(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハ面内およびウエハ相互間の処理を均一化することができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】電子ビーム励起プラズマを用いた半導体製造装置は、プラズマを発生するプラズマ発生室１７と、プラズマ発生室で生成されたプラズマから電子を集束させるグリッド１９と、グリッドで集束させた電子を加速させるアノード２０と、グリッドとアノードとの間に配置され正電圧を印加される制御電極２９とを備え、アノードで加速させた電子をプラズマ発生室の隔壁の吹出口１２から処理室に吹き出させる。グリッドと制御電極とアノードには複数の電子通過孔をジグザグ状に配列して開設する。上下の電子通過孔同士で起きる電界の干渉を防止できるので、プラズマ発生室で発生したプラズマ中の電子を狭いピッチのウエハ間でも安定して照射でき、電子ビーム励起プラズマをウエハ上に均一に形成できる。【選択図】図８
2009200275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する半導体製造装置において、
プラズマを発生するプラズマ発生室と、
前記プラズマ発生室で生成されたプラズマから電子を集束させるグリッドと、
前記グリッドで集束させた電子を加速させるアノードと、
前記アノードで加速させた電子が前記プラズマ発生室壁面を経由して導入される処理室と、
前記グリッドと前記アノードと前記プラズマ発生室壁面には複数個の吹出口が、縦方向に隣り合う吹出口が横方向にずれて開設されてい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、半導体製造装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にプラズマ処理を施すのに利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハにプラズマ処理を施す半導体製造装置として、バッチ式プラズマ処理装置が特許文献１によって提案されている。
このバッチ式プラズマ処理装置は、プロセスチューブ内に垂直に設けられた一対の保護管と、一対の保護管内に挿入された一対の電極と、プロセスチューブの内周に一対の保護管を取り囲むように敷設されてプラズマ発生室を形成した隔壁と、隔壁に上下方向に配列されて開設された複数個の吹出口とを備えている。
このバッチ式プラズマ処理装置において、処理ガスがプラズマ発生室に供給され、高周波電力が一対の電極間に供給されると、プラズマがプラズマ発生室に形成され、処理ガスが活性化される。活性化された処理ガスである電気的に中性の活性種（ラジカル）が、吹出口から吹き出て処理室に供給されることにより、ボートに保持された各ウエハに接触する。ウエハに接触した活性種は、ウエハの表面に成膜等の処理を行う。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８９１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述したバッチ式プラズマ処理装置は、ウエハからプラズマ発生室までの距離が遠いため、ウエハの表面近傍での活性種密度をウエハ面内およびウエハ（面内）相互間で均一にするのが困難であるという問題点がある。
また、同様の理由により、プラズマの種類によっては、せっかく発生した活性種が供給途中で失活してしまう場合があり、活性種濃度が低下して効率が良好とはいえないといった問題もある。そして、活性種密度の不均一は、特にバッチ処理においてはウエハに対する処理状態の均一性に悪影響を及ぼす。
【０００５】
本発明の目的は、電子ビーム励起プラズマを用いることによって、前述した問題点を解消して、基板面内、基板面間の処理を均一化することができる半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する半導体製造装置において、
プラズマを発生するプラズマ発生室と、
前記プラズマ発生室で生成されたプラズマから電子を集束させるグリッドと、
前記グリッドで集束させた電子を加速させるアノードと、
前記アノードで加速させた電子が前記プラズマ発生室壁面を経由して導入される処理室と、
前記グリッドと前記アノードと前記プラズマ発生室壁面には複数個の吹出口が、縦方向に隣り合う吹出口が横方向にずれて開設されていることを特徴とする半導体製造装置。
（２）前記グリッドと前記処理室との間には、正電圧を印加される制御電極とを備え、前記制御電極には複数の吹出口が、縦方向に隣り合う吹出口が横方向にずれて開設されていることを特徴とする前記（１）に記載の半導体製造装置。
（３）前記グリッドと前記アノードと制御電極と対応する前記プラズマ発生室壁面の吹出口は、中心点が直線上にあることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の半導体製造装置。
【発明の効果】
【０００７】
前記（１）によれば、電子ビーム励起プラズマを用いることによって、基板面内、基板面間の処理を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本発明の実施の形態において、半導体製造装置は、一例として、ＩＣの製造方法における処理工程を実施するものとして構成されている。
尚、以下の説明では、半導体製造装置としてウエハに酸化、拡散処理やＣＶＤ処理を行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。
【００１０】
図１および図２に示されているように、本実施の形態に係る本発明の処理装置１００は筐体１１１を備えている。
筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部には正面メンテナンス口１０３が開設されている。正面メンテナンス口１０３はメンテナンス可能な開口部を構成している。正面メンテナンス口１０３には正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。正面メンテナンス扉１０４、１０４は正面メンテナンス口１０３を開閉する。
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉される。
【００１１】
基板としてのウエハ２００を収納し搬送するウエハキャリア（基板収容器。）としては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）１１０が使用されている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせする。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出される。
【００１２】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器戴置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管する。すなわち、回転式ポッド棚１０５は、垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えている。複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持する。
【００１３】
筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。
ポッド搬送装置１１８は、ポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと、搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとを備えている。ポッド搬送機構１１８ｂはポッド１１０を保持する。ポッドエレベータ１１８ａはポッド１１０を保持したままポッド搬送機構１１８ｂを昇降させる。ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送する。
【００１４】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。
サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ１２１は載置台１２２、１２２と、キャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。載置台１２２はポッド１１０を載置する。キャップ着脱機構１２３はポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱する。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉する。
【００１５】
サブ筐体１１９は、ポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。
移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５はウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、ツィーザ（基板保持体）１２５ｃと、を備えている。ウエハ移載装置１２５ａはウエハ２００を水平方向に回転ないし直動する。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂはウエハ移載装置１２５ａを昇降させる。ツィーザ１２５ｃはウエハ移載装置１２５ａに設けられ、ウエハ２００を載置して保持する。
ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツィーザ１２５ｃが保持したウエハ２００をボート（基板保持具）２１７に対して装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）する。
図１に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部との間に設置されている。
【００１６】
移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉される。
【００１７】
図１に模式的に示されているように、筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右端部との間には、ボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。
ボートエレベータ１１５の昇降台には連結具としてのアーム１２８が連結されており、アーム１２８には蓋体としてのシールキャップ１２９が水平に据え付けられている。
シールキャップ１２９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１２５枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持する。
【００１８】
図１に示されているように、移載室１２４はウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側およびボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部に、クリーンユニット１３４を設置されている。クリ−ンユニット１３４は供給フアンおよび防塵フィルタで構成されており、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給する。
図示はしないが、移載室１２４はウエハ移載装置１２５ａとクリ−ンユニット１３４との間に、ノッチ合わせ装置を設置されている。ノッチ合わせ装置はウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置を構成している。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置およびウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７を流通した後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるか、もしくは、クリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）に戻る。クリーンユニット１３４の一次側に戻ったクリーンエア１３３は、移載室１２４内にクリーンユニット１３４から再び吹き出す。
【００１９】
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図１および図２に示されているように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、フロントシャッタ１１３がポッド搬入搬出口１１２を開放し、ポッド搬送装置１１８はロードポート１１４上のポッド１１０を筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入し、回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７に搬送して受け渡す。
ポッド１１０は棚板１１７に一時的に保管された後に、ポッド搬送装置１１８によって棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。
なお、ポッド１１０はロードポート１１４からポッドオープナ１２１に直接搬送されて、載置台１２２に移載される場合もある。
ポッド搬送中は、キャップ着脱機構１２３はポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０を閉じている。クリーンユニット１３４は移載室１２４にクリーンエア１３３を流通させることにより、移載室１２４にクリーンエア１３３を充満させている。
例えば、クリーンエア１３３として窒素ガスが移載室１２４に充満することにより、移載室１２４の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下に維持される。すなわち、移載室１２４の酸素濃度は筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
【００２０】
ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０の開口側端面をサブ筐体１１９の正面壁１１９ａに形成されたウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付ける。キャップ着脱機構１２３はポッド１１０のキャップを取り外し、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開放させる。
ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ移載装置１２５ａはツィーザ１２５ｃによってウエハ２００をポッド１１０からウエハ出し入れ口を通じてピックアップし、ノッチ合わせ装置１３５に搬送し、受け渡す。
ノッチ合わせ装置１３５がウエハ２００を位置合わせした後、ウエハ移載装置１２５ａはウエハ２００をツィーザ１２５ｃによってピックアップし、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬送し、ボート２１７に装填（チャージング）する。
ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａは、ポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００２１】
この一方（上段またま下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハ２００のボート２１７への装填作業中に、ポッド搬送装置１１８は別のポッド１１０を回転式ポッド棚１０５から他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１に搬送し、受け渡す。すなわち、ポッド搬送装置１１８によるポッド１１０の搬送作業と、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業とが、同時進行される。
【００２２】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７は閉じていた処理炉２０２の下端部を開放する。
続いて、ボートエレベータ１１５はシールキャップ１２９を上昇させることにより、ウエハ２００群を保持したボート２１７を処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）する。
【００２３】
ボートローディング後は、処理炉２０２はウエハ２００にＣＶＤ処理等の任意の処理を施す。
処理後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウエハの整合工程を除き、上述したのと逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払い出される。
【００２４】
本発明の最良の実施の形態（以下、最良実施形態という）の前提となる実施の形態（以下、前提実施形態という）では、ウエハ面内およびウエハ相互間の処理を均一化するために、処理炉にプラズマ源として電子ビーム励起プラズマ（ＥＢＥＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｂｅａｍ−Ｅｘｃｉｔｅｄ−ｐｌａｓｍａ）方式を用いる。
ＥＢＥＰは、電子を電子銃によってウエハの間に直接照射し、プラズマガスをウエハの直近でイオン化する方式である。
【００２５】
ＥＢＥＰ方式を用いた処理炉は、図３および図４に示すように構成されている。
【００２６】
図３および図４に示されているように、ＥＢＥＰ方式を用いた処理炉（以下、処理炉という。）２０２はプロセスチューブ７を備えている。プロセスチューブ７は上端が閉じた円筒形状に形成されており、排気可能な処理容器を構成している。
プロセスチューブ７の外側にはヒータ１６が設置されており、ヒータ１６はプロセスチューブ７内を加熱する。
【００２７】
プロセスチューブ７は上下に延びた隔壁１１を内壁面に有する。隔壁１１はプロセスチューブ７内に区画されたプラズマ発生室１７を形成している。隔壁１１は中心壁１１ａと接続壁１１ｂとを有する。中心壁１１ａはプロセスチューブ７と同心円状で、ウエハの外周に沿った断面円弧形状に形成されている。接続壁１１ｂは中心壁１１ａをプロセスチューブ７に接続している。
隔壁１１の中心壁１１ａには、電子を吹き出させる複数の吹出口１２が設けられている。複数の吹出口１２は上下方向に等間隔に配置されており、各吹出口１２は上下隣り合うウエハ２００、２００の間の高さの位置にそれぞれ対向している。すなわち、吹出口１２はボート２１７に多段に積層された各ウエハ２００の間に電子ビームを噴出する。
吹出口１２は電子ビームがウエハ２００の中心を通過するように配置されているが、ウエハ２００の中心から多少ずれた向きに電子ビームが通過するように配置してもよい。
なお、隔壁１１はプロセスチューブ７内に形成される処理室４６とプラズマ発生室１７とを区画している。
【００２８】
プラズマ発生室１７内にはグリッド１９と制御電極２９とアノード２０とが、外側から順に設けられている。すなわち、グリッド１９はプロセスチューブ７側に配置されており、アノード２０は隔壁１１側に配置されており、制御電極２９はグリッド１９とアノード２０との間に配置されている。グリッド１９と制御電極２９とアノード２０とは上下に延びた平板形状に形成されている。
グリッド１９と制御電極２９とアノード２０とには、吹出口としての電子通過孔１９ａ、２９ａ、２０ａが吹出口１２に対応して縦方向に多段にそれぞれ形成されている。
グリッド１９は直流電源２１の負極側に接続され、アノード２０は直流電源２１の陽極側に接続され、制御電極２９は電源３９が接続されて正の電圧が印加されている。制御電極２９と処理室４６との間にアノード２０が接続され、ゼロ電位に接地されている。したがって、グリッド１９とアノード２０との間に直流電源２１で電圧を印加すれば、電子通過孔１９ａから電子通過孔２０ａの間で電子を加速するための電界が発生する。
【００２９】
プロセスチューブ７のプラズマ発生室１７に対応する位置の外側には、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）源が配置されている。ＩＣＰ源は例えば金属や炭素の棒等からなる一対の電極２２、２２を備えている。一対の電極２２、２２とプロセスチューブ７との間には、金属製のシールド２３が介設されている。一対の電極２２、２２間には高周波電源１３が接続されている。
プラズマはプロセスチューブ７とグリッド１９との間に生成される。これらのプラズマ発生室１７、グリッド１９、アノード２０、直流電源２１、電極２２、高周波電源１３などから、電子供給装置（電子銃）１８が構成される。
【００３０】
プロセスチューブ７にはガス導入ポート３１とガス導入ポート３７と排気管３２とが設けられている。
ガス導入ポート３１は電子源用のプラズマガス（電子源用プラズマガス）と、ウエハの処理反応に寄与するプラズマガス（反応寄与プラズマガス）とを供給する。ガス導入ポート３７は反応プロセスガスを処理室４６に必要に応じて供給する。排気管３２はプロセスチューブ７内を排気する。
電子源用プラズマガスおよび反応寄与プラズマガスを供給するために、ガス導入ポート３１にはガス供給源、配管およびバルブ等からなるガス供給系３３が接続されている。このガス導入ポート３１、ガス供給系３３はプラズマガス供給装置を構成する。
排気管３２にはポンプ３４が自動圧力制御バルブおよび配管を通じて接続されている。排気管３２はプロセスチューブ７内を排気することができる。
【００３１】
ボート２１７は軸受３５によって回転自在に支持されている。すなわち、軸受３５はボート２１７を、ウエハ２００の中心を回転中心として回転することができるように支持している。回転装置としての回転駆動機構３６はボート２１７を回転させる。
【００３２】
以上のように構成された処理炉２０２の作用を説明する。
指定された枚数のウエハ２００がボート２１７にウエハ移載機構１２５によって積載されると、ボートエレベータ１１５はボート２１７を処理炉２０２内にボートローディングする。シールキャップ１２９は処理炉２０２を気密に閉塞する。
ガス導入ポート３７は反応プロセスガスを処理室４６に供給する。
ガス導入ポート３１は電子源用プラズマガスおよび反応寄与プラズマガスをプラズマ発生室１７内へ供給する。
ポンプ３４はプロセスチューブ７内を排気し、プラズマ発生に適したガスおよび圧力の雰囲気にする。
回転駆動機構３６はボート２１７を回転させる。
【００３３】
ヒータ１６により処理炉２０２を加熱しつつ、直流電源２１および高周波電源１３を作動させる。高周波電源１３への電圧印加および直流電源２１への電圧印加により、電子供給装置は電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ）２４を発生して励起もしくはイオン化されたプラズマガス２７を生成する。
電圧がＩＣＰ源となる一対の電極２２、２２に高周波電源１３によって印加されると、図５に示されているように、電子源用プラズマガス（Ａ分子もしくは原子）が供給されるプラズマ発生室１７においてプラズマが発生する。
プラズマ発生室１７において発生したプラズマ中にはイオン（Ａ＋）２５と電子（ｅ）２６とが混在して、全体として中性を保っている。
【００３４】
そして、直流電源２１によりグリッド１９とアノード２０の間に電圧が印加されると、プラズマ中の電子２６はグリッド１９に印加された負の電圧で作られた電界により、軌道修正を受けて電子通過孔１９ａに集束する。
集束した電子２６は、アノード２０に印加された正の電圧（加速電圧）により作られた電界により、アノード２０の電子通過孔２０ａに向かって加速される。
加速された電子２６は電子の束すなわち電子ビーム２４となって隔壁１１の吹出口１２から上下で隣り合うウエハ２００、２００間の反応寄与プラズマガス２８（Ｂ分子）にウエハ２００と平行に照射される。
反応寄与プラズマガス２８（Ｂ分子）が電子ビーム２４の照射により、ウエハ２００の表面の直ぐ近くにおいて、ある確率で励起もしくはイオン化されることにより、電子ビーム励起プラズマが生成される。
この生成された電子ビーム励起プラズマがウエハ２００の表面に作用して、電子ビーム励起プラズマに含まれる励起もしくはイオン化されたプラズマガス（Ｂ＋）２７がウエハ２００の表面を処理する。
【００３５】
ところで、電子ビーム２４と逆方向３０へ流れるイオン化されたプラズマガス２７は、隔壁１１に多段に形成された吹出口１２よりプラズマ発生室１７側へ流れ込む。
しかし、本実施形態においては、正の電圧を印加した制御電極２９がグリッド１９とアノード２０との間に設置されているので、正に印加された制御電極２９により作られた電界により、正の電位を持つイオン化されたプラズマガス２７は軌道修正の力を受け、ゼロ電位に接地されたアノード２０へ吸収される。
これにより、逆方向３０へ流れるイオン化されたプラズマガス２７のグリッド１９およびプラズマ発生室１７ヘの流れ込みを防止し、グリッド１９とアノード２０のスパッタを防ぎ、プラズマ発生室１７でのプラズマを安定させ、電子ビーム照射時のイオン化ロスを低減させることができる。
【００３６】
なお、制御電極２９に印加する電圧は、プラズマ発生室１７内のプラズマ中の電子２６を軌道補正により収束させる電界を発生させ、収束された電子ビーム２４を加速させる電界を発生させるグリッド１９およびアノード２０へ印加する電圧へ意図しない影響を与える場合がある。このため、制御電極２９に印加されている正の電圧を適切な電圧とする必要があるが、これは実験的に求めることが可能である。
【００３７】
しかしながら、以上の前提実施形態は次のような点についてなお改善の余地がある。
前提実施形態においては、グリッド１９、制御電極２９およびアノード２０の複数の電子通過孔１９ａ、２９ａ、２０ａは、図６に示されているように、縦一列に配置されて開設されている。
電子通過孔群が縦一列に配置されている場合には、隣り合うウエハ間のピッチが狭くなると、グリッド１９、制御電極２９およびアノード２０の上下で隣り合う電子通過孔同士間のピッチも狭く設定する必要がある。
例えば、向かい合うグリッド１９とアノード２０との同軸上に無い電子通過孔１９ａと２０ａとに電界が干渉すると、グリッド１９の電界が乱れるために、上下で隣り合うウエハ間に安定した電子ビーム２４を照射することができない。
また、グリッド１９の隣り合う電子通過孔１９ａ、１９ａ同士、制御電極２９の隣り合う電子通過孔２９ａ、２９ａ同士、アノード２０の隣り合う電子通過孔２０ａ、２０ａ同士が干渉し、安定した電界が発生しない可能性もある。
グリッド１９と制御電極２９との間にかかる電界の分布図を図７に参考に示す。
【００３８】
つまり、前提実施形態では、縦一列に狭いピッチで並ぶウエハ間に電子ビームを照射すると、上下に並ぶ電子通過孔にかかる電界がグリッドや制御電極およびアノードのそれぞれの電界に干渉するために、プラズマ中の電子を引き出すことが困難になり、電子ビームによって励起もしくはイオン化されたプラズマが不均一になる。その結果、例えば、ウエハに成膜する場合には、成膜品質が低下してしまう。
【００３９】
そこで、次に説明する本発明の半導体デバイス製造装置の最良実施形態では、グリッド、制御電極およびアノードの電子通過孔をジグザグ状に配置することにより、上下で隣り合う電子通過孔に発生する電界の影響を抑制するようにして、改善している。
【００４０】
以下に最良実施形態に係る処理炉を説明する。
図８は最良実施形態に係る処理炉を示す平面断面図である。
図９は電子通過孔の配置を示す一部省略側面図である。
最良実施形態は、グリッド１９、制御電極２９およびアノード２０にそれぞれ形成された複数の電子通過孔１９ａ、２９ａ、２０ａをジグザグ状に配列した点以外の構成は、図３および図４に示した前提実施形態に係る処理炉と同様である。
ここでいうジグザグ状とは、例えば図９に示されているように、縦方向第１列の電子通過孔群１９ａ１（２９ａ１、２０ａ１）のうち、縦方向に隣り合う電子通過孔の端部の間隔１９ｂ（２９ｂ、２０ｂ）が、電子通過孔の縦方向の長さと略同じ長さ、もしくは少し長く設定される。縦方向第２列の電子通過孔群１９ａ２（２９ａ２、２０ａ２）の電子通過孔も、電子通過孔群１９ａ１（２９ａ１、２０ａ１）と同様に設定される。さらに、電子通過孔群１９ａ１（２９ａ１、２０ａ１）と電子通過孔群１９ａ２（２９ａ２、２０ａ２）の各通過孔の中心点１９ｃ（２９ｃ、２０ｃ）の高さ位置が、重ならないような位置となるよう、位置設定を行う。
電子通過１９ａ、２９ａ、２０ａは、それぞれの中心点１９ｃ、２９ｃ、２０ｃが一直線となるよう、位置設定される。
【００４１】
本実施形態においては、グリッド１９、制御電極２９およびアノード２０にそれぞれ形成された複数の電子通過孔１９ａ、２９ａ、２０ａがジグザグ状に配列されている。これにより上下の電子通過孔同士で起きる電界の干渉を防止することができるので、プラズマ発生室１７において発生したプラズマ中の電子２６を狭いピッチのウエハ２００、２００間であっても安定して照射することができる。
したがって、電子ビーム励起プラズマを各ウエハ上に均一に形成させることができるので、プラズマ処理が成膜処理である場合にあっては、膜質を向上させることができる。
【００４２】
なお、図８においては、電子通過孔がジグザグ状に配列されているために、ウエハの中心を通らない形態になっているが、これはグリッド１９と制御電極２９とアノード２０の位相をずらした形状に電子通過孔を配置して、電子を斜め方向に照射し、ウエハの中心を通るように構成することができる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、制御電極は省略してもよい。
【００４５】
グリッドと処理室との間に制御電極を設ける点は同じでも、制御電極と処理室の間に設けるアノード電極は、ゼロ電位に接地せず正にバイアスするようにしてもよい。
この構成によれば、制御電極がスパッタされるのを確実に防ぐことはできなくなるものの、制御電極の無い場合と異なり、グリッドのスパッタを抑制し、スパッタ作用による異物の発生を解消することができる。
【００４６】
プラズマ発生室におけるプラズマの発生方法は、一例として高周波を印加することによるＩＣＰを用いているが、これに限定されることなく、電子サイクロトロン共鳴プラズマや表面波プラズマのように、スパッタ作用を極力抑えたプラズマ発生方式ならば他の方式を適用することもできる。
【００４７】
半導体製造装置をウエハを多数枚同時処理するバッチ式プラズマ装置に適用した場合を説明したが、ウエハを１枚ないし数枚ずつ処理する枚葉式プラズマ装置にも適用することができる。
【００４８】
プラズマ発生室における電子源用プラズマガスと反応寄与プラズマガスは、同一のものであっても異なるものであってもよい。異なるものである場合は、ガス導入ポート３１とは異なる別なガス導入ポート３７を必要とする場合である。
【００４９】
前述した電子源用プラズマガスおよび反応寄与プラズマガスには、反応プロセスに応じて、例えば、Ｈ2 、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ2 、アンモニアガス（ＮＨ3 ）などを用いることができる。
この場合には、電子源用と反応寄与用のプラズマガスが同一でも、あるいは異なっていてもよく、さらには、プラズマガスの他にこのプラズマガスと異なる種類のガスを供給してウエハ処理するようにしてもよい。
例えば、プラズマガスと異なる種類のガスを供給する場合として、励起もしくはイオン化されたプラズマガスとしてＮＨ3 を用い、ガス導入ポート３７からシラン系ガス、例えばＤＣＳ（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を供給する方法もある。
この方法によれば、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｌｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理によりシリコン窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を形成することが可能である。
【００５０】
また、プラズマＣＶＤ処理に限らず、プラズマＡＬＤ（Ａｔｏｍｌｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理や、プラズマを利用したＨ2 活性種によるウエハ上の自然酸化膜の除去にも利用可能である。
例えば、プラズマを利用したＨ2 活性種によるウエハ上の自然酸化膜を除去する場合には、ＩＣＰにおいて作ったプラズマから電子を引き出し、ウエハ直上で原子状水素を発生させる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の前提実施形態である半導体製造装置を示す全体斜透視図である。
【図２】側面断面図である。
【図３】処理炉を示す縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う平面断面図である。
【図５】電子ビーム励起プラズマを説明する断面図である。
【図６】前提実施形態における電子通過孔の配列を示す側面図である。
【図７】グリッドと制御電極との間にかかる電界を示す分布図である。
【図８】本発明の最適実施形態である半導体製造装置を示す平面断面図である。
【図９】最適実施形態における電子通過孔の配列を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
7   プロセスチューブ（処理容器）
１１  隔壁
１２  吹出口
１７  プラズマ発生室
１９  グリッド
１９ａ  電子通過孔（吹出口）
２０  アノード
２０ａ  電子通過孔（吹出口）
２６  電子
２９  制御電極
２９ａ  電子通過孔（吹出口）
４６  処理室
２００  ウエハ（基板）
【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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