JP5465828B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、プラズマを発生させ、シリコンウェーハ等の基板表面に対して、酸化処理、不純物の拡散、薄膜の生成、エッチング等のプラズマ処理を施して半導体装置を製造する半導体製造装置に関するものである。  The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device by generating plasma and subjecting the surface of a substrate such as a silicon wafer to plasma processing such as oxidation, impurity diffusion, thin film generation, and etching. .

基板にプラズマ処理を施す半導体製造装置として、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ処理装置（以下、ＭＭＴ装置）がある（例えば、特許文献１参照）。  As a semiconductor manufacturing apparatus that performs plasma processing on a substrate, there is a modified magnetron type plasma processing apparatus (hereinafter referred to as MMT apparatus) that can generate high-density plasma by an electric field and a magnetic field (see, for example, Patent Document 1).

該ＭＭＴ装置は、気密性を確保した反応室を有し、反応室に基板を収納し、所要の加熱手段で基板を加熱し、反応室の上部から処理ガスをシャワー状に供給し、反応室内を所定の処理圧に維持する。  The MMT apparatus has a reaction chamber in which airtightness is ensured, the substrate is accommodated in the reaction chamber, the substrate is heated by a required heating means, and a processing gas is supplied in a shower form from the upper part of the reaction chamber. Is maintained at a predetermined processing pressure.

反応室の外周に設けたリング状電極に高周波電力を供給して電界を形成すると共に、リング状電極の周囲に設けた磁石により磁界をかけてマグネトロン放電を起こす。リング状電極から放出された電子が、ドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので、高密度プラズマを生成できる。このプラズマにより成膜用ガスを励起分解させて化学的反応を起こし、基板表面に薄膜を形成する等の基板処理を行う。  A high frequency power is supplied to a ring electrode provided on the outer periphery of the reaction chamber to form an electric field, and a magnetron discharge is generated by applying a magnetic field by a magnet provided around the ring electrode. The electrons emitted from the ring-shaped electrode continue to circulate in a cycloidal motion while drifting, so that the lifetime is increased and the ionization generation rate is increased, so that high-density plasma can be generated. Substrate processing such as forming a thin film on the surface of the substrate by performing chemical reaction by exciting and decomposing the deposition gas with this plasma is performed.

基板処理の過程で、基板は１５０℃〜８５０℃に加熱されるが、加熱手段の１つとして赤外光を発するハロゲンランプが用いられる。  In the course of substrate processing, the substrate is heated to 150 ° C. to 850 ° C. A halogen lamp that emits infrared light is used as one of the heating means.

又、複数のハロゲンランプが基板と対向する様に平面的に配置され、ハロゲンランプが発する赤外光による輻射加熱により基板が加熱されている。又、輻射加熱を効率よく行う様に、ハロゲンランプの反基板側には反射板、或は反射面が形成され、ハロゲンランプから基板と反対側に発せられる赤外光が基板に向けられる様になっている。  A plurality of halogen lamps are arranged in a plane so as to face the substrate, and the substrate is heated by radiant heating by infrared light emitted from the halogen lamp. In order to efficiently perform radiant heating, a reflection plate or reflection surface is formed on the opposite side of the halogen lamp so that infrared light emitted from the halogen lamp to the opposite side of the substrate is directed to the substrate. It has become.

図４は、ハロゲンランプの一例を示しており、図４で示されるハロゲンランプ１は基板と対向する加熱部２がリング状となっている。  FIG. 4 shows an example of a halogen lamp, and thehalogen lamp 1 shown in FIG. 4 has aheating portion 2 facing the substrate in a ring shape.

前記ハロゲンランプ１は石英管３に発熱線４を収納した構造を有しており、前記石英管３はリング状部分５と該リング状部分５に連続し、該リング状部分５に対し垂直に屈曲した垂直端部６から成り、該垂直端部６が反射板、或は反応室の天井部を気密に貫通して上端が露出し、前記垂直端部６で前記ハロゲンランプ１が支持される様になっている。  Thehalogen lamp 1 has a structure in which a heating wire 4 is housed in aquartz tube 3, and thequartz tube 3 is continuous with the ring-shaped portion 5 and the ring-shaped portion 5, and is perpendicular to the ring-shaped portion 5. Thevertical end 6 is bent, and thevertical end 6 airtightly penetrates the reflector or the ceiling of the reaction chamber to expose the upper end. Thevertical end 6 supports thehalogen lamp 1. It is like.

前記リング状部分５には前記発熱線４が収納され前記加熱部２を構成し、前記垂直端部６には非発熱体であるリード線８が収納される。又、前記垂直端部６の上端には絶縁端子部７が設けられ、前記リード線８が支持され、該リード線８は金属箔９を介して前記発熱線４に溶接され、前記リード線８より前記発熱線４に電力が供給される様になっている。  The heating portion 4 is accommodated in the ring-shaped portion 5 to constitute theheating portion 2, and thelead wire 8 that is a non-heating element is accommodated in thevertical end portion 6. Aninsulating terminal portion 7 is provided at the upper end of thevertical end portion 6 to support thelead wire 8, and thelead wire 8 is welded to the heating wire 4 through a metal foil 9. Further, electric power is supplied to the heating wire 4.

上記ハロゲンランプ１を発熱体とする加熱手段では、前記垂直端部６には非発熱体である前記リード線８が収納され、前記垂直端部６からは発熱しない様にされ、該垂直端部６からの熱で反射板、天井部、ランプ固定部等の構造部が加熱されない様に配慮されている。  In the heating means using thehalogen lamp 1 as a heating element, thelead wire 8 which is a non-heating element is accommodated in thevertical end 6 so as not to generate heat from thevertical end 6. It is considered that the structural parts such as the reflector, the ceiling part, and the lamp fixing part are not heated by the heat from 6.

ところが、前記リング状部分５に対しては反射板が設けられているが、前記垂直端部６部分については、特に反射板等は設けられていないので、前記加熱部２からの輻射熱が前記垂直端部６を通して、天井部、ランプ固定部等の構造部を加熱する現象を生じていた。  However, a reflector is provided for the ring-shaped portion 5, but a reflector or the like is not particularly provided for thevertical end portion 6, so that radiant heat from theheating unit 2 is applied to thevertical portion 6. There has been a phenomenon in which structural parts such as a ceiling part and a lamp fixing part are heated through theend part 6.

この為、前記垂直端部６の支持部、或は貫通箇所について耐熱材料を用いる等耐熱対策、耐熱構造が必要となっていた。  For this reason, a heat-resistant measure and a heat-resistant structure are required, such as using a heat-resistant material for the support portion of thevertical end portion 6 or the penetration portion.

尚、前記ハロゲンランプ１が棒状のものである場合に於いても、両端には垂直端部６、即ち固定部が形成され、同様な問題を有していた。  Even when thehalogen lamp 1 has a rod shape,vertical ends 6, that is, fixed portions are formed at both ends, which has a similar problem.

特開２００５−２７６９９８号公報JP 2005-276998 A

本発明は斯かる実情に鑑み、ハロゲンランプの両端部、及び両端部の固定部、隣接する構造部が、加熱部からの熱輻射によって加熱されない様にしたものである。  In view of such a situation, the present invention is configured such that both ends of the halogen lamp, the fixed portions of the both ends, and the adjacent structure are not heated by heat radiation from the heating section.

本発明は、基板加熱手段としてランプ加熱ユニットを具備する半導体製造装置に於いて、前記ランプ加熱ユニットのランプが基板に対向する加熱部と該加熱部に連続する端部を具備し、該端部は該端部からの輻射熱を反射する端部カバーで覆われた半導体製造装置に係るものである。  The present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus including a lamp heating unit as a substrate heating means, wherein the lamp of the lamp heating unit includes a heating portion facing the substrate and an end continuous to the heating portion. Is related to a semiconductor manufacturing apparatus covered with an end cover that reflects radiant heat from the end.

本発明によれば、基板加熱手段としてランプ加熱ユニットを具備する半導体製造装置に於いて、前記ランプ加熱ユニットのランプが基板に対向する加熱部と該加熱部に連続する端部を具備し、該端部は該端部からの輻射熱を反射する端部カバーで覆われたので、ランプの両端部、及び両端部の固定部、隣接する構造部が、加熱部からの熱輻射によって加熱されることが防止されるという優れた効果を発揮する。  According to the present invention, in a semiconductor manufacturing apparatus comprising a lamp heating unit as a substrate heating means, the lamp of the lamp heating unit comprises a heating part facing the substrate and an end continuous to the heating part, Since the end portion is covered with an end cover that reflects the radiant heat from the end portion, both end portions of the lamp, the fixed portions at both end portions, and the adjacent structure portion are heated by heat radiation from the heating portion. Demonstrate the excellent effect of preventing.

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。尚、図１〜３中、図４と同等のものには同符号を付してある。  The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 that are the same as those in FIG.

先ず、図１により、本発明が実施されるプラズマを用いた半導体製造装置の一例であり、変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｔｙｐｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を用いてウェーハ等の基板をプラズマ処理するＭＭＴ装置１１について説明する。  First, FIG. 1 shows an example of a semiconductor manufacturing apparatus using plasma in which the present invention is implemented, and anMMT apparatus 11 that performs plasma processing on a substrate such as a wafer using a modified magnetron type plasma source (Modified Magnetron Type Plasma Source). Will be described.

該ＭＭＴ装置１１は、処理容器１２を有し、該処理容器１２は、第１の容器であるドーム型の上側容器１３と第２の容器である碗型の下側容器１４により形成され、前記上側容器１３は前記下側容器１４の上に被せられ、該下側容器１４と前記上側容器１３によって気密な処理室１５が画成される。  TheMMT apparatus 11 includes aprocessing container 12, which is formed by a dome-shapedupper container 13 as a first container and a bowl-shapedlower container 14 as a second container, Theupper container 13 is placed on thelower container 14, and anairtight processing chamber 15 is defined by thelower container 14 and theupper container 13.

前記上側容器１３は酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料で形成されており、前記下側容器１４は金属材料、例えばアルミニウムで形成されている。又、前記処理容器１２の天井面には光透過性窓部１６が配設され、該光透過性窓部１６に関して前記処理容器１２外側に第２の加熱部であるランプ加熱ユニット１７が設けられている。  Theupper container 13 is made of a non-metallic material such as aluminum oxide or quartz, and thelower container 14 is made of a metal material such as aluminum. Further, a lighttransmissive window portion 16 is disposed on the ceiling surface of theprocessing container 12, and alamp heating unit 17 as a second heating unit is provided outside theprocessing container 12 with respect to the lighttransmissive window portion 16. ing.

又、該ランプ加熱ユニット１７に対峙して第１の加熱部を搭載するヒータ一体型の基板保持具（基板保持手段）であるサセプタ１８が設けられ、該サセプタ１８を窒化アルミニウムやセラミックス又は石英等の非金属材料で構成することによって、基板処理の際に膜中に取込まれる金属汚染を低減している。  Further, asusceptor 18 which is a heater-integrated substrate holder (substrate holding means) on which the first heating unit is mounted facing thelamp heating unit 17 is provided. Thesusceptor 18 is made of aluminum nitride, ceramics, quartz, or the like. By using this non-metallic material, metal contamination taken into the film during substrate processing is reduced.

シャワーヘッド１９は、前記処理容器１２の上部に設けられ、リング状の枠体２１と、前記光透過性窓部１６と、ガス導入口２２と、バッファ室２３と、開口２４と、遮蔽プレート２５と、ガス吹出口２６とを備えている。前記バッファ室２３は、前記ガス導入口２２より導入されたガスを分散する為の分散空間として機能する。  Theshower head 19 is provided in the upper part of theprocessing container 12, and has a ring-shaped frame 21, the lighttransmissive window portion 16, agas introduction port 22, abuffer chamber 23, anopening 24, and ashielding plate 25. And agas outlet 26. Thebuffer chamber 23 functions as a dispersion space for dispersing the gas introduced from thegas introduction port 22.

前記ガス導入口２２には、ガスを供給するガス供給管２７が接続されており、該ガス供給管２７は、開閉弁であるバルブ２８、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２９を介して反応ガス３１のガスボンベ（図示せず）に繋がっている。  Agas supply pipe 27 for supplying gas is connected to thegas introduction port 22. Thegas supply pipe 27 includes avalve 28 that is an on-off valve and amass flow controller 29 that is a flow rate controller (flow rate control means). Thereaction gas 31 is connected to a gas cylinder (not shown).

前記シャワーヘッド１９から反応ガス３１が前記処理室１５に供給され、又、前記サセプタ１８の周囲から前記処理室１５の底方向へ基板処理後のガスが流れる様に前記下側容器１４の側壁にガスを排気するガス排気口３２が設けられている。該ガス排気口３２にはガス排気管３３が接続されており、該ガス排気管３３は、圧力調整器であるＡＰＣ３４、開閉弁であるバルブ３５を介して排気装置である真空ポンプ３６に接続されている。  Thereaction gas 31 is supplied from theshower head 19 to theprocessing chamber 15, and the gas after the substrate processing flows from the periphery of thesusceptor 18 toward the bottom of theprocessing chamber 15 to the side wall of thelower container 14. Agas exhaust port 32 for exhausting gas is provided. Agas exhaust pipe 33 is connected to thegas exhaust port 32. Thegas exhaust pipe 33 is connected to avacuum pump 36, which is an exhaust device, via anAPC 34, which is a pressure regulator, and avalve 35, which is an on-off valve. ing.

供給される反応ガス３１を励起させる放電機構（放電用電極）として、筒状、例えば円筒状に形成された第１の電極である筒状電極３７が設けられる。該筒状電極３７は前記処理容器１２（上側容器１３）の外周に設置されて前記処理室１５のプラズマ生成領域３８を囲んでいる。前記筒状電極３７にはインピーダンスの整合を行う整合器３９を介して高周波電力を印加する高周波電源４１が接続されている。  As a discharge mechanism (discharge electrode) that excites the suppliedreaction gas 31, acylindrical electrode 37 that is a first electrode formed in a cylindrical shape, for example, a cylindrical shape, is provided. Thecylindrical electrode 37 is installed on the outer periphery of the processing vessel 12 (upper vessel 13) and surrounds theplasma generation region 38 of theprocessing chamber 15. A highfrequency power supply 41 for applying high frequency power is connected to thecylindrical electrode 37 via amatching unit 39 that performs impedance matching.

尚、前記筒状電極３７、前記整合器３９、前記高周波電源４１等はプラズマ生成部を構成する。  Thecylindrical electrode 37, thematching unit 39, the high-frequency power source 41, etc. constitute a plasma generation unit.

又、筒状、例えば円筒状に形成された磁界形成機構（磁界形成手段）である筒状磁石４３は筒状の永久磁石となっている。該筒状磁石４３は、前記筒状電極３７の外表面の上下端近傍に配置される。上下の筒状磁石４３，４３は、前記処理室１５の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石４３，４３の磁極の向きが逆向きになる様設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、前記筒状電極３７の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成する様になっている。  Further, thecylindrical magnet 43 which is a cylindrical magnetic field forming mechanism (magnetic field forming means) formed in a cylindrical shape, for example, is a cylindrical permanent magnet. Thecylindrical magnet 43 is disposed near the upper and lower ends of the outer surface of thecylindrical electrode 37. The upper and lowercylindrical magnets 43, 43 have magnetic poles at both ends (inner peripheral end and outer peripheral end) along the radial direction of theprocessing chamber 15, and the magnetic poles of the upper and lowercylindrical magnets 43, 43 are reversed. It is set to be. Therefore, the magnetic poles in the inner peripheral portion are different from each other, and thereby magnetic lines of force are formed in the cylindrical axial direction along the inner peripheral surface of thecylindrical electrode 37.

前記処理室１５の底側中央には、基板であるウェーハ４４を保持する為の基板保持具（基板保持手段）として前記サセプタ１８が配置されている。該サセプタ１８は、例えば窒化アルミニウムやセラミックス、又は石英等の非金属材料で形成され、内部に加熱機構（加熱手段）としてのヒータ（図示せず）が一体的に埋込まれており、ウェーハ４４を加熱できる様になっている。ヒータは、電力が印加されてウェーハ４４を７００℃程度に迄加熱できる様になっている。  In the center of the bottom side of theprocessing chamber 15, thesusceptor 18 is arranged as a substrate holder (substrate holding means) for holding a wafer 44 as a substrate. Thesusceptor 18 is formed of, for example, a non-metallic material such as aluminum nitride, ceramics, or quartz, and a heater (not shown) as a heating mechanism (heating means) is integrally embedded in the wafer 44. Can be heated. The heater is adapted to heat the wafer 44 to about 700 ° C. by applying electric power.

又、前記サセプタ１８の内部には、更にインピーダンスを変化させる為の電極である第２の電極（図示せず）も装備されており、該第２の電極がインピーダンス可変機構４５を介して接地されている。該インピーダンス可変機構４５は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及び前記サセプタ１８を介してウェーハ４４の電位を制御できる様になっている。  Thesusceptor 18 is also equipped with a second electrode (not shown) that is an electrode for changing impedance, and the second electrode is grounded via animpedance variable mechanism 45. ing. Thevariable impedance mechanism 45 is composed of a coil and a variable capacitor, and the potential of the wafer 44 can be controlled via the electrode and thesusceptor 18 by controlling the number of coil patterns and the capacitance value of the variable capacitor. ing.

ウェーハ４４をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理する為の処理炉４６は、少なくとも前記処理室１５、前記処理容器１２、前記サセプタ１８、前記筒状電極３７、前記筒状磁石４３、前記シャワーヘッド１９、及び前記ガス排気口３２から構成されており、前記処理室１５でウェーハ４４をプラズマ処理することが可能となっている。  Theprocessing furnace 46 for processing the wafer 44 by magnetron discharge with a magnetron type plasma source includes at least theprocessing chamber 15, theprocessing container 12, thesusceptor 18, thecylindrical electrode 37, thecylindrical magnet 43, and the shower. Thehead 19 and thegas exhaust port 32 are configured, and the wafer 44 can be subjected to plasma processing in theprocessing chamber 15.

前記筒状電極３７及び前記筒状磁石４３の周囲には、前記筒状電極３７及び前記筒状磁石４３で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさない様に、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽ケース４７が設けられている。  Around thecylindrical electrode 37 and thecylindrical magnet 43, the electric field and magnetic field formed by thecylindrical electrode 37 and thecylindrical magnet 43 do not adversely affect the external environment and other processing furnaces. Further, a shieldingcase 47 that effectively shields an electric field and a magnetic field is provided.

前記サセプタ１８は前記下側容器１４と絶縁され、前記サセプタ１８を昇降させるサセプタ昇降機構（昇降手段）４８が設けられている。又前記サセプタ１８には貫通孔４９が設けられ、前記下側容器１４底面にはウェーハ４４を突上げる為のウェーハ突上げピン５１が少なくとも３箇所に設けられている。前記サセプタ昇降機構４８により前記サセプタ１８が降下させられた時には前記ウェーハ突上げピン５１が前記サセプタ１８と非接触な状態で前記貫通孔４９を突抜ける様な位置関係となる様、前記貫通孔４９及び前記ウェーハ突上げピン５１が配置される。  Thesusceptor 18 is insulated from thelower container 14 and is provided with a susceptor elevating mechanism (elevating means) 48 for elevating thesusceptor 18. Thesusceptor 18 is provided with throughholes 49, and on the bottom surface of thelower container 14, wafer push-uppins 51 for pushing up the wafer 44 are provided in at least three places. When thesusceptor 18 is lowered by thesusceptor elevating mechanism 48, the throughhole 49 has a positional relationship such that the wafer push-uppin 51 protrudes through the throughhole 49 without being in contact with thesusceptor 18. The wafer push-uppins 51 are disposed.

前記下側容器１４の側壁には仕切弁となるゲートバルブ５２が設けられ、開いている時には搬送機構（搬送手段）（図示せず）により前記処理室１５に対してウェーハ４４を搬入、又は搬出することができ、閉まっている時には前記処理室１５を気密に閉じることができる。  Agate valve 52 serving as a gate valve is provided on the side wall of thelower container 14. When thegate valve 52 is open, a wafer 44 is carried into or out of theprocessing chamber 15 by a transfer mechanism (transfer means) (not shown). Theprocess chamber 15 can be hermetically closed when closed.

又、制御部（制御手段）としてのコントローラ５３は信号線Ａを通じて前記ＡＰＣ３４、前記バルブ３５、前記真空ポンプ３６を、信号線Ｂを通じて前記サセプタ昇降機構４８を、信号線Ｃを通じて前記ゲートバルブ５２を、信号線Ｄを通じて前記整合器３９、前記高周波電源４１を、信号線Ｅを通じて前記マスフローコントローラ２９、前記バルブ２８を、更に図示しない信号線を通じて前記サセプタ１８に埋込まれたヒータや前記インピーダンス可変機構４５を、信号線Ｆを通じて前記ランプ加熱ユニット１７をそれぞれ制御する様構成されている。  Thecontroller 53 as a control unit (control means) includes theAPC 34, thevalve 35, and thevacuum pump 36 through the signal line A, thesusceptor lifting mechanism 48 through the signal line B, and thegate valve 52 through the signal line C. Thematching unit 39 and the highfrequency power source 41 through the signal line D, themass flow controller 29 and thevalve 28 through the signal line E, and the heater and the impedance variable mechanism embedded in thesusceptor 18 through the signal line (not shown). 45 is configured to control thelamp heating unit 17 through the signal line F, respectively.

次に上記の様な構成の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウェーハ４４表面に対し、又はウェーハ４４上に形成された下地膜の表面に対し所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。尚、以下の説明に於いて、ＭＭＴ装置１１を構成する各部の動作は前記コントローラ５３により制御される。  Next, using the processing furnace having the above-described configuration, a predetermined plasma process is performed on the surface of the wafer 44 or the surface of the base film formed on the wafer 44 as one step of the semiconductor device manufacturing process. A method will be described. In the following description, the operation of each part constituting theMMT apparatus 11 is controlled by thecontroller 53.

ウェーハ４４は前記処理室１５の外部から搬送機構（図示せず）によって前記処理室１５に搬入され、前記サセプタ１８上に搬送される。この搬送動作の詳細は次の通りである。  The wafer 44 is transferred from the outside of theprocessing chamber 15 into theprocessing chamber 15 by a transfer mechanism (not shown) and transferred onto thesusceptor 18. The details of this transport operation are as follows.

前記サセプタ１８が基板搬送位置迄降下し、前記ウェーハ突上げピン５１の先端が前記貫通孔４９を貫通する。この時前記サセプタ１８表面よりも所定の高さ分だけ前記突上げピン５１が突出された状態となる。次に、前記ゲートバルブ５２が開かれ搬送機構（図示せず）によってウェーハ４４を前記ウェーハ突上げピン５１の先端に載置する。  Thesusceptor 18 is lowered to the substrate transfer position, and the tip of the wafer push-uppin 51 passes through the throughhole 49. At this time, the push-uppin 51 is projected by a predetermined height from the surface of thesusceptor 18. Next, thegate valve 52 is opened, and the wafer 44 is placed on the tip of the wafer push-uppin 51 by a transfer mechanism (not shown).

前記搬送機構が前記処理室１５外へ退避すると、前記ゲートバルブ５２が閉じられる。前記サセプタ１８が前記サセプタ昇降機構４８により上昇すると、前記サセプタ１８上面にウェーハ４４を載置することができ、更にウェーハ４４を処理する位置迄上昇させる。  When the transfer mechanism is retracted out of theprocessing chamber 15, thegate valve 52 is closed. When thesusceptor 18 is raised by thesusceptor elevating mechanism 48, the wafer 44 can be placed on the upper surface of thesusceptor 18, and the wafer 44 is further raised to a processing position.

前記サセプタ１８に埋込まれたヒータは予め加熱されており、搬入されたウェーハ４４を１５０℃〜７００℃の範囲の内、所定のウェーハ処理温度に加熱する。  The heater embedded in thesusceptor 18 is preheated, and heats the loaded wafer 44 to a predetermined wafer processing temperature within a range of 150 ° C to 700 ° C.

前記真空ポンプ３６、及び前記ＡＰＣ３４を用いて前記処理室１５の圧力を１Ｐａ〜２００Ｐａの範囲の内、所定の圧力に維持する。  Using thevacuum pump 36 and theAPC 34, the pressure of theprocessing chamber 15 is maintained at a predetermined pressure within a range of 1 Pa to 200 Pa.

ウェーハ４４の温度が処理温度に達し、安定化したら、前記ガス導入口２２から前記遮蔽プレート２５の前記ガス吹出口２６を介して、窒素含有ガスをウェーハ４４の上面（処理面）に向けて導入する。この時のガス流量は所定の流量（例えば１００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ）とする。  When the temperature of the wafer 44 reaches the processing temperature and stabilizes, a nitrogen-containing gas is introduced from thegas inlet 22 toward the upper surface (processing surface) of the wafer 44 through thegas outlet 26 of the shieldingplate 25. To do. The gas flow rate at this time is a predetermined flow rate (for example, 100 sccm to 500 sccm).

同時に前記筒状電極３７に前記高周波電源４１から前記整合器３９を介して高周波電力を印加する。印加する電力は、１００Ｗ〜１０００Ｗの範囲の内、所定の出力値を投入する。この時前記インピーダンス可変機構４５は予め所望のインピーダンス値となる様に制御しておく。  At the same time, high frequency power is applied to thecylindrical electrode 37 from the highfrequency power supply 41 via thematching unit 39. The power to be applied is a predetermined output value within the range of 100W to 1000W. At this time, theimpedance variable mechanism 45 is controlled in advance so as to have a desired impedance value.

前記筒状磁石４３，４３の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウェーハ４４の上方空間に電荷をトラップして前記プラズマ生成領域３８に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、前記サセプタ１８上のウェーハ４４の表面にプラズマ処理が施される。  A magnetron discharge is generated under the influence of the magnetic field of thecylindrical magnets 43, 43, and charges are trapped in the upper space of the wafer 44 to generate high-density plasma in theplasma generation region 38. Then, the surface of the wafer 44 on thesusceptor 18 is subjected to plasma processing by the generated high density plasma.

プラズマ処理が終わると、前記筒状電極３７への電力供給を停止し、窒素含有ガスを前記処理室１５から排気する。排気した後、ウェーハ４４は、搬送機構（図示せず）を用いて、基板搬入と逆の手順で前記処理室１５外へ搬送される。  When the plasma processing is finished, the power supply to thecylindrical electrode 37 is stopped, and the nitrogen-containing gas is exhausted from theprocessing chamber 15. After evacuation, the wafer 44 is transferred out of theprocessing chamber 15 by a transfer mechanism (not shown) in the reverse order of substrate loading.

次に、図２、図３により前記ランプ加熱ユニット１７について説明する。尚、図２では、ハロゲンランプ１の垂直端部６の支持部について、支持構造を明確にする為、便宜的に位置と向きとを変更して示している。  Next, thelamp heating unit 17 will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the position and orientation of the support portion of thevertical end portion 6 of thehalogen lamp 1 are changed for convenience in order to clarify the support structure.

アルミ製の反射ブロック５５の下面には多重同心円上に複数のランプ収納溝５６が刻設され、該ランプ収納溝５６の内面は鏡面仕上げされ、前記反射ブロック５５は輻射熱の反射板となっている。鏡面仕上げは、金メッキ、或は蒸着される等される。  A plurality oflamp storage grooves 56 are engraved on the lower surface of thealuminum reflection block 55 on multiple concentric circles, the inner surface of thelamp storage groove 56 is mirror-finished, and thereflection block 55 is a radiant heat reflection plate. . The mirror finish is gold-plated or vapor-deposited.

又、前記反射ブロック５５の中間部、前記ランプ収納溝５６の上側には、空冷空間５７が形成され、該空冷空間５７の上側には冷却管５８が埋設され、該冷却管５８は前記反射ブロック５５の内部に冷却路を形成する。  Further, anair cooling space 57 is formed at an intermediate portion of thereflection block 55 and above thelamp housing groove 56, and acooling pipe 58 is buried above theair cooling space 57, and the coolingpipe 58 is formed in the reflection block. A cooling path is formed inside 55.

前記ランプ収納溝５６にはハロゲンランプ１（図４参照）の加熱部２が収納され、又前記ハロゲンランプ１の前記垂直端部６は前記反射ブロック５５を貫通して上方に突出している。前記垂直端部６は断面が長円形の端部カバー５９によって覆われている。該端部カバー５９は、金属製、例えばアルミ製であり、少なくとも内面が鏡面仕上げされている。鏡面仕上げの方法としては、前記ランプ収納溝５６と同様金の反射層を形成する等である。或は、ステンレス鋼板製とし、内面を鏡面研磨としてもよい。前記端部カバー５９と前記垂直端部６との間隙、少なくとも間隙の上端部分は絶縁材６０により、封止する。該絶縁材６０により間隙を封止することで、間隙からの輻射熱の放射を防止できる。  Thelamp housing groove 56 houses theheating unit 2 of the halogen lamp 1 (see FIG. 4), and thevertical end 6 of thehalogen lamp 1 passes through thereflection block 55 and protrudes upward. Thevertical end 6 is covered with anend cover 59 having an oval cross section. Theend cover 59 is made of metal, for example, aluminum, and at least the inner surface is mirror-finished. As a mirror finishing method, a gold reflective layer is formed in the same manner as thelamp housing groove 56. Alternatively, it may be made of a stainless steel plate and the inner surface may be mirror polished. The gap between theend cover 59 and thevertical end 6, at least the upper end portion of the gap, is sealed with an insulatingmaterial 60. By sealing the gap with the insulatingmaterial 60, radiation of radiant heat from the gap can be prevented.

前記反射ブロック５５の上面には、スペーサ６１を介してランプ固定板６２が設けられており、該ランプ固定板６２にＬ字形のランプ支持部材６３が固定され、該ランプ支持部材６３を介して前記垂直端部６が前記ランプ固定板６２に固定される様になっている。又、該ランプ固定板６２には前記ハロゲンランプ１へ電力を供給する為の端子板（図示せず）等が取付けられている。  Alamp fixing plate 62 is provided on the upper surface of thereflection block 55 via aspacer 61, and an L-shapedlamp support member 63 is fixed to thelamp fixing plate 62. Thevertical end 6 is fixed to thelamp fixing plate 62. A terminal plate (not shown) for supplying electric power to thehalogen lamp 1 is attached to thelamp fixing plate 62.

前記空冷空間５７には、冷却空気吐出ノズル６４が設けられ、図示しない冷却空気供給源から供給された冷却空気が前記空冷空間５７に吐出、流動することで、前記反射ブロック５５が空冷される。更に、前記冷却管５８に冷却水等の冷媒が流動されることで、前記反射ブロック５５が水冷（液冷）される。従って、該反射ブロック５５は、空冷、水冷により昇温が抑制され、特に前記ランプ固定板６２の温度が低下し、該ランプ固定板６２に設けられる端子板等の部材の焼損が防止でき、寿命が延長される。  Theair cooling space 57 is provided with a cooling air discharge nozzle 64, and cooling air supplied from a cooling air supply source (not shown) is discharged and flows into theair cooling space 57, whereby thereflection block 55 is air cooled. Further, a coolant such as cooling water flows through the coolingpipe 58, whereby thereflection block 55 is cooled with water (liquid cooling). Therefore, the temperature rise of thereflection block 55 is suppressed by air cooling and water cooling, and particularly the temperature of thelamp fixing plate 62 is lowered, and it is possible to prevent the members such as the terminal plate provided on thelamp fixing plate 62 from being burned out. Is extended.

尚、図中、６５は前記ランプ加熱ユニット１７全体を覆う加熱ユニットカバーである。  In the figure,reference numeral 65 denotes a heating unit cover that covers the entirelamp heating unit 17.

絶縁端子部７を介して前記ハロゲンランプ１に電力を供給し、該ハロゲンランプ１を発熱させると、該ハロゲンランプ１からは例えば２７００Ｋの赤外線が輻射され、対向するウェーハ４４を加熱する。  When electric power is supplied to thehalogen lamp 1 through the insulatingterminal portion 7 to cause thehalogen lamp 1 to generate heat, 2700 K of infrared rays, for example, are radiated from thehalogen lamp 1 and the opposing wafer 44 is heated.

前記加熱部２のウェーハ４４に対向する面から輻射される赤外線は、前記ランプ収納溝５６の開口部から直接、ウェーハ４４を加熱し、又前記ランプ収納溝５６の残りの面から輻射される赤外線は反射面で反射され、ウェーハ４４を加熱する。  Infrared radiation radiated from the surface of theheating unit 2 facing the wafer 44 directly heats the wafer 44 from the opening of thelamp housing groove 56 and radiates from the remaining surface of thelamp housing groove 56. Is reflected by the reflecting surface and heats the wafer 44.

又、前記加熱部２から輻射される一部は、前記垂直端部６に向うが前記端部カバー５９の内面により反射され、又該端部カバー５９と前記垂直端部６との間に充填された前記絶縁材６０により遮断される。従って、赤外線が前記垂直端部６を介して周囲に放射されることはなく、該垂直端部６の周囲が加熱されることが防止される。  A part of the radiation emitted from theheating unit 2 is reflected by the inner surface of theend cover 59 toward thevertical end 6 and is filled between theend cover 59 and thevertical end 6. The insulatingmaterial 60 is cut off. Therefore, infrared rays are not radiated to the surroundings through thevertical end 6 and the surroundings of thevertical end 6 are prevented from being heated.

従って、該垂直端部６の支持部、或は貫通箇所の加熱が防止され、焼損が防止され、寿命が延びると共に耐熱構造が簡略化される。  Therefore, heating of the support portion of thevertical end portion 6 or the through portion is prevented, burnout is prevented, the life is extended, and the heat resistant structure is simplified.

（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。(Appendix)
The present invention includes the following embodiments.

（付記１）基板加熱手段としてランプ加熱ユニットを具備する半導体製造装置に於いて、前記ランプ加熱ユニットのランプが基板に対向する加熱部と該加熱部に連続する端部を具備し、該端部は該端部からの輻射熱を反射する端部カバーで覆われたことを特徴とする半導体製造装置。  (Supplementary Note 1) In a semiconductor manufacturing apparatus including a lamp heating unit as a substrate heating means, the lamp of the lamp heating unit includes a heating portion facing the substrate and an end continuous to the heating portion, and the end Is covered with an end cover that reflects radiant heat from the end.

（付記２）前記端部と前記端部カバー間の間隙は、絶縁材によって封止され、該絶縁材は熱輻射を遮断する付記１の半導体製造装置。  (Supplementary note 2) The semiconductor manufacturing apparatus according tosupplementary note 1, wherein a gap between the end portion and the end portion cover is sealed with an insulating material, and the insulating material blocks heat radiation.

（付記３）前記ランプ加熱ユニットは、ハロゲンランプの輻射熱を基板に向け反射する反射板を有し、該反射板には空冷空間が形成され、前記反射板が前記空冷空間に供給される空気により冷却される付記１の半導体製造装置。  (Additional remark 3) The said lamp heating unit has a reflecting plate which reflects the radiant heat of a halogen lamp toward a board | substrate, an air cooling space is formed in this reflecting plate, and the said reflecting plate is by the air supplied to the said air cooling space The semiconductor manufacturing apparatus ofSupplementary note 1 to be cooled.

（付記４）前記ランプ加熱ユニットは、ハロゲンランプの輻射熱を基板に向け反射する反射板を有し、該反射板には冷却路が形成され、該冷却路に冷媒が流動されることで前記反射板が液冷される付記１の半導体製造装置。  (Additional remark 4) The said lamp heating unit has a reflecting plate which reflects the radiant heat of a halogen lamp toward a board | substrate, a cooling path is formed in this reflecting plate, and a said refrigerant | coolant flows into this cooling path, and the said reflection The semiconductor manufacturing apparatus according toappendix 1, wherein the plate is liquid-cooled.

本発明が実施される半導体製造装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the semiconductor manufacturing apparatus with which this invention is implemented.該半導体製造装置に於けるランプ加熱ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the lamp heating unit in this semiconductor manufacturing apparatus.図２のＡ−Ａ矢視図である。It is an AA arrow line view of FIG.ハロゲンランプの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a halogen lamp.

符号の説明Explanation of symbols

１ ハロゲンランプ
２ 加熱部
４ 発熱線
６ 垂直端部
７ 絶縁端子部
１７ ランプ加熱ユニット
１８ サセプタ
３７ 筒状電極
３８ プラズマ生成領域
４３ 筒状磁石
５５ 反射ブロック
５６ ランプ収納溝
５７ 空冷空間
５８ 冷却管
５９ 端部カバー
６０ 絶縁材
６４ 冷却空気吐出ノズルDESCRIPTION OFSYMBOLS 1Halogen lamp 2 Heating part 4Heating wire 6Vertical end part 7 Insulatedterminal part 17Lamp heating unit 18Susceptor 37Cylindrical electrode 38Plasma generation area 43Cylindrical magnet 55Reflection block 56Lamp storage groove 57Air cooling space 58Cooling pipe 59End Cover 60 Insulating material 64 Cooling air discharge nozzle

Claims (3)

Translated fromJapanese

基板保持具を有する処理室と、前記基板保持具と対峙し、前記処理室の天井面に配された窓を介して設けられるランプ加熱ユニットとを有し、該ランプ加熱ユニットのランプが基板に対向する加熱部と該加熱部に連続する端部を具備し、該端部は該端部からの輻射熱を反射する端部カバーで覆われ、前記端部と前記端部カバー間の間隙は絶縁材によって封止される基板処理装置。  A processing chamber having a substrate holder; and a lamp heating unit facing the substrate holder and provided through a window disposed on a ceiling surface of the processing chamber, the lamp of the lamp heating unit being attached to the substrate It has an opposite heating part and an end continuous to the heating part, and the end is covered with an end cover that reflects radiant heat from the end, and the gap between the end and the end cover is insulated. A substrate processing apparatus sealed with a material. 前記ランプ加熱ユニットは、前記処理室側にランプ収納溝が設けられた反射ブロックを有し、前記加熱部は前記ランプ収納溝に配され、前記端部は前記反射ブロックを貫通して該反射ブロックの上方に突出される請求項１の基板処理装置。The lamp heating unit has areflection block the lamp receiving groove on the processing chamber side is provided, wherein the heating portion is disposed in the lamp housing groove, the said end portion through saidreflector blockreflecting block The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus projects upward. 基板保持具を有する処理室に基板が搬送される工程と、前記基板保持具と対峙し、前記処理室の天井面に配された窓を介して設けられるランプ加熱ユニットであって、該ランプ加熱ユニットのランプが基板に対向する加熱部と該加熱部に連続する端部を具備し、該端部は該端部からの輻射熱を反射する端部カバーで覆われ、前記端部と前記端部カバー間の間隙が絶縁材によって封止される前記ランプ加熱ユニットによって基板が加熱される工程とを有する半導体デバイスの製造方法。  A step of transporting a substrate to a processing chamber having a substrate holder; and a lamp heating unit that is provided through a window disposed on a ceiling surface of the processing chamber so as to face the substrate holder. The lamp of the unit includes a heating portion facing the substrate and an end continuous to the heating portion, and the end is covered with an end cover that reflects radiant heat from the end, and the end and the end And a step of heating the substrate by the lamp heating unit in which a gap between the covers is sealed with an insulating material.

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