(57)【要約】【課題】反応副生成物の反応室壁面への付着を抑制する基板処理装置を提供する。【解決手段】基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に対向して設けられ、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給系と、前記処理室の内壁に多数の孔を設け、該多数の孔から不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、対向する一対の平板電極間にガスを供給し、前記一対の平板電極の少なくとも一方の平板電極に高周波電力を印加して前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ生成装置とを有する。【選択図】図２
2010153528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する基板支持部と、
前記基板支持部に対向して設けられ、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給系と、
前記処理室の内壁に多数の孔を設け、該多数の孔から不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、
対向する一対の平板電極間にガスを供給し、前記一対の平板電極の少なくとも一方の平板電極に高周波電力を印加して前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ生成装置と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記基板上のガス流れ上流側に基板に対して垂直に設けられた整流板を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板表面への薄膜形成及び薄膜の改質を行う基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の平行平板型基板処理装置１０を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図を示す。
【０００３】
反応室１２は反応室壁１４で気密に構成され、該反応室１２内部には上電極１６とサセプタ１８が対向して設けられている。上電極１６は、ガスシャワー板２６と一体型である。また、上電極１６の上部には反応ガス導入部２０が設けてあり矢印で示すように反応ガス２４を、ガスシャワー板２６から反応室１２内に供給できるようになっている。
【０００４】
サセプタ１８はサセプタ加熱ヒータ３６と一体型であり、サセプタ上の被処理基板３８を加熱する構造となっている。
また、サセプタ１８は上電極１６と対となり、整合器３２を介して発振器３０に接続され、反応ガス導入部２０から供給された反応ガス２４に高周波電力を印加することで電極間にプラズマ３４を生成し、基板に処理を施す構造となっている。
また、サセプタ１８には回転機構５４が設けられ、回転機構５４により基板３８を回転することで基板面上に均一にプラズマ処理が施される。
【０００５】
また、反応室壁１４の一部に設けたスリット部にゲートバルブ４４が設けてあり、被処理基板３８の搬入・搬出ができるようになっている。
【０００６】
反応室１２の流れ上流側（ゲートバルブ４４側）には不活性ガス供給部５８が設けられており、矢印で示すように例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガス５６を、ノズル５７を介して反応室１２内に供給する構造となっている。
【０００７】
また、反応室１２の流れ下流側（ゲートバルブ４４と反対側）には排気バルブ４２が設けられ、反応室壁１４は、排気バルブ４２に向かうにつれて閉じられた構造となっており、排気バルブ４２を開くことでガス及びプラズマ３４を反応室１２外へ排出する。
【０００８】
電極間（サセプタ１８と上電極１６の間）に発生したプラズマ３４は、温度が低い反応室壁１４に接すると、反応副生成物となって壁面に付着してしまう。この反応副生成物が堆積するとパーティクルとなり、性能の悪い半導体ができる原因になる。これを抑制するために、反応室の流れ上流側（ゲートバルブ４４側）に窒素等の不活性ガス供給部５８を設け、不活性ガスのバリアによって、反応管壁１４に直接反応ガスが接しないようにしている。また、不活性ガス５６の流れはサセプタ１８に対して平行となるようにしている。
【０００９】
反応副生成物付着を抑制する従来の技術として、例えば特許文献１は、光励起ＣＶＤ装置において光化学反応に関係しないガスによって、光入射窓を覆うことで、反応生成物の付着を防止する技術を開示している。また、特許文献２は、上下の不活性ガス層により中央の反応性ガス層を層流状態で試料上に拡散させることで、試料保持台及び試料室への反応生成物の付着を抑える技術を開示している。また、特許文献３は、レーザＣＶＤ装置において反応ガスを供給したまま不活性ガスを基板表面に平行に僅かに離して噴射することで、気中で粒子が形成されても不活性ガスに遮られて基板表面に到達することなく排出される技術を開示している。また、特許文献４は、ステージの外周に浮遊する反応副生成物を噴出する不活性ガスで阻むことで、ステージの下面と半導体基板との間への侵入を防ぐ技術を開示している。また、特許文献５は、第１のガスと組成の異なる第２のガスを、電極とシールド電極との間隙に供給することによって、排気口側端部の近傍における副生成物自体の生成及び副生成物の堆積を抑制する技術を開示している。
【００１０】
【特許文献１】特開平２−７９４２０号公報
【特許文献２】特開平５−３３９７３４号公報
【特許文献３】特開平１−２５１６０７号公報
【特許文献４】特開平６−３３３８３３号公報
【特許文献５】特開２００５−３５３９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、処理室内にガスが淀む部分が生じ、反応室壁面に副生成物の付着を防止する不活性ガスを均一に供給することは難しい。
また、反応ガス流量や処理温度、処理圧力によって、最適な不活性ガス流量と不活性ガスを供給するノズル位置、本数が大きく異なってしまう。
さらに、不活性ガス流量を増加させることで、電極間のプラズマが希釈され、プラズマ処理時間が大幅に増加する問題も生じる。
【００１２】
本発明の目的は、プラズマ処理時間を増加せずに、反応副生成物の反応室壁面への付着を抑制する基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する基板支持部と、前記基板支持部に対向して設けられ、前記処理室内に反応ガスを供給するための反応ガス供給系と、前記処理室の内壁に多数の孔を設け、該多数の孔から不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と、対向する一対の平板電極間にガスを供給し、前記一対の平板電極の少なくとも一方の平板電極に高周波電力を印加して前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ生成装置とを有する。これにより、プラズマ処理中に生成される反応副生成物が反応室壁面へ付着することを抑制できる。
【００１４】
好適には、前記基板処理装置は、前記基板上のガス流れ上流側に基板に対して垂直に設けられた整流板を有する。これにより不活性ガスの供給により電極間のプラズマが希釈され、プラズマ処理時間が大幅に増加する問題を抑制できる。
【００１５】
好適には、前記反応室の内壁はセラミックで覆われ、その表面に前記多数の孔を設ける。
【００１６】
好適には、前記不活性ガスはＮ２（窒素）ガスである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プラズマ処理時間を増加せずに、反応副生成物の反応室壁面への付着を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る基板処理装置５０の縦断面図を示す。
本発明の実施形態において、基板を処理する処理室としての反応室１２は、反応室壁１４と反応室壁１４内表面に設けられた多孔質セラミック層１５とで構成される。
【００１９】
反応室１２内部には上電極１６と基板を支持する基板支持部としてのサセプタ１８が対向して設けられている。
【００２０】
上電極１６は、ガスシャワー板２６と一体型である。
また、上電極１６の上部には反応ガス導入部２０が設けられ、矢印で示すように反応ガス２４を、ガスシャワー板２６から反応室１２内に供給し、反応ガス供給系を構成している。
【００２１】
サセプタ１８はサセプタ加熱ヒータ３６と一体型であり、サセプタ上の被処理基板３８を加熱する構造となっている。
【００２２】
また、サセプタ１８は上電極１６と対となり、整合器３２を介して発振器３０に接続され、平板電極を構成している。反応ガス導入部２０から平板電極間に反応ガス２４を供給し、該平板電極に高周波電力を印加することでプラズマ３４を発生させる構造となっている。
また、サセプタ１８には回転機構５４が設けられ、回転機構５４により基板３８を回転することで基板面上に均一にプラズマ処理が施される。
【００２３】
また、反応室壁１４の一部に設けたスリット部にゲートバルブ４４が設けてあり、被処理基板３８の搬入・搬出ができるようになっている。
【００２４】
また、反応室１２の流れ下流側（ゲートバルブ４４と反対側）には排気バルブ４２が設けられ、反応室１２は、排気バルブ４２に向かうにつれて閉じられた構造となっており、排気バルブ４２を開くことで反応室１２内のガスを排気し、ガス排気系を構成している。
【００２５】
反応室壁１４には不図示の不活性ガス供給部に接続された溝２２が形成されている。
【００２６】
多孔質セラミック層１５及び反応室壁１４の多孔質セラミック層１５側には、溝２２に沿って反応室１２内へ連通する多数の孔１７が形成されている。
【００２７】
溝２２及び孔１７は、反応室１２全周に形成されている。
【００２８】
すなわち、本発明の実施形態において、不活性ガス５６は、不図示の不活性ガス供給部から反応室壁１４に形成された溝２２を伝って反応室壁１４及び多孔質セラミック層１５に形成された多数の孔１７から反応室１２内へ均一に噴出され、これにより不活性ガス供給系を構成している。
この不活性ガス供給系により反応室壁面に不活性ガスのバリア層が形成されることで、反応室壁面が反応ガスに直接さらされず、反応副生成物が反応室壁面へ付着することを抑制できる。
【００２９】
次に、本基板処理装置５０の動作について説明する。
図示しない排気ポンプによって、反応室１２内部を排気した後、ゲート弁４４を開いてウエハピン４８と図示しない搬送ロボットとの共働により、被処理基板３８をサセプタ１８上に搬送した後、反応ガス導入部２０から一定流量の反応ガス２４を導入し、また同時に、不図示の不活性ガス導入部から、不活性ガス５６を反応室１２内部に供給し、図示しない排気コンダクタンス調節弁により、反応室１２内の圧力を所定の値に保持する。
【００３０】
上電極１６とサセプタ１８に、発振器３０の出力する高周波電力を整合器３２を介して供給すると、反応室１２内にプラズマ３４が生成され、サセプタ１８に載置された被処理基板３８が処理される。
【００３１】
このとき、サセプタ１８とガスシャワー板２６との間に生成されたプラズマ３４領域で生成された反応副生成物は、反応室１２内の部材に付着するが、多孔質セラミック層１５に形成された多数の孔１７から噴出され、反応室１２内を層流状に流れる不活性ガス５６により防止される。不活性ガス５６は、サセプタ１８の下部と反応室壁１４の間及び上電極１６の上部と反応室壁１４の間も流れるような構成となっており、上電極１６の上部を通過した不活性ガス５６は、反応室１２内上方から排気バルブ４２へ流れ、サセプタ１８の下部を通過した不活性ガス５６は、反応室１２内下方から排気バルブ４２へ流れる。また、反応室１２の形状は上記構成に限られず、反応室１２の内壁は角をなくした丸形状としてもよい。
【００３２】
したがって、反応室１２を反応室壁１４と多孔質セラミック層１５の２層構造とし、反応室壁１４に不活性ガス５６の通り道である溝２２を、多孔質セラミック層１５の多数の孔１７と連通させた。これにより不活性ガス５６を反応室壁１４に形成された溝２２を伝って多数の孔１７から噴出させ、従来の基板処理装置１０と比べて反応室壁１４面に付着する副生成物を抑制することができる。
【００３３】
図３は他の実施形態に係る基板処理装置５０を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図を示す。
他の実施形態に係る基板処理装置５０では、上述した本発明の実施形態に係る図２に示す基板処理装置５０の電極間のガス上流側に基板３８に対して略垂直に整流板６２を設ける。
【００３４】
整流板６２は、例えば流線型のような直方体を面取りして滑らかにしたような形である。
【００３５】
不活性ガス５６の流量が反応ガス２４の流量に比べて著しく多い場合には電極間のプラズマ３４は希釈され、プラズマ処理時間が大幅に増加してしまう。
しかしながら、このようにガス上流側に基板３８に対して略垂直に整流板６２を設けることで、不活性ガス５６が電極間に流れ込むのを防ぐことができ、プラズマ３４が希釈されることもなく、プラズマ処理時間を大幅に増加することなく反応副生成物の反応室壁面への付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の基板処理装置を示す（ａ）縦断面図（ｂ）横断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る基板処理装置を示す（ａ）縦断面図（ｂ）横断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    従来の基板処理装置
１２    反応室
１４    反応室壁
１５    多孔質セラミック層
１６    上電極
１７    孔
１８    サセプタ
２０    反応ガス導入部
２２    溝
２４    反応ガス
３０    発振器
３２    整合器
３４    プラズマ
３８    被処理基板
４２    排気バルブ
５０    基板処理装置
５６    不活性ガス
５８    不活性ガス供給部
６２    整流板
【図１】
2010153528.tif 000003
【図２】
2010153528.tif 000004
【図３】
2010153528.tif 000005