(57)【要約】【課題】基板を基板支持台の基板載置部に載置する際に、均熱の妨げとなる処理基板の変形を抑制して、基板当たりの処理時間を短縮することのできる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】処理室４１内に設けられ内部に空間を有するとともに基板載置部４５１に処理室４１内と連通する開口４５４が設けられたヒータユニット（基板支持台）４５の基板載置部４５１に基板１を載せ、処理室４１内にガスを導入して処理室４１内の圧力を上昇させて処理室４１内とヒータユニット４５との間に圧力差を設ける。これによって、基板１をヒータユニット４５の基板載置部４５１に密着させることができるので、基板１が基板載置部４５１に接触する前に、基板処理装置３０内で予備加熱を行う必要がなくなり、スループットが向上する。そして、このようにして圧力差を設けた状態で基板１を加熱する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ内部に空間を有するとともに基板載置面に前記処理室内と連通する開口が設けられた支持台の前記基板載置面に前記基板を載せる工程と、
前記処理室内にガスを導入して前記処理室内の圧力を上昇させて前記処理室内と前記支持台内部との間に圧力差を設ける工程と、
前記処理室内と前記支持台内部との間に圧力差を設けた状態で前記基板を加熱する工程と、
前記処理室内に処理用ガスを導入して前記基板を処理する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、基板への膜形成、不純物ドーピング、表面処理を行う半導体製造装置、その中でも特に均熱を目的とした基板保持板或いは基板保持板を兼ねたヒータを有する基板熱処理装置を使用する半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一例として、図１により従来の基板熱処理装置３０およびそれを使用した半導体装置の製造方法の概略を説明する。
基板熱処理装置３０は単一基板毎の処理を可能とする構造となっている。
基板熱処理装置３０は、基板１を処理室に搬入するための基板挿入口３４とこれを封止するための開閉弁３４１とをチャンバ３１の一面に有している。
基板熱処理装置３０は、基板１を所望の温度に加熱するための、基板保持板３５１、ヒータ３５２、基板支持具３５３を含むヒータユニット３５をチャンバ３１内に有している。
基板保持板３５１は、基板支持具３５３が基板１を突き上げるための突き上げ穴３５４を備えている。
搬入された処理基板１は、基板支持具３５３によって一旦支持される。
基板熱処理装置３０は、ヒータユニット３５を基板搬送時、基板処理時等の異なる位置に多段階調整可能な昇降機構３６を備えている。
処理室に所望のガス種を所望のガス流量、ガス比率で供給可能なガス導入口３２１と基板処理面へのガス供給量の偏りを抑えるためのガス分散板３２２を含むガス導入部３２がチャンバ３１上面に設けられている。
チャンバ３１内の未反応及び反応過程で生成したガスを排気するための排気口３３、および所望の圧力を保持するための可変バルブ３３１がチャンバ３３の側壁上部に設けられている。
基板処理装置３０は、３５０〜９００以下の高温、１０００〜５００００Ｐａまでの高圧で処理可能である。
【０００３】
前記の装置構成において、基板１は次に記す過程で処理される。
チャンバ３１内は、予めガス導入部３２より所定のガスが導入され、排気口３３から可変バルブ３３１を経て排気されることによって所望の圧力となっている。
【０００４】
処理基板１は、基板熱処理装置３０と基板挿入口３４を通じて接続された基板搬送室２０に設けられた図示しない搬送機構により基板熱処理装置３０に搬送され、基板保持板３５１と空間を隔てて平行になる様に基板支持具３５３上に置かれる。
開閉弁３４１は搬送室２０と基板処理室３０を基板処理中に隔離するため、処理基板１の挿入後に閉じられる。
【０００５】
ヒータユニット３５は、搬送位置から昇降機構３６により基板予備加熱処理位置まで上昇する。
ヒータユニット３５の上昇の際、基板支持具３５３上の処理基板１と基板保持板３５１の間隔は徐々に狭くなる。
基板予備加熱位置において基板１と基板保持板３５１は接しておらず、予め決められた間隔を保持し、急激な加熱による基板面内温度差に起因する基板１の反りが回復する所定の時間予備加熱を行う。
基板処理位置に到達する前に処理基板１は基板支持具３５３上から基板保持具３５１に載置され、直接加熱され、さらに温度の安定化を待つ。
【０００６】
加熱された処理基板１は、上部のガス供給口３２１より導入され、ガス分散板３２２で処理面に均等になるように拡散されたガスにより処理される。
基板処理後、ヒータユニット３５は搬送位置まで降下する。降下の際、基板支持具３５３は再び処理基板１を突き上げ、基板保持板３５１との間に搬送のための空間を作る。
処理基板１は基板挿入口３４から搬送機構により搬送室２０へ運び出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記装置構成及び前記基板処理方法において基板処理装置３０に移載された基板１は、均熱の妨げとなる基板１と基板保持板３５１との接触の際に発生する基板変形を最小とするため、基板１が基板保持板３５１に接触する前に、前記基板処理装置３０内で予備加熱を行う必要がある。基板１の予備加熱時間は基板１の種類にも因るが約１００秒程度を必要とし、基板当たりの処理時間の４割程度を占めている場合が有る。特にこれは単一基板処理（枚葉処理）方式において、単位時間当たりの処理枚数（スループット）の向上に大きな障害となっている。
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、均熱の妨げとなる処理基板の変形を抑制し従来技術で問題となる基板当たりの処理時間を短縮することのできる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
処理室内に基板を搬入する工程と、
前記処理室内に設けられ内部に空間を有するとともに基板載置面に前記処理室内と連通する開口が設けられた支持台の前記基板載置面に前記基板を載せる工程と、
前記処理室内にガスを導入して前記処理室内の圧力を上昇させて前記処理室内と前記支持台内部との間に圧力差を設ける工程と、
前記処理室内と前記支持台内部との間に圧力差を設けた状態で前記基板を加熱する工程と、
前記処理室内に処理用ガスを導入して前記基板を処理する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
処理室内にガスを供給する供給口と、
処理室内に設けられ内部に空間を有するとともに基板載置面に処理室内と連通する開口が設けられた基板支持台と、
支持台内部に設けられ基板を加熱するヒータと、
基板を支持台に載せるとともに処理室内にガスを導入し処理室内の圧力を上昇させて処理室内と支持台内部との間に圧力差を設けるよう制御する制御手段と、
を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１１】
上記半導体装置の製造方法および基板処理装置において、好ましくは、前記圧力差は、支持台内部圧力が処理室内圧力よりも小さくなるよう設けられる。
【００１２】
また、前記圧力差を設ける工程では、好ましくは、ガスが処理室から、支持台の基板載置面に設けられた開口を介して、支持台内部に向かって出ていくようにする
【００１３】
また、好ましくは、前記圧力差を設ける工程の前に、処理室内および支持台内部の圧力を基板処理時の圧力よりも小さくする工程を有する。
【００１４】
また、好ましくは、処理室内および支持台内部の圧力を基板処理時の圧力よりも小さくする工程は、処理室内に基板を搬入する工程の前から行う。
【００１５】
また、好ましくは、処理室には処理室内を排気する排気口が設けられ、支持台には支持台内部を排気する排気口が設けられる。
【００１６】
また、好ましくは、支持台の基板載置面に設けられた開口とは、基板を支持台に載せる際に用いる突き上げピンが通る穴である。
【００１７】
【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。
図２は、本発明の一実施の形態の基板熱処理装置の概略断面図である。図２により本発明の一実施の形態の基板熱処理装置の概略を説明する。
【００１８】
基板熱処理装置４０は単一基板毎の処理を可能とする構造となっている。
基板熱処理装置４０は、基板（半導体Ｓｉウエハ）１を処理室に搬入するための基板挿入口４４とこれを封止するための開閉弁４４１をチャンバ４１の一面に有している。
基板熱処理装置４０は、基板１を所望の温度に加熱するための、基板保持板４５１、ヒータ４５２、基板支持具（突き上げピン）４５３を含むヒータユニット（基板支持台）４５をチャンバ４１内に有している。ヒータユニット４５内には空間が設けられている。
基板保持板４５１は、基板支持具４５３が基板１を突き上げるための突き上げ穴４５４を備えている。
また、突き上げ穴４５４を通りチャンバ４１内のガスを排気するための排気口４５６とこれを封止するための開閉弁４５７を含むヒータユニット排気機構４５５がヒータユニット４５の下部に設けられている。
搬入された処理基板１、基板支持具４５３によって一旦支持される。
【００１９】
基板熱処理装置４０は、ヒータユニット４５を基板搬送時、基板処理時等の異なる位置に多段階調整可能な昇降機構４６を備えている。
処理室に所望のガス種を所望のガス流量、ガス比率で供給可能なガス導入口４２１と基板処理面へのガス供給量の偏りを抑えるためのガス分散板４２２を含むガス導入部４２がチャンバ上面に設けられている。ガス導入口４２１の手間には、ガス流量を制御する可変バルブ４７が設けられている。
チャンバ内の未反応及び反応過程で生成したガスを排気するための排気口４３、および所望の圧力を保持するための可変バルブ４３１がチャンバ４３の側壁上部に設けられている。
【００２０】
基板熱処理装置４０に基板挿入口４４を通じて基板搬送室２０が接続されている。基板搬送室２０内には、基板搬送機２１が設けられている。
基板搬送機２１、開閉弁４４１、基板支持具（突き上げピン）４５３、開閉弁４５７、可変バルブ４３１、可変バルブ４７は制御手段４８に接続されている。制御手段４８によって、これらを制御し、基板１を基板支持台（ヒータユニット）４５に載せるとともに処理室（チャンバ４１）内にガスを導入し処理室（チャンバ４１）内の圧力を上昇させて処理室（チャンバ４１）内と基板支持台（ヒータユニット）４５内部との間に圧力差を設けるようにすることができる。
【００２１】
基板処理装置４０は、３５０〜９００℃の高温、１０００〜５００００Ｐａまでの圧力で処理可能である
【００２２】
次に、上記構成の基板熱処理装置４０を用いて基板１を処理する方法について説明する。
【００２３】
チャンバ４１内は、予めガス導入部４２より所定のガスが導入され、排気口４３から可変バルブ４４１を経て排気されることと、ヒータユニット４５下部からの排気によって所望の圧力となっている。
処理基板１は、基板熱処理装置４０と基板挿入口４４を通じて接続された基板搬送室２０に設けられた基板搬送機２１により基板熱処理装置４０に搬送され、基板保持板４５１と空間を隔てて平行になる様に基板支持具４５３上に置かれる。
開閉弁４４１は搬送室２０と基板処理室４０を基板処理中に隔離するため、処理基板１の挿入後に閉じられる。
【００２４】
ヒータユニット４５は、搬送位置から昇降機構４６により基板予備加熱処理位置まで上昇する。
ヒータユニット上昇の際、基板支持具４５３上の処理基板１と基板保持板４５１の間隔は徐々に狭くなる。
基板予備加熱位置において基板１と基板保持板４５１は接し、基板１は基板保持板４５１より直接加熱される。
ヒータユニット上昇と同時にガス導入量を増大しチャンバ４１内の圧力を上昇させる。
基板１は基板上部の圧力と基板下部の圧力差を突き上げ穴４５４の位置に受け基板保持板４５１に密着し均一かつ短時間で急速に加熱される。
加熱された基板１は基板処理位置まで上昇し温度の安定化を待つ。
加熱された処理基板１は、上部のガス供給口４２１より導入され、ガス分散板４２２で処理面に均等になるように拡散されたガスにより処理される。
【００２５】
基板処理後、ヒータユニット４５は搬送位置まで降下する。降下の際、基板支持具４５３は再び処理基板１を突き上げ、基板保持板４５１との間に搬送のための空間を作る。
処理基板１は基板挿入口４４から基板搬送機２１により搬送室２０へ運び出される。
【００２６】
本実施の形態では、ヒータユニット上昇と同時にガス導入量を増大しチャンバ４１内の圧力を上昇させるので、処理室（チャンバ４１）内と基板支持台（ヒータユニット４５）内部との間に圧力差が生じ、これによって、基板１を基板支持台（ヒータユニット４５）の基板保持板４５１の基板載置面に密着させることができるので、基板１が基板保持板４５１に接触する前に、基板処理装置３０内で予備加熱を行う必要がなくなり、スループットが向上する。
【００２７】
加えて、ヒータユニット４５の下部には、排気口４５６とこれを封止するための開閉弁４５７を含むヒータユニット排気機構４５５が設けられているので、この機構によってヒータユニット４５内を排気することによって、より強く基板１をヒータユニット４５の基板保持板４５１の基板載置面に密着させることができるようになる。
【００２８】
なお、このヒータユニット排気機構４５５を利用して、基板保持板４５１に基板１を載置する際に生ずる温度差起因の基板変形を抑制し、加熱体である基板保持板４５１と被加熱体である基板１の密着を維持し、基板１の均一かつ高速昇温を実現することもできる。このようにして、基板保持板４５１に基板吸着機構を有し、基板１を基板保持板４５１に吸着させ所定の温度に加熱後、基板を処理することができる。この場合、基板吸着機構は、基板載置及び加熱の際に生じる基板１の面内温度差に起因する基板反り応力以上の吸着力を与えるようにする。
【００２９】
【発明の効果】
基板保持板上に基板を載置した状態で基板を加熱して処理する半導体製造装置を使用する半導体装置の製造方法において、本発明を用いることにより、基板の変形を抑制し、基板の均熱を維持しつつ、急速加熱が出来る。
【００３０】
これによって、高スループットで基板を処理することができ、単位製造コスト（ＣＯＯ：Ｃｏｓｔ　ｏｆ　Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）の向上が計れる。
【００３１】
また、新たに予備加熱機構を設ける必要がないため、コスト削減及び省スペース化を計ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の基板熱処理装置の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の基板熱処理装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…基板
２０…基板搬送室
２１…基板搬送機
３０、４０…基板処理装置
３１、４１…チャンバ
３２、４２…ガス導入部
３２１、４２１…ガス導入口
３２２、４２２…シャワヘッド
３３、４３、４５６…排気口
３３１、４３１、４７…可変バルブ
３４、４４…基板挿入口
３４１、４４１、４５７…開閉弁
３５、４５…ヒータユニット（基板支持台）
３５１、４５１…基板保持板
３５２、４５２…ヒータ
３５３、４５３…基板支持具（突き上げピン）
３５４、４５４…突き上げ穴
３６、４６…昇降機構
４５５…ヒータユニット排気機構
４８…制御装置
【図１】
2004146719.tif 000003
【図２】
2004146719.tif 000004