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TWI836257B - 密封構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

密封構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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TWI836257B
TWI836257B TW110130825A TW110130825A TWI836257B TW I836257 B TWI836257 B TW I836257B TW 110130825 A TW110130825 A TW 110130825A TW 110130825 A TW110130825 A TW 110130825A TW I836257 B TWI836257 B TW I836257B
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TW
Taiwan
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gas
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heater
sealing structure
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TW110130825A
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Inventor
佐藤崇之
稲田哲明
佐佐木健太
Original Assignee
日商國際電氣股份有限公司
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Abstract

[課題] 抑制對樹脂製的封止材傳達加熱器的熱。 [解決手段] 密封構造係將藉由加熱器予以加熱的第1構件、及與第1構件相對向作配置的第2構件之間進行封止的密封構造，其係具有：與第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸金屬板與第2構件而配置的樹脂製的封止材，藉由金屬板及封止材，將第1構件與第2構件之間進行封止。

Description

密封構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法
本揭示係關於密封構造、基板處理裝置及半導體裝置之製造方法。
形成快閃記憶體等半導體裝置的圖案時，以製造工程之一工程而言，有實施在基板進行氧化處理或氮化處理等預定處理的工程的情形。
例如，在專利文獻1係揭示使用經電漿激發的處理氣體，將形成在基板上的圖案表面進行改質處理。在處理室的上部係設有氣體供給部，構成為可將反應氣體供給至處理室內。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2014-75579號公報
(發明所欲解決之問題)
在基板處理裝置係有設置用以防止處理裝置內的氣體混合或氣體漏洩等的密封構造的情形。但是，由設在基板處理裝置的加熱器被放出的熱大多傳至密封構造的封止材，由封止材的耐熱性的觀點來看，並不期望。
本揭示之目的在抑制對封止材傳達加熱器的熱。 (解決問題之技術手段)
藉由本揭示之一態樣，提供一種密封構造，其係將藉由加熱器予以加熱的第1構件、及與前述第1構件相對向作配置的第2構件之間進行封止的密封構造，其係具有：與前述第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸前述金屬板與前述第2構件而配置的樹脂製的封止材，藉由前述金屬板及前述封止材，將前述第1構件與前述第2構件之間進行封止。 (發明之效果)
藉由本揭示，可抑制對封止材傳達加熱器的熱。
以下根據圖式，說明用以實施本揭示的形態。在各圖式中使用同一符號所示之構成要素意指為同一或同樣的構成要素。其中，關於在以下說明的實施形態中重複的說明及符號，係有省略的情形。此外，以下說明中所使用的圖式均為模式者，圖式所示之各要素的尺寸的關係、各要素的比率等與實際者並不一定相一致。此外，在複數圖式的相互間，各要素的尺寸的關係、各要素的比率等並不一定相一致。
(1)基板處理裝置的構成 使用圖1，以下說明本揭示之第1實施形態之基板處理裝置。本實施形態之基板處理裝置100係主要構成為對形成在基板面上的膜進行例如氧化處理。基板處理裝置100係具備有：處理室201、加熱器、作為第1構件的板材1004、歧管1006、及密封構造1000。
加熱器係構成為將處理室201內加熱。加熱器係例如後述之燈加熱器1002、及設在基座217的加熱器217b。加熱器217b係藉由例如加熱器217b自身的電氣電阻來發熱的電阻加熱器。
板材1004係構成後述之第1氣體供給部及第2氣體供給部的部位。該板材1004係設在例如燈加熱器1002、與作為基板的晶圓200的處理室201之間，將來自燈加熱器1002的輻射熱透過至處理室201內的構件。板材1004的至少一部分係由例如屬於非金屬的透明材料的石英(透明石英)所構成。
歧管1006係與板材1004對向配置。板材1004與歧管1006係彼此非接觸地作配置。藉此，若板材1004為石英構件、歧管1006為金屬構件，可防止板材1004因兩者接觸而破損的情形。
密封構造1000係將板材1004與歧管1006之間進行封止的構造。
(處理室) 基板處理裝置100係具備有使用電漿來處理作為基板的晶圓200的處理爐202。在處理爐202係設有構成處理室201的處理容器203。處理容器203係具備有：作為第1容器的圓頂型的上側容器210、及作為第2容器的碗型的下側容器211。藉由上側容器210被蓋在下側容器211之上，形成處理室201。上側容器210係由例如氧化鋁(Al 2O 3)或石英(SiO 2)等非金屬材料所形成，下側容器211係由例如鋁(Al)所形成。
此外，在下側容器211的下部側壁係設有閘閥244。構成為當閘閥244打開時，可使用搬送機構(未圖示)，透過搬入出口245，將晶圓200搬入至處理室201內、或將晶圓200搬出至處理室201外。閘閥244係構成為關閉時，成為保持處理室201內的氣密性的閘閥。
處理室201係具有：在周圍設有共振線圈212的電漿生成空間201a；及與電漿生成空間201a相連通，處理晶圓200的基板處理空間201b。電漿生成空間201a係生成電漿的空間，指處理室之內比共振線圈212的下端較為上方、且比共振線圈212的上端較為下方的空間。另一方面，基板處理空間201b係指基板使用電漿予以處理的空間且為比共振線圈212的下端更為下方的空間。在本實施形態中，電漿生成空間201a與基板處理空間201b的水平方向的直徑係構成為成為大致相同。
(基座) 在處理室201的底側中央係配置有構成載置晶圓200的基板載置部(基板載置台)的基座217。基座217係由例如氮化鋁(AlN)、陶瓷、石英等非金屬材料所形成。
在基座217的內部係一體埋入有作為加熱機構的加熱器217b。加熱器217b係構成為若被供給電力，可將晶圓200表面由例如25℃加熱至750℃左右。
基座217係與下側容器211作電性絕緣。阻抗調整電極217c係設在基座217內部，透過作為阻抗調整部的阻抗可變機構275予以接地。阻抗可變機構275係藉由線圈或可變電容器所構成，構成為可藉由控制線圈的電感及電阻以及可變電容器的容量值，來使阻抗改變。藉此，可透過阻抗調整電極217c及基座217，來控制晶圓200的電位(偏壓電壓)。其中，可任意選擇在本實施形態中進行或不進行使用阻抗調整電極217c的偏壓電壓控制。
在基座217係設有具備使基座作昇降的驅動機構的基座昇降機構268。此外，在基座217設有貫穿孔217a，並且在下側容器211的底面設有晶圓上推銷266。貫穿孔217a與晶圓上推銷266係至少以各3部位設在彼此對向的位置。構成為藉由基座昇降機構268使基座217下降時，晶圓上推銷266穿透貫穿孔217a。
主要藉由基座217及加熱器217b、電極217c，構成本實施形態之基板載置部。
(第1氣體供給部) 以下將由第1氣體供給部被供給的氣體稱為第1氣體。在處理室201的中央上方係設有板材1004。如圖4所示，在板材1004的周緣係與板材1004以上下方向相對向地配置有歧管1006。
如圖4所示，板材1004係被載置於處理容器203的上方的開口部203a的端緣203b。具體而言，在板材1004的周緣係形成有凸緣部1004f，因該凸緣部1004f被卡止在端緣203b，板材1004被載置於端緣203b。板材1004之中除了凸緣部1004f之外的主要部分係配置成將開口部203a閉塞。
歧管1006係安裝在處理容器203之上。歧管1006與處理容器203之間係藉由O型環1014予以封止。在歧管1006的上方係設有例如由透明石英所構成的蓋部1012。歧管1006與蓋部1012之間係藉由O型環1016予以封止。在蓋部1012之上設有燈加熱器1002。來自燈加熱器1002的輻射熱係透過蓋部1012及板材1004而到達處理室201內。
板材1004係藉由燈加熱器1002及加熱器217b予以加熱。此外，亦有藉由來自作接觸的處理容器203的熱傳導等而被間接加熱的情形。此外，亦有藉由被後述之電漿生成部所生成的電漿來加熱的情形。
藉由板材1004的凸緣部1004f、處理容器203、歧管1006、及後述之金屬板1008，區劃供給第1氣體的第1緩衝空間1018。第1緩衝空間1018係以環狀形成在板材1004的周圍。基板處理時，第1緩衝空間1018係成為經減壓的空間。在第1緩衝空間1018係透過形成在歧管1006的氣體導入路1020來供給第1氣體。此外，在板材1004係形成有第1氣體吹出孔1022，可透過第1氣體吹出孔1022，由第1緩衝空間1018對處理室201內供給第1氣體。
在氣體導入路1020係以供給含氧氣體的含氧氣體供給管232a的下游端、供給含氫氣體的含氫氣體供給管232b的下游端、及供給惰性氣體的惰性氣體供給管232c合流的方式予以連接。在含氧氣體供給管232a係設有含氧氣體供給源250a、作為流量控制裝置的質流控制器(MFC)252a、作為開閉閥的閥253a。在含氫氣體供給管232b係設有含氫氣體供給源250b、MFC252b、閥253b。在惰性氣體供給管232c係設有惰性氣體供給源250c、MFC252c、閥253c。在含氧氣體供給管232a、含氫氣體供給管232b、及惰性氣體供給管232c合流的下游側係設有閥243a，且連接於氣體導入路1020的上游端。構成為可使閥253a、253b、253c、243a作開閉，一邊藉由MFC252a、252b、252c調整各個的氣體的流量，一邊透過含氧氣體供給管232a、含氫氣體供給管232b、惰性氣體供給管232c，將含氧氣體、含氫氣氣體、惰性氣體等處理氣體供給至處理室201內。
主要藉由第1氣體吹出孔1022、含氧氣體供給管232a、含氫氣體供給管232b、惰性氣體供給管232c、MFC252a、252b、252c、閥253a、253b、253c、243a，構成本實施形態之第1氣體供給部(第1氣體供給系)。第1氣體供給部係構成為在處理室201內供給含有氧之作為氧化種源的氣體。
(第2氣體供給部) 以下將由第2氣體供給部被供給的氣體稱為第2氣體。如圖1所示，藉由蓋部1012、板材1004、歧管1006、及後述之金屬板1008(圖4)，區劃供給第2氣體的第2緩衝空間1028。在基板處理時，第2緩衝空間1028係成為經減壓的空間。在第2緩衝空間1028，係通過形成在歧管1006的氣體導入路1030而被供給第2氣體。在板材1004的中央部係形成有第2氣體吹出口1004a，可通過第2氣體吹出口1004a而由第2緩衝空間1028對處理室201內供給第2氣體。
在氣體導入路1030係以供給含氧氣體的含氧氣體供給管232d的下游端、供給含氫氣體的含氫氣體供給管232e的下游端、及供給惰性氣體的惰性氣體供給管232f合流的方式予以連接。在含氧氣體供給管232d係設有含氧氣體供給源250d、MFC252d、閥253d。在含氫氣體供給管232e係設有含氫氣體供給源250e、MFC252e、閥253e。在惰性氣體供給管232f係設有惰性氣體供給源250f、MFC252f、閥253f。在含氧氣體供給管232d、含氫氣體供給管232e、及惰性氣體供給管232f合流的下游側係設有閥243c，且連接於氣體導入路1030的上游端。構成為可使閥253d、253e、253f、243c作開閉，一邊藉由MFC252d、252e、252f調整各個氣體的流量，一邊透過含氧氣體供給管232d、含氫氣體供給管232e、惰性氣體供給管232f，將含氧氣體、含氫氣氣體、惰性氣體等處理氣體供給至處理室201內。
主要藉由第2氣體吹出口1004a、含氧氣體供給管232d、含氫氣體供給管232e、惰性氣體供給管232f、MFC252d、252e、252f、閥253d、253e、253f、243c，構成本實施形態之第2氣體供給部(第2氣體供給系)。第2氣體供給部係構成為對處理室201內供給用以調整含有氫的氫濃度的氫濃度調整氣體。
第2氣體供給部係構成為對沿著處理室201的內壁的電漿生成空間201a(後述)內的第1區域亦即外周區域供給第2氣體。此外，第1氣體供給部係構成為對外周區域所包圍的區域且為電漿生成空間201a內的第2區域亦即中央區域供給第1氣體。
藉由第1氣體供給部與第2氣體供給部，可針對第1氣體及第2氣體各個，調整含氧氣體與含氫氣體的混合比(流量比)或其總流量。因此，可調整被供給至處理室201內的外周區域與中央區域的各區域的含氧氣體與含氫氣體的混合比或其總流量。
(排氣部) 在下側容器211的側壁係設有由處理室201內將反應氣體等進行排氣的氣體排氣口235。在氣體排氣口235係連接有氣體排氣管231的上游端。在氣體排氣管231係設有作為壓力調整器的APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)閥242、作為開閉閥的閥243b、作為真空排氣裝置的真空泵246。
主要藉由氣體排氣口235、氣體排氣管231、APC閥242、閥243b，構成本實施形態之排氣部。其中，亦可在排氣部包含真空泵246。
(電漿生成部) 在處理室201的外周部，亦即上側容器210的側壁的外側，係以包圍處理室201的方式設有作為高頻電極的螺旋狀的共振線圈212。在共振線圈212係連接進行RF感測器272、高頻電源273、高頻電源273的阻抗或輸出頻率的整合的整合器274。
高頻電源273係對共振線圈212供給高頻電力(RF電力)者。RF感測器272係設在高頻電源273的輸出側，監測所被供給的高頻的行進波或反射波的資訊。藉由RF感測器272被監測到的反射波電力係被輸入至整合器274，整合器274係根據由RF感測器272被輸入的反射波的資訊，以反射波成為最小的方式，控制高頻電源273的阻抗或所輸出的高頻電力的頻率。
共振線圈212係以一定的波長作共振的方式設定捲徑、捲繞間距、匝數，俾以形成預定波長的駐波。亦即，共振線圈212的電性長度係設定為相當於由高頻電源273被供給的高頻電力的預定頻率中的1波長的整數倍的長度。
具體而言，酌量所施加的電力或所發生的磁場強度或所適用的裝置的外形等，共振線圈212係以可藉由例如800kHz～50MHz、0.1～5KW的高頻電力而發生0.01～10高斯程度的磁場的方式，形成為50～300mm 2的有效剖面積且為200～500mm的線圈直徑，以2～60次左右捲繞在電漿生成空間201a的外周側。其中，本說明書中如「800kHz～50MHz」般的數值範圍的表記係意指在該範圍包含下限值及上限值。例如「800kHz～50MHz」意指「800kHz以上50MHz以下」。關於其他數值範圍亦同。
遮蔽板223係設為用以遮蔽共振線圈212的外側的電場。
主要藉由共振線圈212、RF感測器272、整合器274，構成本實施形態之電漿生成部。其中，亦可包含高頻電源273作為電漿生成部。
藉由該構成，對共振線圈212供給高頻電力，藉此在共振線圈212在近旁且沿著處理室201的內周的區域生成環狀的電漿。亦即，該環狀的電漿係生成在處理室201內的外周區域內。尤其在本實施形態中，係在共振線圈212的電性中點所位於的高度，亦即共振線圈212的上端與下端的中間高度位置生成該環狀的電漿。
(密封構造) 在圖4中，密封構造1000係將板材1004(第1構件)與歧管1006(第2構件)之間進行封止的構造，具有：金屬板1008、及作為樹脂製的封止材的O型環1010。藉由該金屬板1008與O型環1010，板材1004與歧管1006之間被封止。板材1004的凸緣部1004f亦為與金屬板1008相接觸的接觸部。歧管1006係例如金屬構件。
其中，以形成O型環1010的樹脂材料而言，係例示矽橡膠或氟橡膠等橡膠素材，惟亦可使用作為封止材來發揮功能之具有彈性的其他樹脂材料，而非侷限於橡膠素材。此外，在本形態中係使用O型環作為封止材，惟若為作為封止材來發揮功能的形狀，亦可為板狀或棒狀等其他形狀，而非侷限於環形狀。
金屬板1008係形成為環狀，且在遠離O型環1010的位置接觸歧管1006予以固定。具體而言，藉由例如金屬製的螺栓1024，被固定在歧管1006。螺栓1024的中心部係可進行螺孔內的抽真空，因此以軸方向貫穿。在圖示之例中，在金屬板1008與歧管1006之間配置有密封間隔件1026。在該情形下，金屬板1008與歧管1006亦透過螺栓1024而相接觸。金屬板1008、歧管1006及螺栓1024均為金屬構件，因此金屬板1008的熱透過螺栓1024而傳至歧管1006。此外，金屬板1008係在遠離O型環1010的位置接觸歧管1006予以固定，因此藉由從金屬板1008傳至歧管1006的熱，可防止O型環1010被加熱。
為了防止板材1004為石英構件之時的破損，金屬板1008以薄者較宜。具體而言，金屬板1008的厚度係例如0.1～1.0mm的範圍的預定的值。若金屬板1008的厚度未達0.1mm，因與板材1004或螺栓1024接觸，金屬板1008本身破損的可能性增高，並且使熱傳導至歧管1006及螺栓1024，而難以抑制O型環1010的溫度上昇。藉由形成為0.1mm以上，可防止金屬板1008本身破損，並且可抑制O型環1010的溫度上昇。若金屬板1008的厚度超過1.0mm，金屬板1008的彈性變小，因此有使所接觸之屬於石英構件的板材1004破損的可能性。藉由形成為1.0mm以下，可維持金屬板1008的彈性，且抑制板材1004破損。此外，金屬板1008亦可藉由鋁、鎳合金、不銹鋼的至少任一者來形成。
其中，密封間隔件1026亦可省略。此時，由於金屬板1008直接以面狀接觸歧管1006，因此金屬板1008的熱容易傳至歧管1006。
O型環1010係若未設有金屬板1008，主要藉由(a)由燈加熱器1002及加熱器217b的至少任一者被放射，且透過板材1004及處理容器203的至少任一者的輻射熱、(b)由經加熱的板材1004及處理容器203的至少任一者被放射的輻射熱、(c)藉由從與經加熱的板材1004的接觸面所傳達的傳導熱等予以加熱。
金屬板1008係配置在加熱器217b與O型環1010之間，以將O型環1010，遮蔽以由下方朝向O型環1010直接或間接被放射的加熱器217b的輻射熱的方式作配置。此外，金屬板1008係以將O型環1010，遮蔽由燈加熱器1002(圖1)朝向O型環1010直接或間接被放射的輻射熱的方式作配置。亦即，金屬板1008係配置成遮蔽O型環免於受到上述熱源(a)及(b)。
歧管1006係藉由冷卻機構予以冷卻。具體而言，在歧管1006係設有作為冷卻機構的冷媒流路1032，藉由在冷媒流路1032流通冷媒，可將歧管1006的熱去除。因此，金屬板1008的熱係透過歧管1006而有效率地去除。亦即，金屬板1008係配置成由上述熱源(c)將O型環1010絕緣。
其中，如圖5所示，板材1004亦可組合例如內周部1004b、與外周部1004c來構成。內周部1004b係例如由透明石英所構成的透明部。外周部1004c係形成為筒狀或環狀，以卡止在處理容器203的開口部203a的端緣203b的方式作載置。內周部1004b係形成為圓板狀，接觸外周部1004c的段差部1004d來作配置。外周部1004c亦為與金屬板1008相接觸的接觸部。
此外，外周部1004c係由妨礙燈加熱器1002的輻射熱透過的不透明材料，例如不透明石英所構成的不透明部。藉由以不透明材料構成作為接觸部的外周部1004c，可透過外周部1004c來減低到達金屬板1008或O型環1010、歧管1006的輻射熱。此外，藉由使不透明部與金屬板1008相接觸，可防止O型環1010被藉由輻射熱所加熱的不透明部所加熱。
(控制部) 作為控制部的控制器221係構成為分別透過訊號線A來控制APC閥242、閥243b及真空泵246，透過訊號線B來控制基座昇降機構268，透過訊號線C來控制加熱器電力調整機構276及阻抗可變機構275，透過訊號線D來控制閘閥244，透過訊號線E來控制RF感測器272、高頻電源273及整合器274，透過訊號線F來控制MFC252a～252f及閥253a～253f、243a、243c。
如圖2所示，作為控制部(控制手段)的控制器221係構成為具備有：CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)221a、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)221b、記憶裝置221c、I/O埠221d的電腦。RAM221b、記憶裝置221c、I/O埠221d係構成為可透過內部匯流排221e而與CPU221a作資料交換。在控制器221係連接有構成為例如觸控面板或顯示器等的輸出入裝置222。
記憶裝置221c係由例如快閃記憶體、HDD (Hard Disk Drive，硬碟驅動機)等所構成。在記憶裝置221c內係可讀出地儲存有控制基板處理裝置的動作的控制程式、或記載有後述之基板處理的順序或條件等的程式處方等。製程處方係以使控制器221執行後述之基板處理工程中的各順序，且可得預定的結果的方式作組合者，作為程式來發揮功能。以下，將該程式處方或控制程式等總稱而僅稱之為程式。其中，在本說明書中使用所謂程式的用語時，係有僅包含程式處方單體時、僅包含控制程式單體時、或包含該二者時。此外，RAM221b係構成為暫時保持藉由CPU221a所讀出的程式或資料等的記憶體區域(工作區)。
I/O埠221d係連接於上述之MFC252a～252f、閥253a～253f、243a、243b、243c、閘閥244、APC閥242、真空泵246、RF感測器272、高頻電源273、整合器274、基座昇降機構268、阻抗可變機構275、加熱器電力調整機構276等。
CPU221a係構成為讀出來自記憶裝置221c的控制程式來執行，並且按照來自輸出入裝置222的操作指令的輸入等，由記憶裝置221c讀出製程處方。接著，CPU221a係構成為以按照所讀出的製程處方的內容的方式，透過I/O埠221d及訊號線A來控制APC閥242的開度調整動作、閥243b的開閉動作、及真空泵246的起動/停止；透過訊號線B來控制基座昇降機構268的昇降動作；透過訊號線C來控制藉由加熱器電力調整機構276所為之對加熱器217b的供給電力量調整動作、或藉由阻抗可變機構275所為之阻抗值調整動作；透過訊號線D來控制閘閥244的開閉動作；透過訊號線E來控制RF感測器272、整合器274及高頻電源273的動作；透過訊號線F來控制藉由MFC252a～252f所為之各種氣體的流量調整動作、及閥253a～253f、243a、243c的開閉動作等。
控制器221係可藉由在電腦安裝儲存在外部記憶裝置(例如磁帶、軟性磁碟或硬碟等磁碟、CD或DVD等光碟、MO等磁光碟、USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)223的上述程式來構成。記憶裝置221c或外部記憶裝置223係構成為電腦可讀取記錄媒體。以下亦將該等總稱而僅稱為記錄媒體。在本說明書中使用所謂記錄媒體的用語，係有包含：僅包含記憶裝置221c單體時、僅包含外部記憶裝置223單體時、或包含其二者時。其中，對電腦提供程式，亦可不使用外部記憶裝置223而使用網際網路或專用線路等通訊手段來進行。
(半導體裝置之製造方法) 半導體裝置之製造方法係具有：對基板處理裝置100的處理室201搬入基板的工程(例如圖3的基板搬入工程S110)；及藉由作為加熱器的燈加熱器1002等，將晶圓200加熱的工程(例如圖3的昇溫/真空排氣工程S120)。
基板處理裝置100係具備有：處理晶圓200的處理室201；構成為將處理室201內加熱之作為燈的燈加熱器1002；藉由燈加熱器1002被加熱之作為第1構件的板材1004；與板材1004相對向作配置的歧管1006；及將板材1000與歧管1006之間進行封止的密封構造1000。密封構造1000係具有：與板材1000接觸作配置的放熱用的金屬板1008；及接觸金屬板1008與歧管1006所配置之作為樹脂製的封止材的O型環1010，板材1000與歧管1006之間藉由金屬板1008及O型環1010予以封止。
(2)基板處理工程 接著，關於本實施形態之基板處理工程，說明使用上述之基板處理裝置100，將形成在晶圓200的表面的膜氧化來形成氧化膜作為例如快閃記憶體等半導體元件的製造工程的一工程的方法之例。在以下說明中，構成基板處理裝置100的各部的動作係藉由控制器221予以控制。
(基板搬入工程S110)
首先，將上述晶圓200搬入至處理室201內來收容。具體而言，基座昇降機構268使基座217下降至晶圓200的搬送位置。結果，晶圓上推銷266形成為以比基座217表面為預定高度份由貫穿孔217a突出的狀態。
接著，打開閘閥244，由鄰接處理室201的真空搬送室，使用晶圓搬送機構(未圖示)，將晶圓200搬入至處理室201內。被搬入的晶圓200係以水平姿勢被支持在晶圓上推銷266上。一將晶圓200搬入至處理室201內，關閉閘閥244而使處理室201內作密閉。接著，基座昇降機構268使基座217上昇，藉此晶圓200被支持在基座217的上面。
(昇溫/真空排氣工程S120)
接著，進行被搬入至處理室201內的晶圓200的昇溫。加熱器217b係被預先加熱，在埋入有加熱器217b的基座217上保持晶圓200，藉此將晶圓200加熱至例如150~750℃的範圍內的預定值。此外，亦藉由燈加熱器1002來加熱處理室201。此外，進行晶圓200的昇溫的期間，藉由真空泵246，透過氣體排氣管231而將處理室201內進行真空排氣，且將處理室201內的壓力設為預定的值。真空泵246係 至少進行作動至後述的基板搬出工程S160結束為止。
此時，如圖4所示，藉由密封構造1000中的金屬板1008與O型環1010，封止板材1004與歧管1006之間。因此，由於在藉由燈加熱器1002等加熱器所加熱的板材1004與O型環1010之間配置有金屬板1008，因此可遮蔽由加熱器及板材1004對O型環1010的輻射熱，且抑制O型環1010的溫度上昇或伴隨此的劣化。
此外，金屬板1008係形成為環狀，在遠離O型環1010的位置接觸歧管1006予以固定。因此，可使金屬板1008的熱傳導至歧管1006，來抑制金屬板1006的溫度上昇。
此外，歧管1006係藉由冷卻機構予以冷卻。因此，可將與歧管1006接觸的O型環1010、及金屬板1008冷卻，來抑制O型環1010的溫度上昇。
此外，密封構造1000係可在將第1緩衝空間1018與第2緩衝空間1028減壓後適當使用。即使在藉由使用金屬板1008而可封止的壓力降低的情形下，亦藉由將第1緩衝空間1018與第2緩衝空間1028形成為減壓(真空)空間，可防止在第1緩衝空間1018與第2緩衝空間1028之間的氣體漏洩，且維持分離。
(反應氣體供給工程S130)
接著，由第1氣體供給部對處理室201的外周區域，開始供給含氧氣體與含氫氣體的混合氣體，作為含有氧的氧化種源氣體亦即第1氣體。具體而言，打開閥253a及閥253b，一邊在MFC252a及MFC252b進行流量控制，一邊透過氣體吹出口239對處理室201內開始供給第1氣體。
以含氧氣體而言，係可使用例如氧(O 2)氣體、氧化亞氮(N 2O)氣體、一氧化氮(NO)氣體、二氧化氮(NO 2)氣體、臭氧(O 3)氣體、水蒸氣(H 2O氣體)、一氧化碳(CO)氣體、二氧化碳(CO 2)氣體等。以含氧氣體而言，係可使用該等之中1以上。此外，以含氫氣體而言，係可使用例如氫(H 2)氣體、重氫(D 2)氣體、H 2O氣體、氨(NH 3)氣體等。以含氫氣體而言，係可使用該等之中1以上。其中，若使用H 2O氣體作為含氧氣體，以使用H 2O氣體以外的氣體作為含氫氣體為佳，若使用H 2O氣體作為含氫氣體，以使用H 2O氣體以外的氣體作為含氧氣體為佳。以惰性氣體而言，係可使用例如氮(N 2)氣體，此外，可使用氬(Ar)氣體、氦(He)氣體、氖(Ne)氣體、氙(Xe)氣體等稀有氣體。以惰性氣體而言，係可使用該等之1以上。
藉由在MFC252a及MFC252b進行流量控制，調整第1氣體的總流量及第1氣體的組成(尤其氫的含有率)的至少一方。在本實施形態中，可藉由改變含氫氣體與含氧氣體的混合比(流量比)，來輕易調整第1氣體的組成。
此時，將第1氣體的總流量設為例如1000～10000ccm，且將第1氣體中的含氧氣體的流量設為例如20～4000sccm的範圍內的預定值。此外，將第1氣體中的含氫氣體的流量設為例如20～1000sccm的範圍內的預定值。第1氣體所包含的含氫氣體與含氧氣體的含有比率係設為0:100～95:5的範圍的預定的值。
以對處理室201的外周區域，且為生成在後述之電漿處理工程S140中所形成的環狀的電漿的區域，直接供給第1氣體為宜。
同時，由第2氣體供給部對處理室201的中央區域開始供給作為氫濃度調整氣體之作為第2氣體的含氧氣體與含氫氣體的混合氣體。具體而言，打開閥253d及閥253e，一邊在MFC252d及MFC252e進行流量控制，一邊透過設在氣體供給環300的氣體吹出孔303，對處理室201內開始供給第2氣體。
藉由在MFC252d及MFC252e進行流量控制，調整第2氣體的總流量及第2氣體的組成(尤其氫的含有率)的至少一方。與第1氣體同樣地，可藉由改變含氫氣體與含氧氣體的混合比，輕易調整第2氣體的組成。
此時，將第2氣體的總流量形成為與第1氣體的總流量同等或其以下，例如100～5000sccm，將第2氣體中的含氧氣體的流量形成為例如0～5000sccm的範圍內的預定值。此外，將第2氣體中的含氫氣體的流量形成為例如0～5000sccm的範圍內的預定值。在本實施形態中，將第2氣體所包含的含氫氣體的比率(亦即第1氣體的氫含有率)形成為0～100%的範圍內的預定值。第2氣體的總流量較佳為與第1氣體同等、或其以下。
(氫的濃度分布控制) 在本工程中，係針對第1氣體、第2氣體的各個，控制流量及氫含有率的至少一方，藉此可控制處理室201內的氫濃度分布。氫濃度分布係以後述之電漿處理工程中的氧化種的密度分布成為所希望者的方式予以控制。第2氣體的氫含有率係以調整為與第1氣體的氫含有率不同為宜。藉由使用氫含有率與第1氣體不同的第2氣體，分別控制第1氣體與第2氣體的流量，輕易調整處理室201內的氫濃度分布。
處理室201內的壓力係以成為例如5～260Pa的範圍內的預定壓力的方式，調整APC閥242的開度來控制處理室201內的排氣。如上所示，一邊將處理室201內適度排氣，一邊繼續第1氣體及第2氣體的供給至後述的電漿處理工程S140結束時。
(電漿處理工程S140) 處理室201內的壓力一安定，對共振線圈212由高頻電源273開始施加高頻電力。藉此，在供給有第1氣體的電漿生成空間201a內形成高頻電磁場，藉由該電磁場，在相當於電漿生成空間的共振線圈212的電性中點的高度位置，被激發具有最高電漿密度的環狀的感應電漿。電漿狀的第1氣體解離，生成含有O的O自由基或羥基自由基(OH自由基)等氧自由基、原子狀氧(O)、O 3、氧離子等氧化種。
在本工程中，第1氣體係被供給至以第2電漿密度生成電漿的區域亦即電漿生成區域。在本實施形態中，對接近共振線圈212的處理室201內的外周區域內且為環狀的電漿被激發的區域亦即電漿生成區域供給第1氣體，主要藉由第1氣體被電漿激發，而生成上述氧化種。
另一方面，在本工程中，第2氣體係被供給至以比第1電漿密度為更低的第2電漿密度生成電漿的區域、或未生成電漿的區域(第2電漿密度實質上為0的區域)亦即電漿非生成區域。亦即，第2氣體係被供給至電漿的密度與第1氣體不同的區域。在本實施形態中，尤其對形成在環狀的電漿的內側的電漿非生成區域供給第2氣體。
(氧化種的密度分布控制) 在此，藉由電漿所生成的氧化種係若與環境氣體中的氫起反應，即失去或使其降低(亦即去活化)作為該氧化種的能力(氧化能力)。因此，按照存在氧化種的環境氣體中的氫濃度，該環境氣體中的氧化種的密度(濃度)的衰減速度(衰減量)發生變化。氫濃度愈高，氧化種的衰減量愈為增大，氫濃度愈低，氧化種的衰減量愈為降低。
在本實施形態中，在電漿生成區域所生成的氧化種在電漿非生成區域擴散時，與電漿非生成區域中的氫起反應而逐漸去活化。因此，在電漿非生成區域擴散的氧化種的密度係可藉由該區域內的氫濃度來調整該衰減量。亦即，電漿非生成區域中的氧化種的密度分布係可藉由控制該區域內的氫濃度分布來任意調整。
具體而言，在上述之反應氣體供給工程中，藉由調整主要供給至電漿非生成區域的第2氣體的流量或氫的含有率的至少任一者，控制該區域內的晶圓200的面內方向中的氫濃度分布。接著，藉由控制該氫濃度分布，調整在晶圓200的上方空間所擴散的氧化種的密度分布。如上所示，晶圓200的面內方向中的密度分布經調整的氧化種被供給至晶圓200表面。
之後，一經過預定的處理時間，例如10～900秒，即停止來自高頻電源273的電力的輸出，而停止處理室201內的電漿放電。此外，關閉閥253a、253b、253d、253e而停止對處理室201內供給第1氣體及第2氣體。藉由以上，電漿處理工程S140即結束。
(真空排氣工程S150) 一停止第1氣體及第2氣體的供給，即透過氣體排氣管231而將處理室201內進行真空排氣。藉此，將因處理室201內的含氧氣體或含氫氣體、該等氣體的反應所發生的排放氣體等排氣至處理室201外。之後，調整APC閥242的開度，且將處理室201內的壓力調整為與鄰接處理室201的真空搬送室相同的壓力。
(基板搬出工程S160) 之後，使基座217下降至晶圓200的搬送位置，使晶圓200支持在晶圓上推銷266上。接著，打開閘閥244，使用晶圓搬送機構，將晶圓200搬出至處理室201外。藉由以上，結束本實施形態之基板處理工程。
[其他實施形態] 以上說明了本揭示之實施形態之一例，惟本揭示之實施形態並非為限定於上述者，當然除了上述之外，亦可在未脫離其主旨的範圍內進行各種變形來實施。
100:基板處理裝置 200:晶圓(基板) 201:處理室 201a:電漿生成空間 201b:基板處理空間 202:處理爐 203:處理容器 203a:開口部 203b:端緣 210:上側容器 211:下側容器 212:共振線圈 217:基座 217a:貫穿孔 217b:加熱器 217c:阻抗調整電極 221:控制器 221a:CPU 221b:RAM 221c:記憶裝置 221d:I/O埠 221e:內部匯流排 222:輸出入裝置 223:外部記憶裝置 231:氣體排氣管 232a:含氧氣體供給管 232b:含氫氣體供給管 232c:惰性氣體供給管 232d:含氧氣體供給管 232e:含氫氣體供給管 232f:惰性氣體供給管 235:氣體排氣口 239:氣體吹出口 242:APC閥 243a,243b,243c,253a,253b,253c,253d,253e,253f:閥 244:閘閥 245:搬入出口 246:真空泵 250a,250d:含氧氣體供給源 250b,250e:含氫氣體供給源 250c,250f:惰性氣體供給源 252a,252b,252c,252d,252e,252f:質流控制器(MFC) 266:晶圓上推銷 268:基座昇降機構 272:RF感測器 273:高頻電源 274:整合器 275:阻抗可變機構 276:加熱器電力調整機構 300:氣體供給環 303:氣體吹出孔 1000:密封構造 1002:燈加熱器(加熱器) 1004:板材(第1構件) 1004a:第2氣體吹出口 1004b:內周部 1004c:外周部 1004d:段差部 1004f:凸緣部 1006:歧管(第2構件) 1008:金屬板 1010:O型環(樹脂製的封止材) 1012:蓋部 1014:O型環 1016:O型環 1018:第1緩衝空間 1020:氣體導入路 1022:第1氣體吹出孔 1024:螺栓 1026:密封間隔件 1028:第2緩衝空間 1030:氣體導入路 1032:冷媒流路(冷卻機構) A,B,C,D,E,F:訊號線
[圖1]係本揭示之一實施形態之基板處理裝置的概略剖面圖。 [圖2]係顯示本揭示之一實施形態之基板處理裝置的控制部(控制手段)的構成的圖。 [圖3]係顯示本揭示之一實施形態之基板處理工程的流程圖。 [圖4]係顯示本揭示之一實施形態之密封構造的放大剖面圖。 [圖5]係顯示本揭示之一實施形態之密封構造的變形例的放大剖面圖。
203:處理容器
203a:開口部
203b:端緣
1000:密封構造
1004:板材(第1構件)
1004f:凸緣部
1006:歧管(第2構件)
1008:金屬板
1010:O型環(樹脂製的封止材)
1012:蓋部
1014:O型環
1016:O型環
1018:第1緩衝空間
1020:氣體導入路
1022:第1氣體吹出孔
1024:螺栓
1026:密封間隔件
1028:第2緩衝空間
1030:氣體導入路
1032:冷媒流路(冷卻機構)

Claims (20)

  1. 一種密封構造，其係將藉由加熱器予以加熱的第1構件、及與前述第1構件相對向作配置的第2構件之間進行封止的密封構造，其係具有：與前述第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸前述金屬板與前述第2構件而配置的樹脂製的封止材，藉由前述金屬板及前述封止材，將形成在前述第1構件的上方且被供給第1氣體的第1緩衝空間、與形成在前述第1構件與前述第2構件之間且被供給第2氣體的第2緩衝空間之間進行封止。
  2. 如請求項1之密封構造，其中，前述金屬板係在遠離前述封止材的位置接觸前述第2構件而予以固定。
  3. 如請求項2之密封構造，其中，第2構件係藉由冷卻機構予以冷卻。
  4. 如請求項1之密封構造，其中，前述金屬板係配置成遮蔽由前述加熱器對前述封止材的輻射熱。
  5. 如請求項1之密封構造，其中，前述加熱器係包含燈加熱器。
  6. 如請求項5之密封構造，其中，前述加熱器係包含電阻加熱器。
  7. 如請求項1之密封構造，其中，前述第1構件係設在前述加熱器與基板的處理室之間，藉由在處理 室內透過來自前述加熱器的輻射熱的板材所構成。
  8. 如請求項7之密封構造，其中，第1構件係藉由前述板材、及與前述金屬板相接觸的接觸部所構成。
  9. 如請求項1之密封構造，其中，前述密封構造係構成為將經減壓的前述第1緩衝空間與經減壓的前述第2緩衝空間之間進行封止。
  10. 如請求項1之密封構造，其中，前述第1構件與前述第2構件係彼此以非接觸作配置。
  11. 如請求項1之密封構造，其中，前述第2構件係由金屬所構成。
  12. 如請求項1之密封構造，其中，前述第1構件係由非金屬所構成。
  13. 如請求項12之密封構造，其中，前述第1構件的至少一部分係由透明材料所構成。
  14. 一種密封構造，其係將藉由加熱器予以加熱的第1構件、及與前述第1構件相對向作配置的第2構件之間進行封止的密封構造，其係具有：與前述第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸前述金屬板與前述第2構件而配置的樹脂製的封止材，藉由前述金屬板及前述封止材，將前述第1構件與前述第2構件之間進行封止，前述第1構件係藉由：由透過前述加熱器的輻射熱的 透明材料所形成的透明部、及由阻礙前述加熱器的輻射熱透過的不透明材料所形成的不透明部所構成。
  15. 如請求項14之密封構造，其中，前述金屬板係配置成與前述不透明部相接觸。
  16. 一種密封構造，其係將藉由加熱器予以加熱的第1構件、及與前述第1構件相對向作配置的第2構件之間進行封止的密封構造，其係具有：與前述第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸前述金屬板與前述第2構件而配置的樹脂製的封止材，藉由前述金屬板及前述封止材，將前述第1構件與前述第2構件之間進行封止，前述金屬板的厚度係0.1~1.0mm的範圍的預定的值。
  17. 一種基板處理裝置，其係具備：處理基板的處理室；構成為將前述處理室內加熱的加熱器；藉由前述加熱器予以加熱的第1構件；與前述第1構件相對向作配置的第2構件；及將前述第1構件與第2構件之間進行封止的密封構造，前述密封構造係具有：與前述第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸前述金屬板與前述第2構件作配置的樹脂製的封止材，形成在前述第1構件的上方且被供給第1氣體的第1緩 衝空間、與形成在前述第1構件與前述第2構件之間且被供給第2氣體的第2緩衝空間之間藉由前述金屬板及前述封止材予以封止。
  18. 一種半導體裝置之製造方法，其係具有：將基板搬入至基板處理裝置的處理室的工程；及藉由加熱器，將前述基板加熱的工程，前述基板處理裝置係具備：藉由前述加熱器予以加熱的第1構件；與前述第1構件相對向作配置的第2構件；及將前述第1構件與第2構件之間進行封止的密封構造，前述密封構造係具有：與前述第1構件接觸作配置的金屬板；及接觸前述金屬板與前述第2構件作配置的樹脂製的封止材，形成在前述第1構件的上方且被供給第1氣體的第1緩衝空間、與形成在前述第1構件與前述第2構件之間且被供給第2氣體的第2緩衝空間之間藉由前述金屬板及前述封止材予以封止。
  19. 如請求項18之半導體裝置之製造方法，其中，另外具有：在前述處理室內供給前述第1氣體與前述第2氣體的工程。
  20. 一種基板處理裝置，其係具備：處理基板的處理室； 構成為將前述處理室內加熱的加熱器；及如請求項14或請求項16之密封構造。
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