JP2009010018A - 縦型基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマを生成するための電極間のギャップを安定した放電間隔としながら処理室に配置するウエハの枚数の減少を防止できるようにする。
【解決手段】基板を処理する反応室１と、前記反応室１内に多段に配置されたリング状の支持板２１８と、前記支持板２１８にそれぞれ支持された複数の電極板２２０と、プラズマを生成するための電力を隣接する電極板２２０に印加して各電極板２２０及び各基板２００に支持された基板間にプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備えた縦型基板処理装置であって、前記各電極板２２０がそれぞれ前記基板２００と同材質の材料で構成されると共に、前記支持板が石英で構成され、前記各電極板２２０が前記各支持板２１８にそれぞれ固定される。
【選択図】 図３

Description

本発明は被処理基板をボートにチャージし、ボートを炉内に挿入して一括処理する縦型基板処理装置に関し、特に、被処理基板の表面にエッチング、成膜、表面改質などの処理にプラズマを利用できるようにした縦型基板処理装置に関する。

基板処理装置において、プラズマは、ガスのイオン化やラジカル反応を促進し、低温でのウエハの処理を可能とし、温度によるダメージを低減するために利用されている。

図８及び図９は従来のバッチ式の縦型基板処理装置における印加側電極とアース側電極との配置を示している。

図８に示す縦型基板処理装置ａにおいては、プラズマを生成するための印加側の電極ｂとアース側の電極ｃとが反応室ｄの外側に円周方向に沿って交互に設けられている。これらの印加側の電極ｂとアース側の電極ｃの一端部は、コモン電極となる帯状の電極ｅにそれぞれ接続されており、他端は、整合器を介して高周波電源（いずれも図示せず）に接続されている（特許文献１）。ウエハ（図示せず）はボート（図示せず）にチャージされ、ボートの挿入により、反応室ｄ内に多段に配置される。

また、図９に示す縦型基板処理装置ｆにおいては、電極ｇと電極ｈとが、反応室ｄ内に多段且つ交互に設けられ、奇数段の電極ｇと偶数段の電極ｈとがそれぞれ整合器ｉを介して高周波電源ｊに接続される（特許文献２）。ウエハｋは、奇数段の電極ｇと偶数段の電極ｈとの間に、それぞれ所定のギャップを隔てて配置される。

これらの縦型基板処理装置ａ，ｆにおいて、印加側の電極ｂ，ｇからアース側の電極ｃ，ｈに高周波電力を流してプラズマを生成しながら反応室ｄに処理ガスを供給すると、プラズマにより処理ガスがイオン、電子、ラジカルに変化し、ウエハｋの被処理面と反応する。
このため、反応室ｄの温度、圧力を所定温度、所定圧力に保持し、処理ガスとして成膜ガスを供給すると、ウエハの被処理面に成膜が形成される。
また、酸化ガスを供給すると、ウエハの被処理面に酸化膜が形成される。
特開２００６−３３２４９８号公報（特許文献１） 特開２００６−４９３６７号公報（特許文献２）

前記したように、プラズマは、低温でのウエハの処理を可能とするので、ダメージの少ない処理がなされる。
しかし、印加側の電極及びアース側の電極を反応室の外側に配置すると、これら電極からのウエハまでの距離が遠くなってプラズマが印加側の電極及びアース側の電極に近いウエハ外周部に集中してしまい、ウエハ中心部側にはプラズマが生成されにくくなってしまうので、処理の均一性が低下する。

また、安定したプラズマ放電のため印加側の電極及びアース側の電極とウエハとの間にある程度広いギャップを確保する必要があるが、ギャップの占める割合の増加によって反応室に収容するウエハの枚数が減少し、スループットが低下する。

さらに、各電極を保護するため、印加側の電極、アース側の電極を石英製のカバーで覆うと、石英からの酸素の放出による悪影響が懸念され、電極周りの見直しも必要となる。

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマを生成するための電極間のギャップを安定した放電間隔としながら処理室に配置するウエハの枚数の減少を抑制できるようにすることにある。

本発明は、前記目的を達成するため、基板を処理する反応室と、前記反応室内に多段に配置されたリング状の支持板と、前記支持板にそれぞれ支持された複数の電極板と、プラズマを生成するための電力を隣接する電極板に印加して各電極板及び各基板に支持された基板間にプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備えた縦型基板処理装置であって、前記各電極板がそれぞれ前記基板と同材質の材料で構成されると共に、前記支持板が石英で構成され、前記各電極板が前記各支持板にそれぞれ固定された縦型基板処理装置を提供する。

本発明によれば、処理室内に支持板が多段に支持されており、電極板を介してウエハが各支持板に支持されている。また、電極板は、ウエハと同じ材質の材料で構成されている。このためプラズマ生成装置によって隣接する電極板間及びウエハ間にプラズマを発生させることができ、ウエハ間のプラズマ密度を面内均一にすることができる。また、電極板をウエハと同じ材質の材料で形成すると、電極板の材質に起因する汚染が防止される。さらに、本発明では、プラズマ放電のための安定したギャップを確保しながらより多くのウエハを処理室に配置するため電極板を介して支持板にウエハを支持し、ウエハと電極板、電極板と支持板間のギャップをなくしているため、１バッチ当たりのウエハのスループットが向上する。

まず、図１及び図２を参照して基板処理装置の構成について説明し、次に、図３乃至図６を参照してボートの構成と支持板及び電極板の組み込みについて説明する。

本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されており、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。なお、図１は、斜透視図として示されており、図２は図１に示す処理装置を側面から見た透視図として示されている。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る基板処理装置１００は、シリコン等からなるウエハ（被処理基板）２００を収納したウエハキャリアとしてフープ（基板収容器。以下、ポッドという。）１１０が用いられる。
基板処理装置１００の筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能な開口部として正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置して位置合わせするように
構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１０５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１１内において、ロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。
ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間でポッド１１０を搬送するように構成される。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。
ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。

サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。
移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転乃至直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａ及びウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。

図１に模式的に示されているようにウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧性の筐体１１１の右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４の前方領域右端部との間に設置されている。これらのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ツイーザ（基板保持体）１２５ｃによりボート（基板保持具）２１７へのウエハ２００の装填（チャージ）及び脱装（ディスチャージ）が実施される。

移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。
待機部１２６の上方には反応炉２０２が設けられ、反応炉２０２の下部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成される。反応炉２０２には反応室（処理室ともいう）１が設けられる。
反応室壁２は、石英（石英ガラス等）、セラミックなど電気的に絶縁可能な誘電材料で
構成されている。
反応室１は誘電体からなる反応室壁２と前記シールキャップ１２９とで気密に区画されており、ヒータ１３が反応室壁２を取り囲むように設けられている。
なお、前記反応室１には排気管（図示せず）が連通しており、排気管の下流に減圧排気装置としての真空ポンプ（図示せず）が接続される。また、反応室１には、処理ガス（成膜原料ガス、酸化ガス、エッチングガス等）を導入するためのガス導入管が接続されている。

図１に模式的に示すように、前記筐体１１１の右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６の右端部との間にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置される。
ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのエレベータアーム１２８には前記シールキャップ１２９が水平に据え付けられる。
シールキャップ１２９はボート２１７を垂直に支持し、反応炉２０２の下部を開閉する蓋体として構成されている。
前記ボート２１７には後述するように複数本の保持部材２１７ｃ，２１７ｄが設けられる。
シールキャップ１２９は、前記ボートエレベータ１１５のエレベータアーム１２８に支持されている。
ボートエレベータ１１５により、エレベータアーム１２８が上昇し、シールキャップ１２９が反応炉２０２の反応室１を閉鎖すると、ボート２１７が反応室１に挿入、すなわち、搬入される。
ボートエレベータ１１５によりエレベータアーム１２８が下降すると、反応室１からボート２１７が反応室１から搬出される。

図１に模式的に示すように、移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう、供給フアン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウエハ２００（被処理基板）の円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてノッチ合わせ装置が設置される。

クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置及びウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるかもしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって移載室１２４内に吹き出される。

次に、本実施形態に係る処理装置の動作について説明する。
図１及び図２に示すように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接、ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐ
ｍ以下と、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。

載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。
ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ２００はポッド１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置にてウエハ２００を整合した後、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填（チャージング）される。ウエハ移載装置１２５ａはボート２１７にウエハ２００を受け渡した後は、ポッド１１０に戻って次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた反応炉２０２の下部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ１２９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、反応炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。

ローディング後は、反応炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウエハ２００の整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体１１１の外部へ払い出される。

次に、図３及び図４を参照して前記ボート２１７の構成とボート２１７に組み込まれた電極ユニットの構成を説明する。参照する図面において、図３は電極ユニットを組み込んだボート２１７の断面図、図４は図３のＩ−Ｉ線矢視図である。なお、図３では理解を容易にするため、ウエハとボートの底板を一点鎖線で示している。

図示されるように、ボート２１７は、円板状の天板２１７ａ及び底板２１７ｂと、これら天板２１７ａと底板２１７ｂとを同心且つ並行に連結する複数のロッド状の保持部材２１７ｃ，２１７ｄとを備えて構成される。
ボート２１７のツイーザ側を手前、その反対側を奥とすると、保持部材２１７ｃは、ボート２１７の手前側と奥側の略中間に設けられ、保持部材２１７ｄはそれよりもさらに奥側に設けられる。これらの保持部材２１７ｃ，２１７ｄにはそれぞれ支持板２１８を支持させるためのスロット２１９ａ，２１９ｂが設けられる。
各スロット２１９ａ，２１９ｂは、それぞれ高さ方向に所定間隔を隔てて多段に設けられている。
保持部材２１７ｃのスロット２１９ａは、支持板２１８を手前側から奥側に直線的に案内するためそれぞれ直線的に形成されており、保持部材２１７ｄのスロット２１９ｂは、ボート２１７の軸芯を中心とした同心円上に沿って形成されている。
保持部材２１７ｃのスロット２１９ａはボート２１７の半径方向内側と支持板２１８の挿入方向に向かって開口しており、保持部材２１７ｄのスロット２１９ｂは、ボート２１７の半径方向内側及び円周方向に向かって開口している。

図４に示すように、複数の支持板２１８はＣ型リング状に形成されている。
各支持板２１８には、切欠２１８ａの内幅と略同巾の凹部２１８ｂが切欠２１８ａ側と反対側の内周部に形成されている。
切欠２１８ａ及び凹部２１８ｂは、前記ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによりウエハ２００を移載する際に、ツイーザ１２５ｃの上下動を許容する逃げ部（逃がし）として用いられる。
また、支持板２１８の両側部には直線状の被ガイド面２１８ｃが形成され、前記保持部材２１７ｃのスロット２１９によって直線的に案内される。

支持板２１８が各保持部材２１７ｃ，２１７ｄのスロット２１９ａ，２１９ｂに挿入されると、各支持板２１８の内周部により電極板２２０を支持させるため支持部が多段に形成される。
支持部は支持板２１８の切欠２１８ａ及び凹部２１８ｂを挟んで同一平面上に左右二箇所形成される。
片側一方にのみ電極板２２０を載置する場合は、図３及び図４に示すように、支持板２１８の載置側と反対側の支持板２１８の内周部に、予め、高さ調節用の突起２２５が設けられる。

各電極板２２０は、支持部、すなわち、支持板２１８の内周部に重合する半月状に形成されており、それぞれ通電及び位置決めのための端子部２２０ａが設けられる。
端子部２２０ａは、電極板２２０の外周部から半径方向外向きに突出している。
端子部２２０ａにはコモン電極としてのロッド状のフィーダ２２２を挿入するため端子孔２２１が設けられる。
また、天板２１７ａの外周部及び底板２１７ｂの外周部側には、それぞれ電極板２２０の端子孔２２１に前記フィーダ２２２を案内して挿入させるためのフィーダ挿入孔２２３が設けられる。

前記フィーダ２２２、前記電極板２２０及び前記ボート２１７は、それぞれ耐熱性が高く純度の高い導電材料、例えば、金属又はシリコンで形成され、前記支持板２１８は耐熱性及び純度の高い石英で形成される。
石英（石英ガラス）は、耐熱性が高く、基板処理の際の反応ガス（原料ガスなどの基板処理ガス）や反応後の反応副生成物と非反応な材料であり、また、反応副生成物が付着し難い材料である。このため、支持板２１８が石英で形成されると、反応副生成物の剥離、落下に起因した汚染を抑制することができる。

また、前記フィーダ２２２、前記電極板２２０及び前記ボート２１７がシリコンで形成されると、熱膨張係数が同じになり熱膨張率差に起因する応力が緩和されるので、熱応力による変形や損傷が防止される。
また、前記フィーダ２２２、前記電極板２２０及び前記ボート２１７がウエハ２００と同じシリコンで形成されると、シリコンからなるウエハ２００に対する汚染源が結果的に減少する。

次に、電極板２２０及びフィーダ２２２からなる電極ユニットの組み付けについて説明する。
ボート２１７に支持板２１８及び電極板２２０を組み付ける際は、保持部材２１７ｃ，２１７ｄのスロット２１９ａ，２１９ｂにそれぞれ支持板２１８を挿入し、支持板２１８の内周部の一方に半円状の電極板２２０を載置する。
奇数段の支持板２１８と偶数段の支持板２１８には、電極板２２０が互い違いに載置する。

次に、各電極板２２０の端子部２２０ａに、管状のコマ部材（カラー）２２４を載せ、底板２１７ｂ側又は天板２１７ａ側のフィーダ挿入孔２２３から上方又は下方に挿入するフィーダ２２２をコマ部材２２４の孔と各支持板２１８の端子孔２２１とに通す。
なお、コマ部材２２４は、通電のため、導電性材料で構成されるが、好ましくは、シリコンで構成するとよい。

次に、フィーダ２２２の両端部のねじ部にそれぞれナット２２６を螺入し、締結する。
この場合、フィーダ２２２の一方に予めナット状の頭部を一体に設けておくと、工程数を減少させることができる。

このように、印加側の電極ユニットと、アース側の電極ユニットとを組み付けると、ボート２１７に支持板２１８が固定され、支持板２１８に各電極板２２０が固定される。
組み付け後は、上下のウエハ２００，２００間のギャップがコマ部材２２４の長さに調節される。コマ部材２２４の長さは、隣接する電極板２２０間及びウエハ２００間において、プラズマを安定的に発生させる放電ギャップに対応した長さに決められる。
なお、各コマ部材２２４を、石英、セラミック等の誘電材料からなるカバーで覆って電極板２２０との放電を防止するようにしてもよいし、さらに、端子部２２０ａ，２２０ｂを石英、セラミック等の誘電材料からなるカバーで覆うことによって放電を防止するようにしてもよい。

次に、プラズマ生成装置を電気的に接続する。
プラズマ発生装置（プラズマ発生回路）は、絶縁トランス２２８、整合器２２９及び発信器２３０を備えて構成される。

この実施の形態では、奇数段の支持板２１８，２１８同士を連結するフィーダ２２２と、偶数段の支持板２１８，２１８同士を電気的に接続するフィーダ２２２とを、フィーダ線によって絶縁トランス２２８に接続し、整合器２２９を介して絶縁トランス２２８を発信器２３０に接続する。

この後は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって電極板２２０と支持板２１８の突起２２５とにウエハ２００を載置する。
ウエハ２００は略全周において電極板２２０の内周部に支持されるのでウエハ２００のたわみが防止される。
このように、本実施の形態では、支持板２１８、電極板２２０及びフィーダ２２２が電気的に導通可能な材料で構成され、支持板２１８に電極板２２０が直に接触されるので、電極板２２０だけでなくウエハ２００の全面がプラズマ放電の際に電極として利用される。

また、ウエハ２００とその上方の電極板２２０との間のギャップは、直置きによって特許文献２のギャップよりも短くなるので、ボート２１７へのウエハ２００のチャージ枚数が増加し、スループットが向上する。

次に、図５乃至図７を参照して前記支持板２１８の内周部に左右一対の電極板２２０を載置し、ウエハ２００をプラズマ処理する場合の一例について説明する。
参照する図面において、図５は電極ユニットを組み込んだボートの断面図、図６は図５のＡ−Ａ線矢視図、図７は図６のＢ−Ｂ線矢視図である。
この実施の形態では、端子部２２０ａが異なる位置に設けられた奇数段の電極板２２０ｘと、偶数段の電極板２２０ｙが用いられる。
これらの電極板２２０ｘ，２２０ｙは平面的に見てそれぞれ半円状に形成され、突起部２２５は除去されている。
奇数段の電極板２２０の端子部２２０ａは、電極板２２０の外周部の略中央部に一箇所設けられ、偶数段の電極板２２０の端子部２２０ａは、電極板２２０の外周部の片側端部寄りに一箇所設けられる。
そして、天板２１７ａ及び底板２１７ｂには、これらの端子部２２０ａの孔にフィーダ２２２を挿通させるためのフィーダ挿入孔２２３が設けられる。

前記ボート２１７に前記支持板２１８と各電極板２２０ｘ，２２０ｙを組み付ける際は、まず、支持板２１８が、前記ボート２１７の保持部材２１７ｃ，２１７ｄの各スロット２１９ａ，２１９ｂに挿入され、次に、印加側の電極板２２０ｘとアース側の電極板２２０ｙが各支持板２１８に支持される。
印加側の電極板２２０ｘは、スロット２１９ａ，２１９ｂの奇数段に支持され、アース側の電極板２２０ｙは、スロット２１９ａ，２１９ｂの偶数段に支持される。
印加側の電極板２２０ｘ及びアース側の電極板２２０ｙは、切欠２１８ａ及び凹部２１８ｂを挟んで支持板２１８の左右二箇所に載置される。
印加側の電極板２２０ｘとアース側の電極板２２０ｙを載置した後は、各支持板２１８の各端子部２２０ａに管状のコマ部材２２４を載せる。
そして、コマ部材２２４を保持しながら天板２１７ａ又は底板２１７ｂのフィーダ挿入孔２２３から印加側のフィーダ２２２ａとアース側のフィーダ２２２ｂが挿入され、それぞれコマ部材２２４の孔と各支持板２１８の端子孔２２１とに挿通される。

印加側の電極板２２０ｘ及びアース側の電極板２２０ｙの端子孔２２１及びコマ部材２２４の孔にそれぞれ印加側のフィーダ２２２ａとアース側のフィーダ２２２ｂとが挿通されると、次に、各フィーダ２２２ａ，２２２ｂの両端部に刻設されているねじ部にそれぞれナット２２６が螺入される。
この場合、印加側のフィーダ２２２ａ，アース側のフィーダ２２２ｂの一端部に予めナット状の頭部を一体に設けておくと、工程数を削減することができる。また、天板２１７ａと底板２１７ｂとにナット２２６を収容する凹部を形成してもよい。

このように支持板２１８と電極板２２０ｘ，２２０ｙとがボート２１７に組み込まれ、支持板２１８がボート２１７に固定され、電極板２２０ｘ，２２０ｙが各支持板２１８に固定されると、ボート２１７と一体の部材として取り扱うことが可能になる。

また、図３及び図４で説明したボート２１７と比べて印加側の電極板２２０ｘ及びアース側の電極板２２０ｙの放電面積が倍増する。

次に、前記基板処理装置を用いたエッチング、成膜、改質等の基板処理の一例について説明する。
まず、ウエハ２００を電極板２２０（２２０ｘ，２２０ｙ）に支持し、ボート２１７のウエハ２００のチャージを実施する。
ウエハ２００のチャージを完了し、前記ボートエレベータ１１５の上昇によって前記シールキャップ１２９を上昇させると、シールキャップ１２９により反応室１が閉鎖され、ボート２１７が処理室１に装填される。
次に、真空ポンプにより反応室１内の雰囲気を排気する。
反応室１の圧力が基板処理に適した最適な圧力となった段階で、反応室１に連通するガス供給管（図示せず）から反応室１に基板処理ガスを供給する。
次に、発信器２３０から整合器２２９及び絶縁トランス２２８、フィーダ２２２（２２２ａ，２２２ｂ）を介して奇数段の電極板２２０（２２０ｘ）と偶数段の電極板２２０（２２０ｙ）とに、位相が１８０゜異なる交流電力（例えば、１３．５６ＭＨｚ）を供給する。
これにより、電極板２２０（２２０ｘ）と偶数段の電極板２２０（２２０ｙ）間、奇数
段のウエハ２００の上面と偶数段のウエハ２００の下面との間にプラズマが発生し、発生したプラズマにより処理ガスがプラズマ化される。
プラズマ化により、発生した処理ガスのイオンやラジカルは、各ウエハ２００の被処理面を処理する。
基板処理ガスがエッジングガスのときはウエハ２００の被処理面がエッジングされ、基板処理ガスが成膜ガスのときはウエハ２００の被処理面に成膜が形成される。
処理ガスが改質ガスのときはウエハ２００の被処理面が改質される。
いずれの場合でも処理ガスのプラズマ化によってガス中の反応成分の電子温度が高温になるのでダメージのない低い温度で処理される。
また、電極板２２０（２２０ｘ，２２０ｙ）がウエハ２００よりも大径であり、ウエハ２００それ自身が電極としてプラズマを発生させるので面内一様なプラズマ処理がなされる。
また、このように直置きとして高周波（１３．５６ＭＨｚ）の交流電力を供給すると、バイアス効果により安定した放電が可能となるので、プラズマの面内密度の均一化が達成される。
この結果、ウエハ２００直上の電極板（アノード側）２２０からウエハ２００直下の電極板（カソード側）２２０に向かってガスのイオンが積極的に働き（吸引）、成膜の際は面内均一な成膜が行われる。なお、ウエハ２００のチャージ数は、ウエハ２００の厚みによっても異なるが１００以上とされる。

一方、１バッチのウエハ２００の処理数が多数の場合は、低周波（４００ｋＨｚ）の交流の電力が供給される。これは、ウエハ２００の段数を多段として高周波数の電力を供給してもうまく各段に電力が投入されないことがあり、低周波を投入するとこのような問題が解消されるという試験の結果に基づく。つまり、高周波が交流、低周波を直流とすると、低周波数のほうが一定の電力を各段に供給しやすくなり、放電領域が広げられるイメージの現象が起きているものと考えられる。

なお、電極の保護のため、印加側の電極、アース側の電極を石英製のカバーで覆うと、石英からの酸素の放出による悪影響が懸念されるが、本発明の実施の形態で説明したように、石英製の支持板に電極板に支持する構成とすると、相互の接触面積が圧倒的に小さくなるので、放電スパッタによる石英からの脱酸素の影響も大幅に減少させることができる。

［実施形態の効果］
（１）支持板（支持リング）に電極板を支持し、ウエハを電極板に直置きすることよって、安定した放電ギャップが確保されるので、１バッチ当たりに処理できるウエハ（基板）の枚数を従来（特許文献１）よりも増加させることができ、スループットが向上する。また、バイアス効果によるプラズマ放電がなされるので、面内均一なプラズマ処理を行うことができる。
（２）ボート、電極板、フィーダを、シリコンで形成することによって、相互間の熱応力が緩和されるので、高温でのプラズマ処理が可能になる。
（３）また、ウエハの外周部側でのプラズマの集中を抑制でき、面内均一にプラズマを発生させることができるので、処理の均一性や信頼性が大幅に向上する。
（４）支持板及び電極板をボートと一体に取り扱うことができるので、取り扱いが容易なる。
（５）支持板（支持リング）に電極板を支持し、固定する構造とすると、電極板の形状を変えることもできるので、融通性が高い。
また、電極板の形状の単純化によりコストダウンを達成することができる。

以下、本発明に係る好ましい実施の態様を付記する。
＜実施の態様１＞
基板を処理する反応室と、前記反応室内に多段に配置されたリング状の支持板と、前記支持板にそれぞれ支持された複数の電極板と、プラズマを生成するための電力を隣接する電極板に印加して各電極板及び各ウエハに支持された基板間にプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備えた縦型基板処理装置であって、前記各電極板がそれぞれ前記基板と同材質の材料で構成されると共に、前記支持板が石英で構成され、前記各電極板が前記各支持板にそれぞれ固定された縦型基板処理装置。
＜実施の態様２＞
隣接する上下の電極板間及びウエハ間のギャップが、これら間に安定したプラズマを発生させるギャップに対応して決定された基板処理装置。
＜実施の態様３＞
前記支持板が前記反応室に収容されるボートに多段に支持され、ボートの反応室への挿入されることにより前記反応室内に多段に支持される基板処理装置。

本実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。 本実施の形態に係る基板処理装置を側面から見た透視図である。 本実施形態に係る基板処理装置の電極ユニットを組み込んだボートの断面図である。 図３のＩ−Ｉ線矢視図である。 本実施の形態に係る電極ユニットを組み込んだボートの断面図である。 図５のＡ−Ａ線矢視図である。 図６のＢ−Ｂ線矢視図である。 従来の縦型基板処理装置を示す解説図である。 従来の縦型基板処理装置を示す解説図である。

符号の説明

１ 反応室
２００ ウエハ
２１７ ボート
２１７ａ 天板
２１７ｂ 底板
２１７ｃ 保持部材
２１７ｄ 保持部材
２１８ 支持板
２１８ａ 切欠
２１８ｂ 凹部
２１８ｃ 被ガイド面
２１９ スロット
２１９ａ スロット
２１９ｂ スロット
２２０ 電極板
２２０ａ 端子部
２２０ｘ 電極板
２２０ｙ 電極板
２２１ 端子孔
２２２ フィーダ
２２２ａ フィーダ
２２２ｂ フィーダ
２２３ フィーダ挿入孔
２２４ コマ部材
２２５ 突起
２２８ 絶縁トランス
２２９ 整合器
２３０ 発信器

Claims (1)

1. 基板を処理する反応室と、
   前記反応室内に多段に配置されたリング状の支持板と、
   前記支持板にそれぞれ支持された複数の電極板と、
   プラズマを生成するための電力を隣接する電極板に印加して各電極板及び各基板に支持された基板間にプラズマを発生させるプラズマ発生装置とを備えた縦型基板処理装置であって、
   前記各電極板がそれぞれ前記基板と同材質の材料で構成されると共に、前記支持板が石英で構成され、
   前記各電極板が前記各支持板にそれぞれ固定された
   縦型基板処理装置。
   

Images