁面５２にのみ、プラズマを発生させることができる。このプラズマにより、ガス導入管４１ｃの近くの壁面５２に付着した副生成物を除去する。
ガス導入管４１ｃの近くの壁面５２のクリーニング処理後は、ガス導入管４１ｃから処理室１６内へＯ_２ガスを導入しつつ、あるいは、ガス導入管４０とガス導入管４１ｂから、処理室１６内へＮ_２ガスとＯ_２ガスを導入しつつ、処理室１６内のプラズマを含む雰囲気をガス排気管４２から排気して、処理室１６内を基底圧力へ戻す。 Next, O ₂ gas as the _second gas is introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction pipe 41 c for a predetermined time. By doing so, it is possible to increase the pressure only in the vicinity of the wall surface 52 near the gas introduction pipe 41 c and to generate plasma only on the wall surface 52. By this plasma, a by-product attached to the wall surface 52 near the gas introduction pipe 41c is removed.
After the cleaning process of the wall surface 52 near the gas introduction pipe 41c, the O ₂ gas is introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction pipe 41c or from the gas introduction pipe 40 and the gas introduction pipe 41b to the inside of the processing chamber 16. While introducing N ₂ gas and O ₂ gas, the atmosphere containing plasma in the processing chamber 16 is exhausted from the gas exhaust pipe 42 to return the processing chamber 16 to the base pressure.

以下同様にして、ガス導入管４１ｄ、４１ｅから順次、Ｏ_２ガスを処理室１６内に導入し、Ｏ_２ガスを導入した付近の壁面５２に付着した副生成物を除去し、処理容器１８の全ての壁面５２をクリーニングする。このように、壁面５２付近にプラズマを生成することで、壁面５２に付着した副生成物に確実にプラズマを当てることができる。Ｏ_２ガスを噴射する壁面５２の噴射区域の順番は任意であり、事前に順番など設定して実施する。 In the same manner, O ₂ gas is sequentially introduced into the processing chamber 16 from the gas introduction pipes 41d and 41e, and byproducts attached to the wall surface 52 in the vicinity where the O ₂ gas is introduced are removed. All wall surfaces 52 are cleaned. Thus, by generating plasma in the vicinity of the wall surface 52, the plasma can be reliably applied to the by-product attached to the wall surface 52. The order of the injection areas of the wall surface 52 for injecting the O ₂ gas is arbitrary, and the order is set in advance.

壁面５２を順次クリーニングする様子を図４に示す。図４の例では、処理容器１８の壁面５２を複数のゾーン（噴射区域）、すなわち、ゾーン１〜ゾーンｎに分割し、各ゾーンに設けたガス導入管から順次、Ｏ_２ガスを処理室１６内に導入する。図４は、本発明の実施形態に係るＯ_２ガス噴射時の圧力とマイクロ波パワーの関係を示す図であり、図４（ａ）は、ゾーン１〜ゾーンｎに順次、ガス噴射する様子を示し、図４（ｂ）は、ガス噴射されたゾーン１〜ゾーンｎ付近の圧力が、ガス噴射により、プラズマを発生できない低圧である基底圧力から、プラズマを発生できる圧力へ上昇する様子を示し、図４（ｃ）は、ゾーン１〜ゾーンｎへのガス噴射のタイミングに合わせて、マイクロ波を発生させる様子を示す。 FIG. 4 shows a state in which the wall surface 52 is sequentially cleaned. In the example of FIG. 4, the wall surface 52 of the processing vessel 18 is divided into a plurality of zones (injection zones), that is, zones 1 to n, and O ₂ gas is sequentially supplied from the gas introduction pipes provided in each zone. Introduce in. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between pressure and microwave power during O ₂ gas injection according to the embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a) shows a state in which gas is sequentially injected into zones 1 to n. FIG. 4 (b) shows a state in which the pressure in the vicinity of the zone 1 to zone n in which gas is injected increases from the base pressure, which is a low pressure at which plasma cannot be generated, to a pressure at which plasma can be generated. FIG. 4C shows a state in which microwaves are generated in accordance with the timing of gas injection into zones 1 to n.

図４に示すように、まず、所定時間、処理容器１８内のゾーン１へＯ_２ガスを噴射するとともに、マイクロ波を発生させ処理室１６内に供給し、ゾーン１をクリーニングする。所定時間後、Ｏ_２ガス噴射は継続しつつマイクロ波供給を停止し、処理室１６内のプラズマを含む雰囲気を排気して、処理室１６内を基底圧力へ戻す。Ｏ_２ガスを流し続けることで、処理室１６内を基底圧力に保つ。
次に、所定時間、処理容器１８内のゾーン２へＯ_２ガスを噴射するとともに、マイクロ波を発生させ処理室１６内に供給し、ゾーン２をクリーニングする。所定時間後、Ｏ_２ガス噴射は継続しつつマイクロ波供給を停止し、処理室１６内のプラズマを含む雰囲気を排気して、処理室１６内を基底圧力へ戻す。以下同様にして、ゾーンｎまでの全てのゾーンをクリーニングする。 As shown in FIG. 4, first, O ₂ gas is injected into the zone 1 in the processing container 18 for a predetermined time, and a microwave is generated and supplied into the processing chamber 16 to clean the zone 1. After a predetermined time, the microwave supply is stopped while the O ₂ gas injection is continued, the atmosphere containing the plasma in the processing chamber 16 is exhausted, and the inside of the processing chamber 16 is returned to the base pressure. By continuing the flow of O ₂ gas, the inside of the processing chamber 16 is kept at the base pressure.
Next, O ₂ gas is injected into the zone 2 in the processing container 18 for a predetermined time, and a microwave is generated and supplied into the processing chamber 16 to clean the zone 2. After a predetermined time, the microwave supply is stopped while the O ₂ gas injection is continued, the atmosphere containing the plasma in the processing chamber 16 is exhausted, and the inside of the processing chamber 16 is returned to the base pressure. In the same manner, all zones up to zone n are cleaned.

上述の実施形態によれば、（１）処理室内をムラなくクリーニングできる、（２）ｉｎ-ｓｉｔｕクリーニングが容易かつ効果的にできる、（３）加熱処理に用いたマイクロ波設備を有効に活用できる等の効果のうち、少なくとも１つを奏することができる。 According to the above-described embodiments, (1) the inside of the processing chamber can be cleaned evenly, (2) in-situ cleaning can be easily and effectively, and (3) the microwave equipment used for the heat treatment can be effectively used. Among these effects, at least one can be achieved.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。本発明は、層間絶縁膜だけでなく、封止材や緩衝材等のキュア処理にも適用できる。上述の実施形態では、第１のガスに窒素ガスを用いたが、アルゴン等の不活性ガスを用いることもできる。また、第２のガスとして、窒素ガス、三フッ化窒素ガス、三フッ化塩素ガス等を用いることもできる。
また、上述の実施形態では、マイクロ波の周波数を変動させることで、継続的にプラズマを生成したが、それに限るものではなく、マイクロ波の周波数は固定されていてもよい。固定周波数の場合は、周波数を変動させる場合に比べ、プラズマの生成効率が低いものの、周波数変動機能を持たない電源を使用できるので、基板処理装置の製造コストを低減できる。
また、上述の実施形態では、ウェハに処理が施される場合について説明したが、処理対象は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。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It cannot be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary. The present invention can be applied not only to an interlayer insulating film but also to a curing process such as a sealing material and a buffer material. In the above-described embodiment, the nitrogen gas is used as the first gas, but an inert gas such as argon can also be used. In addition, nitrogen gas, nitrogen trifluoride gas, chlorine trifluoride gas, or the like can be used as the second gas.
In the above-described embodiment, the plasma is continuously generated by changing the frequency of the microwave. However, the present invention is not limited to this, and the frequency of the microwave may be fixed. In the case of a fixed frequency, although the plasma generation efficiency is lower than that in the case of changing the frequency, a power supply that does not have a frequency changing function can be used, so that the manufacturing cost of the substrate processing apparatus can be reduced.
In the above-described embodiment, the case where the wafer is processed has been described. However, the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.

本明細書には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、
前記第１のガスを処理室に導入している間及び前記第２のガスを処理室に導入している間、前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
を備える基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、スループットの低下を抑制しつつ、処理室内壁に付着したポリマー等の副生成物を除去することができ、さらに、第１のガスで基板処理したときに発生し、処理室に付着した反応副生成物を、基板に影響しない状態でクリーニングすることができる。 The present specification includes at least the following inventions. That is, the first invention is
A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction unit for introducing a first gas into the processing chamber in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A second gas introduction unit for introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit;
A microwave supply section for supplying a microwave into the processing chamber while introducing the first gas into the processing chamber and while introducing the second gas into the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising:
By configuring the substrate processing apparatus in this way, it is possible to remove a by-product such as a polymer adhering to the inner wall of the processing chamber while suppressing a decrease in throughput, and further, generated when the substrate is processed with the first gas. In addition, the reaction by-product adhering to the processing chamber can be cleaned without affecting the substrate.

第２の発明は、前記第１の発明における基板処理装置であって、
前記第２のガス導入部は、前記処理室の壁面に設けられた基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、処理室の壁面近辺にクリーニングガスを維持させることができるので、効率よくクリーニング処理が可能となる。 A second invention is a substrate processing apparatus according to the first invention,
The second gas introduction unit is a substrate processing apparatus provided on a wall surface of the processing chamber.
When the substrate processing apparatus is configured in this manner, the cleaning gas can be maintained near the wall surface of the processing chamber, and thus the cleaning process can be performed efficiently.

第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明における基板処理装置であって、
前記マイクロ波供給部は、前記第２のガスを処理室に導入している間、供給するマイクロ波の周波数を変化させる基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、第２のガスのガス分子を様々な周波数で振動させることで、継続して効率良くプラズマを生成することが容易となる。 A third invention is the substrate processing apparatus of the first invention or the second invention,
The microwave supply unit is a substrate processing apparatus that changes a frequency of a microwave to be supplied while the second gas is being introduced into the processing chamber.
When the substrate processing apparatus is configured in this way, it is easy to generate plasma continuously and efficiently by vibrating the gas molecules of the second gas at various frequencies.

第４の発明は、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、
前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部とを備える半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に基板を搬入し、前記基板保持部に基板を載置する工程と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に第１のガスを供給するとともに、前記マイクロ波供給部から前記処理室内にマイクロ波を供給する工程と、
前記処理室内から基板を搬出する工程と、
前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に第２のガスを導入するとともに、前記マイクロ波供給部から前記処理室内にマイクロ波を供給する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
このように半導体装置の製造方法を構成すると、スループットの低下を抑制しつつ、処理室内壁に付着したポリマー等の副生成物を除去することができ、さらに、第１のガスで基板処理したときに発生し、処理室に付着した反応副生成物を、基板に影響しない状態でクリーニングすることができる。 The fourth invention is:
A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction unit for introducing a first gas into the processing chamber in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A second gas introduction unit for introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit;
A method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus including a microwave supply unit that supplies a microwave to the processing chamber,
Carrying the substrate into the processing chamber and placing the substrate on the substrate holding unit;
Supplying a first gas into the processing chamber with the substrate held by the substrate holding unit, and supplying a microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
Unloading the substrate from the processing chamber;
Introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit, and supplying a microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
By configuring the semiconductor device manufacturing method in this manner, it is possible to remove a by-product such as a polymer adhering to the inner wall of the processing chamber while suppressing a decrease in throughput, and when the substrate is processed with the first gas. The reaction by-product generated in the process chamber and adhering to the processing chamber can be cleaned without affecting the substrate.

第５の発明は、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記処理室の第１の壁面及び第２の壁面にそれぞれガス導入孔を有し、該ガス導入孔から前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、
前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に前記マイクロ波供給部からマイクロ波を供給しつつ、前記処理室内に前記第１のガス導入部から第１のガスを導入し、前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に前記マイクロ波供給部からマイクロ波を供給しつつ、前記処理室の第１の壁面のガス導入孔からのみ第２のガスを導入し、その後、前記処理室内に前記マイクロ波供給部からマイクロ波を供給しつつ、前記処理室の第２の壁面のガス導入孔からのみ第２のガスを導入するよう制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、処理室の壁面近辺にクリーニングガスを維持させることができるので、効率よくクリーニング処理が可能となる。 The fifth invention is:
A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction part for introducing a first gas into the processing chamber;
A gas introduction hole on each of the first wall surface and the second wall surface of the treatment chamber, and a second gas introduction portion for introducing a second gas into the treatment chamber from the gas introduction hole;
A microwave supply unit for supplying microwaves into the processing chamber;
In a state where the substrate is held by the substrate holding unit, the first gas is introduced from the first gas introduction unit into the processing chamber while supplying the microwave from the microwave supply unit into the processing chamber, While the substrate is not held by the substrate holding portion, the second gas is supplied only from the gas introduction hole of the first wall surface of the processing chamber while supplying the microwave from the microwave supply portion into the processing chamber. A control unit for introducing and then controlling the introduction of the second gas only from the gas introduction hole of the second wall surface of the processing chamber while supplying the microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising:
When the substrate processing apparatus is configured in this manner, the cleaning gas can be maintained near the wall surface of the processing chamber, and thus the cleaning process can be performed efficiently.

第６の発明は、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられ基板を保持する基板保持部と、
前記処理室内に第１のガスを導入する第１のガス導入部と、
前記処理室の第１の壁面及び第２の壁面にそれぞれガス導入孔を有し、該ガス導入孔から前記処理室内に第２のガスを導入する第２のガス導入部と、
前記処理室内にマイクロ波を供給するマイクロ波供給部と、
前記基板保持部に基板が保持された状態で、前記処理室内に前記第１のガス導入部から第１のガスを導入し、前記基板保持部に基板が保持されてない状態で、前記処理室内に前記マイクロ波供給部からマイクロ波を供給しつつ、前記処理室の第１の壁面のガス導入孔からのみ第２のガスを導入し、その後、前記処理室内に前記マイクロ波供給部からマイクロ波を供給しつつ、前記処理室の第２の壁面のガス導入孔からのみ第２のガスを導入するよう制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、処理室の壁面近辺にクリーニングガスを維持させることができるので、効率よくクリーニング処理が可能となる。 The sixth invention is:
A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction part for introducing a first gas into the processing chamber;
A gas introduction hole on each of the first wall surface and the second wall surface of the treatment chamber, and a second gas introduction portion for introducing a second gas into the treatment chamber from the gas introduction hole;
A microwave supply unit for supplying microwaves into the processing chamber;
A first gas is introduced from the first gas introduction unit into the processing chamber while the substrate is held by the substrate holding unit, and the substrate is not held by the substrate holding unit. The second gas is introduced only from the gas introduction hole of the first wall surface of the processing chamber while supplying the microwave from the microwave supply portion to the microwave, and then the microwave is supplied from the microwave supply portion to the processing chamber. A control unit that controls to introduce the second gas only from the gas introduction hole of the second wall surface of the processing chamber,
A substrate processing apparatus comprising:
When the substrate processing apparatus is configured in this manner, the cleaning gas can be maintained near the wall surface of the processing chamber, and thus the cleaning process can be performed efficiently.

第７の発明は、前記第５の発明又は前記第６の発明における基板処理装置であって、
前記マイクロ波供給部が、前記第２のガスを処理室に導入している間、供給するマイクロ波の周波数を変化させるマイクロ波供給部である基板処理装置。
このように半導体装置の製造方法を構成すると、第２のガスのプラズマ状態を維持し続けることが容易になる。 A seventh invention is the substrate processing apparatus of the fifth invention or the sixth invention, wherein
The substrate processing apparatus which is a microwave supply part which changes the frequency of the microwave supplied while the said microwave supply part introduce | transduces said 2nd gas into a process chamber.
By configuring the semiconductor device manufacturing method in this way, it becomes easy to keep the plasma state of the second gas.

１０…基板処理装置、１２…電磁波加熱装置、１４…ウエハ、１６…処理室、１８…処理容器、２０…電磁波発生部、２２…導波路、２４…導波口、２６…温度検出器、３０…ボート、３２…柱、３４…載置溝、３６、３８…反射板、４０…第１のガス導入管、４１ｂ〜４１ｅ…第２のガス導入管、４２、４３…ガス排出管、４４…圧力調整バルブ、４５…真空ポンプ、４６ｂ〜４６ｅ…ガス流路、４７ｂ〜４７ｅ…ガス導入孔、５２…壁面、５４…冷却路、６２…ゲートバルブ、７０…搬送室、８０…制御部、８１ａ…第１のガス供給源、８１ｂ…第２のガス供給源、８２ａ〜８２ｅ…ＭＦＣ、８３ａ〜８３ｅ…バルブ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Substrate processing apparatus, 12 ... Electromagnetic wave heating apparatus, 14 ... Wafer, 16 ... Processing chamber, 18 ... Processing container, 20 ... Electromagnetic wave generating part, 22 ... Waveguide, 24 ... Waveguide port, 26 ... Temperature detector, 30 ... Boat, 32 ... pillar, 34 ... mounting groove, 36,38 ... reflector, 40 ... first gas introduction pipe, 41b to 41e ... second gas introduction pipe, 42, 43 ... gas discharge pipe, 44 ... Pressure regulating valve, 45 ... Vacuum pump, 46b to 46e ... Gas flow path, 47b to 47e ... Gas introduction hole, 52 ... Wall surface, 54 ... Cooling path, 62 ... Gate valve, 70 ... Transfer chamber, 80 ... Control unit, 81a ... 1st gas supply source, 81b ... 2nd gas supply source, 82a-82e ... MFC, 83a-83e ... valve | bulb.

Claims

A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction unit for introducing a first gas into the processing chamber in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A second gas introduction unit for introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit;
A microwave supply section for supplying a microwave into the processing chamber while introducing the first gas into the processing chamber and while introducing the second gas into the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising:

A processing chamber for processing the substrate;
A substrate holding part that is provided in the processing chamber and holds the substrate;
A first gas introduction unit for introducing a first gas into the processing chamber in a state where the substrate is held by the substrate holding unit;
A second gas introduction unit for introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit;
A method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus including a microwave supply unit that supplies a microwave to the processing chamber,
Carrying the substrate into the processing chamber and placing the substrate on the substrate holding unit;
Supplying a first gas into the processing chamber with the substrate held by the substrate holding unit, and supplying a microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
Unloading the substrate from the processing chamber;
Introducing a second gas into the processing chamber in a state where the substrate is not held by the substrate holding unit, and supplying a microwave from the microwave supply unit to the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising: