(57)【要約】【課題】クリーニングの際のエッチング速度分布の均一化を図ることにより、生産性向上と低コスト化が実現できる基板処理装置を提供する。【解決手段】台座４、ウェハ支持板２、均熱板３、ウェハ支持板２を下側からこの順序で設ける。これらの部材間には、それぞれスペーサ６を設ける。支柱５は台座４に取り付けられ、ウェハ支持板２の穴２１、均熱板３の穴３１およびスペーサ６の穴６１を貫通している。スペーサ６には切り欠き部６２を設ける。クリーニング時にエッチングガスまたはエッチング液がスペーサ６の切り欠き部６２を介してスペーサ６と支柱５との間の空間に容易に回り込むので、この部分にエッチング残りが発生することが防止でき、エッチング速度分布の均一化が図れる。【選択図】　　　　図８
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【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体とを備える基板処理装置であって、前記基板支持体は複数の構成部材からなり、前記複数構成部材の少なくとも一つの部材に、前記複数部材間の空間の少なくとも一部へのクリーニング媒体の回り込みを補助するガイドを設けたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、半導体製造プロセスにおいて、半導体ウェハ基板表面に金属膜、金属シリサイド膜、酸化膜、窒化膜、あるいは不純物などをドープしたシリコン膜などの薄膜を形成する熱ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、半導体ウェハ基板上に単結晶層を成長させるエピタキシャル成長装置、薄膜を所定のパターンにエッチングするドライエッチング装置等の半導体ウェハ処理装置に関わり、その中でも特に、処理装置の反応管壁面およびウェハ基板保持部に反応副生成物の付着堆積が生じ得る場合に好適な半導体ウェハ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造において、ウェハに回路作成を行う処理装置として、ＣＶＤ装置やエッチング装置等の種々の真空処理装置が用いられている。これら装置によるウェハの処理過程において、処理室内に発生する反応副生成物等による微小塵埃がウェハ表面に付着する。これが、半導体素子の製造過程の歩留まりや装置稼働率低下の主原因となっている。そこで、このウェハ表面に付着する塵埃を低減するために、成膜により処理室の壁面に堆積する反応副生成物を適宜、クリーニング（除去）することが行われる。
【０００３】
このような成膜およびクリーニングに関する公知技術としては、例えば、特開平７−９４４１９号公報記載のものがある。この公知技術においては、２枚の平行平板ヒータにより形成される加熱空間内に偏平な石英製などの反応管を設け、その反応管内部に配置されウェハ領域にほぼ相当する部分が切り欠かれたウェハ支持板上に半導体ウェハを載置し、加熱しつつ処理室内にガスを供給しながら排気することにより、ウェハ表面に薄膜形成（またはエピタキシャル成長）を行わせる。そしてこの成膜処理が繰り返されて反応管壁面に反応副生成物が堆積し、その量が限界値（厚さ）を越え堆積物が剥がれ落ちてくるようになった場合には、適宜ガス反応クリーニングを実施し、エッチングによって堆積物を除去する。
【０００４】
上記公知例の半導体処理装置に使用されるウェハ支持体としては、例えば、図１に示すようなウェハ支持体２００が挙げられる。このウェハ支持体２００は、半導体処理装置の処理室内に設置され、台座４（図２参照）、ウェハ支持板２（図３参照）、必要ならば均熱板３（図４参照）およびウェハ支持板間スペーサ６（図５参照）で構成される。図２に示すように台座４には少なくとも３本以上の支柱５が設けられ、図３に示すようにウェハ支持板２には台座支柱５に合わせた穴２１が空けられている。スペーサ６の内径は支柱５の外径およびウェハ支持板２の穴２１の径より大きく、スペーサ６を介してウェハ支持板２の高さを決める。またウェハ支持板２あるいは均熱板３等が２枚以上ある場合はそれぞれの高さと間隔をスペーサ６によって決めることができる。またウェハ支持板２または均熱板３とスペーサ６との接点は平面平坦で接触させるのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のウェハ支持体２００を使用した従来の半導体ウェハ処理装置において成膜処理を繰り返し行うと、反応管内壁およびウェハ支持体２００に反応副生成物が堆積する。さらに図７に示すように、スペーサ６の部分に着目すると、台座支柱５とスペーサ内壁６４に挟まれた極狭い空間にも反応副生成物６３が堆積する。これら反応副生成物６３を例えば反応ガスにてクリーニングする際、台座支柱５とスペーサ内壁６４に挟まれた空間にはエッチングガスが回り込みずらくエッチングレートはその他大部分と比較して極端に遅い。従ってエッチング残りが発生しやすく、再びウェハ成膜処理を再開した場合に前述のエッチング残り部分がＰａｒｔｉｃｌｅ発生源になってしまう。またエッチング残りなく完全に堆積物を除去するには長いエッチング時間を要し、装置の稼働率が低下すると共に他部分のオーバーエッチングが発生し、ウェハ支持体２００の材料である石英へのダメージが発生するのでパーティクルの発生や石英部分交換周期が短くなり運用コストが高くなる。
【０００６】
上記課題はウェットクリーニングを行った場合も同様で、支柱５とスペーサ内壁６４に挟まれた部分はエッチング残りが発生する。対策方法としてはウェハ支持体２００を構成する石英部材を分解してウェットクリーニングする方法があるが、反応副生成物６３が堆積した状態では石英部材間で癒着していることが多く無理に分解しようとすると石英を破損してしまい非効率的である。
【０００７】
本発明の主な目的は、クリーニングの際のエッチング速度分布の均一化を図ることにより、生産性向上と低コスト化が実現できる基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、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体とを備える基板処理装置であって、前記基板支持体は複数の構成部材からなり、前記複数構成部材の少なくとも一つの部材に、前記複数部材間の空間の少なくとも一部へのクリーニング媒体の回り込みを補助するガイドを設けたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００９】
基板支持体の複数の構成部材は、好ましくは、基板を支持する複数枚の基板支持板と、複数枚の基板支持板間に設けられ基板支持板同士を離間させるスペーサとを備え、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、基板支持板とスペーサの接触部において、基板支持板およびスペーサの少なくとも一方に設けられる。
【００１０】
また、基板支持体の複数の構成部材は、好ましくは、台座と、基板を支持する基板支持板と、台座と基板支持板間に設けられ台座と基板支持板とを離間させるスペーサとを備える。この場合に、好ましくは、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、基板支持板とスペーサの接触部において、基板支持板およびスペーサの少なくとも一方に設けられる。また、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、台座とスペーサの接触部において、台座およびスペーサの少なくとも一方に設けられることも好ましい。より好ましくは、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、基板支持板とスペーサの接触部において、基板支持板およびスペーサの少なくとも一方に設け、また、台座とスペーサの接触部において、台座およびスペーサの少なくとも一方にも設ける。
【００１１】
また、基板支持体の複数の構成部材は、好ましくは、基板を支持する基板支持板と、均熱板と、均熱板と基板支持板間に設けられ均熱板と基板支持板とを離間させるスペーサとを備える。この場合に、好ましくは、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、基板支持板とスペーサの接触部において、基板支持板およびスペーサの少なくとも一方に設けられる。また、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、均熱板とスペーサの接触部において、均熱板およびスペーサの少なくとも一方に設けられることも好ましい。より好ましくは、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、基板支持板とスペーサの接触部において、基板支持板およびスペーサの少なくとも一方に設け、また、均熱板とスペーサの接触部において、均熱板およびスペーサの少なくとも一方にも設ける。
【００１２】
また、好ましくは、基板支持体の複数の構成部材は、支柱をさらに備える。支柱は３本以上設けることが好ましい。また、好ましくは、スペーサ、基板支持板および（基板支持体の複数の構成部材に含まれる場合には）均熱板にそれぞれ穴を開け、支柱をこれらの穴に通す。
【００１３】
上記各場合において、好ましくは、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、スペーサに設けられる。
【００１４】
また、好ましくは、クリーニング媒体の回り込みを補助するガイドは、複数個（少なくとも２つ）設けられる。
【００１５】
上記クリーニング媒体は、好ましくは、クリーニングガス（エッチングガス）である。
また、上記クリーニング媒体は、好ましくは、エッチング液である。
【００１６】
また、本発明によれば、上記基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法が提供される。
【００１７】
また、本発明によれば、上記基板処理装置を用いて基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法が提供される。
【００１８】
なお、基板としては、好ましくは、半導体ウェハが使用される。
【００１９】
また、本発明によれば、
半導体ウェハを処理するための処理室と、処理室内を加熱可能な加熱手段と、少なくとも３本以上支柱を有する台座、１枚あるいは複数枚のウェハ支持板、１枚あるいは複数枚の均熱板、およびスペーサを備えて構成されたウェハ支持体とを有する半導体ウェハ処理装置であって、前述のスペーサ寸法によってウェハ支持板間、均熱板間、ウェハ支持板と均熱板間の距離を決定でき、ウェハ支持板とスペーサとの接触部にクリーニングガス等のエッチャントの回り込みを補助する隙間を有したことを特徴とする半導体ウェハ処理装置が提供される。
好ましくは、ウェハ支持体材に石英を用いる。
【００２０】
また、本発明によれば、上記半導体ウェハ処理装置を使用して、処理室内壁およびウェハ支持体表面に堆積した反応副生成物を処理室内にＣＩＦ３等のエッチングガスを導入することで付着した堆積物を除去することを特徴とする半導体ウェハ処理装置のクリーニング方法が提供される。
【００２１】
また、本発明によれば、上記半導体ウェハ処理装置を使用して、ウェハ支持体表面に堆積した反応副生成物をフッ酸あるいはフッ硝酸溶液等のエッチング液中にウェハ支持体を分解することなく浸すことで付着した堆積物を除去することを特徴とする半導体処理装置のクリーニング方法が提供される。
【００２２】
このような半導体ウェハ処理装置および半導体処理装置のクリーニング方法によれば、台座支柱とスペーサ内壁表面に付着した反応副生成物はエッチャントが回り込みやすくなりその他大部分とのエッチングレート差が小さくなる。この結果、反応ガスクリーニングを行うに際してはエッチング時間の短縮とオーバーエッチングによる石英部材のダメージが軽減できる。また、ウェットクリーニングを行う際にも台座支柱とスペーサ内壁表面とその他大部分とのエッチングレートの差は小さくなり、オーバーエッチングが少なく保持部全表面のクリーニングが可能となる。従って石英部材を分解する必要が無くなり作業性が向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、図９、１０を参照して本発明の一実施の形態の半導体ウェハ処理装置の概略を説明する。図９は、本発明の一実施の形態の半導体ウェハ処理装置の概略縦断面図であり、図１０は、本発明の一実施の形態の半導体ウェハ処理装置の概略横断面図である。
【００２４】
石英製または炭化硅素、アルミナ製の反応管１０１は水平方向に偏平な空間を有する筒状であり、反応管１０１の内部にウェハ支持体２００が設けられ、反応管１０１両端には気密にガス導入フランジ１０３、ガス導入フランジ１０４が設けられ、一方のガス導入フランジ１０３には更にゲート弁１０５を介して搬送室（図示せず）が連設されている。ガス導入フランジ１０３、ガス導入フランジ１０４にはそれぞれガス導入ライン１０７、１０８、排気ライン１０９、１１０が連通され、また反応管１０１の上下には、それぞれ上ヒータ１０６ａ、下ヒータ１０６ｂが設けられ、反応管１０１内部を均一に加熱する様になっている。また、上ヒータ１０６ａ、下ヒータ１０６ｂおよび反応管１０１を覆うように断熱材１１３が設けられている。
【００２５】
ゲート弁１０５が開かれ、図示しないウェハ搬送ロボットにより図中左方よりウェハ１が搬入され、ウェハ支持体２００に載置される。本例ではウェーハ支持体２００には２枚のウェハ１が載置される。
【００２６】
ウェーハ搬送ロボットが後退してゲート弁１０５が閉じられ、反応管１０１内にガス導入ライン１０７、１０８より反応ガスが導入され、排気ライン１０９、１１０より排気される。なお、処理の均一性を確保するため、反応ガスは対角に向かって、例えばガス導入ライン１０７から排気ライン１１０に向かって流れ、あるいはガス導入ライン１０８から排気ライン１０９に向かって流れ、更に所要時間毎に流れの向きが変更されるようになっている。
【００２７】
ウェハ１の処理が完了すると、ゲート弁１０５が開かれ、ウェハ搬送ロボットによりウェハ１が搬出される。
【００２８】
次に、本実施の形態で使用するウェハ支持体について説明する。図１は、本実施の形態のウェハ支持体概略図であり、図２は、本実施の形態の支柱を有する台座の概略図であり、図３は、本実施の形態のウェハ支持板およびウェハの平面図であり、図４は、本実施の形態の均熱板の平面図であり、図６は、本実施の形態の隙間を設けたスペーサの概略図であり、図８は、本実施の形態のウェハ支持体の台座支柱とスペーサ、ウェハ支持板および均熱板で構成された部分の断面詳細図である。
【００２９】
本実施の形態のウェハ支持体２００は、半導体ウェハ処理装置の処理室（反応管１０１）内に設置され、台座４および支柱５（図２参照）、２枚のウェハ支持板２（図３参照）、１枚の均熱板３（図４参照）ならびにスペーサ６（図５参照）で構成されている。図２に示すように台座４には３本の支柱５が設けられている。支柱５は３本以上であることが好ましい。図３に示すように、ウェハ支持板２には支柱５に合わせた穴２１が空けられている。ウェハ支持板２の中央には、ウェハ１の直径よりも大きい径の開口２２が設けられており、開口２２内に突出して４つのウェハ支持部材２３が設けられている。ウェハ１は、このウェハ支持部材２３に支持されて、開口２２内に支持される。図４に示すように、均熱板３にも支柱５に合わせた穴３１が空けられている。図６に示すように、スペーサ６の形状は円筒状であり、スペーサ６の中央には円柱状の穴６１が設けられ、スペーサ６の内径は支柱５の外径およびウェハ支持板２の穴２１の径より大きい。スペーサ６の上下面は平面であり、ウェハ支持板２または均熱板３とスペーサ６とは、平面平坦で接触するように構成している。また、スペーサ６の上下面には、それぞれ切り欠き部６２が設けられている。切り欠き部６２は上面、下面にそれぞれ３箇所設けている。切り欠き部６２によって、スペーサ６の外側面と穴６１が連通している。なお、台座４、支柱５、ウェハ支持板２、均熱板３は石英で構成されている。
【００３０】
台座４、下側のウェハ支持板２、均熱板３、上側のウェハ支持板２が下側からこの順序で設けられている。台座４とウェハ支持板２との間、下側のウェハ支持板２と均熱板３との間、均熱板３と上側のウェハ支持板２との間には、それぞれスペーサ６が設けられている。ウェハ支持板２および均熱板３の高さ、ならびにウェハ支持板２および均熱板３との間の間隔をスペーサ６によって決めている。支柱５は、ウェハ支持板２の穴２１、均熱板３の穴３１およびスペーサ６の穴６１を貫通している。
【００３１】
このようにして組み立てたウェハ支持体２００では、図８に示すように、クリーニング時にエッチングガスまたはエッチング液がスペーサ６に設けた切り欠き部６２を介してスペーサ６と支柱５との間の空間に容易に回り込むので、この部分にエッチング残りが発生することが防止できる。その結果、反応ガスクリーニングを行うに際してはエッチング時間の短縮とオーバーエッチングによる石英部材のダメージが軽減できるようになる。
【００３２】
処理室（反応管１０１）内を６５０℃程度に加熱し、ＳｉＨ４ガスを導入して反応管１０１内壁およびウェハ支持体２００に１０μｍ程度シリコン膜を堆積させた後、５７０℃程度の温度でＣＩＦ３ガスを用いたガスクリーニングを１８０分行った。
【００３３】
図５に示す従来の石英スペーサ６ではエッチング残りが確認できたが、本実施の形態の、隙間（切り欠き部６２）を設けたスペーサ６を用いた場合にはエッチング残りはないことが確認された。従って、本実施の形態によれば、スペーサ６の内壁および支柱５の表面のエッチングレートが増加し、処理室内のエッチングレート分布を均一に出来ることが明らかとなった。
【００３４】
以上説明したように、本発明に従えば、ガス反応クリーニングおよびウェットクリーニングの際のエッチング速度分布の均一化を図ることができる。従って、反応管壁面およびウェハ支持体に付着した堆積物をもれなく全て除去する場合にも、反応管壁面およびウェハ支持体表面自体をエッチングしダメージを与えることが少なくなるので、パーティクル発生による歩留まり低下を抑制し生産性を構造することができる。また反応管等の石英部品交換・ウェットクリーニングの頻度を低減し、クリーニング時の装置停止時間を短縮できるので装置稼働率やスループットを向上し、これによっても生産性を向上することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス反応クリーニングおよびウェットクリーニングの際のエッチング速度分布の均一化を図ることにより、生産性向上と低コスト化が実現できる基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態および従来技術のウェハ支持体概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態および従来技術の支柱を有する台座の概略図である。
【図３】本発明の一実施の形態および従来技術のウェハ支持板およびウェハの平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態および従来技術の均熱板の平面図である。
【図５】従来技術のスペーサの概略図である。
【図６】本発明の一実施の形態の隙間を設けたスペーサの概略図である。
【図７】従来技術のウェハ支持体の台座支柱とスペーサ、ウェハ支持板および均熱板で構成された部分の断面詳細図である。
【図８】本発明の一実施の形態のウェハ支持部の台座支柱とスペーサ、ウェハ支持板および均熱板で構成された部分の断面詳細図である。
【図９】本発明の一実施の形態の半導体ウェハ処理装置の概略縦断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態の半導体ウェハ処理装置の概略横断面図である。
【符号の説明】
１…ウェハ
２…ウェハ支持板
３…均熱板
４…台座
５…支柱
６…スペーサ
２１、３１、６１…穴
６２…切り抜き部
６３…反応副生成物
６４…内壁
１０１…反応管
１０３、１０４…ガス導入フランジ
１０５…ゲート弁
１０７、１０８…ガス導入ライン
１０９、１１０…排気ライン
１０６ａ…上ヒータ
１０６ｂ…下ヒータ
１１３…断熱材
２００…ウェハ支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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