WO1997020340A1 - Method and device for treating semiconductor with treating gas while substrate is heated - Google Patents

Method and device for treating semiconductor with treating gas while substrate is heated Download PDF

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Tokyo Electron Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10P72/30—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for conveying, e.g. between different workstations
    • H10P72/34—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor processing method and apparatus using a processing gas while heating a substrate to be processed, such as chemical vapor deposition (CVD) and diffusion.
  • the semiconductor processing means various kinds of processing performed to manufacture a semiconductor device on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or an LCD substrate.
  • a deposition film such as a CVD or a diffusion film such as a thermal oxidation is used.
  • a processing gas is supplied while the substrate to be processed is heated, and a predetermined process is not performed.
  • a heating element such as a ceramic heater is built in a mounting table provided in a processing chamber. Also, to move the wafer up and down with respect to the mounting table, a plurality of lifter pins are built in the mounting table. Also, a shower head for supplying the processing gas is provided above the mounting table.
  • the hand delivered from the transfer arm to the lifter pin is It is mounted on the mounting table by the lowering of the pins.
  • the wafer is heated to a predetermined processing temperature by a heating element on the mounting table.
  • the processing gas is supplied while the processing chamber is evacuated, and a thin film is deposited and formed on the wafer.
  • a thin film is formed continuously from the outer peripheral edge of the wafer to the surface of the mounting table. Therefore, when the wafer is pushed up from the mounting table after the thin film is formed, the thin film is peeled off between the wafer W and the mounting table, and particles are generated.
  • Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 5-333553 discloses a CVD apparatus in which a plurality of pins are erected on a susceptor and a thin film is formed while a wafer is mounted on the pins.
  • the heating of the wafer is indirect, the processing efficiency is reduced and the use efficiency of the processing energy is reduced.
  • the present invention provides a semiconductor processing method and apparatus using a processing gas while heating a substrate to be processed, while suppressing a reduction in processing efficiency and a reduction in the use efficiency of processing energy while improving the processing of the substrate to be processed.
  • the purpose is to improve internal uniformity O
  • a semiconductor processing method comprising:
  • the substrate to be processed and the mounting surface may be in a non-contact state in which the back surface of the substrate to be processed and the mounting surface face each other via a first gap.
  • the processing target substrate is heated by exposing substantially the entire back surface of the processing target substrate to the radiation heat from the placement surface to heat the processing target substrate.
  • a semiconductor processing apparatus comprising: (a) a processing chamber for storing a substrate to be processed;
  • control means for controlling the heating member, the separation means and the gas supply means, and the control means is set to execute a semiconductor processing method according to the first aspect
  • the effect of the in-plane uniformity can be performed by mitigating the influence of the temperature distribution on the mounting table side with respect to the to-be-processed substrate. Further, for example, when performing a film forming process of polysilicon or the like, a thin film can be formed on the back surface side of the substrate to be processed.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Area view.
  • FIG. 2 is a plan view showing a wiring pattern of a heating resistance wire built in a mounting table of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a mounting table of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the tip of a lifter pin incorporated in the mounting table of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a silicon film on which a polysilicon film is formed by the method according to the embodiment of the present invention.
  • 6A to 6E are cross-sectional views showing a film forming method using the apparatus shown in FIG. 1 in the order of steps.
  • FIGS. 7A to 7E are cross-sectional views illustrating a film forming method using a semiconductor processing apparatus according to another embodiment of the present invention in the order of steps.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a main part of a semiconductor processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B are explanatory diagrams for explaining an experiment in which the thickness of a polysilicon film on the back surface of a wafer is measured.
  • the CVD apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is configured to process semiconductor wafers one by one.
  • This apparatus has a processing chamber 2 having an airtight structure for storing a substrate to be processed.
  • An exhaust pipe 23 provided with a vacuum pump 24 is connected to the bottom of the processing chamber 2.
  • the vacuum pump 24 is controlled by the control unit 10. Under the control of the control unit 10, the inside of the processing chamber 2 can be set to a predetermined vacuum atmosphere of, for example, about 10 Torr by the vacuum pump 24.
  • a columnar mounting table 3 having a built-in heating element is disposed at the center of the bottom of the processing chamber 2.
  • the upper surface of the mounting table 3 is a flat mounting surface 3a for mounting and heating the wafer W.
  • the mounting table 3 is configured as a ceramic heater in which a heating resistance wire 31 of a pattern as shown in FIG. 2 is built in a ceramic body.
  • the ceramic body is made of a solid layer of an insulating and opaque material, and the heating resistance wire 31 is embedded in the layer.
  • the heating resistance wire 31 is connected to a power source 32 provided outside the processing chamber 2.
  • the power supply 32 is controlled by the control unit 10. Under the control of the control unit 10, the mounting surface 3a can be heated to an arbitrary temperature by the heating resistance wire 31.
  • the mounting table 3 is provided with a first supporting means 4 having at least three vertical lifter pins 4 1, 4 2, 4 3 and at least three vertical lifter pins 5 1, 5 2, 5 3. And the second support means 5 included therein. As shown in FIG. 3, the first and second support means 4 and 5 are arranged at positions where the mounting surface 3a of the mounting table 3 is equally divided into six in the circumferential direction. It is arranged so that. W ⁇ C W can be placed on the top of the lifter pins 41, 42, 43 or lifter pins 51, 52, 53 with its back surface supported at three points.
  • the lifter pins 4 1, 4 2, 4 3 of the first supporting means 4 are driven synchronously by the corresponding cylinder 4 a, projecting from the mounting surface 3 a and the mounting surface 3 a. Vertically up and down to retract Downward movement is possible.
  • the lifter pins 51, 52, 53 of the second support means 5 are driven synchronously by the corresponding cylinder 5a, projecting from the mounting surface 3a, and moving downward from the mounting surface 3a. It is possible to move vertically up and down between the evacuation state.
  • the air cylinders 4 a and 5 a of the first and second support means 4 and 5 are controlled by the control unit 10.
  • both the plane defined by the tops of the lifter pins 41, 42, and 43 and the plane defined by the tops of the lifter pins 51, 52, and 53 are set on the mounting table.
  • 3 is set so as to always maintain a parallel state with the mounting surface 3a. That is, the wafer W is moved up and down by the first and second support means 4 and 5 while maintaining a state parallel to the mounting surface 3a.
  • the first and second support means 4 and 5 are set so that the positions of the tips when they protrude are different.
  • the first support means 4 supports the wafer W at a processing position for non-contact heating in the protruding state.
  • the second support means 5 supports the wafer W at a transfer position for transferring the wafer W to and from a transfer arm described later.
  • the processing position is located between the transfer position and the mounting surface 3a.
  • the transfer position is
  • 0 1110 is a position that has floated 4 mm to 5 mm.
  • the processing position of the wafer W: the back surface is 5 mm or less from the mounting surface 3 a, desirably. Or 0.5 mm to 2 mm. .
  • thermocouple 45 Inside the tip of 3 is a terminal for temperature measurement means such as thermocouple 45. Will be arranged. In a state where the heater W is mounted on the lifter pins 41, 42, and 43, the temperature of the heater W is monitored by the controller 10 via the thermocouple 45.
  • Gas supply means 6 is connected to the processing chamber 2 to supply the processing gas into the processing chamber 2.
  • the gas supply means 6 has a shear head 60 disposed above the processing chamber 2 so as to face the mounting table 3.
  • a number of gas injection holes 61 are opened on the lower surface of the shower head 60 parallel to the mounting surface 3a.
  • the gas injection holes 61 are disposed so as to directly face the entire surface of the wafer W.
  • the shower head 60 is provided with gas sources 64, such as mono-lan gas (SiH 4 ) and phosphine gas (PH 3 ), via gas supply pipes 62 and 63. 6 5 is connected.
  • gas sources 64 such as mono-lan gas (SiH 4 ) and phosphine gas (PH 3 )
  • the gas from the gas supply pipes 62 and 63 is ejected from different holes of the gas injection holes 61.
  • mass flow controllers 64a and 65a for adjusting the flow rate and valves 64b and 65b are provided, respectively.
  • the mass flow controllers 64 a and 65 a are controlled by the control unit 10.
  • a pair of loading and unloading-side door-lock rooms are provided adjacent to the processing room 2 (only the loading-side load-lock room 7 is shown in the figure).
  • the gate passage between them is opened and closed air-tightly by gate valves 21 and 22.
  • a transfer arm 71 for transferring the wafer W is provided in the load-side load lock chamber 7.
  • a transfer arm 73 (see Fig. 6E) is installed in the unloading side load lock room.
  • the transfer arm 71 loads the wafer W from the loading port chamber 7 into the processing chamber 2.
  • the wafer W is transferred from the transfer arm 71 to the second support means 5. That is, at this time, the lifter pins 51, 52, 53 of the second support means 5 are in a state of protruding from the mounting surface 3a.
  • the transfer arm 71 is retracted to the low lock chamber 7, and the gate valve 21 on the side of the mouth lock chamber 7 is closed to make the inside of the processing chamber 2 airtight. I do.
  • the second support means 5 is lowered, and the wafer W is mounted on the mounting surface 3 a of the mounting table 3 as shown in FIG. 6C.
  • the transfer of W from the low lock chamber 7 to the mounting surface 3a can be performed in about 15 seconds, for example.
  • the rear surface of the wafer W is in surface contact with the mounting surface 3 a on the mounting table 3, and the wafer W is substantially transferred by heat conduction from the heating resistance wire 31 through the mounting surface 3 a.
  • Heat up to the processing temperature for example, about 640.
  • the heating from room temperature to about 64 ° C. by the contact heating can be performed, for example, in about 60 seconds.
  • contact heating substantially increases the processing temperature.
  • the concept of heating is more than the processing temperature. C Includes heating to a lower temperature.
  • the wafer W and the mounting surface 3a are relatively separated in a parallel state. Specifically, the lifter pins 41, 42, 43 of the first support means 4 are protruded from the mounting surface 3a, and the wafer W is lifted from the mounting surface 3a to the processing position. At the processing position, the back surface of the wafer W and the mounting surface 3a are in a non-contact state in which they face each other via a gap of about 5.5 mm to 2 mm.
  • the back surface of the wafer W and the mounting surface 3a are maintained in a parallel state while the wafer W is being lifted by the first support means 4 and when the wafer W is placed at the processing position.
  • the lifter pins 41, 42, and 43 come into contact with the back surface of the wafer W at only three points, the wafer W is not lifted while the wafer W is being lifted and the wafer W is placed at the processing position.
  • the wafer W can be contactlessly heated. This makes it possible to substantially maintain the temperature of the wafer W at the processing temperature, for example, about 640.
  • the wafer during non-contact heating can be used without adjusting the temperature of the mounting surface 3a by changing the heating value of the heating resistance wire 3a.
  • the temperature of W can be practically maintained at the processing temperature.
  • the temperature measuring terminal 45 is disposed at the tip of the pins 44, 42, and 43 of the first support means 4. While monitoring the temperature of the wafer w through the control unit 10 by the control unit 10, feedback control of the heat generation amount of the heating resistance wire 3a can be performed.
  • a CVD film is formed while maintaining the temperature at the processing position at about 640 ° C. by non-contact heating by radiant heat from the mounting surface 3a. That is, SiH 4 gas and PH 3 gas are respectively introduced into the processing chamber 2 via the gas supply means 6 to form a silicon-polypropylene film on the wafer W.
  • S i H 4 gas and PH 3 gas supplies in each example 2 0 0 cc / / min ⁇ beauty 1 0 cc / min flow rate.
  • the introduction of the processing gas into the processing chamber 2 is started at the same time as the rear surface of the wafer W is separated from the mounting surface 3a, or at the same time when the wafer W is placed at the processing position. .
  • the CVD film formation on W performed while flowing the processing gas can be performed, for example, for about 120 seconds.
  • the introduction of the processing gas is performed while the inside of the processing chamber 2 is exhausted by the exhaust pump 24, and the inside of the processing chamber 2 is maintained at a pressure of, for example, about 10 Torr during the film formation.
  • the evacuation of the inside of the processing chamber 2 by the evacuation pump 24 can be started immediately after the transfer arm 71 is retracted and the gate valve 21 is closed as shown in FIG. 6B.
  • the supply of the processing gas is stopped, and an inert gas such as nitrogen gas is introduced into the processing chamber 2.
  • an inert gas such as nitrogen gas
  • the wafer W is supported at the processing position by the first support means 4.
  • This purging process using an inert gas can be performed in about 60 seconds.
  • the second support means 5 is raised, the wafer W on the first support means 4 is received by the second support means 5, and further raised to the transfer position.
  • the first support means 4 is retracted under the mounting surface 3a.
  • the transfer arm 73 transfers the wafer W from the processing chamber 2 to the unloading-side load lock chamber.
  • the step of heating the wafer W to the processing temperature after the wafer W is loaded into the processing chamber 2 is performed by contact heating in which the back surface of the wafer W is in surface contact with the mounting surface 3a. For this reason, W is heated by the heat conduction from the mounting surface 3a, and the temperature rises quickly to the processing temperature. If the wafer W is heated without being brought into contact with the mounting table 3, the heating speed will be slower.c According to the experiment, if the wafer W is heated to about 640, the wafer W It has been found that heating above 3a is about 30 seconds faster than heating at the processing position.
  • the wafer W is subjected to a film forming process at a processing position slightly floating above the mounting surface 3a.
  • the processing position is lower than the transfer position for transferring the wafer W between the second support means 5 and the transfer arm 71.
  • the wafer W at the processing position is heated in a non-contact state by width radiation from the mounting surface 3a. Therefore, the non-uniformity in the temperature of the mounting surface 3a due to the shape of the heating resistance wire 31 transferred to the wafer W at the time of the contact heating, is eliminated by the non-contact heating.
  • the in-plane temperature uniformity of the wafer is higher than in the case where a film is formed by contacting the mounting surface 3a with the surface of the wafer W. That is, high in-plane uniformity of the thickness of the formed film can be obtained.
  • the natural oxide film can be removed by generally cleaning with a hydrofluoric acid (HF) solution before the film formation. It can be.
  • HF hydrofluoric acid
  • the cleaning process using the hydrofluoric acid solution is performed in the next process, if the polysilicon film has a certain thickness, the polysilicon film on the back surface side of W is used. Is not damaged by the hydrofluoric acid solution. Therefore, it is protected with a polysilicon film by hydrofluoric acid solution. The natural oxide film can be removed.
  • the conventional contact heating type single wafer CVD apparatus when forming a port Li Shi Li Gong film, the inside of the S i 0 2 film backside of Po Li Shi Li co down film will be more torn hydrofluoric acid I will touch you. Since the SiO 2 film cannot withstand the hydrofluoric acid solution, the SiO 2 film is broken, and the hydrofluoric acid solution enters through the broken gap. The full Tsu acid wraparound to the surface side along between S i 0 2 film and S i, thereby S i 0 2 film is peeled off from the S i. As a result, there arises a problem that the SiO 2 film is peeled from the back surface to the top surface together with the polysilicon film.
  • the processing position of the wafer W is a position where the back surface of the wafer W is floated by a slight gap from the mounting surface 3a.
  • the thickness of this gap is less than 5 mm, preferably 0.5 m rr! ⁇ 2 mm. If the gap is smaller than the above range, a thin film may be formed from the outer periphery of the wafer W to the mounting surface 3a. Conversely, the gap is above If the temperature is larger than the range, the temperature difference between the contact heating and the non-contact heating increases, and not only does the temperature control of W become difficult, and the heat generated by the heat generating resistance wire 31 is wasted.
  • FIG. 7A to 7E are sectional views showing a film forming method using a semiconductor processing apparatus according to another embodiment of the present invention in the order of steps.
  • the apparatus according to the present embodiment does not have the second support means 5, but has a two-stage projecting state so that the first support means 4 supports the wafer W at the transfer position and the processing position. This is different from the device shown in FIG.
  • the two-stage projecting state of the first support means 4 can be obtained by controlling the air cylinder 4 a by the control member 10.
  • a ball screw mechanism can be used instead of the air cylinder 4a as the drive source of the first support means 4.
  • the film forming method of this embodiment is the same as the method shown in FIGS. 6A to 6E except that the first support means 4 also functions as the second support means 5. Therefore, this film forming method will be briefly described with reference to FIGS.
  • the wafer W is delivered from the transfer arm 71 to the first support means 4 at the transfer position.
  • the first support means 4 is lowered, and the wafer W is mounted on the mounting surface 3 a of the mounting table 3 as shown in FIG. 7C.
  • the wafer W is heated to the processing temperature by contact heating through the mounting surface 3a.
  • the first support means 4 is raised, and ⁇ C is lifted to the processing position. Then, at this position, as shown in FIG.
  • the processing gas is flown while the wafer W is heated in a non-contact manner by radiant heat from the mounting surface 3a to form a film.
  • an inert gas such as a nitriding gas is flown into the processing chamber 2 to replace the inside of the processing chamber 2.
  • an inert gas such as a nitriding gas is flown into the processing chamber 2 to replace the inside of the processing chamber 2.
  • the wafer W is held at the processing position.
  • the first support means 4 is further raised, and the wafer W is lifted to the transfer position. Then, as shown in FIG. 7E, it is received by the transfer arm 73 and is carried out of the processing chamber 2.
  • the same effects as those shown in FIGS. 6A to 6E can be obtained. Further, since the second support means 5 is omitted, the device structure is simplified.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a main part of a semiconductor processing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • This embodiment has a structure having a two-stage protruding state so that one supporting means 8 supports the wafer W at the transfer position and the processing position, as in the embodiment shown in FIGS. 7A to 7E.
  • the support means 8 has a ring 81 which is driven up and down by a lifting mechanism 82.
  • the ring 81 has, for example, three beams 83 extending so as to extend horizontally inside it, and a pin 84 standing vertically at its tip.
  • a groove 85 is formed on the mounting surface 3a of the mounting table 3 in correspondence with the beam 83.
  • the tip of the pin 84 can be retracted below the mounting surface 3a.
  • the state in which the tips of the pins 84 protrude from the mounting surface 3a has two stages. This corresponds to a state in which W is supported at the transfer position and the processing position.
  • the film on the back side of W was set for the case where the wafer W was floated from the mounting surface 3a and the case where W was placed on the mounting surface a.
  • the thickness of the silicon film was compared.
  • the inside of the processing chamber was maintained at a pressure of 100 Pa, and SiH 4 , PH 3, N 2 , and BN 2 gas were supplied at 400 cc / min, 32 cc Z minute, and 5 cc, respectively. It was introduced at a flow rate of 68 cc / min and 500 cc Z, and the W was heated to 640 ° C. Under these conditions, a 11-nm-thick polycrystalline silicon film was formed on the upper surface of the wafer.
  • the thickness of the polysilicon film was measured at the position A on the peripheral side on the back side of the wafer W and the position B at the center of the wafer W. .
  • the wafer shown in FIG. 9A was levitated, it was 78 nm at position A and 17 nm at position B.
  • the wafer shown in FIG. 9B was placed, it was 70 nm at position A and 6.8 nm at position B.
  • cleaning was performed with 5.5% hydrofluoric acid solution on the wafer W when the wafer shown in FIG. 9A was floated. As a result, the cleaning process could be performed without removing the polysilicon film.
  • the present invention is applicable to various CVD processes in which a film provided is formed by depositing a material provided by thermal decomposition of a processing gas on a substrate to be processed.
  • a CVD process Jikurorushira emission (S i H 2 C 1 2 ) and ammonia ⁇ (NH 3) and with a sheet re co N'nai stride film (S i 3 N 4 ) is a process for forming.
  • the present invention can also be applied to a diffusion process in which a material provided by thermal decomposition of a processing gas is diffused into a surface layer of a substrate to be processed, or a film is formed by a reaction between the diffusion material and the material of the surface layer. it can.
  • a material provided by thermal decomposition of a processing gas is diffused into a surface layer of a substrate to be processed, or a film is formed by a reaction between the diffusion material and the material of the surface layer.
  • oxygen is thermally diffused into the Si wafer to fill the entire surface of the Si wafer with Si0.
  • An oxidation treatment covered with a film is one example. Since the oxidation treatment is limited by the surface temperature of the wafer, the in-plane uniformity of the oxide film can be improved by increasing the in-plane temperature uniformity of the wafer.
  • the treatment is performed in the same steps as those shown in FIGS. 6A to 6E or 7A to 7E, except that oxygen gas or water vapor is supplied as a processing gas from the gas supply means 6. be able to.
  • the temperature of the oxidation treatment is usually set to 100 ° C. to 110 ° C. for dry oxidation, and is usually set to 9 ocrc to i ooo D c for wet oxidation. Is done.
  • the present invention provides an etching process for etching the entire resist layer on the substrate to be processed, and an annealing process for heating the substrate while flowing a nitrogen gas or a hydrogen gas. Can also be applied.

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Description

明 細 書 被処理基板を加熱しながら処理ガスを用いる 半導体処理方法及びその装置
[技術分野 ]
本発明は、 C V D (Chemi cal Vapor Depos i t ion ) 、 拡散 等の、 被処理基板を加熱しながら処理ガスを用いる半導体処 理方法とその装置に関する。 こ こで、 半導体処理とは、 半導 体ウェハや L C D基板等の被処理基板上に半導体デバイスを 製造するために実施される種々処理を意味する。
[背景の技術]
半導体ウェハや L C D基板等の被処理基板上に半導体デバ イ スを製造するため、 C V D等の堆積成膜や熱酸化等の拡散 成膜が利用される。 これらの半導体処理では、 被処理基板が 加熱された状態で処理ガスが供給され、 所定の処理が行われ な o
例えば、 半導体ゥ ハを一枚ずつ処理する従来の C V D装 置においては、 処理室内に配設された載置台内にセラ ミ ッ ク ヒータ等の発熱体が内蔵される。 また、 載置台に対してゥュ ハを上下に移動させるため、 複数のリ フ タ ピンが載匿台に内 蔵される。 また、 載置台の上方に処理ガスを供給するための シ ャ ワーへッ ドが配設される。
搬送アームから リ フタ ピンに受渡されたゥヱハは、 リ フタ ピンの下降により載置台上に載置される。 次に、 ゥュハが載 置台上で発熱体により所定の処理温度に加熱される。 この状 態で、 処理室を排気しながら処理ガスが供給され、 ゥヱハ上 に薄膜が堆積形成される。
しかしながら、 上述の従来の装置では、 載置台の載置面に は、 発熱体であるセラ ミ ッ ク ヒータの発熱抵抗線配線パター ンに応じた温度分布が生じる。 このため、 ウェハにも、 載置 面の温度分布パターンが転写され、 温度にばらつきが生じる。 その結果、 形成された薄膜の膜！？や膜質の面内均一性が低下 する。
また、 上述の従来の装置では、 ウェハの外周縁部から載置 台の表面に連続的に薄膜が形成される。 このため、 薄膜形成 後、 ウェハを載置台から押し上げる際、 ウェハ Wと載置台と の間で薄膜が剥がれ、 パーティ クルを発生させる。
—方、 実開平 5 - 3 3 5 3 5には、 サセプタ上に複数のピ ンを立設し、 ピンの上にウェハを載置したまま薄膜を形成す る C V D装置が開示される。 この装置では、 しかし、 ウェハ の加熱が間接的であるため、 処理効率の低下や処理エネルギ 一の利用効率の低下をもたらす。
[発明の開示]
従って、 本発明は、 被処理基板を加熱しながら処理ガスを 用いる半導体処理方法及びその装置において、 処理効率の低 下や処理エネルギーの利用効率の低下を抑制しつつ、 被処理 基板に対する処理の面内均一性を向上させることを目的とす る o
本発明の第 1の視点によれば半導体処理方法が提供され、 これは、
処理室内に被処理基板をロー ドし、 載置台の載置面上に前 記被処理基板を載置するロー ドエ程と、 前記載置面は発熱部 材によ り加熱されることと、
前記被処理基板の裏面を前記載置面に接触させた状態で、 前記載置面を介して前記被処理基板を実質的に処理温度まで 加熱する接触加熱工程と、
前記接触加熱工程に続いて、 前記被処理基板の前記裏面と と前記載置面とが第 1 ギヤ ップを介して対向する非接触状態 となるように、 前記被処理基板と前記載置面とを平行状態で 相対的に引離す分離工程と、 前記分離工程中、 前記被処理基 板の前記裏面の実質的に全体を前記載置面からの輻射熱に晒 して前記被処理基板を加熱することと、
前記非接触状態において前記被処理基板の前記裏面の実質 的に全体を前記載置面からの幅射熱に晒して前記被処理基板 を加熱するこ とにより、 前記被処理基板を実質的に前記処理 温度に維持する非接触加熱工程と、
前記非接触加熱工程を行いながら前記処理室内に処理ガス を供給し、 前記被処理基板に前記処理ガスを用いた主処理を 施す主処理工程と、
を具備する。
本発明の第 2の視点によれば半導体処理装置が提供され、 これは、 ( a ) 被処理基板を収納するための処理室と、
( b ) 前記処理室内に配設された載置台と、 前記載置台は 前記彼処理基板を載置すると共に加熱するための載置面を有 することと、
( c ) 前記載置面を加熱する発熱部材と、
( d ) 前記被処理基板の裏面と前記載置面とが接触する状 態から、 前記被処理基板の前記裏面と前記載置面とが第 1 ギ ャ ップを介して対向する非接触状態となるように、 前記彼処 理基板の前記裏面の実質的に全体を露出させた状態で、 前記 被処理基板と前記載置面とを平行状態で相対的に引離す分離 手段と、
( e ) 前記処理室内に処理ガスを供給するためのガス供給 手段と、
( f ) 前記発熱部材、 前記分離手段及び前記ガス供給手段 を制御するための制御手段と、 前記制御手段は、 前記第 1 の 視点に係る半導体処理方法を実行するように設定されること と、
を具備する。
本発明によれば、 被処理基板に対する載置台側の温度分布 の影響を緩和して、 面内均一性の高い処理を行なう ことがで きる。 また例えばポリ シリ コ ン等の成膜処理を行う場合に、 被処理基板の裏面側にも薄膜を形成することができる。
[図面の簡単な説明]
図 1 は本発明の実施の形態に係る半導体処理装置を示す断 面図。
図 2は図 1図示の装置の載置台に内蔵された発熱抵抗線の 配線パターンを示す平面図。
図 3は図 1図示の装置の載置台を示す斜視図。
図 4は図 1図示の装置の載置台に組込まれた リ フ タ ピンの 先端部を示す断面図。
図 5は本発明の実施の形態に係る方法によりポ リ シ リ コ ン 膜を成膜した S i ゥ ハを示す断面図。
図 6 A〜 Eは図 1図示の装置を用いた成膜方法を工程順に 示す断面図。
図 7 A〜 Eは本発明の別の実施の形態に係る半導体処理装 置を用いた成膜方法を工程順に示す断面図。
図 8は本発明の更に別の実施の形態に係る半導体処理装置 の要部を示す斜視図。
図 9 A、 Bはウェハの裏面のポリ シリ コン膜の膜厚を測定 した実験を説明するための説明図。
[発明を実施するための最良の形態] 図 1図示の本発明の実施例に係る C V D装置は、 半導体ゥ ュハを一枚ずつ処理するように構成される。 この装置は被処 理基板を収納するための気密構造の処理室 2を有する。 処理 室 2の底面には真空ポンプ 2 4が配設された排気管 2 3が接 続される。 真空ポンプ 2 4は制御部 1 0 により制御される。 制御部 1 0の制御下で、 処理室 2内は ¾空ポンプ 2 4によ り 例えば 1 0 T o r r程度の所定の真空雰囲気に設定可能とな る o
処理室 2内の底面中央部には、 発熱体を内蔵する例えば円 柱状の載置台 3が配設される。 載置台 3の上面はウェハ Wを 載置すると共に加熱するための平坦な載置面 3 a となってい る。 例えば、 載置台 3は図 2図示のようなパター ンの発熱抵 抗線 3 1がセラ ミ ッ ク体の中に内蔵されたセラ ミ ッ ク ヒータ と して構成される。 セラ ミ ッ ク体は絶縁性且つ不透明な材料 の中実な層からなり、 該層内に発熱抵抗線 3 1が埋め込まれ o
発熱抵抗線 3 1 は処理室 2外に配設された電源 3 2に接続 される。 電源 3 2は制御部 1 0により制御される。 制御部 1 0の制御下で、 載置面 3 aは発熱抵抗線 3 1 により任意の温 度に加熱可能となる。
載置台 3には、 少なく とも 3本の垂直リ フタ ピン 4 1、 4 2、 4 3を有する第 1支持手段 4 と、 少なく とも 3本の垂直 リ フタ ピン 5 1、 5 2、 5 3を有する第 2支持手段 5 とが内 蔵される。 第 1及び第 2支持手段 4、 5は、 図 3図示の如く、 載置台 3の載置面 3 aを周方向に 6等分する位置に、 ] つお きに同じグループのピンが配置されるように配設される。 ゥ ヱハ Wは、 リ フタ ピン 4 1、 4 2、 4 3或いはリ フタ ピン 5 1、 5 2、 5 3の頂部上にその裏面を 3点支持された状態で 載置可能となる。
第 1支持手段 4のリ フタ ピン 4 1、 4 2、 4 3は対応のェ ァシ リ ンダ 4 aにより同期して駆動され、 載置面 3 aから突 出する状態と載置面 3 a下に退避する状態との間で垂直に上 下動可能となる。 また、 第 2支持手段 5のリ フタ ピン 5 1、 52 , 5 3は対応のェァシ リ ンダ 5 aにより同期して駆動さ れ、 載置面 3 aから突出する状態と載置面 3 a下に退避する 状態との間で垂直に上下動可能となる。 第 1及び第 2支持手 段 4、 5のエアシリ ンダ 4 a、 5 aは制御部 1 0によ り制御 される。
これらの リ フタ ピンの駆動時に、 リ フタ ピン 4 1、 4 2、 4 3の頂部で規定される平面も、 リ フタ ピン 5 1、 5 2、 5 3の頂部で規定される平面も載置台 3の載置面 3 a と常に平 行状態を維持されるように設定される。 即ち、 ウェハ Wは第 1及び第 2支持手段 4、 5により載置面 3 a と平行な状態を 維持しながら上下に移動される。
第 1及び第 2支持手段 4、 5は、 突出したときの先端部の 位置が異なるように設定される。 第 1支持手段 4は突出状態 において、 ゥェハ Wを非接触加熱するための処理位置に支持 する。 これに対して、 第 2支持手段 5は、 突出状態において、 ゥェハ Wを後述する搬送アームとの間で受け渡しを行うため の移載位置に支持する。 処理位置は移載位置と載置面 3 a と の間に位置する。 例えば移載位置はゥ ハ Wの裏面が載置面
3 3 、ら 4 |11111〜 ]. 0 1110 、 望ま し、 は 4 m m ~ 5 m m浮上 した位置である、 処理位置はウェハ Wの:裏面が載置面 3 aか ら 5 m m以下、 望ま し く は 0. 5 mm〜 2 m m浮上した位置 でめ。。
図 4図示の如く 、 第 1支持手段 4の リ フタ ピン 4 1、 4 2、
4 3の先端内部には、 熱電対 4 5等の温度測定手段の端子が 配設される。 リ フタピン 4 1、 4 2、 4 3上にゥヱハ Wが載 置された状態において、 ゥ ハ Wの温度は熱電対 4 5を介し て制御部 1 0によりモニタされる。
処理室 2内に処理ガスを供給するため、 処理室 2にガス供 給手段 6が接続される。 ガス供給手段 6は、 載置台 3 と対向 するように処理室 2の上部に配設されたシャ ヮ一へッ ド 6 0 を有する。 載置面 3 a と平行なシャ ワーへッ ド 60の下面に は、 多数のガス噴射孔 6 1が開口する。 ガス噴射孔 6 1 は、 ウェハ Wの全面に直って対向するように配設される。
シャ ワーへッ ド 6 0には、 ガス供給管 6 2、 6 3を介して 異なるガス、 例えば、 モノ ンラ ンガス （ S i H 4 ) 及びフ ォ スフ ィ ンガス （ P H 3 ) のガス源 64、 6 5が接続される。 ガス供給管 6 2、 6 3からのガスは、 ガス噴射孔 6 1の異な る孔から噴出される。 ガス供袷管 6 2、 6 3上には流量を調 整するためのマスフローコ ン ト ローラ 64 a、 6 5 a、 及び バルブ 64 b、 6 5 bが夫々配設される。 マスフローコ ン ト ローラ 64 a、 6 5 a は制御部 1 0により制御される。
処理室 2に隣接して一対の搬入及び搬出側口— ドロ ッ ク室 が配設される （図では搬入側ロー ドロッ ク室 7のみを示す） ， 両処理室 2とロー ドロ ッ ク室との間のゥヱハ通路は、 ゲー ト バルブ 2 1、 2 2によって気密に開閉される。 搬入側ロー ド ロッ ク室 7内には、 ゥェハ Wを搬送するための搬送ァーム 7 1が配設される。 搬出側ロー ドロ ッ ク室内にも同様に搬送ァ ーム 7 3 (図 6 E参照） が配設される。
次に、 図 1図示の装置を用いて制御部 1 0の制御下で行う 半導体処理方法について図 6 A〜 Eを参照して説明する。 こ こでは、 全体を S i 0 2 膜で被覆した S i ウェハに対して、 モノ シラ ンガス （ S i H 4 ) 及びフ ォ スフ ィ ンガス （ P Hつ ) を処理ガス （成膜ガス） と して用いて、 リ ンがドープされた ポリ シリ コン膜を形成する成膜方法を例示する。
先ず、 図 6 A図示の如く 、 搬送アーム 7 1 によ り ロー ド口 ッ ク室 7から処理室 2内へゥ ハ Wを搬入する。 次に、 移載 位置においてゥヱハ Wを搬送アーム 7 1から第 2支持手段 5 上に受け渡す。 即ち、 こ の時、 第 2支持手段 5の リ フ タ ピ ン 5 1、 5 2、 5 3は載置面 3 aから突出する状態にある。
次に、 図 6 B図示の如く、 搬送アーム 7 1をロー ドロ ッ ク 室 7へ退避させ、 口一 ドロッ ク室 7側のゲー トバルブ 2 1を 閉鎖することにより処理室 2内を気密状態とする。 また、 こ れと同時に、 第 2支持手段 5を下降させ、 図 6 C図示の如く 、 ウェハ Wを載置台 3の載置面 3 a上に載置する。 ロー ドロ ッ ク室 7から載置面 3 a上までのゥヱハ Wの搬送は、 例えば約 1 5秒で行う ことができる。
ウェハ Wの裏面が載置台 3上の載置面 3 aに面接触する図 6 C図示の状態で、 載置面 3 aを介する発熱抵抗線 3 1から の熱伝導によりウェハ Wを実質的に処理温度、 例えば約 6 4 0でまで加熱する。 この接触加熱による室温から約 6 4 0 °C までの加熱は、 例えば約 6 0秒で行う ことができる。 なお、 接触加熱により実質的に処理温度まで加熱する工程において は、 処理温度或いはそれを数 °C越えるように加熱すること力く 望ま しい。 しかし、 接触加熱により実質的に処理温度まで加 熱するという概念には、 処理温度より数。 C低い温度まで加熱 する場合も含まれる。
続いて、 図 6 D図示の如く、 ウェハ Wと載置面 3 a とを平 行状態で相対的に引離す。 具体的には、 第 1支持手段 4のリ フタ ピン 4 1、 4 2、 4 3を載置面 3 aから突出させ、 ゥェ ハ Wを載置面 3 aから処理位置まで持ち上げる。 処理位置に おいてウ ェハ Wの裏面と載置面 3 a とは、 ϋ . 5 m m〜 2 m m程度のギヤ ップを介して対向する非接触状態となる。
第 1 支持手段 4により ゥヱハ Wを持ち上げる間及びウェハ Wを処理位置に配置した状態において、 ウェハ Wの裏面と載 置面 3 a とは平行状態に維持される。 また、 リ フタ ピン 4 1、 4 2、 4 3はゥヱハ Wの裏面に 3点のみで接触するため、 ゥ ェハ Wを持ち上げる間及びウェハ Wを処理位置に配置した状 態において、 ウェハ Wの裏面の実質的に全体を載置面 3 aか らの幅射熱に晒してウェハ Wを非接触加熱することができる。 これにより、 ゥヱハ Wを実質的に処理温度、 例えば約 6 4 0 てに加熱維持する こ とができる。
なお、 処理位置におけるゥヱハ Wと載置面 3 a との距離は 小さいため、 発熱抵抗線 3 aの発熱量を変えて載置面 3 aの 温度を調節しなく とも、 非接触加熱時のウェハ Wの温度を実 質的に処理温度に維持するこ とができ る。 しかし、 接触加熱 時と非接触加熱時とのウェハ Wの温度差が大き く なるような 場合は、 載置面 3 aの温度を調節してもよい。 この場合、 図 1図示の装置では、 第 1支持手段 4のピン 4 4、 4 2、 4 3 の先端部内に温度測定端子 4 5が配設されているため、 これ らを介してゥュハ wの温度を制御部 1 0によりモニタ しなが ら、 発熱抵抗線 3 aの発熱量をフィ一ドバッ ク制御すること ができ る。
載置面 3 aからの輻射熱による非接触加熱により処理位置 のゥヱハ Wを約 6 4 0 °Cに加熱維持しながら、 図 6 D図示の 如く、 C V D成膜を行う。 即ち、 夫々 S i H 4 ガス及び P H 3 ガスをガス供給手段 6を介して処理室 2内に導入し、 ゥ ハ W上にリ ン ド一プポ リ シリ コ ン膜を形成する。 この時、 S i H 4 ガス及び P H 3 ガスは、 夫々例えば 2 0 0 c c / /分及 び 1 0 c c /分の流量で供給する。 処理室 2内への処理ガス の導入は、 ウェハ Wの裏面が載置面 3 aから離れるのと同時 に行う力、、 或いは、 ゥ ヱハ Wを処理位置に配置するのと同時 に開始する。 処理ガスを流しながら行うゥヱハ W上の C V D 成膜は例えば約 1 2 0秒とすることができる。
なお、 処理ガスの導入は、 処理室 2内を排気ポンプ 2 4に より排気しながら行い、 成膜中、 処理室 2内を例えば約 1 0 T o r rの圧力に維持する。 排気ポンプ 2 4による処理室 2 内の真空排気は、 図 6 B図示のように搬送アーム 7 1を退避 させてゲー トバルブ 2 1を閉鎖した直後から開始することが できる。
成膜後、 処理ガスの供給を停止すると共に、 処理室 2内に 窒素ガス等の不活性ガスに導入する。 処理室 2内を不活性ガ スで置換するまで、 ウェハ Wは第 1支持手段 4により処理位 置に支持する。 この不活性ガスによるパージ工程は、 約 6 0 秒で行う ことができる。 次に、 図 6 Eに示すように、 第 2支持手段 5を上昇させ、 第 1支持手段 4上のゥ ハ Wを第 2支持手段 5で受取り、 更 に移載位置まで持上げる。 ゥヱハ Wを第 2支持手段 5へ受け 渡した後、 第 1支持手段 4を載置面 3 a下に退避させる。
次に、 移載位置のゥュハ Wを搬出側の搬送アーム 7 3で受 取る。 そして搬送アーム 7 3によりウェハ Wを処理室 2から 搬出側ロー ドロッ ク室に搬出する。
上述の半導体処理方法においては、 ゥ ハ Wを処理室 2内 に搬入した後、 処理温度まで加熱する工程は、 ウェハ Wの裏 面を載置面 3 aに面接触させた接触加熱により行なう。 この ため、 ゥヱハ Wは載置面 3 aからの熱伝導により加熱され、 処理温度まで早いスピー ドで昇温する。 もし、 ゥヱハ Wを載 置台 3に接触させないで加熱すると昇温スピー ドが遅く なる c 実験によれば、 例えばウェハ Wを 6 4 0で程度に加熱する場 合には、 ゥュハ Wを載置面 3 a上で加熱する方が、 処理位置 で加熱するより も約 3 0秒速く なることが判明している。
また、 ゥュハ Wは載置面 3 a より僅かに浮上した処理位置 で成膜処理を受ける。 処理位置は第 2支持手段 5 と搬送ァー ム 7 1 との間でゥュハ Wを受け渡すための移載位置より も低 い。 成膜時に、 処理位置のウェハ Wは載置面 3 aからの幅射 熱により非接触状態で加熱される。 従って、 接触加熱時にゥ ハ Wに転写された、 発熱抵抗線 3 1 の形状に起因する載置 面 3 aの温度の面内不均一性は、 非接触加熱により解消され る。 このため、 載置面 3 a にゥヱハ Wの衷面を接触させて成 膜を行う場合に比べて、 ゥェハの面内温度均一性が高く なる 即ち、 これにより形成された膜の膜厚について高い面内均一 性が得られる。
また、 ゥヱハ Wを載！!台 3から浮上させて成膜を行なう と、 ウェハ Wの外周縁部と載置台 3上面とに里って連続した薄膜 が形成されなく なる。 このため、 ウェハ Wを載置台 3から第 2支持手段 5により押し上げる際に、 上述の連続した薄膜が 剥がれる こ とによりパーティ クルが発生するのを防止する こ とができる。
更にまた、 ウェハ Wを載置台 3から浮上させて処理を行な う と、 処理ガスがゥヱハ Wの外周縁部から裏面側に回り込む。 従って、 ウェハ Wの上面側や外周縁部のみな らず裏面側にも ポ リ シ リ コ ンが成膜される。 ゥヱハ Wの裏面側ではその周縁 部よ り は膜厚が薄いながらその中央部にもある程度の厚さの ポ リ シ リ コ ン膜が形成される。 即ち、 図 5図示の如く 、 ゥヱ ハ Wの S i 0 2 膜全面上にポ リ シ リ コ ン膜が形成され、 ゥヱ ハ Wの表面全休がポ リ シ リ コ ン膜で溲われた状態となる。
このよ うにゥヱハ Wの裹面側に所定の厚さでポ リ シ リ コ ン 膜が形成されると、 ゲッ タ リ ング効果を得ることができる。
また、 ポ リ シ リ コ ン膜の上に更に他の膜を付ける場合、 一 般的に成膜前にフ ッ酸 （ H F ) 溶液により洗浄を行えば、 自 然酸化膜の除去を行なう こ とができ る。 このよ う に、 次工程 でフ ッ酸溶液による洗浄処理を行なう場合に、 ポ リ シ リ コ ン 膜がある程度の厚さであれば、 ゥ ハ Wの裏面側のポ リ シ リ コ ン膜がフ ッ酸溶液より侵されて破れてしま う こ とはない。 従って、 ポ リ シ リ コ ン膜で保護された状態でフ ッ酸溶液によ り 自然酸化膜を除去することができる。
これに対して、 従来の接触加熱型の枚葉 C V D装置により S i 0 2 膜の上にポ リ シ リ コ ン膜を形成した場合、 次工程の H F洗浄が困難となる。 即ち、 ゥヱハ Wの襄面側においては、 載置台とウェハ Wとの隙問から入り込んだ成膜ガスにより成 膜されることになるが、 前記隙間から入り込める成膜ガスの 量は非常に少ない。 このため、 ゥヱハ Wの裏面側全体にポ リ シ リ コ ン膜が形成されにく く 、 また形成されたとしてもゥェ ハ Wの襄面側の中央部でのポ リ シリ コ ン膜の膜厚は極めて薄 いものとなる。
即ち、 従来の接触加熱型の枚葉 C V D装置によりポ リ シ リ コン膜を形成した場合、 裏面側のポ リ シ リ コ ン膜がフッ酸に より破れてしまい内部の S i 0 2 膜に接してしま う。 S i O . 膜はフ ッ酸溶液に耐えられないため、 S i 0 2 膜が破れて、 その破れた隙間からフ ッ酸溶液が入り込む。 そしてフ ッ酸が S i 0 2 膜と S i との間に沿って表面側まで回り込み、 これ により S i 0 2 膜が S i から引き剥がされる。 この結果 S i 0 2 膜がポリ シ リ コ ン膜と共に裏面側から上面側に亘って剥 がれてしまう という問題が生じる。
本発明に係る半導体処理装置において、 ウェハ Wの処理位 置は、 ゥヱハ Wの裏面を載置面 3 aからわずかなギャ ップ分 だけ浮上させた位置とする。 このギヤ ップの厚さは 5 m m以 下、 望ま しく は 0 . 5 m rr！〜 2 m mとする。 ギャ ップが上記 範囲より小さ く なるとウェハ Wの外周緣部から載置面 3 aに 亘つて薄膜が形成されるおそれがある。 逆にギャ ップが上記 範囲より大き く なると接触加熱時と非接触加熱時との温度差 が大き く なり、 ゥヱハ Wの温度制御がしずらく なるだけでな く 、 発熱抵抗線 3 1の発熱エネルギーに無駄が生じる。
図 7 A〜 Eは本発明の別の実施の形態に係る半導体処理装 置を用いた成膜方法を工程順に示す断面図である。 この実施 の形態に係る装置は第 2支持手段 5を有しておらず、 第 1支 持手段 4が、 ウェハ Wを移載位置及び処理位置で支持するよ うに、 2段階の突出状態を有する点で図 1図示の装置と異な る。 第 1支持手段 4の 2段階の突出状態は、 制御部材 1 0に よりエアシリ ンダ 4 aを制御するこ とにより得ることができ る。 なお、 この場合、 第 1支持手段 4の駆動源をエアシ リ ン ダ 4 a に代えてボールネジ機構とすることができる。
この実施の形態の成膜方法は、 第 1支持手段 4が第 2支持 手段 5の機能も兼ねる点を除いて、 図 6 A〜 E図示の方法と 同じである。 従って、 この成膜方法を図 7 A〜 Eを参照して 簡単に説明する。
先ず、 図 7 A図示の如く 、 移載位置においてゥュハ Wを搬 送アーム 7 1から第 1支持手段 4に受け渡す。
次に、 図 7 B図示の如く 、 第 1支持手段 4を下降させ、 図 7 C図示の如く 、 ゥ ハ Wを載置台 3の載置面 3 a上に載置 する。
次に、 ゥ ハ Wを載置面 3 a介して接触加熱により処理温 度まで加熱する。
次に、 第 1支持手段 4を上昇させ、 ゥ ハ Wを処理位置ま で持ち上げる。 そして、 この位置で、 図 6 D図示の如く、 ゥ ェハ Wを載置面 3 aからの輻射熱により非接触加熱しながら 処理ガスを流し、 成膜を行う。
次に、 処理室 2内に窒索ガス等の不活性ガスを流し、 処理 室 2内を置換する。 このパージ工程中、 ウェハ Wは処理位置 に保持する。
次に、 第 1支持手段 4を更に上昇させ、 ウェハ Wを移載位 置まで持ち上げる。 そ して、 図 7 E図示の如く 、 搬送アーム 7 3で受取り、 処理室 2外に搬出する。
以上のような成膜方法によれば、 図 6 A〜 E図示の方法と 同様な効果が得られる。 更に、 第 2支持手段 5を省いている ため、 装置構造が簡単となる。
図 8は本発明の更に別の実施の形態に係る半導体処理装置 の要部を示す斜視図である。
この実施の形態は、 図 7 A〜 E図示の実施例と同様、 1つ の支持手段 8がゥュハ Wを移載位置及び処理位置で支持する ように、 2段階の突出状態を有する構造をなす。 支持手段 8 は、 昇降機構 8 2により昇降駆勁される リ ング 8 1を有する。 リ ング 8 1 には、 その内側に水平に伸び出すように例えば 3 本のビーム 8 3が延設され、 その先端にピン 8 4が垂直に立 c?れ o
載匿台 3の載置面 3 a にはビーム 8 3に対応して溝 8 5力く 形成される。 溝 8 5内にビーム 8 3が入るように、 リ ング 8 1が下ろされると、 ピン 8 4の先端部は、 載置面 3 a より下 に退避するこ とができ る。 また、 ピン 8 4の先端部が載置面 3 aから突出する状態は 2段階となっており、 夫々はウェハ Wを移載位置及び処理位置で支持する状態に対応する。
次に、 図 1図示の装置を用いて行った実験について説明す る。 実験において、 成膜処理を載置面 3 aからゥュハ Wを浮 かせせて行った場合とゥヱハ Wを載置面 a に載置して行った 場合とについて、 ゥヱハ Wの裏面側のポ リ シ リ コ ン膜の膜厚 を比較した。 成膜処理において、 処理室内を 1 0 0 0 P aの 圧力に維持し、 S i H 4 、 P H 3 、 N 2 、 B N 2 ガスを夫々 4 0 0 c c /分、 3 2 c c Z分、 5 68 c c /分、 5 0 0 c c Z分の流量で導入し、 ゥヱハ Wを 64 0 °Cに加熱した。 こ の様な条件下で、 ゥヱハ Wの上面に厚さ 1 1 1 n mの リ ン ド ープポ リ シリ コ ン膜を形成した。
成膜処理後、 図 9 A、 Bに示すように、 ゥ ュハ Wの裏面側 の周縁部側の位置 Aと中央部の位置 Bとについてポ リ シ リ コ ン膜の膜厚を測定した。 その結果、 図 9 A図示のゥュハを浮 上させた場合、 位置 Aでは 7 8 n m、 位置 Bでは 1 7 n mで あった。 また、 図 9 B図示のウェハを載置した場合、 位置 A では 7 0 n m、 位置 Bでは 6. 8 n mであった。 また、 図 9 A図示のゥヱハを浮上させた場合のゥヱハ Wに対して ϋ . 5 %フ ッ酸溶液で洗浄処理を行った。 その結果、 ポ リ シ リ コ ン 膜が剥がれることなく洗浄処理を行う ことができた。
上述の如く 、 本発明は、 処理ガスの熱分解により提供され た材料が被処理基板上に堆積することにより ¾膜が形成され る種々の C V D処理に適用可能となる。 例えば、 C V D処理 の別の例は、 ジクロルシラ ン （ S i H 2 C 1 2 ) とアンモニ ァ （ N H 3 ) とを用いてシ リ コ ンナイ トライ ド膜 （ S i 3 N 4 ) を形成する処理である。
本発明はまた、 処理ガスの熱分解により提供された材料を 被処理基板の表面層内に拡散させたり、 拡散材料と表面層の 材料との反応により成膜する拡散処理に適用するこ とができ る。 例えば、 S i ウェハに酸素を熱拡散して S i ウェハの全 面を S i 0。 膜で覆う酸化処理はその一例である。 酸化処理 はゥュハの表面温度に律速するので、 ゥ ハの面内温度均一 性を高めることにより、 酸化膜の面内均一性を向上させるこ とができる。
酸化処理を行う場合、 ガス供給手段 6から処理ガスと して 酸素ガス、 或いは水蒸気を供給する以外は、 図 6 A〜 E或い は図 7 A〜 E図示の工程と同じ工程で処理を行う ことができ る。 なお、 酸化処理のゥヱハの温度は、 ドライ酸化の場合は 通常 1 0 0 0 °C〜 1 1 0 0 °Cに設定され、 ウエッ ト酸化の場 合は通常 9 ocrc〜i ooo Dcに設定される。
この他、 本発明は、 被処理基板上のレジス ト層を全面的に エッ チングするためのアツ シ ング処理や、 窒素ガスや水素ガ スを流しながら被処理基板を加熱処理するァニー リ ング処理 に も適用するこ とができ る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 , 処理室内に被処理基板をロー ドし、 載 S台の載置面上 に前記被処理基板を載置するロー ドエ程と、 前記載置面は発 熱部材により加熱されるこ とと、
前記被処理基板の裏面を前記載置面に接触させた状態で、 前記載置面を介して前記被処理基板を実質的に処理温度まで 加熱する接触加熱工程と、
前記接触加熱工程に続いて、 前記被処理基板の前記裏面と と前記載置面とが第 1ギャ ップを介して対向する非接触状態 となるように、 前記被処理基板と前記載置面とを平行状態で 相対的に引離す分離工程と、 前記分離工程中、 前記被処理基 板の前記裏面の実質的に全体を前記載置面からの幅射熱に晒 して前記被処理基板を加熱することと、
前記非接触状態において前記被処理基板の前記裏面の実質 的に全体を前記載置面からの幅射熱に晒して前記被処理基板 を加熱するこ とにより、 前記被処理基板を実質的に前記処理 温度に維持する非接触加熱工程と、
前記非接触加熱工程を行いながら前記処理室内に処理ガス を供給し、 前記被処理基板に前記処理ガスを用いた主処理を 施す主処理工程と、
を具備する半導体処理方法。
2. 前記分離工程において、 前記載置面が静止した状態で 前記被処理基板を処理位置まで持上げるこ とにより前記非接 触状態を形成する請求項 1に記載の方法。
3. 前記分離工程において、 前記被処理基板が昇降可能な 第 1支持手段により持上げられ、 前記被処理基板は、 前記第 1支持手段上に前記裏面の実質的に全体を露出させた状態で 載置される請求項 2に記載の方法。
4. 前記ロー ド工程が、 移載位置にある前記被処理基板を 前記第 1支持手段により受取る工程と、 前記被処理基板を前 記第 1支持手段により支持しながら前記載置面まで降下させ る工程と、 を具備し、 前記処理位置は前記載置面と前記移載 位置との間に位置する請求项 3に記載の方法。
5. 前記ロ ー ドエ程が、 移載位置にある前記被処理基板を、 前記第 1支持手段から独立して昇降可能な第 2支持手段によ り受取る工程と、 前記被処理基板を前記第 2支持手段により 支持しながら前記載置面上まで降下させる工程と、 を具備し、 前記処理位置は前記載置面と前記移載位置との間に位置する 請求項 3に記載の方法。
6. 前記第 1支持手段は少なく とも 3か所で前記被処理基 板の前記 ¾面に接触する請求項 3に記載の方法。
7. 前記第 1支持手段が前記被処理体を載置するための 3 本以上のリ フタ ピンを具備し、 前記リ フタ ピンは、 前記載置 面から突出する状態と前記載置面下に退避する状態との間で 上下動可能である請求項 6に記載の方法。
8. 前記リ フタ ピンの少なく とも 1つの先端に温度測定端 子が配設され、 前記主処理工程が、 前記被処理基板の温度を 前記温度測定端子を介してモニタする工程を具備する請求項
7に記載の方法。
9. 前記第 1 ギャ ッ プの厚さが 5 m m以下である請求項 1 に記載の方法。
10. 前記第 1 ギャ ッ プの厚さが 0. 5 m m〜 2 m mである 請求項 9に記載の方法。
11. 前記主処理工程後、 前記処理室内を不活性ガスで置換 するパージ工程を更に具備し、 前記パージ工程中、 前記非接 触状態を保持する請求項 1に記載の方法。
12. 前記主処理が前記被処理基板上に薄膜を形成するため の処理である請求項 1に記載の方法。
13. 前記処理ガスが、 熱分解により、 前記薄膜の材料を提 供し、 前記材料が前記被処理基板上に堆積することにより前 記薄膜が形成される請求項 12に記載の方法。
14. 前記処理ガスが、 熱分解により、 前記被処理基板内に 熱拡散する材料を提供し、 前記材料と前記被処理基板の表面 層の材料との反応により前記薄膜が形成される請求頃 12に記 載の方法。
15. ( a ) 被処理基板を収納するための処理室と、
( b ) 前記処理室内に配設された載置台と、 前記載置台は 前記被処理基板を載置すると共に加熱するための載置面を有 することと、
( c ) 前記載置面を加熱する発熱部材と、
( d ) 前記被処理基板の裏面と前記載置面とが接触する状 態から、 前記被処理基板の前記裏面と前記載置面とが第 1 ギ ャ ップを介して対向する非接触状態となるように、 前記被処 理基板の前記裏面の実質的に全体を露出させた状態で、 前記 被処理基板と前記載置面とを平行状態で相対的に引離す分離 手段と、
( e ) 前記処理室内に処理ガスを供給するためのガス供給 手段と、
( f ) 前記発熱部材、 前記分離手段及び前記ガス供給手段 を制御するための制御手段と、 前記制御手段は、
前記被処理基板の前記裏面を前記載置面に接触させた状態 で、 前記載置面を介して前記被処理基板を実質的に処理温度 まで加熱する接触加熱工程と、
前記接触加熱工程に続いて、 前記非接触状態となるように 前記被処理基板と前記載置面とを平行状態で相対的に引離す 分離工程と、 前記分離工程中、 前記被処理基板の前記裏面の 実質的に全体を前記載置面からの幅射熱に晒して前記被処理 基板を加熱することと、
前記非接触状態において前記被処理基板の前記裏面の実質 的に全体を前記載置面からの幅射熱に晒して前記被処理基板 を加熱することにより、 前記被処理基板を実質的に前記処理 温度に維持する非接触加熱工程と、
前記非接触加熱工程を行いながら前記処理室内に前記処理 ガスを供給し、 前記被処理基板に前記処理ガスを用いた主処 理を施す主処理工程と、
を実行するように設定されることと、
を具備する半導体処理装置。
1 6. 前記分離手段は、 前記被処理基板の前記裏面の実質的 に全体を露出させた状態で前記被処理基板を載置すると共に 昇降可能な第 1支持手段を有し、 前記第 1支持手段により前 記被処理基板を処理位置まで持上げることにより前記非接触 状態を形成する請求項 1 5に記載の装置。
Π . 前記第 1支持手段は、 移載位置にある前記被処理基板 を受取り、 前記被処理基板を支持しながら前記載置面まで降 下させるこ とができ、 前記処理位置は前記載置面と前記移載 位置との間に位置する請求項 1 6に記載の装置。
18. 前記第 1支持手段から独立して昇降可能な第 2支持手 段を更に具備し、 前記第 2支持手段は、 移載位置にある前記 被処理基板を受取り、 前記被処理基板を支持しながら前記載 置面まで降下させることができ、 前記処理位置は前記載置面 と前記移載位置との間に位置する請求項 1 6に記載の装置。
1 9. 前記第 1支持手段が前記被処理体を載置するための 3 本以上のリ フタピンを具備し、 前記リ フタ ピンは、 前記載置 面から突出する状態と前記載置面下に退避する状態との間で 上下動可能である諧求項 1 6に記載の装置。
20. 前記被処理基板の温度をモニタするため、 前記リ フタ ピンの少なく と も 1つの先端に配設された温度測定端子を更 に具備する請求項 1 6に記載の装置。
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