(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理後のウエーハ表面の帯電による静電気を原因とした汚染の問題を解決した非処理基板であるウエーハを複数枚一括してプラズマで処理する半導体製造装置を提供する。【解決手段】基板１８にプラズマ処理を行う処理炉１６の搬入出口の近傍に、交流電源５５および正極の直流電源５６を接続した複数の針電極を備えた除電装置３４を配置し、ボートエレベータ２２により処理炉１６から搬出された帯電基板１８を除電する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に、基板を処理可能に保持するボートを搬入及び搬出する半導体製造装置において、
該処理炉のボートの搬入出口の近傍に基板を除電することが可能な除電装置を配置し、
該除電装置は複数の針電極を備え、該針電極の少なくとも１つに交流電源を接続し、他の少なくとも１つに正極の直流電源を接続してなることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置に搭載可能な除電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板処理装置としては、プラズマを用いて基板を処理するものがあり、プラズマを利用する目的として、ガスのイオン化やラジカル反応促進により低温下での基板処理を可能にし、温度による基板のダメージを防ぐことが挙げられる。このプラズマを利用した装置として、縦型バッチ処理装置があり、具体的な一例として、均熱管と反応管の間に高周波を印加できる電極をストライプ状に交互に全周配置し、これにより反応管内のガスをプラズマ化する。プラズマ化すると、ガスはイオン、電子、ラジカル等に変化し、基板表面で反応してエッチングされたり、成膜される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラズマ化して処理する際に、未反応のイオン、電子などが基板表面に存在することもあるため、これら未反応のイオン、電子などが基板の帯電となって静電気を持つ状態となり、基板の周りの雰囲気に不純物が存在している場合、その静電気の吸引力よって不純物を吸着して基板が汚染されてしまう可能性がある。
【０００４】
また、基板が帯電していてもアースと接地されていれば除電が可能であるが、通常基板を積載するボートは多くの材質が石英の絶縁体であるためアースに流れにくくなり、基板に帯電を起こし易くしている原因ともなっている。その帯電基板をできるだけ早く除電するためには、処理炉でのプラズマ処理後に基板が搬出される際に除電すればよいが、その搬出先の空間はN2リッチ雰囲気中となっており、通常の除電装置による除電では、N2リッチ雰囲気中のイオン生成バランスが悪く、中和されずに逆に基板を帯電させてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明の主な目的は、プラズマ処理後の基板表面の帯電による静電気を原因とした汚染の問題を解決するために、その静電気を除去できる除電装置を半導体製造装置内に配置し、さらにN2リッチ雰囲気中においてイオン生成バランスの保持を可能とする除電装置を搭載した半導体製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に、基板を処理可能に保持するボートを搬入及び搬出する半導体製造装置において、該処理炉のボートの搬入出口の近傍に基板を除電することが可能な除電装置を配置し、該除電装置は、複数の針電極を備え、該針電極の少なくとも１つに交流電源を接続し、他の少なくとも１つに正極の直流電源を接続してなることを特徴とする。
【０００７】
なお、実施の形態においては、以下の構成が示されている。
【０００８】
処理炉のボートの搬入出口の近傍に基板を除電することが可能な除電装置を配置し、該除電装置は、ボートエレベータが処理炉から基板を搬出する動作を開始したときに作動し、所定時間経過後に作動を停止するように構成されている。
【０００９】
また実施の形態の半導体製造装置においては、基板を複数枚処理可能にし、ヒータで熱処理してかつ減圧状態にする処理室を備え、該処理室内にガスを供給して減圧化し、基板を処理する反応管を備え、該反応管の内部或いは外部に高周波を印加できる電極を配置し、それによりガスをプラズマ化して基板に対してプラズマによる処理を可能にする手段と、該処理室内でプラズマ処理後に帯電された基板を除電するための除電装置を該処理室下部の空間に設置する手段と、該除電装置内に、針電極を少なくとも２個の針電極を用意して、少なくとも１個の針電極に交流電源、少なくとも１個の針電極に正極の直流電源を接続して高電圧をかけることにより、N2リッチ雰囲気中において必要な荷電粒子を生成可能とし、イオンバランスを保ちながら基板の除電を可能とする手段とを備え、該処理室下の空間に設置されたサイドクリーンユニットからのN2フローを受けて該除電装置から発生する荷電粒子が、ボート上の帯電した基板に向かって流れて行き、その荷電粒子により基板が中和されて除電を可能にすることを特徴とする。
【００１０】
さらに実施の形態の半導体製造装置においては、基板を複数枚搭載可能なボートを持ち、反応炉まで相対的に昇降可能なエレベータを備え、処理室の下に積載された基板を移載するための空間を持ち、その空間に自然酸化膜を制御するためにN2リッチ雰囲気を可能とする手段とを備え、プラズマ処理後、基板を移載するために該エレベータにより該処理室からボートが相対的に降下する動作を利用して、ボート上の帯電基板がその近傍に配置された除電装置を通過することにより、ボート上の基板全てが除電可能となることを特徴としている。
【００１１】
また実施の形態の半導体製造装置は、基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に、基板を処理可能に保持するボートをボートエレベータにより搬入及び搬出する半導体製造装置において、処理室下のN2リッチ雰囲気となる空間で、ボート上の帯電基板をボートエレベータの相対的降下動作後に除電させるため、除電装置を複数個設置或いは上下動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、除電装置内に複数の針電極を備え、少なくとも１個の針電極に交流電圧を印加し、他の少なくとも１個の針電極に直流電圧を印加するようにしたため、例えばN2リッチ雰囲気中において必要な荷電粒子を生成可能とし、イオンバランスを保ちながらウエーハの除電を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態として添付図面を参照して、非処理基板であるウエーハを複数枚一括してプラズマで処理する基板処理装置について説明する。
【００１４】
図１は本発明の好ましい実施の形態に係る基板処理装置の平面図、図２は図１の基板処理装置の背面図である。また図３は、帯電値測定センサを取り付けた場合の構成図である。
【００１５】
筐体１０内部の正面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてカセットの授受を行うカセットラック１２が設けられて、カセットラック１２の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１４が設けられている。
【００１６】
筐体１０の後部上方には、処理炉１６が設けられ、処理炉１６の下方には基板としてのウエーハ１８を水平姿勢で多段に保持するボート２０が配設されている。ボート２０にはこれを処理炉１６に昇降させるボートエレベータ２２が設けられ、ボートエレベータ２２に取付けられた昇降部材の先端部には蓋体としてのシールキャップ３６が取付けられボート２０を垂直に支持している。
【００１７】
処理炉１６では、ヒータ３８が灼熱管４４を取り囲むように設けられており、灼熱管４４内部には、導電性材料で構成され、高周波を印加することができる電極４６が設けられた電極管４８が配設されている。電極管４８の内側には、反応管４０が配設されており、反応管４０は石英などの誘電体で構成される。処理室４２は、反応管４０とシールキャップ３６などで気密に構成され、ウエーハ１８を処理する空間を形成する。また、シールキャップ３６は接地されている。
【００１８】
ボートエレベータ２２とカセットラック１２との間には昇降手段としての移載エレベータ２４が設けられており、移載エレベータ２４にはカセットとボート２０との間でウエーハを搬送するウエーハ移載機２６が取付けられている。ウエーハ移載機２６のあるウエーハ移載エリア２８からボート２０のあるボートエリア３０にかけてサイドクリーンユニット３２が配設される。サイドクリーンユニット３２は、ウエーハ移載エリア２８とボートエリア３０の領域にN2フロー６５を供給して、この領域のウエーハ１８上にパーティクルが付着しないようにするものである。
【００１９】
また、処理炉１６のボート２０の搬入出口の近傍、詳しくは、サイドクリーンユニット３２とボートエリア３０との間の領域の処理炉１６の搬入出口下部近傍の空間であり、かつサイドクリーンユニット３２の方向板の近くに、ウエーハ１８を除電する除電装置３４が配設される。これにより、サイドクリーンユニット３２からのN2フロー６５を利用して除電装置３４から発生する荷電粒子を含むガスをボート２０上の帯電したウエーハ１８に向かって流し、その荷電粒子により中和して除電を行う。
【００２０】
ボートエレベータ２２の後側には背面ファン５０が設けられており、図１中矢印で示すように、サイドクリーンユニット３２からのN2フロー６５を背面ファン５０から外部に排出する。
【００２１】
本実施の形態で使用する除電装置３４について説明する。
【００２２】
除電装置の種類としては、主に、コロナ放電式と光照射式とに分けられるが、ここでは、実績済みのコロナ放電式について説明する。コロナ放電とは、先端の尖った電極針に高電圧を印加させることで針の先端に部分的に放電を発生させる手法である。放電が発生すると針周辺に存在しているガスが電離されてイオン、電子となり、それを帯電物に向かって吹き付けることにより中和されて除電する。
【００２３】
しかしN2リッチ雰囲気中でコロナ放電した場合、イオンバランスが悪く＋極の荷電粒子が−極に対して少なく発生してしまう。その対策として、補助除電の役割として＋DC電源（正極の直流電源）を針電極に接続する。
【００２４】
除電装置内に配置された複数の針電極（本実施の形態では２本）に対して、針電極５５をAC電源に接続して帯電ウエーハ１８の除電を行い、さらに−極に偏った帯電圧のバランスを取るためにもう一方の針電極５６を＋DC電源に接続することで、＋極の荷電粒子を多く発生させる。その結果、N2リッチ雰囲気中においてイオンバランスが図られ、帯電ウエーハ１８を除電することが可能となる。この除電装置３４を前記に示した場所に装着することにより、プラズマ熱処理後の処理ウエーハ１８に対して速やかに除電が可能になる。
【００２５】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
【００２６】
処理室４２が大気圧の状態で、所要の枚数のウエーハ１８を載置したボート２０をボートエレベータ２２により上昇させて、処理室４２内に搬入する。ヒータ３８に電力を投入し、ウエーハ１８、反応管４０など処理室４２内部の部材を所定の温度に加熱すると同時に、反応管４０内部の気体を排気し減圧状態にする。ウエーハ１８が所定の温度になった時点で処理室４２に反応ガスを導入し、次いで処理ガスをウエーハ１８に向けて噴出させる。処理室４２内部の圧力が所定の圧力になった時点で、電極４６により高周波を印加し、処理ガスをプラズマ化してウエーハ１８にプラズマ処理を施す。
【００２７】
処理後、ボートエレベータ２２によりボート２０を下降させ、ボート２０を処理室４２から搬出する。このとき、ボート２０はボートエレベータ２２により処理炉１６からゆっくりと下に降りてくるが、ボート２０が処理炉１６から出るタイミングにあわせて、除電装置３４を作動させる。除電装置３４により発生されたイオンはサイドクリーンユニット３２からのN2フロー６５により、ボートエリア３０に流れて行き、まず、除電装置３４の前を通過するボート２０の最下端のスロットに載置されているウエーハ１８にイオンが吹き付けられて除電される。その後、ボート２０が下降するにしたがって、ボート２０の上方のスロットに載置されているウエーハ１８が除電装置３４の前を順次通過し、除電されていき、ボートエレベータ２２の動作が終了するまでにボート２０上の全てのウエーハ１８が除電される。なお、上記においては、ボート２０を昇降動させる例を示したが、本発明においては反応炉１６を昇降動させるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
このように、除電装置３４を処理炉１６の搬入出口の近傍に配設するため、処理後のボートエレベータ２２の搬出動作を利用することによりボート２０上の全てのウエーハ１８の除電を行うことができる。したがって、複数個の除電装置３４を用意する必要はなく、コンパクトな形状の除電装置３４で対応することができる。勿論、除電装置を複数個配置して、ボートエレベータ２２の降下動作後に、帯電された複数枚のウエーハ１８を一括して除電することも可能であるし、反対に除電装置を上下作動可能として帯電ウエーハに荷電粒子を吹き付けて除電を行ってもよい。
【００２９】
また、サイドクリーンユニット３２のN2フロー６５を利用することにより、除電装置３４に対して効果的にウエーハ１８の除電を行うことができる。
【００３０】
除電装置３４の作動制御は、次のように行われる。
すなわち、予め、ウエーハ１８がどの程度の速度で除電装置３４の前を通過すれば除電できるかを計測し、この値を元にボート２０上の全てのウエーハ１８を除電するために必要な時間を計算し、除電装置３４が作動後、計算された時間が経過した後に自動的に停止するように設定する。
【００３１】
また、ボートエレベータ２２が最下端まで下降した時点で除電装置３４を停止するようにしてもよい。
【００３２】
また図３の構成図では、サイドクリーンユニット３２から供給されるN2フロー上流部に、AC電源に接続された針電極５５、＋DC電源に接続された針電極５６および絶縁プレート５７で構成された除電装置３４を配置し、N2フロー中流部にウエーハ１８を配置し、N2フロー下流部に帯電値測定センサ６０を設置している。除電装置３４はウエーハ１８に対しイオンを吹き付けて除電を行い、除電されているかどうかを帯電値測定センサ６０により判断し、除電されていれば除電装置３４を停止するようにしてもよい。
【００３３】
本発明の実施の形態によれば、処理炉の搬入出口近傍に除電装置を配置し、ボートエレベータが処理炉から基板を搬出する動作を開始したときに除電装置を作動させることにより、処理炉から搬出される基板が順次、除電装置の前を通過し、除電されるため、帯電による静電気を原因とする汚染の付着を最小限に抑えることができる。
【００３４】
また、本発明の実施の形態によれば、処理炉の搬入出口近傍に除電装置を配置したことにより、例えばボートエレベータの下降に伴って全ての基板を除電装置の前を通過させることができるため、コンパクトな除電装置ですべての基板の除電に対応することができ、装置内占有率を抑えて、コストも低減することができる。
【００３５】
また、本発明の実施の形態によれば、イオンバランスの悪い環境下であるN2リッチ雰囲気中で本発明の除電装置を使用することにより、半導体製造装置に搭載可能なアプリケーションが増える。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る基板処理装置の平面図である。
【図２】図１の基板処理装置の背面図である。
【図３】帯電値測定センサを取り付けた場合の構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１６  処理炉
１８  ウエーハ（基板）
２０  ボート
２２  ボートエレベータ
３４  除電装置
５５  AC電源接続された針電極
５６  ＋DC電源接続された針電極
５７  絶縁プレート
６０  帯電値測定センサ
６５  N2フロー
【図１】
2008078461.tif 000003
【図２】
2008078461.tif 000004
【図３】
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